蓋斯定律巧計算

王天譽

蓋斯定律的應用及計算是近幾年的高考熱點，理綜的題量大，快速計算是成功的關鍵。

人民教育出版社化學選修4《化學反應原理》第3節化學反應熱的計算【例3】已知下列反應的反應熱為：

（1）CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l） △H1=-870.3kJ·mol-1

（2）C（s）+O2（g）=CO2（g） ?????????????????△H2=-393.5kJ·mol-1

（3）H2（g）+O2（g）=H2O（l） ????????????????△H3=-285.8kJ·mol-1

試計算下列反應的反應熱：

2C（s）+2H2（g）+O2（g）= CH3COOH（l）

傳統的方法是先對方程進行變形

解：2C（s）+2O2（g）= 2CO2（g） ???????????????△H2′=-787.0kJ·mol-1

2H2（g）+O2（g）= 2H2O（l） ???????????????△H3′=-571.6kJ·mol-1

+ 2CO2（g）+2H2O（l）=CH3COOH（l）+2O2（g） ??△H1′=+870.3kJ·mol-1

___________________________________________________

2C（s）+2H2（g）+O2（g）= CH3COOH（l） ????△H = -488.3kJ·mol-1

變形的原則是對（2）（3）方程調整計量數和寫出（1）方程的逆過程，其實逆過程就是減去（1）方程，完全可以按照下面的步驟去做，不用寫出對三個方程的變形，達到節約時間的目的：

關鍵：目標方程式的導出。（有些已經給出）

方法：①寫出目標方程式。

②對比給出的已知方程式與目標方程式中相同的物質，并在已知方程式出現過一次的物質。

③對已知方程進行加減乘得出目標方程（相同的物質在等號同側加，等號異側減，乘一個數使其與目標方程中的計量數相等），對反應熱也同樣進行加減乘。

通過目標方程2C（s）+2H₂（g）+O₂（g）= CH₃COOH（l）對比（1）（2）（3）方程，可以看出C（s）、H₂（g）、CH₃COOH（l）只出現了一次，C（s）、H₂（g）與目標一樣都在方程的左側，都需要加上（2）（3）方程，且調整計量數與目標方程相同都需要乘以二倍，CH₃COOH（l）與目標不一樣在方程的右側，需要減（1）方程，計量數與目標方程一樣，即（2）× 2 +（3）× 2 -（1），得△H=2△H₂+2△H₃-△H₁

例1、（2017·新課標Ⅲ-29（3））砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As₂S₃、As₂O₅、H₃AsO₃、H₃AsO₄等化合物，有著廣泛的用途.回答下列問題：

（3）已知：As（s）+1.5H₂（g）+2O₂（g）=H₃AsO₄（s）△H₁

H₂（g）+0.5O₂（g）=H₂O（l） ?△H₂

2As（s）+2.5O₂（g）=As₂O₅（s）△H₃

則反應As₂O₅（s）+3H₂O（l）=2H₃AsO₄（s）的△H=_______________________________。

【解析】目標方程中As₂O₅（s）、H₂O（l）、H₃AsO₄（s）在三個已知方程中都只出現了一次As₂O₅（s）、H₂O（l）在兩方程的異側，H₃AsO₄（s）在兩方程的同側，調整計量數（1）×2—（2）×3—（3），得△H=2△H₁—3△H₂—△H₃。

對于有些反應出現了中間產物，消除中間產物是關鍵。

例2、（2017全國1）下圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統原理。

通過計算，可知系統（Ⅰ）和系統（Ⅱ）制氫的熱化學方程式分別為_________________、______________________，得等量H₂所需能量較少的_______________________________。

【解析】由題意知系統（Ⅰ）由水分解制備氫氣，目標方程為H₂O（l）=H₂（g）+1/2O₂（g），對比系統（Ⅰ）的三個已知方程，H₂（g）、O₂（g）（1）（3）方程中都只出現了一次，且與目標方程都出現在同側，（1）（3）方程同時引入了其他的中間產物，那么（2）方程就是消除中間產物的，我們以一種中間產物HI為參考，使中間產物在等號的兩側且計量數相等，HI消除了其他的中間產物也消除了。（1）+（2）+（3），得△H=△H₁+△H₂+△H₃=+283kJ·mol^-1。

對于系統（Ⅱ）由硫化氫分解制備氫氣，目標方程為H₂S（g）=H₂（g）+S（s），對比系統（Ⅱ）的三個已知方程，H₂S（g）、S（s）同時在（4）方程中出現，只看一種物質即可，因為通過（4）方程引入H₂S（g）同時就在目標方程中就引入了S（s）。H₂（g）在（3）方程中只出現了一次，（3）（4）方程同時引入了其他的中間產物，那么（2）方程就是消除中間產物的，我們以一種中間產物HI為參考，使中間產物在等號的兩側且計量數相等。HI消除了其他的中間產物也消除了，（2）+（3）+（4），△H=△H₂+△H₃+△H₄=+20kJ·mol^-1。答案為：H₂O（l）=H₂（g）+1/2O₂（g）△H=+283kJ·mol^-1，H₂S（g）=H₂（g）+S（s）△H=+20kJ·mol^-1，系統（Ⅱ）。

（作者單位：山東省鄒平市第一中學2018級）