高考化学：高考必考热点--盖斯定律

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，其反应热相同。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．盖斯定律的理解

设反应物A变为生成物D，可以有两个途径，如图所示：

①由A直接变成D，反应热为ΔH；

②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃。则有ΔH＝ΔH₁＋ΔH₂＋ΔH₃。

3．盖斯定律的应用：可以计算一些不能直接测量的反应的反应热。

【归纳总结】

运用盖斯定律计算反应热的技巧——“三调一加”

一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。

二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。

三调：调整中间物质的化学计量数。

一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH加起来。

例1．已知热化学方程式2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(l)　ΔH₁<0，则关于2H₂O(l)=2H₂(g)＋O₂(g)　ΔH₂的说法不正确的是(　　)

A．热化学方程式中的化学计量数只表示分子数

B．该反应的ΔH₂应大于零

C．该反应的ΔH₂＝－ΔH₁

D．该反应可表示36 g液态水完全分解生成气态氢气和氧气的热效应

解析：选A　热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量的多少，A项错误；题干中的两个热化学方程式是相反的两个变化过程，热效应符号相反，而数值相等，B、C项正确；D项描述符合热化学方程式的意义，D项正确。

例2．已知：C(s)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH₁

CO₂(g)＋C(s)=2CO(g)　ΔH₂

2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)　ΔH₃

4Fe(s)＋3O₂(g)=2Fe₂O₃(s)　ΔH₄

3CO(g)＋Fe₂O₃(s)=3CO₂(g)＋2Fe(s)　ΔH₅

下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)

A．ΔH₁>0，ΔH₃<0 B．ΔH₂>0，ΔH₄>0

C．ΔH₁＝ΔH₂＋ΔH₃ D．ΔH₃＝ΔH₄＋ΔH₅

解析：选C　C与O₂生成CO₂的反应是放热反应，ΔH₁<0，CO₂与C生成CO的反应是吸热反应，ΔH₂>0，CO与O₂生成CO₂的反应是放热反应，ΔH₃<0，铁与氧气的反应是放热反应，ΔH₄<0，A、B项错误；前两个方程式相减得2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)　ΔH₃＝ΔH₁－ΔH₂，即ΔH₁＝ΔH₂＋ΔH₃，C项正确；由4Fe(s)＋3O₂(g)=2Fe₂O₃(s)　ΔH₄和6CO(g)＋2Fe₂O₃(s)=6CO₂(g)＋4Fe(s)　2ΔH₅相加，得2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)　ΔH₃＝(ΔH₄＋2ΔH₅)/3，D项错误。

例3.用H₂O₂和H₂SO₄的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：

Cu(s)＋2H^＋(aq)=Cu^2＋(aq)＋H₂(g)　ΔH＝＋64.39 kJ·mol^－1

2H₂O₂(l)=2H₂O(l)＋O₂(g)　ΔH＝－196.46 kJ·mol^－1

H₂(g)＋21O₂(g)=H₂O(l)　ΔH＝－285.84 kJ·mol^－1

在H₂SO₄溶液中，Cu与H₂O₂反应生成Cu^2＋(aq)和H₂O(l)的反应热ΔH等于(　　)

A．－417.91 kJ·mol^－1  B．－319.68 kJ·mol^－1

C．＋546.69 kJ·mol^－1 D．－448.46 kJ·mol^－1

[解析]　将已知反应从上到下依次标记为①②③，则①＋②×21＋③得Cu(s)＋H₂O₂(l)＋2H^＋(aq)=Cu^2＋(aq)＋2H₂O(l)　ΔH＝－319.68 kJ·mol^－1。

[答案]B

例4.肼(N₂H₄)可作为火箭发动机的燃料。有关肼化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O=O为500、N—N为154，计算断裂1 mol N—H键所需的能量。

[解析]　由图知N₂H₄(g)＋O₂(g)=N₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol^－1，

设断裂1 mol N—H键所需能量为x，

则有154 kJ＋4x＋500 kJ－2 752 kJ＝－534 kJ，

解得x＝391 kJ。

即断裂1 mol N—H键所需的能量为391 kJ。

[答案]391 kJ

例5．盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题：

(1)已知：H₂O(g)=H₂O(l)　ΔH₁＝－Q₁ kJ·mol^－1

C₂H₅OH(g)=C₂H₅OH(l)　ΔH₂＝－Q₂ kJ·mol^－1

C₂H₅OH(g)＋3O₂(g)=2CO₂(g)＋3H₂O(g)

ΔH₃＝－Q₃ kJ·mol^－1

若使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为       kJ。

(2)碳(s)在氧气供应不充足时，生成CO同时还部分生成CO₂，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)＋21O₂(g)=CO(g)的ΔH。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH，计算时需要测得的实验数据有               。

解析：(1)将方程式依次编号为①②③，则①×3＋③－②可得C₂H₅OH(l)＋3O₂(g)=2CO₂(g)＋3H₂O(l)　ΔH₄＝－(3Q₁－Q₂＋Q₃) kJ·mol^－1

所以若使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，整个过程中放出的热量为(3Q₁－Q₂＋Q₃) kJ。

(2)利用盖斯定律计算反应C(s)＋21O₂(g)=CO(g)的ΔH，需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。

答案：(1)3Q₁－Q₂＋Q₃(2)碳和CO的燃烧热