化学反应热的计算专题讲解

第三节 化学反应热的计算

一、盖斯定律

1.盖斯定律的理解

(1)大量实验证明，不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。

(2)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

(3)始态和终态相同反应的途径有如下三种：

ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2＝ΔH 3＋ΔH 4＋ΔH 5

2.盖斯定律的应用

根据如下两个反应 Ⅰ.C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1＝－393.5 kJ·mol －1

Ⅱ.CO(g)＋12O 2(g)===CO 2(g) ΔH 2＝－283.0 kJ·mol －1

选用两种方法，计算出C(s)＋12O 2(g)===CO(g)的反应热ΔH 。

(1)虚拟路径法 反应C(s)＋O 2(g)===CO 2(g)的途径可设计如下：

则ΔH ＝－110.5 kJ·mol －1。

(2)加合法

利用“加合法”求C(s)＋12O 2(g)===CO(g) ΔH 的步骤：

①写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置，

C(s)＋12O 2(g)===CO(g)。

②将已知热化学方程式变形，得反应Ⅲ，

CO 2(g)===CO(g)＋12O 2(g) ΔH 3＝283.0 kJ·mol －1Ⅲ；

③将热化学方程式相加，ΔH 也相加：Ⅰ＋Ⅲ得，

C(s)＋12O 2(g)===CO(g) ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 3，

则ΔH ＝－110.5 kJ·mol －1。

例1 已知：

①Zn(s)＋12O 2(g)===ZnO(s) ΔH ＝－348.3 kJ·mol －1

②2Ag(s)＋12O 2(g)===Ag 2O(s) ΔH ＝－31.0 kJ·mol －1

则Zn(s)＋Ag 2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH 等于________。

特别提醒 (1)热化学方程式的化学计量数加倍，ΔH 也相应加倍。

(2)热化学方程式相加减，同种物质之间可加减，反应热也相应加减。

(3)将热化学方程式颠倒时，ΔH 的正负必须随之改变。

例2 已知P 4(白磷，s)＋5O 2(g)===P 4O 10(s) ΔH 1＝－2 983.2 kJ·mol －

1①P(红磷，s)＋54O 2(g)===14P 4O 10(s) ΔH 2＝－738.5 kJ·mol －1②

试用两种方法求白磷转化为红磷的热化学方程式。

答案 (1)“虚拟路径”法

根据已知条件可以虚拟如下过程：

根据盖斯定律

ΔH ＝ΔH 1＋(－ΔH 2)×4＝－2 983.2 kJ·mol －1＋738.5 kJ·mol －1×4＝－29.2 kJ·mol －1热化学方程式为P 4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH ＝－29.2 kJ·mol －1

(2)“加合”法

P 4(白磷，s)＋5O 2(g)===P 4O 10(s) ΔH 1＝－2 983.2 kJ·mol －1

P 4O 10(s)===5O 2(g)＋4P(红磷，s) ΔH 2′＝＋2 954 kJ·mol －1 上述两式相加得：

P 4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH ＝－29.2 kJ·mol －1

二、反应热的计算

1.根据热化学方程式

例3 已知：C(s)＋12O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－110 kJ·mol －1,6 g 炭不完

全燃烧时，放出的热量为________kJ 。

2.根据盖斯定律计算

例4 已知下列反应：

①SO 2(g)＋2OH －(aq)===SO 2－3(aq)＋H 2O(l) ΔH 1

② ClO －(aq)＋SO 2－3(aq)===SO 2－4

(aq)＋Cl －(aq) ΔH 2 ③CaSO 4(s)===Ca 2＋(aq)＋SO 2－4(aq) ΔH 3

则反应SO 2(g)＋Ca 2＋(aq)＋ClO －(aq)＋2OH －(aq)===CaSO 4(s)＋H 2O(l)

＋Cl－(aq)的ΔH＝________。

3.根据燃烧热数值计算

例5已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJ·mol－1，当它氧化生成1 g水时放出的热量是()

A.26.0 kJ

B.51.9 kJ

C.155.8 kJ

D.467.3 kJ

4.利用键能计算

例6通常人们把拆开1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的

Si—C H—C Si—S

高温Si(s)＋工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)=====

4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为()

A.＋236 kJ·mol－1

B.－236 kJ·mol－1

C.＋412 kJ·mol－1

D.－412 kJ·mol－1

规律方法

1.下列关于盖斯定律描述不正确的是()

A.化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关

B.盖斯定律遵守能量守恒定律

C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热

D.利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热

2.已知在298 K 时下述反应的有关数据：C(s)＋12O 2(g)===CO(g) ΔH 1

＝－110.5 kJ·mol －1

C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 2＝－393.5 kJ·mol －1，则C(s)＋CO 2(g)===2CO(g)的ΔH 为( )

A.＋283.5 kJ·mol －1

B.＋172.5 kJ·mol －1

C.－172.5 kJ·mol －1

D.－504 kJ·mol －1

3.已知热化学方程式：

H 2O(g)===H 2(g)＋12O 2(g) ΔH ＝＋241.8 kJ·mol －1

H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1

当1 g 液态水变为水蒸气时，其热量变化是( )

A.ΔH ＝＋88 kJ·mol －1

B.ΔH ＝＋2.44 kJ·mol －1

C.ΔH ＝－4.98 kJ·mol －1

D.ΔH ＝－44 kJ·mol －1

4.写出下列反应的热化学方程式：

(1)为减少SO 2的排放，常采取以下措施，将煤转化为清洁的气体燃料。

已知：①H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(g) ΔH 1＝－241.8 kJ·mol －1

②C(s)＋12O 2(g)===CO(g) ΔH 2＝－110.5 kJ·mol －1

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式__________________________________

（2）已知CO(g)和CH 3OH(l)的燃烧热ΔH 分别为－283.0 kJ·mol －1和－726.5 kJ·mol －1。请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为___________ _______

5.把煤作为燃料可通过下列两种途径：

途径ⅠC(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1＜0

途径Ⅱ先制水煤气：C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) ΔH 2＞0 再燃烧水煤气：2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH 3＜0

2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 4＜0

请回答下列问题：

(1)判断两种途径放热：途径Ⅰ放出的热量________途径Ⅱ放出的热量(填“大于”“等于”或“小于”)。

(2)ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3、ΔH 4的数学关系是_________________

(3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量________(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要________能量才能转化为生成物，因此其反应条件为________。