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高中化学计算题技巧:利用盖斯定律搞定反应热计算

发布时间:2017-07-24 20:59:55 阅读: 来源:天津市津达正源节能环保科技有限公司
高中化学计算题技巧:利用盖斯定律搞定反应热计算 相关标签:高中化学辅导高中化学家教
高中化学计算题技巧:利用盖斯定律搞定反应热计算

【预备知识】

首先,让我们来看预备知识,盖斯定的含义有两种表达方式:

①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。

②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,而与具体反应的途径无关。

【推论】

①任何化学反应的反应热和其逆反应的反应热大小相等,符号相反。

②任何化学反应,当各物质系数发生变化时,反应热的数值也随之发生变化。

盖斯定律主要应用于反应热的计算,下面我们就来了解如何利用盖斯定律计算反应热。

利用盖斯定律计算反应热的传统做法是:先设计反应过程,将一个反应分几步完成,然后再将各步反应的反应热相加,通过计算即可得出结果。

下面请看屏幕所示例题:

例题:

已知:

①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393·5kJ·mol-1

③H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ΔH3=-285.8kJ·mol-1

通过实验不能直接测出由碳和氢气生成甲烷的反应热,请通过计算得出:C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热。

这个题目要求计算碳和氢气反应生成甲烷的反应热。根据已知的热化学反应,我们可以设计一个途径:首先碳和氢气先分别与氧气反应,生成水和二氧化碳;然后让水和二氧化碳发生第一个反应的逆反应,生成甲烷和氧气。请看解题过程:

解: C(s)+2H2(g)=CH4(g) 反应可以设计为:

CO2(g)+2H2O(l)=CH4(g)+2O2(g)是③的逆反应,由③可知:

CO2(g)+2H2O(l)=CH4(g)+2O2(g) ΔH4=890.3kJ·mol-1 ④

由此可得,C(s)+2H2(g)=CH4(g) 反应方程式,可由②+③×2+④获得。所以,ΔH=ΔH2+2×ΔH3+ΔH4=-393.5 kJ·mol-1+2(-285.8) kJ·mol-1+890.3 kJ·mol-1=-74.8kJ·mol-1

【缺点】设计反应过程比较复杂,方法比较麻烦。

这个方法对于简单问题还可以解决,但是对于复杂问题就很难解决了,而且每一个题目情况有所不同,需要采取不同的办法去解决,这样难度就比较大。下面,我给你介绍一个非常简便的方法,来解决这类问题。

【学法指导】

具体做法是:首先根据所求反应的方程式中各物质的系数,将已知热化学方程式整体乘以相应的系数,然后进行加减合并。若合并后出现负号则移项,使各物质的系数与所求的方程式完全相同即可。

说明:若我们需要的物质的系数不符合要求时,可以乘以相应的数字来解决;若物质位置不合适(也就是说,我们要的是反应物,而已知方程式中却是生成物),可以利用减法,将其移到方程式的另一侧。

下面,让我们用这种方法解决刚才那个问题。

我们观察C(s)+2H2(g)=CH4(g) 的方程式发现, 1molC(s)和2molH2(g)反应生成1mol CH4(g),而反应式②中有1molC(s)、反应式③有1molH2(g)、反应式①中的反应物中有1mol CH4(g)。我们需要1molC(s)和2molH2(g)反应,生成1mol CH4(g),所以可以通过:②+③×2-①,得到C(s)+2H2(g)=CH4(g)。下面,请看解题过程。

解:由分析可知,反应式C(s)+2H2(g)=CH4(g)可由②+③×2-①获得。所以,ΔH=ΔH2+2×ΔH3-ΔH1=-393.5 kJ·mol-1+2(-285.8) kJ·mol-1-(-890.3) kJ·mol-1=-74.8kJ·mol-1

大家是否觉得,这个方法要比传统做法简单很多。

高中化学计算题技巧:利用盖斯定律搞定反应热计算

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【活学活用】

已知CH4、H2和CO的燃烧热分别为-890.3kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1,利用CH4 +CO2=2CO+2H2可以制备CO。请写出该反应的热化学方程式。(说明:本题由2012年高考题修改而成)

由已知可知,反应CH4+CO2=2CO+2H2的方程式,可由①-②×2-③×2获得。下面请看解题过程:

解:由已知可知:

①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1

③CO (g)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ·mol-1

故,反应CH4+CO2=2CO+2H2的方程式,可由①-②×2-③×2获得。该反应的ΔH=-890.3kJ·mol-1—2×(-283.0)kJ·mol-1—2×(-285.8) kJ·mol-1=

247.3kJ·mol-1故,该反应的热化学方程式应为:

CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH= 247.3kJ·mol-1

解决复杂问题的方法可能有很多种,如果我们善于发现和总结,就会找到简单的解决办法。相信自己一定能获得成功的,今天我们就学习到这里,再见。

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