课堂探究
探究一盖斯定律的理解应用
•问题导引•
1.从途径角度看:如图,山的高度与上山的途径无关;你怎样结合该图去认识盖斯定律?
提示:如果A点、B点分别当作反应体系的始态和终态,山的高度看作反应的反应热,那么反应热的大小与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关。
2.你能否从能量守恒的角度,解释化学反应的热效应只与反应体系的始态和终态有关?
提示:由于在指定状态下,各种物质的焓值都是唯一确定的,因此无论经过哪些步骤从反应物变成生成物,它们的差值是不会改变的,即反应的焓变是一样的。
3.一个化学反应由始态转化为终态可通过不同的途径进行,在图示中各ΔH之间应该具有怎样的关系?
提示:ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
4.根据以下两个反应:
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ•mol-1
CO(g)+ O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ•mol-1
依据盖斯定律,写出C(s)与O2(g)反应生成CO(g)的热化学方程式。
提示:由盖斯定律可知碳完全燃烧生成二氧化碳这个过程可分成两步完成:第一步是碳不完全燃烧生成一氧化碳,第二步是一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳。
反应式C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ•mol-1①
CO(g)+ O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ•mol-1②
反应①减②得到C(s)+ O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJ•mol-1
•名师精讲•
1.盖斯定律应用的常用方法
(1)虚拟路径法:若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:
①由A直接变成D,反应热为ΔH;②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,如图所示: ,则有:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)加和法:将需要消去的物质先进行乘除运算,使它们的化学计量数相同,然后进行加减运算。
2.应用盖斯定律计算反应热时应注意的问题
(1)首先要明确所求反应的始态和终态,各物质的化学计量数;判断该反应的吸、放热情况。
(2)不同途径对应的最终结果应一样。
(3)当热化学方程式乘以或除以某一个数时,ΔH也应乘以或除以同一个数;方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
(4)将一个热化学方程式逆向书写时,ΔH的符号也随之改变,但数值不变。
(5)在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
(6)注意各分步反应的ΔH的正负。
【例题1】 实验中不能直接测出由石墨与氢气反应生成甲烷的ΔH,但可测出下面几个反应的热效应:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH1=-890.3 kJ•mol-1①
C(石墨)+O2(g)===CO2(g)
ΔH2=-393.5 kJ•mol-1②
H2(g)+ O2(g)===H2O(l)
ΔH3=-285.8 kJ•mol-1③
根据盖斯定律求反应C(石墨)+2H2(g)===CH4(g)的ΔH4。④
解析:方法一:因为反应式①②③和④之间有以下关系:②+③×2-①=④。
所以ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=-393.5 kJ•mol-1+