内容正文:
第一章 化学反应的热效应
第2节 反应热的计算
1.理解盖斯定律
2.会计算反应热
知识点一 盖斯定律
知识点二 反应热的计算
知识点一 盖斯定律
一、盖斯定律
1.一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是相同的。
2.在一定条件下,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应进行的途径无关。如图表示始态到终态的反应热。
则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
3.盖斯定律的意义
有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的生成物不纯,往往有副反应发生,这给直接测定反应热造成了困难,利用盖斯定律,可以间接地将它们的反应热计算出来。如:C(s)+O2(g)===CO(g)反应的ΔH无法直接测得,但下列两个反应的ΔH可以直接测得:
C(s)+O2 (g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1、CO(g)+O2 (g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
上述三个反应具有如下关系:
则在此温度下C(s)+O2 (g)===CO(g)反应的ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1。
二、运用盖斯定律解题的常用方法
1.虚拟路径法
由A生成D,可以有两个途径:①由A直接生成D,反应热为ΔH;②由A生成B,由B生成C,再由C生成D,每一步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则各反应热之间的关系如图所示。
2.加和法(最常用的方法)
将需要消去的物质先进行乘除运算,使它们的化学计量数相同,然后进行加减运算,ΔH也作相应运算。
【归纳总结】
盖斯定律应用的一般步骤:
1.定目标、已知。根据题目条件确定已知方程式和目标方程式,注意配平和标注状态,注意ΔH的符号、数值和单位;并且标注各个已知方程式的序号。
2.找缺失物质。找出已知方程式中存在而目标方程式中没有出现的物质,并做好标记。
3.变形约缺失。通过将已知方程式加减乘除约去缺失物质,注意方程式同乘以或者同除以n(整数或分数)时,ΔH也要同乘以或者同除以n。
【例1】已知化学反应的热效应只与反应体系的初始状态和最终状态有关,如图甲所示,有ΔH1=ΔH2+ΔH3。根据上述原理,对图乙中的反应热关系判断不正确的是( )
A.A→F ΔH=-ΔH6 B.A→D ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5
【例2】通过化学反应完成物质的转化,可用于治理污染、保护环境,实现可持续发展。已知:
①S(g)+2H2O(g) 2H2(g)+SO2(g) ΔH=-90.4 kJ/mol
②2CO(g)+SO2(g) S(g)+2CO2(g) ΔH=+8.0 kJ/mol
则反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=________kJ/mol。( )
A.-82.4 B.-90.4 C.-41.2 D.+8.0
【变式1】直接氧化法将氯化氢转化为氯气的反应为4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g),该反应按下列催化过程进行:CuCl2(s)===CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol-1
CuCl(s)+O2(g)===CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)===CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1
则4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_______ kJ·mol-1。
【变式2】已知:①2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1;②N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,则2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g)的ΔH是( )
A.-386 kJ·mol-1 B.+386 kJ·mol-1 C.-746 kJ·mol-1 D.+746 kJ·mol-1
知识点二 反应热的计算
反应热的计算途径和方法
1. 根据热化学方程式:热化学方程式中各物质的化学计量数及ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的比例。
2.根据盖斯定律:先根据盖斯定律采取“加和法”或“虚拟路径法”写出目标热化学方程式,然后进行相应的计算。
3.根据燃烧热:依据可燃物完全燃烧产生的热量=n(可燃物)×燃烧热计算。
4.根据化学键:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。
5.根据能量变化:ΔH=(E2-E1) kJ·mol-1=(a-b) kJ·mol-1=-c kJ·mol-1
【例1】已知丙烷的燃烧热ΔH=-22