03 反应热计算与盖斯定律（重要）

盖斯定律

在科学研究和工业生产中，常常需要了解反应热。许多反应热可以通过实验直接测定，但是有些反应热是

无法直接测定的。例如，对于化学反应：$\mathrm{C}(\mathrm{s})+\frac{\text{1}}{\text{2}}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})\stackrel{}{=}\mathrm{CO}(\mathrm{g})$，C 燃烧时不可能全部生成 CO，总有一部分 CO2 生成，因此该反应的反应热是无法直接测定的。

但这个反应热是冶金工业中非常有用的数据，应该如何获得呢？

能否利用一些已知反应的反应热来计算其他反应的反应热呢？

盖斯定律内容：

一个化学反应，不管是一步完成还是分几步完成的，其反应热是相同的。

(1) 化学反应的反应热，只与反应体系的始态、终态有关，与反应进行的途径无关。

(2) 反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。

则 $\mathrm{\Delta }\mathrm{H}=\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_1+\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\stackrel{}{=}\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_5$

意义

例题

题 1

解

$M(c_6{H}_{12}{O}_6)=12\times 6+12+16\times 6=72+12+96+84+96=180$

$n=\frac{100}{180}\times 2800kJ=\frac{28000}{18}=1000\times \frac{14}{9}=1555.56kJ$

题 2

解

（1）

$4\mathrm{FeS}{\phantom{A}}_2(\mathrm{s})+11\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})+2\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3(\mathrm{s})+8\mathrm{SO}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }\mathrm{H}=-3412k\mathrm{J}/\mathrm{mol}$

写燃烧热化学方程式更简单一点，不用算 $\mathrm{\Delta }H$ 乘以一个较大的数

（2）

$n=\frac{1000\times 0.9}{56+64}=\frac{900}{120}=\frac{15}{2}=7.5$

$853\times 7.5=6397.5kJ$

TIP

有时候 写燃烧热化学方程式更简单一点，不用算 $\mathrm{\Delta }H$ 乘以一个较大的数

题 3

解

$3\mathrm{CH}{\phantom{A}}_4+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}4\mathrm{CO}+8\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{\Delta }\mathrm{H}$

$3\mathrm{CH}{\phantom{A}}_4+3\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\stackrel{}{=}6\mathrm{CO}+6\mathrm{H}{\phantom{A}}_{2}3\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_1$

$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}-3\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\stackrel{}{=}-2\mathrm{CO}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{\Delta }\mathrm{H}-3\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_1$

$2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{CO}\stackrel{}{=}2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{\Delta }\mathrm{H}-3\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_1$

$\mathrm{CO}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2-\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

$2\mathrm{CO}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{CO}2\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

所以 $\mathrm{\Delta }H-3\mathrm{\Delta }{H}_1=-2\mathrm{\Delta }{H}_2$

$\mathrm{\Delta }H=3\mathrm{\Delta }{H}_1-2\mathrm{\Delta }{H}_2$

$=657.1kJ/mol$

TIP

先找出只出现一次的化学方程式，进行突破

题 4

解

（1）

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})\stackrel{}{=}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})+\frac{\text{1}}{\text{2}}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})$

$\mathrm{\Delta }\mathrm{H}=\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_1+\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{\Delta }\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$

$=437-151=286kJ/mol$

（2）

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}(\mathrm{g})\stackrel{}{=}\mathrm{S}(\mathrm{s})+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})$

$\mathrm{\Delta }H=\mathrm{\Delta }H2+\mathrm{\Delta }H3+\mathrm{\Delta }H4$

$=20kJ/mol$

TIP

系统 1 从上到下，第 1 步、第 2 步、第 3 步，将这 3 不全部相加，可求解。

题 5

解

也是进行相加，配凑。可以倒着配，也可以正着配。

170kJmol

题 6

解

A 错。活泼金属与氧气反应大都是放热反应。

B 对。可以通过其他反应推出。

C 错。

D 错。

题 7

解

（1）

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}2\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }\mathrm{H}=(b\text{-}\mathrm{a})\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$

（2）

$\frac{\text{1}}{\text{2}}\mathrm{N}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})+\frac{\text{3}}{\text{2}}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})\stackrel{}{=}\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }\mathrm{H}=(a\text{-}b\text{-}\mathrm{c})\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$

TIP

如果实在拿不准正负号，可以先算出正值，最后根据是放出还是吸收热量，放出是负号，吸收是正号来写符号。