高中化學(xué)反應(yīng)熱計算中的圖解與變式

高中化學(xué)反應(yīng)熱計算中的圖解與變式蓋斯（GormainHenriHessl802-1850）1802年8月8日生于瑞士日內(nèi)瓦市一位畫家家庭，三歲時隨父親定居俄國莫斯科，1825年畢業(yè)于多爾帕特大學(xué)醫(yī)學(xué)系，并取得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。1826年棄醫(yī)專攻化學(xué)，并到瑞典斯德哥爾摩柏濟力阿斯實驗室進修化學(xué)，從此與柏濟力阿斯結(jié)成了深厚的友誼。1838年被選為俄國科學(xué)院院士。蘇教教科書中認(rèn)為蓋斯是俄國化學(xué)家，人教版教科書中認(rèn)為蓋斯是瑞士化學(xué)家,看來各有道理。1836年他總結(jié)出一條規(guī)律：“在任何化學(xué)反應(yīng)過程中的熱量，不論該反應(yīng)是一步完成的還是分步進行的，其總熱量變化是相同的”，這就是蓋斯定律。例1、已知：CH3OH(l)的燃燒熱ΔH＝－726.64kJ/molHCHO(g)的燃燒熱ΔH＝－563.58kJ/mol求反應(yīng)CH3OH(l)＋1/2O2(g)HCHO(g)＋H2O(l)的反應(yīng)熱ΔH。講析：燃燒熱是指25℃、101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時所放出的熱量。CH3OH(l)和HCHO(g)完全燃燒的產(chǎn)物是CO2和H2O。氣態(tài)二氧化碳CO2(g)是穩(wěn)定化合物，對于水來說，液態(tài)水H2O(l)才是穩(wěn)定化合物。據(jù)燃燒熱則有：CH3OH(l)＋3/2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－726.64kJ/molCO2(g)＋H2O(l)HCHO(g)＋O2(g)ΔH2＝＋563.58kJ/mol圖解法：用圖示的方法，將一步完成的反應(yīng)，分解成幾步完成。圖中①②③④為反應(yīng)過程。要實現(xiàn)反應(yīng)CH3OH(l)＋1/2O2(g)HCHO(g)＋H2O(l)，從圖中得知，可以有兩種途徑：途徑Ⅰ直截由過程④實現(xiàn)。發(fā)生的反應(yīng)是CH3OH(l)＋1/2O2(g)HCHO(g)＋H2O(l)反應(yīng)熱為ΔH。途徑Ⅱ由過程①②③實現(xiàn)。過程①中發(fā)生的反應(yīng)是CH3OH(l)＋3/2O2(g)

CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－726.64kJ/mol；過程②中發(fā)生的反應(yīng)是CO2(g)＋H2O(l)

HCHO(g)＋O2(g)ΔH2＝＋563.58kJ/mol，有1molH2O(l)沒有參與反應(yīng)；過程③中沒有發(fā)生反應(yīng)，只是從體系中放出O2(g)，正好與過程①中吸收的O2(g)抵消，所以，ΔH3＝0。據(jù)蓋斯定律“如果一個反應(yīng)可以分幾步進行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時的反應(yīng)熱是相同的”得：疊加法：根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式，通過加、減、乘、除運算，然后疊加得一步完成的熱化學(xué)方程式。將反應(yīng)①改寫成④CnH2n+2(l)nC(s)＋(n＋1)H2(g)ΔH4＝＋202.2kJ/mol將反應(yīng)②×n得⑤nC(s)＋nO2(g)==nCO2(g)ΔH5＝－393.5nkJ/mol將反應(yīng)③×(n＋1)得⑥(n＋1)H2(g)＋(n＋1)/2O2(g)==(n＋1)H2O(l)ΔH6＝－285.8(n＋1)kJ/mol④＋⑤＋⑥得(或－①＋②×n＋③×(n＋1))：CnH2n+2(l)＋(3n＋1)/2O2(g)nCO2(g)＋(n＋1)H2O(l)ΔH＝ΔH4＋ΔH5＋ΔH6因為該烷烴的燃燒熱為5518kJ/mol，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝－5518kJ/mol。則－5518kJ/mol＝＋202.2kJ/mol＋(－393.5nkJ/mol)＋[－285.8(n＋1)kJ/mol]解之，n＝8。因此，該烷烴燃燒的熱化學(xué)方程式：C8H18(l)＋25/2O2(g)

8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ/mol答案：C8H18(l)＋25/2O2(g)

8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ/mol點評：本題考查的也是燃燒熱的概念和運用的蓋斯定律的計算。通過對已知熱化學(xué)方程式進行加、減、乘、除運算，再疊加得一步完成的熱化學(xué)方程式，這實質(zhì)上就是蓋斯定律的運用，它將圖解法的理解過程轉(zhuǎn)化成了簡單的數(shù)學(xué)計算，所以，疊加法比圖解法顯得簡單、方便。疊加法進行反應(yīng)熱的計算是考查的重點?；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與具體反應(yīng)進行的途徑無關(guān)。進行有關(guān)反應(yīng)熱計算時，通常有圖解法和疊加法兩種方法。圖解法是找出該反應(yīng)一步完成的途徑和經(jīng)多步反應(yīng)而達(dá)到的途徑，多