(技巧)盖斯定律化学反应热的计算

1盖斯定律化学反应热的计算计算反应热的解题方法与技巧：首先需要熟练掌握盖斯定律，其次，平时积累起来的计算机巧在反应热的计算中基本适用。注意遵循:质量守恒定律，能量守恒定律和盖斯定律。【方法一】方程式加合法：根据可直接测定的化学反应的反应热间接计算难以直接测定的化学反应的反应热，需要应用盖斯定律来分析问题。解题时，常用已知反应热的热化学方程式相互加合（加、减等数学计算），得到未知反应热的热化学方程式，则相应的反应热做相同的加合即为所求的反应热。例1.已知298K时下列两个反应焓变的实验数据：反应1：C（s）+O2（g）====CO2（g）ΔH1＝-393.5kJ·mol-1反应2：CO（g）+1/2O2（g）====CO2（g）ΔH2＝-283.0kJ·mol-1计算在此温度下反应3：C（s）+1/2O2（g）====CO（g）的反应焓变ΔH3解析：根据反应3找起点：C（s），找终点：CO（g）；找出中间产物CO2（g）；利用方程组消去中间产物：反应1-反应2=反应3；列式ΔH1-ΔH2=ΔH3=-110.5kJ·mol-1【方法二】平均值法：平均值法特别适用于缺少数据而不能直接求解的计算。当两种或两种以上物质混合时，不论以任何比例混合，总存在一个平均值，解题时只要抓住平均值，就能避繁就简，迅速解题。平均值法有：平均相对分子质量法、平均分子式法、平均体积法、平均原子法和平均反应热法等。平均反应热法是利用两种混合物中每摩尔物质在反应中的反应热的平均值推断混合物质组成的解题方法，常用于有两种物质反应热的计算。例2：CH4（g）+2O2（g）==CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝-889.5kJ·mol-1C2H6（g）+27O2（g）==2CO2（g）+3H2O（l）ΔH＝-1583.4kJ·mol-1C2H4（g）+3O2（g）==2CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝-1409.6kJ·mol-1C2H2（g）+25O2（g）==2CO2（g）+H2O（l）ΔH＝-1298.4kJ·mol-1C3H8（g）+5O2（g）==3CO2（g）+4H2O（l）ΔH＝-2217.8kJ·mol-12如果1mol上述烃中的两种混合物完全燃烧后放出1518.8的热量，则下列组合不可能是（）A.CH4和C2H4B.CH4和C2H6C.C3H8和C2H6D.C3H8和C2H2解析：混合烃的平均燃烧热为1518.8kJ，则混合烃中，一种烃的燃烧热必大于1518.8kJ另一种烃的燃烧热必小于1518.8kJ，代入各项进行比较，即可确定正确的选项。答案：AC【方法四】关系式法：对于多步反应，可根据各种关系（主要是化学方程式，守恒等），列出对应的关系式，快速地在要求的物质的数量与题目给出物质的数量之间建立定量关系，从而免除了设计中间过程的大量运算，不但节约运算时间，还避免了运算出错对计算结果的影响，是经常使用的方法之一。例4.黄铁矿主要成分是FeS2.某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000g样品在空气中充分燃烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00ml。已知：SO2+Fe3++2H2O==SO42-+Fe2++4H+Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O(1)样品中FeS2的质量分数（假设杂质不参加反应）(2)若燃烧6gFeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83kJ热量，产生的SO3与水全部化合生成H2SO4，放出13.03kJ热量，写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式(3)煅烧10t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积（标准状况）为L，制得98%的硫酸的质量为t,SO2全部转化为时放出的热量是kJ。解析：（1）设样品有含有FeS2xg，根据关系式FeS2-2SO2-4Fe2+-32Cr2O72-得x=0.09g,因此得FeS2的质量分数90%.（2）6gFeS2相当于0.05mol，生成的SO3共0.1mol,因此热化学方程式可表示为：SO3（g）+H2O(l)==H2SO4(l)ΔH＝-130.3kJ·mol-1(3)设有xLSO2生成，ytH2SO4生成，根据关系式求解：3FeS2-2SO2-2H2SO412044.819610×90%×106xy×98%×106列比例式解得x=3.36×106L相当于y=15t.由（2）得0.1molSO2完全转化SO3时放出9.83kJ的热量，0.1molSO3完全转化为H2SO4放出13.03kJ的热量，因此得当0.1molSO2完全转化H2SO4时共放出热量因此22.86kJ.当有1.5×105mol完全转化为H2SO4放出的热量为22.86kJ×1.5×106=3.43×107kJ【答案】（1）90%（2）SO3（g）+H2O(l)==H2SO4(l)ΔH＝-130.3kJ·mol-1（3）3.36×106153.43×107盖斯定律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。例如，ΔH1、ΔH2、ΔH3之间有如下的关系：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。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)＋12O2(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＝－393.5kJ·mol－1(2)CO(g)＋12O2(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)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.54kJ·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。利用盖斯定律的计算练习：1、已知下列热化学方程式：①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－26.7kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－50.75kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝－36.5kJ·mol－1则反应FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)的焓变为()A．＋7.28kJ·mol－1B．－7.28kJ·mol－1C．＋43.68kJ·mol－1D．－43.68kJ·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＝＋7.28kJ·mol－1答案A2．已知：H2O(g)===H2O(l)ΔH＝Q1kJ·mol－1C2H5OH(g)===C2H5OH(l)ΔH＝Q2kJ·mol－1C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝Q3kJ·mol－1若使46g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)KjB．0.5(Q1＋Q2＋Q3)kJC．(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3)kJD．(3Q1－Q2＋Q3)kJ解析46g酒精即1molC2H5OH(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D3．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－285.8kJ·mol－1、－282.5kJ·mol－1、－726.7kJ·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5式为()A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)ΔH＝－127.4kJ·mol－1B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)ΔH＝＋127.4kJ·mol－1C．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH＝－127.4kJ·mol－1D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH＝＋127.4kJ·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×(－285.8kJ·mol－1)＋(－282.5kJ·mol－1)－(－726.7kJ·mol－1)＝－127.4kJ·mol－1。答案A4.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)ΔH12Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===P4(g)＋6CaO(s)＋10CO(g)ΔH2SiO2(s)＋CaO(s)===CaSiO3(s)ΔH3用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH,ΔH＝________。答案(1)ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH35.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＝＋64.39kJ·mol－12H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46kJ·mol－1H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.84kJ·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＝－319.68kJ·mol－1解析已知热反应方程中①＋12×②＋③得：Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－319.68kJ·mol－1ΔH＝ΔH1＋12×ΔH2＋ΔH3＝＋64.39kJ·mol－1＋12×(－196.46kJ·mol－1)＋(－285.84kJ·mol－1)＝－319.68kJ·mol－1