盖斯定律

第三节 化学反应热的计算第1课时 化学反应热的计算

[目标要求] 1.理解盖斯定律的意义。2.能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。

一、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，

ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3之间有如下的关系：ΔH 1＝ΔH 2＋ΔH 3。 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)＋1

2

O 2(g)===CO(g)

上述反应在O 2供应充分时，可燃烧生成CO 2；O 2供应不充分时，虽可生成CO ，但同时还部分生成CO 2。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)＋O 2(g)===CO 2(g)

ΔH 1＝－393.5 kJ·mol －

1

(2)CO(g)＋1

2

O 2(g)===CO 2(g)

ΔH 2＝－283.0 kJ·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 ＝ΔH 1－ΔH 2。

则C(s)与O 2(g)生成CO(g)的热化学方程式为C(s)＋1

2

O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－110.5

kJ·mol －1

。

思维拓展 热化学方程式的性质

(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。

二、反应热的计算

1．根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算

例1 由氢气和氧气反应生成4.5 g 水蒸气放出60.45 kJ 的热量，则反应：2H 2(g)＋ O 2(g)===2H 2O(g)的ΔH 为( )

A ．－483.6 kJ·mol －1

B ．－241.8 kJ·mol －

1

C ．－120.6 kJ·mol －1

D ．＋241.8 kJ·mol －

1

2．利用燃烧热数据，求算燃烧反应中的其它物理量

例2甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

1 kg CH4在25℃，101 kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为()

A．－5.56×104 kJ·mol－1B．5.56×104 kJ·mol－1

C．5.56×104 kJ D．－5.56×104 kJ

3．利用盖斯定律的计算

例3已知下列热化学方程式：

①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)

ΔH1＝－26.7 kJ·mol－1

②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)

ΔH2＝－50.75 kJ·mol－1

③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)

ΔH3＝－36.5 kJ·mol－1

则反应FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)的焓变为()

A．＋7.28 kJ·mol－1B．－7.28 kJ·mol－1

C．＋43.68 kJ·mol－1D．－43.68 kJ·mol－1

知识点一盖斯定律及应用

1．运用盖斯定律解答问题

通常有两种方法：

其一，虚拟路径法：如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，

可设置如下：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

其二：加合(或叠加)法：即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。

如：求P4(白磷)===4P(红磷)的热化学方程式。

已知：P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)ΔH1①

4P(s，红磷)＋5O2(g)===P4O10(s)ΔH2②

即可用①－②得出白磷转化为红磷的热化学方程式。

答案P4(白磷)===4P(红磷)ΔH＝ΔH1－ΔH2

2．已知：H2O(g)===H2O(l)ΔH＝Q1 kJ·mol－1

C2H5OH(g)===C2H5OH(l)ΔH＝Q2 kJ·mol－1

C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)

ΔH＝Q3 kJ·mol－1

若使46 g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) Kj B．0.5(Q1＋Q2＋Q3) kJ

C．(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3) kJ D．(3Q1－Q2＋Q3) kJ

知识点二反应热的计算

3．已知葡萄糖的燃烧热是ΔH＝－2 840 kJ·mol－1，当它氧化生成1 g液态水时放出的热量是()

A．26.0 kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3 kJ

2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l)

ΔH ＝－571.6 kJ·mol －

1

CO(g)＋1

2

O 2(g)===CO 2(g)

ΔH ＝－282.8 kJ·mol －

1

现有CO 、H 2、CO 2组成的混合气体67.2L (标准状况)，经完全燃烧后放出的总热量为

710.0 kJ ，并生成18 g 液态水，则燃烧前混合气体中CO 的体积分数为( )

A ．80%

B ．50%

C ．60%

D ．20% 答案 B

练基础落实 1．已知：

(1)Zn(s)＋1/2O 2(g)===ZnO(s)

ΔH ＝－348.3 kJ·mol －

1

(2)2Ag(s)＋1/2O 2(g)===Ag 2O(s)

ΔH ＝－31.0 kJ·mol －

1

则Zn(s)＋Ag 2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH 等于( )

A ．－317.3 kJ·mol －1

B ．－379.3 kJ·mol －

1

C ．－332.8 kJ·mol －1

D ．＋317.3 kJ·mol －

1

2．已知25℃、101 kPa 条件下： 4Al(s)＋3O 2(g)===2Al 2O 3(s)

ΔH ＝－2 834.9 kJ·mol －

1 4Al(s)＋2O 3(g)===2Al 2O 3(s)

ΔH ＝－3 119.1 kJ·mol －

1

由此得出的正确结论是( )

A ．等质量的O 2比O 3能量低，由O 2变为O 3为吸热反应

B ．等质量的O 2比O 3能量低，由O 2变为O 3为放热反应

C ．O 3比O 2稳定，由O 2变为O 3为吸热反应

D ．O 2比O 3稳定，由O 2变为O 3为放热反应

3．能源问题是人类社会面临的重大课题，H 2、CO 、CH 3OH 都是重要的能源物质，它

们的燃烧热依次为－285.8 kJ·mol －1、－282.5 kJ·mol －1、－726.7 kJ·mol －

1。已知CO 和H 2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)＋2H 2(g)===CH 3OH(l)。则CO 与H 2反应合成甲醇的热化学方程式为( )

A ．CO(g)＋2H 2(g)===CH 3OH(l) ΔH ＝－127.4 kJ·mol －

1

B ．CO(g)＋2H 2(g)===CH 3OH(l) ΔH ＝＋127.4 kJ·mol －

1

C ．CO(g)＋2H 2(g)===CH 3OH(g) ΔH ＝－127.4 kJ·mol －

1

D ．CO(g)＋2H 2(g)===CH 3OH(g) ΔH ＝＋127.4 kJ·mol －

1

4．已知火箭燃料二甲基肼(CH 3—NH —NH —CH 3)的燃烧热为－6 000 kJ·mol －

1，则30 g 二甲基肼完全燃烧放出的热量为( )

A ．1 500 kJ

B ．3 000 Kj

C ．6 000 kJ

D ．12 000 kJ

用关系式求反应热

5．在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q >0)，经测定完全吸收生

成的CO 2需消耗 5 mol·L －

1的KOH 溶液100 mL ，恰好生成正盐，则此条件下反应C 4H 10(g)＋132

O 2(g)===4CO 2(g)＋5H 2O(g)的ΔH 为( )

A ．＋8Q kJ·mol －1

B ．＋16Q kJ·mol －

1

C ．－8Q kJ·mol －1

D ．－16Q kJ·mol －

1

练综合拓展

6．比较下列各组热化学方程式中ΔH 的大小关系。 (1)S(s)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 1 S(g)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 2 ΔH 1______ΔH 2

(2)CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH 1 CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH 2 ΔH 1______ΔH 2

(3)煤作为燃料有两种途径： 途径1——直接燃烧

C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1<0 途径2——先制水煤气

C(s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) ΔH 2>0 再燃烧水煤气：

2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH 3<0 2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 4<0

ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3、ΔH 4的关系式是______________________________________。

7．发射卫星时可用肼(N 2H 4)作燃料，用二氧化氮作氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。

已知：

N 2(g)＋2O 2(g)===2NO 2(g) ΔH ＝＋67.7 kJ·mol －

1

N 2H 4(g)＋O 2(g)===N 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－534 kJ·mol －

1 12H 2(g)＋12

F 2(g)===HF(g) ΔH ＝－269 kJ·mol －1 H 2(g)＋12

O 2(g)===H 2O(g) ΔH ＝－242 kJ·mol －

1

(1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为__________________________；此反应用于火箭推进，除释放大量能量和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是______________。

(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放的能量更大。肼和氟反应的热化学方程式为__________________。

第2课时 习题课

1．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( ) A ．生成物总能量一定低于反应物总能量

B ．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率

C ．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变

D ．同温同压下，H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 不同

2．在298 K 、100 kPa 时，已知：

2H 2O(g)===O 2(g)＋2H 2(g) ΔH 1 Cl 2(g)＋H 2(g)===2HCl(g) ΔH 2 2Cl 2(g)＋2H 2O(g)===4HCl(g)＋O 2(g) ΔH 3 则ΔH 3与ΔH 1和ΔH 2间的关系正确的是( ) A ．ΔH 3＝ΔH 1＋2ΔH 2 B ．ΔH 3＝ΔH 1＋ΔH 2 C ．ΔH 3＝ΔH 1－2ΔH 2 D ．ΔH 3＝ΔH 1－ΔH 2

3．下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是( )

A ．甲烷的标准燃烧热为－890.3 kJ·mol －

1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH 4(g)

＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－890.3 kJ·mol －

1

B ．500 ℃、300 MPa 下，将0.5 mol N 2和1.5 mol H 2置于密闭容器中充分反应生成

NH 3(g)，放热19.3 kJ ，其热化学方程式为N 2(g)＋3H 2(g)

2NH 3(g) ΔH ＝－

38.6kJ·mol －

1

C ．氯化镁溶液与氨水反应：Mg 2＋＋2OH －

===Mg(OH)2↓

D ．氧化铝溶于NaOH 溶液：A12O 3＋2OH －===2AlO －

2＋H 2O

4．已知：(1)Fe 2O 3(s) ＋32C(s)===32

CO 2(g)＋2Fe(s) ΔH 1＝＋234.1 kJ·mol －

1

(2)C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 2＝－393.5 kJ·mol －

1

则2Fe(s)＋3

2

O 2(g)===Fe 2O 3(s) 的ΔH 是( )

A ．－824.4 kJ·mol －1

B ．－627.6 kJ·mol －

1

C ．－744.7 kJ·mol －1

D ．－169.4 kJ·mol －

1

5．100 g 碳燃烧所得气体中，CO 占13体积，CO 2占23体积，且C(s)＋1

2

O 2(g)===CO(g)

ΔH (25℃)＝－110.35 kJ·mol －1

，

CO(g)＋1

2

O 2(g)===CO 2(g)

ΔH (25℃)＝－282.57 kJ·mol －

1。

与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是( ) A ．392.92 kJ B ．2 489.44 kJ C ．784.92 kJ D ．3 274.3 kJ

6．在微生物作用的条件下，NH ＋4经过两步反应被氧化成NO －

3。两步反应的能量变化示意图如下：

① 第一步反应是________反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是

________________________________________________________________________。

②1 mol NH ＋4(aq)全部氧化成NO －

3(aq)的热化学方程式是

________________________________________________________________________。

7．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H 2O 2和H 2SO 4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)===Cu 2＋

(aq)＋H 2(g)

ΔH ＝＋64.39 kJ·mol －

1

2H 2O 2(l)===2H 2O(l)＋O 2(g)

ΔH ＝－196.46 kJ·mol －

1

H 2(g)＋1

2

O 2(g)===H 2O(l)

ΔH ＝－285.84 kJ·mol －

1

在H 2SO 4溶液中，Cu 与H 2O 2反应生成Cu 2＋

和H 2O 的热化学方程式为________________________________________________________________________。

8．由磷灰石[主要成分Ca 5(PO 4)3F]在高温下制备黄磷(P 4)的热化学方程式为

4Ca 5(PO 4)3F(s)＋21SiO 2(s)＋30C(s)===3P 4(g)＋20CaSiO 3(s)＋30CO(g)＋SiF 4(g) ΔH 已知相同条件下：

4Ca 5(PO 4)3F(s)＋3SiO 2(s)===6Ca 3(PO 4)2(s)＋2CaSiO 3(s)＋SiF 4(g) ΔH 1 2Ca 3(PO 4)2(s)＋10C(s)===P 4(g)＋6CaO(s)＋10CO(g) ΔH 2 SiO 2(s)＋CaO(s)===CaSiO 3(s) ΔH 3

用ΔH 1、ΔH 2和ΔH 3表示ΔH , ΔH ＝________。

9．依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。

(1)若适量的N 2和O 2完全反应，每生成23 g NO 2需要吸收16.95 kJ 热量。其热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (2)用N A 表示阿伏加德罗常数，在C 2H 2(气态)完全燃烧生成CO 2和液态水的反应中，每有5N A 个电子转移时，放出650 kJ 的热量。其热化学方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)已知拆开1 mol H —H 键、1 mol N —H 键、1 mol N ≡N 键分别需要的能量是436 kJ 、391 kJ 、946 kJ ，则N 2与H 2反应生成NH 3的热化学方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

10．已知25℃、101 kPa 时下列反应的热化学方程式为： ①CH 3COOH(l)＋2O 2(g)===2CO 2(g)＋2H 2O(l)

ΔH 1＝－870.3 kJ·mol －

1 ②C(s)＋O 2(g)===CO 2(g)

ΔH 2＝－393.5 kJ·mol －

1

③H 2(g)＋1

2

O 2(g)===H 2O(l)

ΔH 3＝－285.8 kJ·mol －

1

则反应：④2C(s)＋2H 2(g)＋O 2(g)===CH 3COOH(l)在该条件下的反应热ΔH 4＝____________。

11．如果1个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这个规律称为盖斯定律。据此回答下列问题：

(1)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C 3H 8)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C 3H 6)。

丙烷脱氢可得丙烯。 已知：C 3H 8(g)―→CH 4(g)＋HC ≡CH(g)＋H 2(g) ΔH 1＝＋156.6 kJ/mol CH 3CH===CH 2(g)―→CH 4(g)＋HC ≡CH(g) ΔH 2＝＋32.4 kJ/mol

则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知：Na 2CO 3·10H 2O(s)===Na 2CO 3(s)＋10H 2O(g) ΔH 1＝＋532.36 kJ/mol Na 2CO 3·10H 2O(s)===Na 2CO 3·H 2O(s)＋9H 2O(g) ΔH 2＝＋473.63 kJ/mol 写出Na 2CO 3·H 2O 脱水反应的热化学方程式

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

12．已知：CO(g)＋1

2O 2(g)===CO 2(g)

ΔH ＝－283 kJ·mol －1

CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g)

ΔH ＝－802.3 kJ·mol －

1

H 2(g)＋1

2

O 2(g)===H 2O(g)

ΔH ＝－241.8 kJ·mol －

1 1．79

2 L(标准状况)的CO 、CH 4和O 2组成的混合物，在量热器中燃烧时，放出13.68

3 kJ 热量。若向燃烧产物中再加一定量的H 2使其燃烧完全，又放出9.672 kJ 热量，求原混合物中各气体的体积。

13．化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO 和H 2为主的混合气体。这种混合气体可用于生产甲醇和合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反应：

①CH 4(g)＋1

2

O 2(g)===CO(g)＋2H 2(g)

ΔH 1＝－36 kJ·mol －

1

②CH 4(g)＋H 2O(g)===CO(g)＋3H 2(g)

ΔH 2＝＋216 kJ·mol －

1

由反应①、②推出总反应热为零的总反应方程式③，并求进料气中空气(O 2的体积分数为21%)与水蒸气的体积比。