蓋斯定律巧計(jì)算

王天譽(yù)

蓋斯定律的應(yīng)用及計(jì)算是近幾年的高考熱點(diǎn)，理綜的題量大，快速計(jì)算是成功的關(guān)鍵。

人民教育出版社化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算【例3】已知下列反應(yīng)的反應(yīng)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(jì)算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱：

2C（s）+2H2（g）+O2（g）= CH3COOH（l）

傳統(tǒng)的方法是先對方程進(jìn)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(diào)整計(jì)量數(shù)和寫出（1）方程的逆過程，其實(shí)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(gè)方程的變形，達(dá)到節(jié)約時(shí)間的目的：

關(guān)鍵：目標(biāo)方程式的導(dǎo)出。（有些已經(jīng)給出）

方法：①寫出目標(biāo)方程式。

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

③對已知方程進(jìn)行加減乘得出目標(biāo)方程（相同的物質(zhì)在等號(hào)同側(cè)加，等號(hào)異側(cè)減，乘一個(gè)數(shù)使其與目標(biāo)方程中的計(jì)量數(shù)相等），對反應(yīng)熱也同樣進(jìn)行加減乘。

通過目標(biāo)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(xiàn)了一次，C（s）、H₂（g）與目標(biāo)一樣都在方程的左側(cè)，都需要加上（2）（3）方程，且調(diào)整計(jì)量數(shù)與目標(biāo)方程相同都需要乘以二倍，CH₃COOH（l）與目標(biāo)不一樣在方程的右側(cè)，需要減（1）方程，計(jì)量數(shù)與目標(biāo)方程一樣，即（2）× 2 +（3）× 2 -（1），得△H=2△H₂+2△H₃-△H₁

例1、（2017·新課標(biāo)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(yīng)As₂O₅（s）+3H₂O（l）=2H₃AsO₄（s）的△H=_______________________________。

【解析】目標(biāo)方程中As₂O₅（s）、H₂O（l）、H₃AsO₄（s）在三個(gè)已知方程中都只出現(xiàn)了一次As₂O₅（s）、H₂O（l）在兩方程的異側(cè)，H₃AsO₄（s）在兩方程的同側(cè)，調(diào)整計(jì)量數(shù)（1）×2—（2）×3—（3），得△H=2△H₁—3△H₂—△H₃。

對于有些反應(yīng)出現(xiàn)了中間產(chǎn)物，消除中間產(chǎn)物是關(guān)鍵。

例2、（2017全國1）下圖是通過熱化學(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(jì)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_________________、______________________，得等量H₂所需能量較少的_______________________________。

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

對于系統(tǒng)（Ⅱ）由硫化氫分解制備氫氣，目標(biāo)方程為H₂S（g）=H₂（g）+S（s），對比系統(tǒng)（Ⅱ）的三個(gè)已知方程，H₂S（g）、S（s）同時(shí)在（4）方程中出現(xiàn)，只看一種物質(zhì)即可，因?yàn)橥ㄟ^（4）方程引入H₂S（g）同時(shí)就在目標(biāo)方程中就引入了S（s）。H₂（g）在（3）方程中只出現(xiàn)了一次，（3）（4）方程同時(shí)引入了其他的中間產(chǎn)物，那么（2）方程就是消除中間產(chǎn)物的，我們以一種中間產(chǎn)物HI為參考，使中間產(chǎn)物在等號(hào)的兩側(cè)且計(jì)量數(shù)相等。HI消除了其他的中間產(chǎn)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(tǒng)（Ⅱ）。

（作者單位：山東省鄒平市第一中學(xué)2018級(jí)）