高中化学--盖斯定律

高中化学--盖斯定律
盖斯定律（英语：Hess's law），又名反应热加成性定律（the law of additivity of reaction heat）：若一反应为二个反应式的代数和时，其反应热为此二反应热的代数和。

也可表达为在条件不变的情况下，化学反应的热效应只与起始和终了状态有关，与变化途径无关。

它是由瑞士化学家Germain Hess发现并用于描述物质的热含量和能量变化与其反应路径无关，因而被称为赫斯定律。

1．含义
(1)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。

2．意义
利用盖斯定律，可以间接地计算一些难以测定的反应热。

例如：C(s)＋O2(g)===CO(g)
上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。

因此该反应的ΔH不易测定，但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：
(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
(2)CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0kJ·mol－1
根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。

分析上述两个反应的关系，即知：ΔH＝ΔH1－ΔH2。

则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5 kJ·mol－1。

注意：1、热化学方程式可以进行方向改变，方向改变时，反应热数值不变，符号相反；
2、热化学方程式中物质的化学计量数和反应热可以同时改变倍数；
3、热化学方程式可以叠加，叠加时，物质和反应热同时叠加。

3.练习
1、已知下列热化学方程式：
①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－26.7 kJ·mol－1
②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－50.75 kJ·mol－1
③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝－36.5 kJ·mol－1
则反应FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)的焓变为( )
A．＋7.28 kJ·mol－1 B．－7.28 kJ·mol－1
C．＋43.68 kJ·mol－1 D．－43.68 kJ·mol－1
[解析] 根据盖斯定律，首先考虑目标反应与三个已知反应的关系，三个反应中，FeO、CO、Fe、CO2是要保留的，而与这四种物质无关的Fe2O3、Fe3O4要通过方程式的叠加处理予以消去：因此将①×3－②－③×2得到：6FeO(s)＋6CO(g)＝6Fe(s)＋6CO2(g) ΔH＝＋43.65kJ·mol－1
化简：FeO(s)＋CO(g)＝Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝＋7.28 kJ·mol－1
答案A
2．已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝Q1 kJ·mol－1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝Q2 kJ·mol－1
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝Q3 kJ·mol－1
若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为( ) A．(Q1＋Q2＋Q3) KJ B．0.5(Q1＋Q2＋Q3)kJ
C．(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3) kJ D．(3Q1－Q2＋Q3)kJ
[解析] 46 g酒精即1 mol C2H5OH(l) 根据题意写出目标反应
C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH
然后确定题中各反应与目标反应的关系
则ΔH＝(Q3－Q2＋3Q1)kJ·mol－1 答案D
3．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为－285.8 kJ·mol－1、－282.5 kJ·mol－1、－726.7 kJ·mol－1。

已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)。

则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为( ) A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1
B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝＋127.4 kJ·mol－1
C．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－127.4 kJ·mol－1
D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝＋127.4 kJ·mol－1
[解析] 根据目标反应与三种反应热的关系，利用盖斯定律，首先计算出目标反应的反应热ΔH＝2×(－285.8 kJ·mol－1)＋(－282.5 kJ·mol－1)－(－726.7 kJ·mol－1)＝－127.4 kJ·mol－1。

答案A
4.由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为4Ca5(PO4)3F(s)＋21SiO2(s)＋30C(s)===3P4(g)＋20CaSiO3(s)＋30CO(g)＋SiF4(g) ΔH已知相同条件下：
4Ca5(PO4)3F(s)＋3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)＋2CaSiO3(s)＋SiF4(g)ΔH1
2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===P4(g)＋6CaO(s)＋10CO(g) ΔH2
SiO2(s)＋CaO(s)===CaSiO3(s) ΔH3
用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH , ΔH＝________。

答案(1)ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3
5.废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。

废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。

用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。

已知：Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g) ΔH＝＋64.39 kJ·mol－1
2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝－196.46 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.84 kJ·mol－1
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为
答案Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－319.68 kJ·mol－1
[解析] 已知热反应方程中①＋②×1/2＋③得：
Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－319.68 kJ·mol－1
ΔH＝ΔH1＋×ΔH2＋ΔH3＝＋64.39 kJ·mol－1＋(－196.46kJ·mol－1)×1/2＋(－285.84 kJ·mol－1)＝－319.68 kJ·mol－1。