利用蓋斯定律搞定反應熱計算

　　【預備知識】

　　首先，讓我們來看預備知識，蓋斯定的含義有兩種表達方式：

　　①化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的。

　　②化學反應的反應熱只與反應的始態（各反應物）和終態（各生成物）有關，而與具體反應的途徑無關。

　　【推論】

　　①任何化學反應的反應熱和其逆反應的反應熱大小相等，符號相反。

　　②任何化學反應，當各物質系數發生變化時，反應熱的數值也隨之發生變化。

　　蓋斯定律主要應用于反應熱的計算，下面我們就來了解如何利用蓋斯定律計算反應熱。

　　利用蓋斯定律計算反應熱的傳統做法是：先設計反應過程，將一個反應分幾步完成，然后再將各步反應的反應熱相加，通過計算即可得出結果。

　　下面請看屏幕所示例題：

　　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

　　通過實驗不能直接測出由碳和氫氣生成甲烷的反應熱，請通過計算得出：C(s)+2H2(g)＝CH4(g)的反應熱。

　　這個題目要求計算碳和氫氣反應生成甲烷的反應熱。根據已知的熱化學反應，我們可以設計一個途徑：首先碳和氫氣先分別與氧氣反應，生成水和二氧化碳；然后讓水和二氧化碳發生第一個反應的逆反應，生成甲烷和氧氣。請看解題過程：

　　解： C(s)+2H2(g)＝CH4(g) 反應可以設計為：

　　CO2(g)+2H2O(l)＝CH4(g)+2O2(g)是③的逆反應，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】設計反應過程比較復雜，方法比較麻煩。

　　這個方法對于簡單問題還可以解決，但是對于復雜問題就很難解決了，而且每一個題目情況有所不同，需要采取不同的辦法去解決，這樣難度就比較大。下面，我給你介紹一個非常簡便的方法，來解決這類問題。

　　【學法指導】

　　具體做法是：首先根據所求反應的方程式中各物質的系數，將已知熱化學方程式整體乘以相應的系數，然后進行加減合并。若合并后出現負號則移項，使各物質的系數與所求的方程式完全相同即可。

　　說明：若我們需要的物質的系數不符合要求時，可以乘以相應的數字來解決；若物質位置不合適（也就是說，我們要的是反應物，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。

　　下面，讓我們用這種方法解決剛才那個問題。

　　我們觀察C(s)+2H2(g)＝CH4(g) 的方程式發現， 1molC(s)和2molH2(g)反應生成1mol CH4(g)，而反應式②中有1molC(s)、反應式③有1molH2(g)、反應式①中的反應物中有1mol CH4(g)。我們需要1molC(s)和2molH2(g)反應，生成1mol CH4(g)，所以可以通過：②+③×2－①，得到C(s)+2H2(g)＝CH4(g)。下面，請看解題過程。

　　解：由分析可知，反應式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

　　大家是否覺得，這個方法要比傳統做法簡單很多。

　　【活學活用】

　　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。請寫出該反應的熱化學方程式。(說明：本題由2012年高考題修改而成)

　　由已知可知，反應CH4+CO2=2CO+2H2的方程式，可由①－②×2－③×2獲得。下面請看解題過程：

　　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CH4+CO2=2CO+2H2的方程式，可由①－②×2－③×2獲得。該反應的ΔH=-890.3kJ·mol-1—2×(-283.0)kJ·mol-1—2×(-285.8) kJ·mol-1=

　　247.3kJ·mol-1故，該反應的熱化學方程式應為：

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