盖斯定律

第三节化学反应热的计算第1课时盖斯定律三维目标知识与技能1．理解盖斯定律的本质，了解其在科学研究中的意义2．掌握有关盖斯定律的应用(重、难点)过程与方法通过运用盖斯定律求有关物质的反应热，进一步理解反应热的概念情感、态度与价值观通过实例感受盖斯定律的应用，并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要贡献H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)△H1=-241.8kJ/mol那么，H2的燃烧热△H究竟是多少？如何计算？已知：H2O(g)==H2O(l)△H2=-44kJ/molH2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)△H=△H1+△H2=-285.8kJ/mol下列数据△H1表示燃烧热吗？①②③①+②=③如何测出下列反应的反应热：C(s)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH1=?①C(s)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH1=?②CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol③C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH3=-393.5kJ/mol不能很好的控制反应的程度，故不能直接通过实验测得△H1①+②=③，则ΔH1+ΔH2=ΔH3所以，ΔH1=ΔH3-ΔH2=-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol上两例应用了什么规律？影响反应热的因素1、与温度、压强有关2、与物质的状态有关3、与反应物的用量有关4、与反应条件（途径）无关——盖斯定律不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。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。盖斯定律的解释：能量的释放或吸收是以发生化学变化的物质为基础的，两者密不可分，但以物质为主。AB请思考：由起点A到终点B有多少条途径？从不同途径由A点到B点的位移有什么关系?登山的高度与上山的途径无关，只与起点和终点的相对高度有关△H20△H10S（始态）L（终态）△H1+△H2≡0如何理解盖斯定律？ΔH、ΔH1、ΔH2之间有何关系？ΔH=ΔH1+ΔH2BΔHACΔH1ΔH2名师解惑一、盖斯定律的特点1．反应热效应只与始态、终态有关，与反应的途径无关。就像登山至山顶，不管选哪一条路走，山的海拔总是不变的。2．反应热总值一定。如右图表示始态到终态的反应热，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。二、盖斯定律的应用关键：目标方程式的“四则运算式”的导出。方法：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质）然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。应用盖斯定律计算反应热时应注意的事项1．热化学方程式中物质的化学计量数同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。2．热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。3．将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”、“－”号必须随之改变。4．若热化学方程式需相减，最好能先把被减方程式进行颠倒，然后相加，更不易出错。三、盖斯定律在科学研究中的重要意义因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。例如：(1)C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1(2)CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1求C(s)＋O2(g)＝CO(g)的反应热。1212典例导析知识点1：盖斯定律的意义例1实验中不能直接测出由石墨和氢气反应生成甲烷的反应热，但可通过测出CH4、石墨及H2燃烧反应的反应热，再求由石墨生成甲烷的反应热。已知：①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－890.3kJ·mol－1②C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1③H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol－1求：④C(石墨)＋2H2(g)＝CH4(g)ΔH4＝______________12解析本题考查盖斯定律的理解和运用，可用“加合法”。因为反应式①、②、③、④之间有以下关系：②＋③×2－①＝④所以ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1=-393.5kJ·mol-1+2×(-285.8kJ·mol-1)-(-890.3kJ·mol-1)=-74.8kJ·mol－1答案－74.8kJ·mol－1跟踪练习1盖斯定律指出：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化，由右图判断下列关系错误的是()A．A→F：ΔH＝－ΔH6B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝1C．C→F：|ΔH|＝|ΔH1＋ΔH2＋ΔH6|D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－(ΔH4＋ΔH5＋ΔH6)答案B知识点2：盖斯定律的应用例2已知下列热化学方程式：(1)CH3COOH(l)＋2O2(g)＝2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－870.3kJ·mol－1(2)C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1(3)H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol－1则反应：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)的反应热为()A．－488.3kJ·mol－1B．－244.15kJ·mol－1C．488.3kJ·mol－1D．244.15kJ·mol－112解析依据反应：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)＝CH3COOH(l)可将(1)、(2)、(3)分别演变成如下情况：①2CO2(g)＋2H2O(l)＝CH3COOH(l)＋2O2(g)ΔHa＝＋870.3kJ·mol－1②2C(s)＋2O2(g)＝2CO2(g)ΔHb＝－2×393.5kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔHc＝－2×285.8kJ·mol－1由于总反应等于①、②、③相加，故其反应热也等于ΔHa+ΔHb+ΔHc＝+870.3kJ·mol－1+(－2×393.5kJ·mol－1)＋(－2×285.8kJ·mol－1)＝－488.3kJ·mol－1。答案A跟踪练习2下图构想的物质循环中太阳能最终转化为()A．化学能B．热能C．生物能D．电能答案B1：已知下列各反应的焓变①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)△H1=-1206.8kJ/mol②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s)△H2=-635.1kJ/mol③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H3=-393.5kJ/mol试求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变△H4=+178.2kJ/mol④=②＋③－①2：按照盖斯定律，结合下述反应方程式回答问题,已知：①NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)△H1=-176kJ/mol②NH3(g)+H2O(l)=NH3(aq)△H2=-35.1kJ/mol③HCl(g)+H2O(l)=HCl(aq)△H3=-72.3kJ/mol④NH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)△H4=-52.3kJ/mol⑤NH4Cl(s)+2H2O(l)=NH4Cl(aq)△H5=？则第⑤个方程式中的反应热△H是________。根据盖斯定律和上述反应方程式得：⑤=④+③+②-①，即△H5=+16.3kJ/mol3：写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25℃,101kPa时)查燃烧热表知：①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol所以，①-②得：C(石墨，s)=C(金刚石，s)△H=+1.5kJ/mol4：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2kJ/mol②P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)△H2=-738.5kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式。P4(s、白磷)=4P(s、红磷)△=-29.2kJ/mol①－4×②：你知道神六的火箭燃料是什么吗？5：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：①N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/mol②N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=-534kJ/mol假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)△H=-1135.2kJ/mol2×②－①：1.已知下列热化学方程式：Zn(s)＋O2(g)＝ZnO(s)ΔH1＝－351.1kJ·mol－1Hg(l)＋O2(g)＝HgO(s)ΔH2＝－90.7kJ·mol－1由此可知Zn(s)＋HgO(s)＝ZnO(s)＋Hg(l)ΔH3，其中ΔH3的值是()A．－441.8kJ·mol－1B．－254.6kJ·mol－1C．－438.9kJ·mol－1D．－260.4kJ·mol－1答案D12122.已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=－393.51kJ·mol－1C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H=－395.41kJ·mol－1据此判断，下列说法中正确的是()A、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低B、由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高C、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低D、由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高A3.已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ/mol②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ/mol③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=-1370kJ/mol试计算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH【解】：根据盖斯定律，反应④不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应④能不能由①②③三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应④能不能分成①②③几步完成。①×2+②×4-③=④所以，ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3＝－283.2×2－285.8×4＋1370＝－339.2kJ/mol4.在100g碳不完全燃烧所得气体中，CO占1/3体积，CO2占2/3体积，且C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H=－110.35kJ/molCO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=－282.57kJ/mol与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（）•392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJHC思维激活在化学科学研究中，常常需要通过实验测定物质在发生化学反应时的反应热，但是某些反应的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接地获得。在生产中对于燃料的燃烧，反应条件的控制以及“废热”的利用，也需要进行反应热的计算。反应热的计算要依据什么来进行？自学导引一、怎样进行反应热的计算1．热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；各项的系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。2．根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。3．可燃物完全燃烧产生的热量＝n×ΔH。思考题已知C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1