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第二節 反應熱的計算
第1課時 蓋斯定律
學習目標
1.知道蓋斯定律的內容，了解其在科學研究中的意義。
2.能應用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。
學習過程
一、蓋斯定律
1.內容：不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是　　　　的。或者說，化學反應的反應熱只與反應體系的　　　　有關，而與反應的　　　　無關。
2.蓋斯定律的重要意義：有些反應進行得很慢，有些反應不容易直接發生，有些反應的產品不純(有副反應發生)，這給測定反應熱造成了困難。如果應用　　　　，可以間接地把它們的　　　　計算出來。
3.蓋斯定律的應用：
(1)虛擬路徑法
若反應物A變為生成物E，可以有三個途徑：
①由A直接變為生成物E，反應熱為ΔH。
②由A經過B變成E，反應熱分別為ΔH1、ΔH2。
③由A經過C變成D，再由D變成E，反應熱分別為ΔH3、ΔH4、ΔH5，如圖所示：
則有ΔH=　　　　=　　　　。
(2)加合法
即運用所給的熱化學方程式通過加減的方法得到所求熱化學方程式。
【例1】已知：①C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
求：③C(s)+O2(g)CO(g)的反應熱ΔH3
【例2】實驗中不能直接測出由石墨和氫氣生成甲烷反應的ΔH，但可測出CH4燃燒反應的ΔH1，根據蓋斯定律求ΔH4。
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=-890.3 kJ·mol-1　　　　(1)
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)　ΔH2=-393·5 kJ·mol-1 (2)
H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH3=-285.8 kJ·mol-1 (3)
C(石墨)+2H2(g)=CH4(g)　ΔH4=？ (4)
【歸納】應用蓋斯定律計算反應熱時的注意事項：
1.關鍵：設計合理的反應過程，適當加減已知方程式及ΔH。
2.突破口：看好待求方程式的化學計量數，當熱化學方程式同乘或同除一個數時，ΔH也必須同乘或同除這個數。
3.正反應和逆反應的ΔH數值相等，符號相反，書寫時“+”不能省略。
【跟蹤練習】
1.已知下列熱化學方程式：
①H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
回答下列各問：
(1)上述反應中屬于放熱反應的是　　　　　　　　　　(填序號)。
(2)H2的燃燒熱ΔH=　　　??；C的燃燒熱ΔH=　　　　。
(3)燃燒10 g H2生成液體水，放出的熱量為　　　　。
(4)CO的燃燒熱ΔH=　　　　；其表示燃燒熱的熱化學方程式為_____________。
2.已知下列熱化學方程式：
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=-25 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH=-47 kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)　ΔH=+19 kJ·mol-1
寫出FeO(s)與CO反應生成Fe(s)和CO2的熱化學方程式：_________________。
隨堂測驗
1.已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　ΔH2；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　ΔH3
常溫下取體積比為4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2 L(已折合成標準狀況)，經完全燃燒后恢復至常溫，則放出熱量為(　　)
A.|0.4ΔH1+0.05ΔH3| B.|0.4ΔH1+0.05ΔH2|
C.|0.4ΔH1+0.1ΔH3| D.|0.4ΔH1+0.2ΔH3|
2.人體內葡萄糖的消耗可用下述化學方程式表示：C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-2 800 kJ·mol-1，如果某人每天消耗12540 kJ熱量，他每天至少要攝入葡萄糖(　　)
A.806 g B.1 000 g
C.1250 g D.1 500 g
3.已知金剛石和石墨分別在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為：C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH=-395.41 kJ·mol-1，C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH=-393.51 kJ·mol-1，則金剛石轉化石墨時的熱化學方程式為：　　　　　　　　　　。由此看來更穩定的碳的同素異形體為　　　　。若取金剛石和石墨混合晶體共1 mol 在O2中完全燃燒，產生熱量為Q kJ，則金剛石和石墨的物質的量之比為　　　　(用含Q的代數式表示)。
參考答案
學習過程
一、1.相同　始態和終態　途徑
2.蓋斯定律　反應熱
3.ΔH1+ΔH2　ΔH3+ΔH4+ΔH5
【例1】解法一：虛擬路徑法
ΔH1=ΔH2+ΔH3
ΔH3=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)=-110.5 kJ·mol-1
解法二：加合法
因反應①②③之間存在關系：①-②=③
所以ΔH3=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-283.0 kJ·mol-1)=-110.5 kJ·mol-1
【例2】可以設計一個途徑,使反應物經過一些中間步驟最終得到產物：
因為反應式(1)、(2)、(3)和(4)之間有以下關系：
(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)=-74.8 kJ·mol-1
【跟蹤練習】1.(1)①②③④　(2)-285.8 kJ·mol-1　-393.5 kJ·mol-1　(3)1 429 kJ　(4)-283 kJ·mol-1　CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1
2.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)　ΔH=-11 kJ·mol-1
隨堂測驗
1.A　2.A　3.C(金剛石，s)=C(石墨，s)　ΔH=-1.90 kJ·mol-1　石墨　

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