學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：構(gòu)建蓋斯定律模型，理解蓋斯定律的本質(zhì)，形成運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行 相關(guān)判斷或計(jì)算的思維模型。

2.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：了解蓋斯定律對(duì)反應(yīng)熱測(cè)定的重要意義，增強(qiáng)為人類科學(xué)發(fā)展而努 力的意識(shí)與社會(huì)責(zé)任感

知識(shí)導(dǎo)學(xué)

知識(shí)點(diǎn) 1 蓋斯定律

1．蓋斯定律的內(nèi)容 大量實(shí)驗(yàn)證明，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱是相同的。 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)。

2．蓋斯定律的意義 應(yīng)用蓋斯定律可以間接計(jì)算以下情況(不能直接測(cè)定)的反應(yīng)熱：

(1)有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢。

(2)有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生。

(3)有些反應(yīng)的生成物不純(有副反應(yīng)發(fā)生)。

3．應(yīng)用蓋斯定律的計(jì)算方法

(1)“虛擬路徑”法 若反應(yīng)物 A 變?yōu)樯晌?D，可以有兩個(gè)途徑

①由 A 直接變成 D，反應(yīng)熱為ΔH；

②由 A 經(jīng)過 B 變成 C，再由 C 變成 D，每步的反應(yīng)熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3。 如圖所示：

則有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。

(2)加合法 加合法就是運(yùn)用所給熱化學(xué)方程式通過加減乘除的方法得到所求的熱化學(xué)方程式。

舉例說明： 根據(jù)如下兩個(gè)反應(yīng)，選用上述兩種方法，計(jì)算出 C(s)＋ 1 2 O2(g)===CO(g)的反應(yīng)熱ΔH。

Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

Ⅱ.CO(g)＋ 1 2 O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1

①“虛擬路徑”法 反應(yīng) C(s)＋O2(g)====CO2(g)的途徑可設(shè)計(jì)如下

則ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ·mol

②加合法 分析：找唯一：C、CO 分別在Ⅰ、Ⅱ中出現(xiàn)一次 同側(cè)加：C 是Ⅰ中反應(yīng)物，為同側(cè)，則“＋Ⅰ” 異側(cè)減：CO 是Ⅱ中反應(yīng)物，為異側(cè)，則“－Ⅱ” 調(diào)計(jì)量數(shù)：化學(xué)計(jì)量數(shù)相同，不用調(diào)整，則Ⅰ－Ⅱ即為運(yùn)算式。所以ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5 kJ· mol－1。

例 1．已知反應(yīng)： H2(g)＋ 1 2 O2(g)===H2O(g) ΔH1 1 2 N2(g)＋O2(g)===NO2(g) ΔH2 1 2 N2(g)＋ 3 2 H2(g)===NH3(g) ΔH3 則反應(yīng) 2NH3(g)＋ 7 2 O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH 為( )

A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3

B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3

C．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3

D．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3

例 2．根據(jù)下列熱化學(xué)方程式： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1 ②H2(g)＋ 1 2 O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1 ③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1 可以計(jì)算出 2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)====CH3COOH(l)的反應(yīng)熱為________________(寫出計(jì)算 過程)。

知識(shí)點(diǎn) 2 反應(yīng)熱的計(jì)算

1．根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算 熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。例如，

例 1 已知由氫氣和氧氣反應(yīng)生成 4.5 g 水蒸氣時(shí)放出 60.45 kJ 的熱量。 (1)寫出 H2燃燒的熱化學(xué)方程式。 (2)計(jì)算該條件下 50 g H2燃燒放出的熱

2．根據(jù)反應(yīng)物、生成物的鍵能計(jì)算 ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。 例 2 根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算 CH4(g)＋4F2(g)====CF4(g)＋4HF(g)的反應(yīng)熱ΔH。

3．根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值計(jì)算 Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃燒熱)|。 例 3 已知丙烷的燃燒熱ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃燒后生成 1.8 g 水， 則放出的熱量約為( )

A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1 108 k

4．根據(jù)蓋斯定律計(jì)算 將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其ΔH 相加或相減，得到一個(gè)新的熱化學(xué)方程式及其 ΔH

例 4 CH4—CO2催化重整反應(yīng)為 CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。 已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1 C(s)＋ 1 2 O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1 該催化重整反應(yīng)的ΔH＝________kJ·mol－1

知識(shí)點(diǎn) 3 反應(yīng)熱(ΔH)的比較

1．ΔH 大小比較時(shí)注意事項(xiàng) ΔH 是有符號(hào)“＋”“－”的，比較時(shí)要帶著符號(hào)比較。

(1)吸熱反應(yīng)的ΔH 為“＋”，放熱反應(yīng)的ΔH 為“－”， 所以吸熱反應(yīng)的ΔH 一定大于放熱反應(yīng)的ΔH。

(2)放熱反應(yīng)的ΔH 為“－”，所以放熱越多，ΔH 越小。

2．常見的幾種ΔH 大小比較方法 (1)如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，ΔH 的絕對(duì)值也要加倍 例如，H2(g)＋ 1 2 O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－a kJ·mol－1； 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－b kJ·mol－1，其中ΔH2＜ΔH1＜0，且 b＝2a

(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)不同，反應(yīng)熱不同 在同一反應(yīng)里，反應(yīng)物或生成物狀態(tài)不同時(shí)，要考慮 A(g) 放熱 吸熱 A(l) 放熱 吸熱 A(s)，或者 從三狀態(tài)自身的能量比較：E(g)＞E(l)＞E(s)，可知反應(yīng)熱大小亦不相同。 如 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－b kJ·mo

(3)晶體類型不同，產(chǎn)物相同的反應(yīng)，反應(yīng)熱不同 如 C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1 C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1

(4)根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的程度比較反應(yīng)熱大小

①其他條件相同，燃燒越充分，放出熱量越多，ΔH 越小，如 C(s)＋ 1 2 O2(g)===CO(g) ΔH1； C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2，則ΔH1＞ΔH2。

②對(duì)于可逆反應(yīng)，由于反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以實(shí)際放出(或吸收)的熱量小于 相應(yīng)的熱化學(xué)方程式中的ΔH 的絕對(duì)值。如：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)ΔH＝－197 kJ·mol －1，向密閉容器中通入 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)，發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡后，放出的熱 量小于 197 kJ，但ΔH 仍為－197 kJ·mol－1。

(5)中和反應(yīng)中反應(yīng)熱的大小不同

①濃硫酸和氫氧化鈉固體反應(yīng)生成 1 mol 水時(shí)，放出的熱量一定大于 57.3 kJ(濃硫酸稀釋和 氫氧化鈉固體溶解時(shí)都會(huì)放出熱量)。

②醋酸和 NaOH 溶液反應(yīng)生成 1 mol 水時(shí)，放出的熱量一定小于 57.3 kJ(醋酸電離會(huì)吸熱)。

③稀硫酸和 Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成 1 mol 水時(shí)，反應(yīng)放出的熱量一定大于 57.3 kJ(SO 2－ 4 和 Ba 2＋反應(yīng)生成 BaSO4沉淀會(huì)放熱)

例 1．下列各組熱化學(xué)方程式中，ΔH1＜ΔH2的是( )

①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)＋ 1 2 O2(g)===CO(g) ΔH2

②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2

③H2(g)＋ 1 2 O2(g)===H2O(l) ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH1 CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH2

A．① B．②③④ C．④ D．①②

例 2．已知：C(s，金剛石)===C(s，石墨) ΔH＝－1.9 kJ·mol－1 C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2 根據(jù)上述反應(yīng)所得出的結(jié)論正確的是( )

A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1＞ΔH2 C．ΔH1＜ΔH2 D．金剛石比石墨穩(wěn)定

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