盖斯定律 反应热的计算(高中化学选修4)

根据盖斯定律有： △H=△H1+△H2 △H =△H3+△H4+△H5
始态
△H 3 中间产物2
△H
终态
△H 5
△H 4
中间产物3
图1
△H 1
例1：如图2所示， 请证明：△H1+△H2 =0
始态
△H 2
终态
证明： 如图所示，由盖斯定律可得： △H= △H1+△H2 △H1 因始态直接“转化”为始态 无需能量，即△H=0，所以： 始态 △H1+△H2=△H=0， 原命题得证。
二、反应热的计算 【计算依据之一】 化学反应的能量变化与反应物消耗量、生成物的 生成量成正比。即 若有：aA(?)＋bB(?)＝cC(?)＋dD(?) △H 则有：naA(?)＋nbB(?)＝ncC(?)＋ndD(?) n△H 例：25℃、101kPa时，使1.0g钠与足量的氯气反应， 生成NaCl晶体并放出17.87kJ的热量。 (1)求生成1molNaCl的反应热 (2)求相同条件下，消耗22.4LCl2(标况)放出的热量
图2
△H2 始态
终态 △H
推论：可逆反应中，正反应和逆反应的反应热大小相等， 符号相反。
例2：根据下图回答问题： CO2(g)+2H2O(l) △H2 CH4(g)+2O2(g) △H1 △H3 CO2(g)+2H2O(g)
(1)说出△H1、△H2 、△H3三者的含义 △H1：表示1molCH4燃烧生成气态水的反应热 △H2：表示1molCH4燃烧生成液态水的反应热 △H3：表示2mol气态水转化成液态水的热效应 (2)用代数式表示△H1、△H2、△H3三者的关系 △H2 = △H1 + △H3
解 ： ② × 2＋ ③ × 2 得 ： 2C (s)＋ 2O 2 (g)＝ 2C O 2 (g) + )2H 2 (g)＋ O 2 (g)＝ 2H 2 O (l) △ H 2 ＝ － 787.0kJ/m ol △ H 3 ＝ － 571.6kJ/m ol
④ 2C (s)+ 2H 2 (g)+3O 2 (g)＝ 2C O 2 (g)+ 2H 2 O (l) △ H 4 ＝ － 1358.6kJ/m ol
1 ③ H 2 (g)＋ O 2 (g)＝ H 2 O (l) 2
△ H 2 ＝ － 393.5kJ/m ol △ H 3 ＝ － 285.8kJ/m ol
试 计 算 下 述 反 应 的 反 应 热 ： 2C (s)+ 2H 2 (g)+ O 2 (g)＝ C H 3 C O O H (l)
方法一：设计合理的中间产物，利用盖斯定律求解。 2CO2(s)＋2H2(g)＋O2(g) 2△H2 2C(s)＋2H2(g)＋3O2(g) △H
(1) 解：依题意，设反应生成1mol NaCl的反应热为△H， 放出的热量为Q。 因为生成1mol NaCl需要金属Na的1mol，则有 23g/mol×1mol × 17.87kJ=411kJ Q= 1g 所以△H=－411kJ/mol (2) 解：略。（注意要作答。此略。）
【计算依据之二】 热化学方程式可像等式一样进行相加或相减。即 若有：
例3：已知热化学方程式：
①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=－393.5kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=－566.0kJ/mol 求C(s)+ 1 O2(g)=CO(g)的反应热。 2 分析： 欲求2C(s)+O2(g)=2CO(g)的反应热，可以认 为C(s)先是燃烧生成CO(g)，然后由CO(g)燃烧生成 CO2(g)。转化关系表示如下：
应用时要注意调整化学计量数，设法抵消中间产物。
课堂练习 1.已知热化学方程式：
①C(s)+O2(g)=CO2(g)
△H=－393.5kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=－566.0kJ/mol 求C(s)+ 1 O2(g)=CO(g)的反应热。 2 2.已知热化学方程式：
④－①得： 2C (s)＋ 2H 2 (g)＋ 3O 2 (g)＝ 2C O 2 (g)＋ 2H 2 O (l) － )C H 3 C O O H (l)＋ 2O 2 (g)＝ 2C O 2 (g)＋ 2H 2 O (l) 2C (s)＋ 2H 2 (g)＋ O 2 (g)－ C H 3 C O O H (l)＝ 0
小结
(1)化学反应的能量变化与反应物消耗量、生成物的 生成量成正比。 △m1(B)
△m2(B)
=
△n1(B) △n2(B)
=
Q1
Q2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
=
△H1
△H2
(2)热化学方程式可像等式一样进行相加或相减。 若有： 热化学方程式1 ± 热化学方程式2 ＝ 热化学方程式3 (△H1) (△H2) (△H3) 则有：△H3＝△H1±△H2
§1-3 反应热的计算 一、理论基础——盖斯定律 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，即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。 说明： ①始态：指的是体系的起始状态。包括温度、压强 等外界条件和反应物的存在形态。 ②终态：指的是体系的终止状态。包括温度、压强 等外界条件和生成物的存在形态。 ③途径：指的是反应经过的过程(物理的或化学的中 间步骤)。
热化学方程式1 ± 热化学方程式2 ＝ 热化学方程式3 (△H1) (△H2) (△H3)
则有：△H3＝△H1±△H2
例：已知下列反应的反应热为 ① C H 3 C O O H (l)+ 2O 2 (g)＝ 2C O 2 (g)+ 2H 2 O (l) △ H 1 ＝ － 870.3kJ/m ol ② C (s)＋ O 2 (g)＝ C O 2 (g)
2△H3
2CO2(s)＋2H2O(l) △H1
CH3COOH(l)＋2O2(g)
2△H2＋2△H3 =△H＋△H1 △H = 2△H2＋2△H3－△H1 △H = 2×(－393.5kJ/mol )＋2×(－285.8kJ/mol) －(－870.3kJ/mol) =－488.3kJ/mol
方法二：根据“热化学方程式可像等式一样进行相加 或相减”求解。
① 2H 2 (g )+ O 2 (g ) = 2H 2 O (l) 1 ② H 2 (g )+ 2 O 2 (g )= H 2 O (g ) △ H ＝ ― 5 71 .6 kJ∕ m o l △ H = － 2 4 1.8 k J∕ m o l
求1mL液态水转化为气态水的焓变。
解析：根据“化学反应的能量变化与反应物消耗量、 生成物的生成量成正比”。可知： (1)生成1mol NaCl消耗的金属Na的质量是1g的多少倍， 则反应放出的热量就是17.87kJ的多少倍。 (2)消耗22.4LCl2时消耗的金属Na的质量是1g的多少倍， 则反应放出的热量就是17.87kJ的多少倍。
答：略。
△ H 4 ＝ － 1358.6kJ/m ol △ H 1 ＝ － 870.3kJ/m ol △ H ＝ － 488.3kJ/m ol
即 ： 2 C (s)＋ 2 H 2 (g )＋ O 2 (g )＝ C H 3 C O O H (l) △ H ＝ － 4 8 8 .3 k J /m o l
2CO2(g) △H2 2C(s)+2O2(g) △H1 △H3 2CO(g)+O2(g)
由盖斯定律可得： △H2=△H1+△H3 △H1=△H2－△H3 =2×(－393.5kJ/mol)－(－566.0kJ/mol) =－221kJ/mol 即有：2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H1=－221kJ/mol 1 则C(s)+ O2(g)=CO(g)的反应热△H为： 2 1 △H= △H1 2 1 = ×(－221kJ/mol) 2 =－110.5kJ/mol 答：略。
如图1所示，反应的始态到达终态有三个不同的途径： 途径1：经过一步反应直接达到终态，反应热为△H 途径2：经过两步反应达到终态，反应热分别为△H1、 △H2，总反应热为： △H1 + △H2 途径3：经过三步反应达到终态，反应热分别为△H3、 △H4、△H5，总反应热为：△H3+△H4+△H5
中间产物1 △H 1 △H 2