化學(xué) 省賽獲獎

化學(xué)反應(yīng)熱的計算蓋斯定律及其應(yīng)用①能直接測定嗎？如何測？②若不能直接測，怎么辦？如何測定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反應(yīng)熱△H1

G.H.Germain

Henri

Hess

(1802～1850)俄國化學(xué)家。

1836年發(fā)現(xiàn)，在任何一個化學(xué)反應(yīng)過程中，不論該反應(yīng)過程是一步完成還是分成幾步完成，反應(yīng)所放出的總熱量相同，并于1840年以熱的加和性守恒定律公諸于世，后被稱為蓋斯定律。蓋斯簡介

此定律為能量守恒定律的先驅(qū)。當(dāng)一個反應(yīng)不能直接發(fā)生時，應(yīng)用此定律可間接求得反應(yīng)熱。因此，蓋斯也是熱化學(xué)的先驅(qū)者。著有《純粹化學(xué)基礎(chǔ)》(1834)，曾用作俄國教科書達(dá)40年。

蓋斯定律奠定了熱化學(xué)計算的基礎(chǔ)，使化學(xué)方程式像普通代數(shù)方程那樣進(jìn)行運(yùn)算，從而可以根據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)確測定的熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算難以測定的反應(yīng)熱。蓋斯簡介一．蓋斯定律：一．蓋斯定律：

1.蓋斯定律的內(nèi)容:

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。換句話說,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)的途徑無關(guān)。請把下面生活實例與蓋斯定律進(jìn)行類比（1）登山類比蓋斯定律坐纜車或步行S（始態(tài)）L（終態(tài)）△H1〈0△H

2〉0△H1＋△H

2≡

0從能量守恒角度論證蓋斯定律

根據(jù)能量守恒定律：若某化學(xué)反應(yīng)從始態(tài)(S)到終態(tài)(L)其反應(yīng)熱為△H1，而從終態(tài)(L)到始態(tài)(S)的反應(yīng)熱為△H2，這兩者和為0。即△H1＋△H

2=0如果△H1與△H2

的和不等于0，那么在物質(zhì)絲毫未損的情況下體系能量便發(fā)生了變化，違反了能量守恒定律。所以△H1＋△H2≡0BACΔH1ΔH22.如何理解蓋斯定律？BACΔH1ΔH22.如何理解蓋斯定律？BΔHACΔH1ΔH22.如何理解蓋斯定律？ΔH、ΔH1、ΔH2之間有何關(guān)系？BΔHACΔH1ΔH22.如何理解蓋斯定律？ΔH、ΔH1、ΔH2之間有何關(guān)系？ΔH=ΔH1+ΔH2BΔHACΔH1ΔH22.如何理解蓋斯定律？CO(g)C(s)CO2(g)實例分析△H1△H3△H2△H1=△H2+△H3C(s)+1/2O2(g)==CO(g)△H1＝？CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)△H2＝-283.0kJ/molC(s)+O2(g)==CO2(g)△H3＝-393.5kJ/molC(s)+1/2O2(g)==CO(g)△H1＝？CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)△H2＝-283.0kJ/molC(s)+O2(g)==CO2(g)△H3＝-393.5kJ/mol△H1+△H2=△H3∴△H1=△H3

－△H2=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol

有些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測得這些反應(yīng)的反應(yīng)熱，可通過蓋斯定律獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)。3.蓋斯定律的應(yīng)用用一用蓋斯定律下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)

△H1＝－241.8kJ/mol實例1下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)

△H1＝－241.8kJ/molH2O(g)==H2O(l)△H2＝－44kJ/mol已知實例1下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)

△H1＝－241.8kJ/molH2O(g)==H2O(l)△H2＝－44kJ/mol已知實例1下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)

△H1＝－241.8kJ/molH2O(g)==H2O(l)△H2＝－44kJ/mol已知H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)實例1下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)

△H1＝－241.8kJ/molH2O(g)==H2O(l)△H2＝－44kJ/mol已知H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)

△H＝△H1＋△H2＝－285.8kJ/mol實例1下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)

△H1＝－241.8kJ/molH2O(g)==H2O(l)△H2＝－44kJ/mol已知H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)

△H＝△H1＋△H2＝－285.8kJ/mol實例1實例2實例2石墨能直接變成金剛石嗎？實例2寫出石墨變成金剛石的熱化學(xué)方程式(25℃,101kPa時)說明：(1)可以在書中查找需要的數(shù)據(jù)

(2)并告訴大家你設(shè)計的理由。石墨能直接變成金剛石嗎？查燃燒熱表知：查燃燒熱表知：①C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol查燃燒熱表知：①C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金剛石，s)+O2(g)==CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol所以，①-②得：

C(石墨，s)=C(金剛石，s)△H=+1.5kJ/mol查燃燒熱表知：①C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金剛石，s)+O2(g)==CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol所以，①-②得：

C(石墨，s)=C(金剛石，s)△H=+1.5kJ/mol

觀察該熱化學(xué)方程式，回答：石墨能自動變成金剛石嗎？需要什么條件？查燃燒熱表知：①C(石墨，s)+O2(g)==CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(金剛石，s)+O2(g)==CO2(g)△H2=-395.0kJ/mol你知道神六的火箭燃料是什么嗎？

實例3：某次發(fā)射火箭，用N2H4(肼)在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：你知道神六的火箭燃料是什么嗎？

實例3：某次發(fā)射火箭，用N2H4(肼)在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/mol你知道神六的火箭燃料是什么嗎？

實例3：某次發(fā)射火箭，用N2H4(肼)在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=-534kJ/mol

你知道神六的火箭燃料是什么嗎？

實例3：某次發(fā)射火箭，用N2H4(肼)在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=-534kJ/mol

假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反

應(yīng)的熱化學(xué)方程式。你知道神六的火箭燃料是什么嗎？

實例3：某次發(fā)射火箭，用N2H4(肼)在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=-534kJ/mol

假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反

應(yīng)的熱化學(xué)方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)==3N2(g)+

4H2O(l)△H=-1135.2kJ/mol你知道神六的火箭燃料是什么嗎？實例4.

已知①CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)

ΔH1==－283.0kJ/mol

②H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)

ΔH2==－285.8kJ/mol

③C2H5OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l)

ΔH3==－1370kJ/mol

試計算

④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH

①×2+②×4-③=④

所以，ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3

＝－283.2×2kJ/mol

－285.8×4kJ/mol

＋1370kJ/mol

＝－339.2kJ/mol實例4.已知①CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)

ΔH1==－283.0kJ/mol

②H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)

ΔH2==－285.8kJ/mol

③C2H5OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l)

ΔH3==－1370kJ/mol

試計算

④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH二：反應(yīng)式進(jìn)行加減運(yùn)算時，△H也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算，且要帶“+”、“-”號，即把△H看作一個整體。一：當(dāng)反應(yīng)式乘以或除以某數(shù)時，△H也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。三：當(dāng)設(shè)計的反應(yīng)逆向進(jìn)行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱的數(shù)值相等，符號相反。小結(jié)：練習(xí)1.

已知:

Zn(s)+1/2O2(g)＝ZnO(s)

ΔH=-351.1kJ/molHg(l)

＋1/2O2

(g)

＝

Hg

O(s)ΔH=-90.7kJ/mol

則可知:Zn(s)＋Hg

O(s)=ZnO(s)＋Hg(l)ΔH3=？kJ/mol。ΔH3=-260.4kJ/mol練習(xí)2.

已知：2C(s)

＋O2

(g)=2CO(g)ΔH=-221kJ/mol2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)

ΔH=-483.6kJ/mol則C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋

H2(g)的ΔH為多少?ΔH=+131.3kJ/mol

練習(xí)3.

已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：據(jù)此判斷，下列說法正確的是(

)

A.由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低

B.由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高

C.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低

D.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高據(jù)此判斷，下列說法正確的是(

)

A.由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低

B.由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高

C.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低

D.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高A二、反應(yīng)熱的計算利用反應(yīng)熱的概念、蓋斯定律、熱

化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算求混合物的組成

1.在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為：2H2(q)+O2(q)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/molC3H8(q)+5O2(q)

=3CO2(q)+4H2O(l)ΔH=-2220kJ/mol5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ則氫氣和丙烷的體積比為(

)

(A)1:3

(B)3:1

(C)1:4

(D)1:1求混合物的組成

1.在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為：2H2(q)+O2(q)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/molC3H8(q)+5O2(q)

=3CO2(q)+4H2O(l)ΔH=-2220kJ/mol5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ則氫氣和甲烷的體積比為(

)

(A)1:3

(B)3:1

(C)1:4

(D)1:1B解1：設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為x，y解1：設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為x，yx+y=5(571.6/2)(x)+2220y=3847解1：設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為x，yx+y=5(571.6/2)(x)+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:1x=3.75moly=1.25mol解2：1molH2燃燒放熱285.8kJ解2：1molH2燃燒放熱285.8kJ1mol

混合氣

燃燒放熱3847kJ/5=769.4

kJ解2：1molH2燃燒放熱285.8kJ1mol

混合氣

燃燒放熱3847kJ/5=769.4

kJH2285.8解2：1molH2燃燒放熱285.8kJ1mol

混合氣

燃燒放熱3847kJ/5=769.4

kJH2285.8C3H42220解2：1molH2燃燒放熱285.8kJ1mol

混合氣

燃燒放熱3847kJ/5=769.4

kJH2285.8C3H42220769.4解2：1molH2燃燒放熱285.8kJ1mol

混合氣

燃燒放熱3847kJ/5=