如何快速巧解盖斯定律型反应热的计算

文/封超燕

反应热的计算是各省市高考化学中的高频考点，近几年题型特征也较为稳定，其中以盖斯定律型反应热的计算最为典型。这种题型不算太难，但如何从多个已知热化学方程式中快速、准确地计算出待求方程式的反应热，即如何快速、准确地找到已知方程式和待求方程式的关系存在一定难度。对于这一难点，作者将解题经验总结如下：

解题思路

现以2022年全国乙卷28题第一问为例，介绍解题思路。

28.油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用，回答下列问题:

（1）已知下列反应的热化学方程式：

①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-1036kJ·mol-1

②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g) ΔH2=94kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-484kJ·mol-1

计算H2S热分解反应的2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)的ΔH4=________kJ·mol-1。

观察待求反应方程式中反应物和生成物，找到在已知热化学方程式中只出现一次的物质，设其为目标物。如上述反应中S2(g)和H2(g)分别只在已知热化学方程式②和已知热化学方程式③中出现，则S2(g)和H2(g)为我们选定的目标物。

对比已知方程式和待求方程式中目标物的系数和位置，根据“系数相同，同向加，异向减”的方法，对其所在的已知方程式的焓变系数进行调整，得出待求方程式的焓变的部分计算式。比如，S2(g)是已知方程式②的生成物，在方程式的右侧，系数为3，而S2(g)是待求方程式的生成物，也在方程式的右侧，与已知方程式中同向，系数为1，则计算式中ΔH2的系数调整为，同理，推出ΔH3的系数调整为-1，可得ΔH4的部分计算式为：ΔH2-ΔH3。

观察上述所得部分计算式有无涉及所有已知方程式（如有超过3个已知方程式，这步不做参考，要具体分析，因这种情况少见，这里不考虑）。如果有，该部分计算式就是最终的计算式，直接计算答案即可；如果无，则要把未参与计算的方程式通过消元的方法参与进来，得到最终的焓变计算式。比如，通过观察发现已知反应①没参与进来，反应①中有氧气参与反应，但待求反应方程式中最终没有氧气，说明通过方程式的加减消元了。③中反应通过第二步的调整氧气在反应方程式的右侧，系数为1，要想消除氧气，①中的氧气在左侧，系数也要为1，也就是说ΔH1的系数要乘以，符号不变。最终的计算式为ΔH4=ΔH2-ΔH3+ΔH1=（ΔH1+ΔH2）-ΔH3，计算结果为ΔH4=170kJ·mol-1。在此，消元不一定消O2，其他的物质也可以（如SO2），尽量找只在两个方程式中出现的物质消元，可以简化计算。

另外,需注意的是每个焓变只能出现一次系数调整，也就是说如果一个已知方程式中有两个或两个以上的目标物，选其中一个即可，不需要重复调整系数。

解题口诀

根据解题思路，总结解题技巧口诀（图1）：

图1 解题技巧口诀

为什么计算过程中可以完全不用写加减后的热化学方程式就能求出待求方程式的反应热（焓变）呢？运算依据是什么呢？这就要我们进一步理解盖斯定律的内涵本质。

反应热的运算依据

能量的变化是以物质变化为基础的，物质不发生变化，能量就不可能发生变化。也就是说，一个反应，只要反应物、生成物确定了，反应热就确定了，与反应途径无关。这也就是早期俄国化学家盖斯经过多次实验总结的盖斯定律。

盖斯定律：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

根据盖斯定律和热化学方程式的含义可知反应热的运算规则（表1）：

表1 反应热的运算规则

（1）热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。

（2）热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。

（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“+”“-”随之改变，但数值不变。

理解反应热的运算依据后，再结合解题思路，盖斯定律型反应热的计算可以更加灵活、快速。现以2020年全国卷Ⅱ28题第一问为例，介绍如何根据解题思路快速解决计算问题。

28.天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。

（1）乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示：

则ΔH= ________kJ·mol-1。

根据前面的解题思路，假设C2H6(g)的燃烧热为ΔH1，C2H4(g)的燃烧热为ΔH2，H2(g)的燃烧热为ΔH3，根据燃烧热的概念（在25℃，101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫作该物质的燃烧热），可推出ΔH1=-1 560kJ·mol-1，对应的热化学方程式中C2H6(g)的系数是1。以此类推，ΔH2=-1 411kJ·mol-1对应的热化学方程式中C2H4(g)的 系 数 是1，ΔH3=-286kJ·mol-1对 应的热化学方程式中H2(g)的系数也是1。则待求方程式的ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3，计算结果为ΔH=137kJ·mol-1。

这种解题思路可以灵活运用，需要同学们加强巩固，熟悉思路，做到快速且精准。