(技巧)蓋斯定律化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算

1、蓋斯定律化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算計(jì)算反應(yīng)熱的解題方法與技巧：首先需要熟練掌握蓋斯定律，其次，平時(shí)積累起來(lái)的計(jì)算機(jī)巧在反應(yīng)熱的計(jì)算中基本適用。注意遵循：質(zhì)量守恒定律，能量守恒定律和蓋斯定律?！痉椒ㄒ弧糠匠淌郊雍戏ǎ焊鶕?jù)可直接測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱間接計(jì)算難以直接測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，需要應(yīng)用蓋斯定律來(lái)分析問(wèn)題。解題時(shí)，常用已知反應(yīng)熱的熱化學(xué)方程式相互加合(加、減等數(shù)學(xué)計(jì)算)，得到未知反應(yīng)熱的熱化學(xué)方程式，則相應(yīng)的反應(yīng)熱做相同的加合即為所求的反 應(yīng)熱。例1.已知298K時(shí)下列兩個(gè)反應(yīng)焓變的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：1反應(yīng) 1 : C (s) +Q (g) =CO (g) Hi= -393.5 kJ mol-1反應(yīng) 2:

2、 CO (g) +1/2 O2 (g) =CO (g) H2= -283.0 kJ mo計(jì)算在此溫度下反應(yīng) 3: C( s) +1/2 O 2 (g) =CO(g)的反應(yīng)焓變 H解析：根據(jù)反應(yīng)3找起點(diǎn)：C (s),找終點(diǎn)：CO(g);找出中間產(chǎn)物 CQ (g);利用方程組消去中間產(chǎn)物：反應(yīng) 1-反應(yīng)2=反應(yīng)3;列式 H- HL= A H=-110.5kJ mol-1【方法二】平均值法：平均值法特別適用于缺少數(shù)據(jù)而不能直接求解的計(jì)算。當(dāng)兩種或兩種以上物質(zhì)混合時(shí)，不論以任何比例混合，總存在一個(gè)平均值，解題時(shí)只要抓住平均值，就能避繁就簡(jiǎn)，迅速解題。平均值法有：平均相對(duì)分子質(zhì)量法、平均分子式法、平均體

3、積法、平 均原子法和平均反應(yīng)熱法等。平均反應(yīng)熱法是利用兩種混合物中每摩爾物質(zhì)在反應(yīng)中的反應(yīng) 熱的平均值推斷混合物質(zhì)組成的解題方法，常用于有兩種物質(zhì)反應(yīng)熱的計(jì)算。例2：CH4 (g) +2Q (g) =CO (g) +2H2O (l )A H= -889.5kJ mol-17-1C 2H6 (g) + Q (g) =2CO (g) +3HbO (l )A H= -1583.4kJ mol2-1C 2H (g) +3Q (g) =2CO (g) +2HO(I )A H= -1409.6kJ mol5-1C 2“ (g) +Q ( g) =2CO ( g) +H2O (l )A H= -1298.4

4、kJ mol2C 3H8 (g) +5Q (g) =3CO (g) +4HO(I )A H= -2217.8kJ mol如果1mol上述烴中的兩種混合物完全燃燒后放出1518.8的熱量，則下列組合不可能是( )A. CH 4 和 C2H4B.CH4和 C2H6C.C3H8 和 CH D.C 3從和 C2H2解析：混合烴的平均燃燒熱為1518.8kJ，則混合烴中，一種烴的燃燒熱必大于1518.8kJ另一種烴的燃燒熱必小于1518.8kJ，代入各項(xiàng)進(jìn)行比較，即可確定正確的選項(xiàng)。答案：AC【方法四】關(guān)系式法：對(duì)于多步反應(yīng)，可根據(jù)各種關(guān)系(主要是化學(xué)方程式，守恒等)，列出對(duì)應(yīng)的關(guān)系式，快速地在要求的物

5、質(zhì)的數(shù)量與題目給出物質(zhì)的數(shù)量之間建立定量關(guān)系，從而免除了設(shè)計(jì)中間過(guò)程的大量運(yùn)算，不但節(jié)約運(yùn)算時(shí)間，還避免了運(yùn)算出錯(cuò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，是經(jīng)常使用的方法之一。例4.黃鐵礦主要成分是 FeS.某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測(cè)定時(shí)，取O.IOOOg樣品在空氣中充分燃燒，將生成的SQ氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.02000mol L-1 的K2Cr2Q7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗 K262Q7溶液25.00ml。已知：SQ+Fe3+2HO=sO+Fe2+4HfCr2O7-+6Fe +14H=2Cr +6Fe +7H2O(1) 樣品中FeS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)) 若燃燒6gFe

6、S產(chǎn)生的SQ全部轉(zhuǎn)化為SO氣體時(shí)放出9.83kJ熱量，產(chǎn)生的 SO與水全部 化合生成fSQ，放出13.03kJ熱量，寫(xiě)出SO氣體轉(zhuǎn)化為 H2SC4的熱化學(xué)方程式 (3)煅燒10t上述黃鐵礦，理論上產(chǎn)生 SQ的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為 L ，制得98%勺硫酸的 質(zhì)量為 t,SO 2全部轉(zhuǎn)化為時(shí)放出的熱量是kJ 。解析：(1) 設(shè)樣品有含有 FeS xg,根據(jù)關(guān)系式 FeS2-2SQ-4Fe2+-Z Cr2&-得x=0.09g,因此得FeS3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%.(2) 6gFeS2相當(dāng)于0.05mol，生成的SO共0.1mol,因此熱化學(xué)方程式可表示為：-1SO 3 (g) +H2O(I)=H 2

7、SQ(I) H= -130.3kJ mol(3) 設(shè)有xLSQ生成，ytHzSQ生成，根據(jù)關(guān)系式求解：FeS 22SO2H2SC412044.819610X90%106x yX98%106列比例式解得 x=3.36 X106 L相當(dāng)于y=15t.由(2)得0.1molSO2完全轉(zhuǎn)化 SC時(shí)放出9.83kJ的熱量，O.lmolSOs完全轉(zhuǎn)化為 H2SQ放出13.03kJ的熱量，因此得當(dāng)0.1molSO2完全轉(zhuǎn)化H2SO時(shí)共放出熱量因此 22.86kJ.當(dāng)有1.5 X105 mol完全轉(zhuǎn)化為 HbSQ放出的熱量為 22.86kJ X1.5 X106=3.43 X107kJ【答案】-1(1) 90%

8、(2) SO3 (g) +HO(I)=H 2SQQ) H= -130.3kJ mol67(3) 3.36 X1015 3.43X10蓋斯定律1 含義(1) 不管化學(xué)反應(yīng)是 一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是 相同的。(2) 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的 途徑無(wú)關(guān)。例如， H、f之間有如下的關(guān)系： H=A H2 + H。2意義利用蓋斯定律，可以間接地計(jì)算一些難以測(cè)定的反應(yīng)熱。例如：C(s) + 2O>(g)=CO(g)上述反應(yīng)在 Q供應(yīng)充分時(shí)，可燃燒生成CO; Q供應(yīng)不充分時(shí)，雖可生成CO但同時(shí)還部分生成CO。因此該反應(yīng)的 H丕易測(cè)定，但是下述兩個(gè)反應(yīng)的H卻可以直

9、接測(cè)得：-1(1) C(s) + Q(g)=CQ(g) H= 393.5 kJ mol(2) CO(g) + 2Q(g)=CQ(g) f = 283.0 kJ mol 1根據(jù)蓋斯定律，就可以計(jì)算出欲求反應(yīng)的注分析上述兩個(gè)反應(yīng)的關(guān)系，即知：H=A H-H。1貝U C(s)與 Q(g)生成 CO(g)的熱化學(xué)方程式為C(s) + 2O2(g)=CO(g) H= 110.5kJ mol 。注意：1、熱化學(xué)方程式可以進(jìn)行方向改變，方向改變時(shí)，反應(yīng)熱數(shù)值不變，符號(hào)相反;2 、熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)和反應(yīng)熱可以同時(shí)改變倍數(shù)；3 、熱化學(xué)方程式可以疊加，疊加時(shí)，物質(zhì)和反應(yīng)熱同時(shí)疊加。 利用蓋斯定律的

10、計(jì)算練習(xí)：1、已知下列熱化學(xué)方程式： H=- 26.7 kJ mo皆50.75 kJ mol-1 Hs= 36.5 kJ mol Fe2Q(s) + 3CO(g)=2Fe(s) + 3CQ(g) 3Fe2Q(s) + CO(g)=2FesQ(s) + CQ(g)1C.+ 43.68 kJ molD Fe3Q4(s) + CQ(g)=3FeQ(s) + CQ(g)則反應(yīng) FeQ(s) + CQ(g)=Fe(s) + CQ(g)的焓變?yōu)?1A.+ 7.28 kJ molB)1.7.28 kJ mol43.68 kJ mol解析 根據(jù)蓋斯定律，首先考慮目標(biāo)反應(yīng)與三個(gè)已知反應(yīng)的關(guān)系，三個(gè)反應(yīng)中，F(xiàn)eO

11、 COFe、CQ是要保留的，而與這四種物質(zhì)無(wú)關(guān)的因此將X 3 一X 2得到：6FeQ(s) + 6CQ(g) = 6Fe(s) + 6CQ(g) 化簡(jiǎn)：FeQ(s) + CQ(g) = Fe(s) + CQ(g) 答案A2.已知：HbQ(g)=H2Q(l)GH5OH(g)=CF5OH(l)GH5QH(g) + 3Q(g)=2CQ(g) + 3fQ(g)Fe2Q、FesC4要通過(guò)方程式的疊加處理予以消去: H=+ 43.65 kJ mol 11 H=+ 7.28 kJ mol一 1 H= Q kJ mol一 1 H= Q kJ mol1 H= Q kJ mol6若使46 g酒精液體完全燃燒，最后

12、恢復(fù)到室溫，則放出的熱量為()A. (Q + Q+ Q) KjBC. (0.5 Q 1.5 Q+ 0.5 Q3) kJD解析 46 g 酒精即 1 mol C 2H5QH(l)根據(jù)題意寫(xiě)出目標(biāo)反應(yīng)GHOHQ) + 3O2(g)=2CO2(g) + 3fQ(l) 然后確定題中各反應(yīng)與目標(biāo)反應(yīng)的關(guān)系 則厶 H= (Q Q+ 3Q) kJ mol13 .能源問(wèn)題是人類社會(huì)面臨的重大課題，一 1熱依次為285.8 kJ mol、 282.5 kJ0.5( Q+ Q+ Q) kJ(3 Q Q+ Q3) kJ H答案 DH、CO CHQH都是重要的能源物質(zhì)，它們的燃燒一 1 一 1 mol 、 726.7

13、 kJ mol 。已知 CQ和 H在一#定條件下可以合成甲醇CQ(g) + 2H(g)=CH3QH(l)。則CQ與 H2反應(yīng)合成甲醇的熱化學(xué)方程#式為()A.CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(l)A H= 127.4 kJ mol 1B.CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(l)A H= +127.4 kJ mol 1C.CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(g)A H= 127.4 kJ mol 1D.CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(g)A H= +127.4 kJ mol 1解析 根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)與三種反應(yīng)熱的關(guān)系，利用蓋斯定律，首先計(jì)算出目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱厶 H= 2

14、X ( 285.8 kJ mo1) + ( 282.5 kJ mo1) ( 726.7 kJ mo1) =- 127.4 kJ mol-1。答案 A4.由磷灰石主要成分Ca5(PO4)3F在高溫下制備黃磷(P4)的熱化學(xué)方程式為4Cas(PO4)3F(s) + 21SiO2(s) + 30C(s)=3P«g) + 20CaSiQ(s) + 30CO(g) + SiF4(g) H已知相同條件下：4Cas(PQ)3F(s) + 3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s) + 2CaSiQ(s) + SiF 4(g) H2Csb(PO4)2(s) + 1OC(s)=P4(g) + 6Ca

15、O(s) + 10CO(g) H2SiO2(s) + CaO(s)=CaSiQ(s) H3用厶H、 f和厶H3表示 H, H=。答案 (1) H+ 3A H2 + 18A f5.廢舊印刷電路板的回收利用可實(shí)現(xiàn)資源再生，并減少污染。廢舊印刷電路板經(jīng)粉碎分離, 能得到非金屬粉末和金屬粉末。用HbQ和"SQ的混合溶液可溶出印刷電路板金屬粉末中的銅。已知:Cu(s) + 2H+(aq)=Cu +(aq) + H2(g)A H=+ 64.39 kJ mol2HzO>(l)=2H 20(1) + O>(g)A H= 196.46 kJ molH2(g) + lc2(g)=H2O(l)A H= 285.84 kJ mol在HbSQ溶液中，Cu與HbQ反應(yīng)生成Cu2+和HO的熱化學(xué)方程式為 答案 Cu(