专题二十二 盖斯定律的有关计算
【2018年高考考纲解读】
理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。
【重点、难点剖析】
盖斯定律
1、盖斯定律的内容
不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 2、盖斯定律直观化 △H=△H1+△H2 3、盖斯定律的应用
(1)有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。 例如：C(s)+0.5O2(g)=CO(g)
上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2、O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的△H无法直接测得。但是下述两个反应的△H却可以直接测得：
C(S)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol CO(g)+0.5 O2(g)=CO2(g) △H2=-283.0kJ/mol 根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的△H。 分析上述反应的关系，即知：△H1=△H2+△H3
△H3=△H1-△H2=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol 由以上可知，盖斯定律的实用性很强。
(2)在化学计算中，可利用热化学方程式的组合，根据盖斯定律进行反应热的计算。
(3)在化学计算中，根据盖斯定律的含义，可以根据热化学方程式的加减运算，比较△H的大小。
【方法技巧】
1、盖斯定律的含义有两种表达方式：
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。
2、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。 例题：已知：
①CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-0.3kJ·mol 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=+0.3kJ·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=-393.5kJ·mol-1+2(-285.8) kJ·mol-1+0.3 kJ·mol-1 =-74.8kJ·mol-1 【变式训练1】
工业合成氨的反应（N2+3H3═2NH3）是一个放热反应．
（1）相同条件下，1molN2和3molH2所具有的能量______（填“＞”、“＜”或“=”）2molNH3具有的能量；在相同条件下，若断开1molN2、3molH2和2molNH3中的化学键时，吸收的能量分别为Q1、Q2、Q3，则Q1+Q2______Q3（填“＞”、“＜”或“=”）；在一定条件下，当该反应生成2molNH3时，放出
-1
92kJ的热量，该条件下，如果将1molN2和3molH2混合，使其充分反应，放出的热量______92kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）实验室模拟工业合成氨时，向密闭容器内充入10molN2、30molH2，在一定条件下发生反应．
①若密闭容器的体积为2L，反应经过10min后，测得容器内的NH3为10mol，则用N2表示的该反应速率为______，此时容器内H2的浓度为______． ②若保持容器的容积不变，反应一段时间后，测得容器内下列各项性质保持不变．其中不能说明合成氨反应已经达到化学平衡状态的是______．
a．压强b．密度c．分子数d．气体体积e．气体质量f．NH3的物质的量的分数．
参：（1）反应放热，则反应物的总能量大于生成物的总能量，所以相同条件下，1molN2和3molH2所具有的能量大于2molNH3具有的能量；化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，反应放热，则断裂反应物吸收的总能量小于形成生成物新化学键的总能量；该反应为可逆反应，不能完全转化，将1molN2和3molH2放在反应容器中，使它们充分反应，生成NH3的小于2mol，放出的热量小于92kJ， 故答案为：＞，＜，＜；
（2）①v（NH3）=10mol /2L10min=0.5mol．L-1．min-1，由方程式可知： v（N2）=12v（NH3）=12×0.5mol．L-1．min-1=0.25mol．L-1．min-1，根据反应的方程式可知，此时容器内H2的浓度为(30mol-15mol)/2L=7.5mol/L， 故答案为：0.25mol．L-1．min-1，7.5mol．L-1；
②反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，压强不变，但容器的体积不变，且反应遵循质量守恒定律，则无论是否达到平衡状态，气体的体积、密度和质量都不变，不能作为判断是否达到平衡状态的依据． 故答案为：bde． 【变式训练2】 已知:
①NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s) △H1=-176 kJ·mol-1
②NH3 (g)③HCl(g)
NH3 (aq) △H2=-35.1 kJ·mol HCl(aq) △H3=-72. 3 kJ·mol-1
-1
④NH3 (aq) +HCl(aq)==NH4Cl(aq) △H4=-52. 3 kJ·mol-1 ⑤NH4Cl(s)
NH4Cl(aq) △H5
则第⑤个热化学方程式中△H5为 [ ] A. +16.3 kJ·mol-1 B. -16.3 kJ·mol-1 C. +335.7 kJ·mol-1 D. -335.7 kJ·mol-1 参：A 【变式训练3】
化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程．化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时所放出的能量．现提供H2燃烧反应中有关物质的化学键键能：H-H:Q1kJ/mol；H-O:Q3kJ/mol；O2分子内氧原子间的键能为Q2kJ/mol．根据图中物质变化的四个过程，则下列说法正确的是（ ）
A．①过程吸收能量为Q1+Q2 B．②过程放出能量为2Q3
C．③过程能量变化为4Q3-（2Q1+Q2） D．④吸收能量为4Q3 参：C
【名师指导】
【拓展提升】
【拓展提升】1、有一部分化学反应的反应热测定起来很困难，我们可以根据盖斯定律计算获得。如同素异形体之间的转化反应热数值小且转化慢，测定较困难。已知： ①4
白磷
△H=-2983.2KJ/mol
②红磷 △H=-738.5KJ/mol
写出白磷转化为红磷的热化学方程式：__________________________。则对应下列化学反应过程中的能量变化图，能正确反映出由白磷转化为红磷的是_______。
每日总结是为了更好的进步！
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