盖斯定律及其应用

第一章化学反应与能量盖斯定律及其应用第三节化学反应热的计算一、盖斯定律1．内容表述一：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其是相同的；表述二：化学反应的反应热只与反应体系的有关，而与反应的无关。反应热始态和终态途径2．理解(1)途径角度(2)能量角度从S→L，ΔH10，体系；从L→S，ΔH20，体系；据能量守恒，ΔH1＋ΔH2＝0。放热吸热3．意义应用盖斯定律可以间接的计算以下情况(不能直接测定)的反应热：(1)有些反应进行得很慢(2)有些反应不容易直接发生(3)有些反应的产物不纯问题探究1：若一个化学反应由始态转化为终态可通过不同的途径(如图)，，则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间有何关系？提示：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。要点一盖斯定律的应用利用盖斯定律进行问题分析时，常用加和法和虚拟途径法。1．加和法(1)方法将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的变化。(2)举例已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH1＝－483.6kJ/mol②H2O(g)===H2O(l)ΔH2＝－44.0kJ/mol写出H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)的热化学方程式人教版化学化学反应原理第1章第三节2．虚拟路径法若反应物A变为生成物D，可以有两个途径a．由A直接变成D，反应热为ΔH；b．由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。人教版化学化学反应原理第1章第三节如图所示：则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3人教版化学化学反应原理第1章第三节(3)实例如已知下列两个热化学方程式：①P4(s，白磷)＋5O2(g)＝P4O10(s)ΔH1＝－2983.2kJ/mol②P(s，红磷)＋54O2(g)＝14P4O10(s)ΔH2＝－738.5kJ/mol要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程。人教版化学化学反应原理第1章第三节根据盖斯定律人教版化学化学反应原理第1章第三节3．运用盖斯定律计算反应热时的注意事项(1)热化学方程式同乘以某一个数时，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。人教版化学化学反应原理第1章第三节●案例精析【例1】已知下列反应的热化学方程式为：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH2＝－870.3kJ·mol－1③H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol－1人教版化学化学反应原理第1章第三节则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热(焓变)为()A．＋488.3kJ·mol－1B．－488.3kJ·mol－1C．－244.15kJ·mol－1D．＋244.15kJ·mol－1人教版化学化学反应原理第1章第三节[解析]①×2得：2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)ΔH4＝－787.0kJ·mol－1把②逆向进行得：2CO2(g)＋2H2O(l)===CH3COOH(l)＋2O2(g)ΔH5＝＋870.3kJ·mol－1人教版化学化学反应原理第1章第三节③×2得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH6＝－571.6kJ·mol－1根据盖斯定律，将上述3个热化学方程式相加得：2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)ΔH7＝－488.3kJ·mol－1。[答案]B人教版化学化学反应原理第1章第三节[温馨提示]应用盖斯定律计算反应热时应注意：(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相减，反应热也随之相加减，所求之和为其代数和。(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变。人教版化学化学反应原理第1章第三节对于反应：H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)可以有两个过程实现：人教版化学化学反应原理第1章第三节H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH1＝－241.8kJ·mol－1H2O(g)===H2O(l)ΔH2＝－44.0kJ·mol－1求算H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)的反应热ΔH.人教版化学化学反应原理第1章第三节[解析]根据盖斯定律，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝(－241.8kJ·mol－1)＋(－44.0kJ·mol－1)＝－285.8kJ·mol－1。[答案]ΔH＝－285.8kJ·mol－1人教版化学化学反应原理第1章第三节实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH，但可测出下边几个反应的热效应：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－890.3kJ·mol－1①C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1②H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)ΔH3＝－285.8kJ·mol－1③根据盖斯定律求反应C(石墨)＋2H2(g)＝CH4(g)④的ΔH4人教版化学化学反应原理第1章第三节[解析]方法一：因为反应式①②③和④之间有以下关系：②＋③×2－①＝④所以ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－393.5＋2×(－285.8)－(－890.3)＝－74.8(kJ·mol－1)人教版化学化学反应原理第1章第三节方法二：也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最后回复到产物：可见ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－74.8kJ·mol－1[答案]－74.8kJ·mol－1人教版化学化学反应原理第1章第三节1.依据(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，各项的化学计量数包括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。反应热的计算人教版化学化学反应原理第1章第三节(3)可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热(4)根据反应物和生成物的化学键断裂所吸收的能量，ΔH＝反应物的化学键断裂所吸收的能量和－生成物的化学键断裂所吸收的能量。人教版化学化学反应原理第1章第三节(5)根据反应物和生成物的总能量计算ΔH＝E生成物－E反应物(6)根据比热公式进行计算：Q＝cmΔt人教版化学化学反应原理第1章第三节2．注意事项(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时做相同倍数的改变。(2)热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。(3)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。人教版化学化学反应原理第1章第三节(4)求总反应的反应热，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加。不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。人教版化学化学反应原理第1章第三节●案例精析【例2】25℃、101kPa时，将1.0g钠跟足量的氯气反应，生成NaCl晶体并放出17.87kJ的热量，求生成1molNaCl的反应热。人教版化学化学反应原理第1章第三节[解析]方法一Na与Cl2起反应的化学方程式如下：Na(s)＋12Cl2(g)＝NaCl(s)1molNa反应后生成1molNaCl的摩尔质量是23g/mol，设生成1molNaCl的反应热为x。1．0g：23g/mol＝－17.87kJ：xx＝－411.01kJ/mol人教版化学化学反应原理第1章第三节方法二据Na元素守恒，生成1g23g/mol的NaCl晶体时放出17.87kJ的热量。则生成1molNaCl晶体时放热17.87kJ·g－1×23g·mol－1＝411.01kJ/mol。[答案]－411.01kJ·mol－1人教版化学化学反应原理第1章第三节[点评]计算化合反应的反应热时，可根据化学方程式去计算或者根据元素守恒去计算。人教版化学化学反应原理第1章第三节已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1，现有甲烷和氧气的混合气体完全燃烧后，生成18g液态水，放出的热量为()A．445.15kJB．254.5kJC．438.9kJD．264.4kJ人教版化学化学反应原理第1章第三节[解析]18g液态水为1mol，由热化学方程式知生成2mol液态水放出890.3kJ的热量，则生成1mol液态水放热为：890.3kJ/2＝445.15kJ。[答案]A人教版化学化学反应原理第1章第三节已知25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。则C8H18的燃烧热为________________。人教版化学化学反应原理第1章第三节[解析]注意燃烧热为燃烧1mol物质所放出的热量。1gC8H18燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量，则1molC8H18完全燃烧放出的热量为48.40kJ·g－1×114g＝5518kJ。[答案]5518kJ·mol－1人教版化学化学反应原理第1章第三节已知H—H键的键能为436kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431kJ·mol－1，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热等于()A．－183kJ·mol－1B．183kJ·mol－1C．－862kJ·mol－1D．862kJ·mol－1人教版化学化学反应原理第1章第三节[解析]氢气在氯气中燃烧是放热反应，排除B、D；ΔH＝E(H—H)＋E(Cl—Cl)－2E(H—Cl)。[答案]A人教版化学化学反应原理第1章第三节①H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1②H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH2＝bkJ·mol－1则下列关系正确的是()A．ΔH1＝ΔH2B．ΔH1ΔH2C．ΔH1ΔH2D．无法比较人教版化学化学反应原理第1章第三节[解析]H2O(g)===H2O(l)过程要放出热量，ΔH1、ΔH2都为负数，所以ΔH1ΔH2。[答案]B人教版化学化学反应原理第1章第三节人教版化学化学反应原理第1章第三节人类能源的新希望可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%～99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方学者称其为“21世纪能源”或“未来能源”。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方人教版化学化学反应原理第1章第三节千米，占海洋总面的10%，海底可燃冰可供人类使用1000年。随着研究和勘测调查的深入，世界各国的海洋中发现的可燃冰逐渐增加，1993年海底发现57处，2001年增加到88处。据探查估算，美国东南海岸外的布莱克海岭，可燃冰资源量多达180亿吨，可满足美国105年的天然气消耗；日本海及其周围可燃冰资源可供日本使用100年以上。据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有50～60年，全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到了新的希望。人教版化学化学反应原理第1章第三节【例】据报道，我国南海海底发现巨大的“可燃冰”带，能源总量估计相当于我国石油总量的一半；而我国东海“可燃冰”的蕴藏量也很可观……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶体(CH4·H2O)。请结合所学化学知识回答下列问题：(1)下列说法中正确的是(填序号)________。A．CH4·H2O晶体中水是溶剂人教版化学化学反应原理第1章第三节B．CH4·H2O的组成元素有三种C．CH4·H2O中CH4和H