利用蓋斯定律搞定反應(yīng)熱計(jì)算

　　【預(yù)備知識(shí)】

　　首先，讓我們來(lái)看預(yù)備知識(shí)，蓋斯定的含義有兩種表達(dá)方式：

　　①化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。

　　②化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與具體反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。

　　【推論】

　　①任何化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱和其逆反應(yīng)的反應(yīng)熱大小相等，符號(hào)相反。

　　②任何化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)各物質(zhì)系數(shù)發(fā)生變化時(shí)，反應(yīng)熱的數(shù)值也隨之發(fā)生變化。

　　蓋斯定律主要應(yīng)用于反應(yīng)熱的計(jì)算，下面我們就來(lái)了解如何利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱。

　　利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的傳統(tǒng)做法是：先設(shè)計(jì)反應(yīng)過(guò)程，將一個(gè)反應(yīng)分幾步完成，然后再將各步反應(yīng)的反應(yīng)熱相加，通過(guò)計(jì)算即可得出結(jié)果。

　　下面請(qǐng)看屏幕所示例題：

　　例題：

　　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

　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)不能直接測(cè)出由碳和氫氣生成甲烷的反應(yīng)熱，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算得出：C(s)+2H2(g)＝CH4(g)的反應(yīng)熱。

　　這個(gè)題目要求計(jì)算碳和氫氣反應(yīng)生成甲烷的反應(yīng)熱。根據(jù)已知的熱化學(xué)反應(yīng)，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)途徑：首先碳和氫氣先分別與氧氣反應(yīng)，生成水和二氧化碳；然后讓水和二氧化碳發(fā)生第一個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成甲烷和氧氣。請(qǐng)看解題過(guò)程：

　　解： C(s)+2H2(g)＝CH4(g) 反應(yīng)可以設(shè)計(jì)為：

　　CO2(g)+2H2O(l)＝CH4(g)+2O2(g)是③的逆反應(yīng)，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) 反應(yīng)方程式，可由②+③×2+④獲得。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

　　【缺點(diǎn)】設(shè)計(jì)反應(yīng)過(guò)程比較復(fù)雜，方法比較麻煩。

　　這個(gè)方法對(duì)于簡(jiǎn)單問(wèn)題還可以解決，但是對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題就很難解決了，而且每一個(gè)題目情況有所不同，需要采取不同的辦法去解決，這樣難度就比較大。下面，我給你介紹一個(gè)非常簡(jiǎn)便的方法，來(lái)解決這類(lèi)問(wèn)題。

　　【學(xué)法指導(dǎo)】

　　具體做法是：首先根據(jù)所求反應(yīng)的方程式中各物質(zhì)的系數(shù)，將已知熱化學(xué)方程式整體乘以相應(yīng)的系數(shù)，然后進(jìn)行加減合并。若合并后出現(xiàn)負(fù)號(hào)則移項(xiàng)，使各物質(zhì)的系數(shù)與所求的方程式完全相同即可。

　　說(shuō)明：若我們需要的物質(zhì)的系數(shù)不符合要求時(shí)，可以乘以相應(yīng)的數(shù)字來(lái)解決；若物質(zhì)位置不合適（也就是說(shuō)，我們要的是反應(yīng)物，而已知方程式中卻是生成物），可以利用減法，將其移到方程式的另一側(cè)。

　　下面，讓我們用這種方法解決剛才那個(gè)問(wèn)題。

　　我們觀察C(s)+2H2(g)＝CH4(g) 的方程式發(fā)現(xiàn)， 1molC(s)和2molH2(g)反應(yīng)生成1mol CH4(g)，而反應(yīng)式②中有1molC(s)、反應(yīng)式③有1molH2(g)、反應(yīng)式①中的反應(yīng)物中有1mol CH4(g)。我們需要1molC(s)和2molH2(g)反應(yīng)，生成1mol CH4(g)，所以可以通過(guò)：②+③×2－①，得到C(s)+2H2(g)＝CH4(g)。下面，請(qǐng)看解題過(guò)程。

　　解：由分析可知，反應(yīng)式C(s)+2H2(g)＝CH4(g)可由②+③×2－①獲得。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

　　大家是否覺(jué)得，這個(gè)方法要比傳統(tǒng)做法簡(jiǎn)單很多。

　　【活學(xué)活用】

　　已知CH4、H2和CO的燃燒熱分別為－890.3kJ·mol-1、－285.8 kJ·mol-1和－283.0 kJ·mol-1，利用CH4 +CO2=2CO+2H2可以制備CO。請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(說(shuō)明：本題由2012年高考題修改而成)

　　由已知可知，反應(yīng)CH4+CO2=2CO+2H2的方程式，可由①－②×2－③×2獲得。下面請(qǐng)看解題過(guò)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，反應(yīng)CH4+CO2=2CO+2H2的方程式，可由①－②×2－③×2獲得。該反應(yīng)的ΔH=-890.3kJ·mol-1—2×(-283.0)kJ·mol-1—2×(-285.8) kJ·mol-1=

　　247.3kJ·mol-1故，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式應(yīng)為：

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