盖斯定律是热力学中用于计算化学反应热的重要方法,其核心思想是通过已知反应的热化学方程式进行代数组合,以求解目标反应的热化学数据。以下是其简单解法的步骤与技巧:
一、基本原理
盖斯定律指出,一个化学反应的总热效应等于反应分解为若干个步骤后各步骤热效应的代数和。即:
$$
\Delta H_{\text{总}} = \sum \Delta H_i
$$
无论反应是直接发生还是分步进行,总热效应保持不变。
二、解题步骤
明确目标反应 确定需要求解反应热的热化学方程式(通常为题目所给或需推导的目标反应)。
选择已知反应
找出与目标反应物和生成物匹配的已知热化学方程式,这些方程式应包含可操作的中间步骤。
调整方程式系数
- 通过乘以适当的系数,使已知反应式中的物质系数与目标反应式一致。
- 反转方程式位置,使目标反应物或生成物集中在等式一侧。
代数组合
将调整后的方程式进行加减运算,消去无关物质,得到目标反应的热化学方程式。
结果处理
- 确保温度、压强等条件一致,将计算结果转换为所需单位(如kJ/mol或cal/mol)。
三、示例解析
例题: 已知反应① $2H_2S + O_2 \rightarrow 2S \downarrow + 2H_2O$,$\Delta H_1 = -240 \, \text{kJ/mol}$;反应② $2H_2S + SO_2 \rightarrow 3S \downarrow + 2H_2O$,$\Delta H_2 = -190 \, \text{kJ/mol}$,求反应③ $H_2S + SO_2 \rightarrow S \downarrow + H_2O$的焓变$\Delta H$。 解法
反应③可视为反应①减去反应②:
$$
\Delta H = \Delta H_1 - \Delta H_2 = (-240 \, \text{kJ/mol}) - (-190 \, \text{kJ/mol}) = -50 \, \text{kJ/mol}
$$
四、注意事项
状态标注:
所有物质需标注标准状态(如固态、液态、气态),温度需使用开尔文(K)。
压强影响:
若涉及气体反应,需注意压强变化对平衡的影响,但盖斯定律本身与压强无关。
多步反应:
复杂反应可通过拆分或合并步骤简化计算。
通过以上步骤与技巧,可高效利用盖斯定律解决反应热计算问题。