第二节 反应热的计算
第1课时 盖斯定律
学习目标
1.知道盖斯定律的内容,了解其在科学研究中的意义。
2.能应用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
学习过程
一、盖斯定律
1.内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是 的。或者说,化学反应的反应热只与反应体系的 有关,而与反应的 无关。
2.盖斯定律的重要意义: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。如果应用 ,可以间接地把它们的 计算出来。
3.盖斯定律的应用:
(1)虚拟路径法
若反应物A变为生成物E,可以有三个途径:
①由A直接变为生成物E,反应热为ΔH。
②由A经过B变成E,反应热分别为ΔH1、ΔH2。
③由A经过C变成D,再由D变成E,反应热分别为ΔH3、ΔH4、ΔH5,如图所示:
则有ΔH= = 。
(2)加合法
即运用所给的热化学方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。
【例1】已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
求:③C(s)+O2(g)CO(g)的反应热ΔH3
【例2】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CH4燃烧反应的ΔH1,根据盖斯定律求ΔH4。
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol-1 (1)
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393·5 kJ·mol-1 (2)
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol-1 (3)
C(石墨)+2H2(g)=CH4(g) ΔH4=? (4)
【归纳】应用盖斯定律计算反应热时的注意事项:
1.关键:设计合理的反应过程,适当加减已知方程式及ΔH。
2.突破口:看好待求方程式的化学计量数,当热化学方程式同乘或同除一个数时,ΔH也必须同乘或同除这个数。
3.正反应和逆反应的ΔH数值相等,符号相反,书写时“+”不能省略。
【跟踪练习】
1.已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
回答下列各问:
(1)上述反应中属于放热反应的是 (填序号)。
(2)H2的燃烧热ΔH= ;C的燃烧热ΔH= 。
(3)燃烧10 g H2生成液体水,放出的热量为 。
(4)CO的燃烧热ΔH= ;其表示燃烧热的热化学方程式为_____________。
2.已知下列热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19 kJ·mol-1
写出FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和CO2的热化学方程式:_________________。
随堂测验
1.已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(已折合成标准状况),经完全燃烧后恢复至常温,则放出热量为( )
A.|0.4ΔH1+0.05ΔH3| B.|0.4ΔH1+0.05ΔH2|
C.|0.4ΔH1+0.1ΔH3| D.|0.4ΔH1+0.2ΔH3|
2.人体内葡萄糖的消耗可用下述化学方程式表示:C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 800 kJ·mol-1,如果某人每天消耗12540 kJ热量,他每天至少要摄入葡萄糖( )
A.806 g B.1 000 g
C.1250 g D.1 500 g
3.已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为:C(金刚石,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-395.41 kJ·mol-1,C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.51 kJ·mol-1,则金刚石转化石墨时的热化学方程式为: 。由此看来更稳定的碳的同素异形体为 。若取金刚石和石墨混合晶体共1 mol 在O2中完全燃烧,产生热量为Q kJ,则金刚石和石墨的物质的量之比为 (用含Q的代数式表示)。
参考答案
学习过程
一、1.相同 始态和终态 途径
2.盖斯定律 反应热
3.ΔH1+ΔH2 ΔH3+ΔH4+ΔH5
【例1】解法一:虚拟路径法
ΔH1=ΔH2+ΔH3
ΔH3=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)=-110.5 kJ·mol-1
解法二:加合法
因反应①②③之间存在关系:①-②=③
所以ΔH3=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)=-110.5 kJ·mol-1
【例2】可以设计一个途径,使反应物经过一些中间步骤最终得到产物:
因为反应式(1)、(2)、(3)和(4)之间有以下关系:
(2)+(3)×2-(1)=(4)
所以 ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=-393.5 kJ·mol-1+2×(-285.8 kJ·mol-1)-(-890.3 kJ·mol-1)=-74.8 kJ·mol-1
【跟踪练习】1.(1)①②③④ (2)-285.8 kJ·mol-1 -393.5 kJ·mol-1 (3)1 429 kJ (4)-283 kJ·mol-1 CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1
2.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1
随堂测验
1.A 2.A 3.C(金刚石,s)=C(石墨,s) ΔH=-1.90 kJ·mol-1 石墨