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第三节化学反应热的计算
【今日目标】
1、 理解盖斯定律,通过运用盖斯定律求有关的反应热,进一步理解反应热的概念。
2、 综合运用反应热和盖斯定律的知识解决能量变化的实际问题
【学习过程】
一、盖斯定律
1840年,盖斯(G.H.Hess,俄国化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律:
化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。
也就是说,化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。
如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的,这就是盖斯定律。
二、盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义
【思考】
对于反应:C(s)+ O2(g)=CO(g)因为C燃烧时不可能完全生成CO,总有一部分CO2生成,因此这个反应的ΔH无法直接测得,根据盖斯定律设计一个方案反应的ΔH。
【提示】我们可以测得C与O2反应生成CO2以及CO与O2反应生成CO2的反应热:
C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-393.5 kJ/mol
CO(g)+ O2(g)=CO2(g);ΔH=-283.0 kJ/mol
[讲]根据盖斯定律.可以很容易求算出C(s)+ O2(g)=CO(g)的ΔH。
∵ΔH1=ΔH2+ΔH3∴ΔH2=ΔH1-ΔH3=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5 kJ/mol即:C(s)+ O2(g)=CO(g)的ΔH=-110.5 kJ/mol
【总结】盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但利用盖斯定律不难间接计算求得。
例1、通过计算求的氢气的燃烧热:
【提示】如上图表:
已知:H2(g)+ O2(g)=H2O(g);△H1=-241.8kJ/mol
H2O(g)=H2O(l);△H2=-44.0kJ/mol
根据盖斯定律,则
△H=△H1+△H2=-241.8kJ/mol+(-44.0kJ/mol)=-285.8kJ/mol
例2、实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH,但可测出CH4燃烧反应的ΔH1,根据盖斯定律求ΔH4
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);ΔH1=-890.3kJ•mol-1 (1)
C(石墨)+O2(g)=CO2(g);ΔH2=-393•5kJ•mol-1 (2)
H2(g)+ O2(g)=H2O(l);ΔH3=-285.8kJ•mol-1 (3)
C(石墨)+2H2(g)=CH4(g);ΔH4 (4)
[提示]设计如下图
利用盖斯定律时,可以通过已知反应经过简单的代数运算得到所求反应,以此来算得所求反应的热效应。也可以设计一个途径,使反应物经过一些中间步骤最后回复到产物:因为反应式(1),(2),(3)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+2(-285.8) kJ•mol-1-(-890.3) kJ•mol-1=-74.8kJ•mol-1
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