杰哥 | 1-3 反應(yīng)熱的計算+蓋斯定律

1??蓋斯定律

在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要了解反應(yīng)熱。

許多反應(yīng)熱可以通過實(shí)驗(yàn)直接測定，但是有些反應(yīng)熱是無法直接測定的。例如，對于化學(xué)反應(yīng)：C(s) +1/2O?(g) == CO(g)

C燃燒時不可能全部生成CO，總有一部分CO?生成，因此該反應(yīng)的反應(yīng)熱是無法直接測定的。

但這個反應(yīng)熱是冶金工業(yè)中非常有用的數(shù)據(jù)，應(yīng)該如何獲得呢?能否利用一些已知反應(yīng)的反應(yīng)熱來計算其他反應(yīng)的反應(yīng)熱呢？

蓋斯定律內(nèi)容：

一個化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱是相同的。

（1）化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，只與反應(yīng)體系的始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。

（2）反應(yīng)熱總值一定，如圖表示始態(tài)到終態(tài)的反應(yīng)熱。

則△H =△H? +△H? =△H? +△H? +△H?

蓋斯定律的意義：有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢、有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生、有些反應(yīng)的生成物不純（往往有副反應(yīng)發(fā)生），這給直接測量反應(yīng)熱造成了困難。利用蓋斯定律可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來。

C(s) +1/2O?(g) ==CO(g)反應(yīng)的△H無法直接測得，但下列兩個反應(yīng)的△H可以直接測得：

C(s) +O?(g) == CO?(g) △H=-393.5 kJ·mol?1

CO(g) +1/2O?(g) == CO(g) △H=-283.0 kJ·mol?1

則在此溫度下C(s) +1/2O?(g) == CO(g)反應(yīng)的△H =△H? -△H? =-110.5 kJ·mol?1

2??反應(yīng)熱的計算

葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一，設(shè)它在人體組織中完全氧化時的熱化學(xué)方程式為：

C?H??O?(s) +6O?(g) == 6CO?(g) +6H?O(l) △H= -2800kJ/mol

計算100g 葡萄糖在人體組織中完全氧化時產(chǎn)生的熱量

100/180 *2800 =1557kJ

黃鐵礦（主要成分為FeS?）的燃燒是工業(yè)上制硫酸時得到SO?的途徑之一，反應(yīng)的化學(xué)方程為：4FeS?(s) +11O?(g) == 2Fe?O?(s) +8SO?(g)。在25℃和101kPa時，1 mol FeS?(s)完全燃燒生成Fe?O?(s)和SO?(g)時放出853kJ的熱量。這些熱量（工業(yè)中叫做“廢熱”）在生產(chǎn)過程中得到了充分利用，大大降低了生產(chǎn)成本，對于節(jié)約資源、能源循環(huán)利用具有重要意義。

（1）請寫出FeS?燃燒的熱化學(xué)方程式。

FeS?(s) +11/4O?(g) == 1/2Fe?O?(s) +2SO?(g) △H= -853kJ/mol

（2）計算理論上1kg 黃鐵礦（FeS?的含量為90%）完全燃燒放出的熱量。

1000*90%*853 / 120 =6398kJ

CH?與CO?重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)I：CH?(g) +CO?(g) == 2CO(g)+2H?(g) △H= 246.5kJ·mol?1

反應(yīng)II：H?(g) +CO?(g) ==CO(g) +H?O(g) △H= +41.2kJ·mol?1

反應(yīng)III：2CO(g) == CO?(g) +C(s) △H= -172.5kJ·mol?1

在CH?與CO?重整體系中通入適量H?O(g)，可減少C(s)的生成，反應(yīng)3CH?(g) +CO?(g) +2H?O(g) == 4CO(g) +8H?(g)的△H=+657.1kJ/mol

• 先找只出現(xiàn)一次的

①*3 -②*2

△H=（3*246.5）-（2*41.2）=+657.1kJ/mol

3??反應(yīng)熱的計算：蓋斯定律

如圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。

通過計算，可知系統(tǒng)(I)和系統(tǒng)(II)制氫的熱化學(xué)方程式分別為H?O(l) == H?(g) +1/2O?(g) △H=+286kJ/mol、H?S(g) == H?(g) + S(s) △H= +20kJ/mol

油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問題：

已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

①2H?S(g) +3O?(g) == 2SO?(g) +2H?O(g) △H?= -1036kJ·mol?1

②4H?S(g) +2SO?(g) == 3S?(g) +4H?O(g) △H?= 94 kJ·mol?1

③2H?(g) +O?(g) == 2H?O(g) △H?= -484 kJ·mol?1

計算H?S熱分解反應(yīng)④2H?S(g) == S?(g) +2H?(g)的△H?= +170kJ·mol?1。

已知：

2H?(g) +O?(g) == 2H?O(g) △H?

3H?(g) +Fe?O?(s) == 2Fe(s) +3H?O(g) △H2

2Fe(s) +3/2O?(g) == Fe?O?(s) △H?

2Al(s) +3/2O?(g) == Al?O?(s) △H?

2Al(s) +Fe?O?(s) == Al?O?(s) +2Fe(s) △H?

下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是

A. △H?<0，△H?>0

B. △H?<0，△H?<△H??

C. △H? = △H? +△H?

D. △H? = △H? +△H?

4??反應(yīng)熱的計算：能量圖

合成氨反應(yīng)常使用鐵觸媒提高反應(yīng)速率。如圖為有、無鐵觸媒時，反應(yīng)的能量變化示意圖。

寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N?(g) +3H?(g) ? 2NH?(g) △H= -(a-b)kJ/mol

化學(xué)反應(yīng)N? +3H? ? 2NH?的能量變化如圖所示。

試寫出N?(g)和IH?(g)反應(yīng)生成NH?(l)的熱化學(xué)方程式：N?(g) +3H?(g) ? 2NH?(l) △H= -2(b+c-a)kJ/mol