知识讲解_热化学方程式和反应热计算
高考总复习 热化学方程式与反应热的计算
编稿:房鑫 责编:张灿丽
【考试目标】
1.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。
2.理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。 【考点梳理】 要点一、热化学方程式
1.定义:表示参加反应物质的量与反应热关系的化学方程式,叫做热化学方程式。
要点诠释:热化学方程式既体现化学反应的物质变化,同时又体现反应的能量变化,还体现了参加反应的反应物的物质的量与反应热关系。如: H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);ΔH1=-241、8kJ/mol 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g);ΔH2=-483、6kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);ΔH3=-285、8kJ/mol 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l);ΔH4=-571、6kJ/mol 2.书写热化学方程式的注意事项:
(1)需注明反应的温度与压强;因反应的温度与压强不同时,其△H不同。 不注明的指101kPa与25℃时的数据。
(2) 要注明反应物与生成物的状态(不同状态,物质中贮存的能量不同)。 如:H2 (g)+ H2 (g)+
1O2 (g)==H2O (g);ΔH=－241、8 kJ／mol 21O2 (g)==H2O (1) ;ΔH=－285、8 kJ／mol 2(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数,表示物质的量,它可以就是整数也可以就是分数。对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH成比例变化。 如:H2 (g)+Cl2 (g)==2HCl (g) ;ΔH=－184、6 kJ／mol
11H2 (g)+Cl2 (g)==HCl (g);ΔH=－92、3 kJ／mol 22(4)△H的单位kJ/mol,表示每mol反应所吸放热量,△H与相应的计量数要对应。 (5)比较△H大小时要带着“﹢”、“﹣”进行比较。 (6)表示反应已完成的热量,可逆反应N2(g) +3H2(g)
2NH3 (g);△H=- 92、4kJ/mol,就是指
当1molN2(g)与3molH2(g)完全反应,生成2 mol NH3(g)时放出的热量92、4kJ;2 mol NH3(g)分解生成1molN2(g)与3molH2(g)时吸收热量92、4kJ,即逆反应的△H=+92、4kJ/mol。 ３.热化学方程式与化学方程式的比较: 化学方程式 热化学方程式 知识讲解_热化学方程式和反应热计算
相似点 不 同 点 书 含 都能表明化学反应的物质变化,都遵循质量守恒定律。 只表示化学反应的物质变化。 义 重点表示化学反应的能量变化。 用化学式表示,遵循质量守恒,各除了化学方程式的一般要求外,还有如下特点:要物质的计量数只能就是整数,要标出物质状态;非常温常压条件要标出;计量数既写 标出反应条件。 要点二、盖斯定律与反应热的计算。 1、盖斯定律的定义
不管化学反应就是一步完成或分几步完成,其反应热就是相同的。即化学反应的反应热与反应途径无关,只与反应体系的始态与终态有关。 2、反应热的计算
(1).根据反应物与生成物的总能量计算
△H＝生成物的总能量－反应物的总能量 (2).根据键能计算
ΔH=反应物键能总与―生成物键能总与 (3).利用热化学方程式进行相关量的求解
先写出热化学方程式,再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与反应热之间的关系直接求算物质的量或反应热。 (4).燃烧热与中与热的计算
①燃烧热:Q放=n(可燃物)×ΔHC
n(可燃物)为可燃物的物质的量,ΔHC为该可燃物的燃烧热 ②中与热:Q放=n(H2O)×ΔHC＇
n(H2O)为生成水的物质的量,ΔHC＇为中与热 (5).利用盖斯定律求反应热 (1)设计合理的反应途径。
(2)适当加减已知的热化学方程式,得出待求的热化学方程式,反应热也要进行相应的加减运算,从而得出待求热化学方程式的反应热。
(3)在进行反应热的计算时,要注意反应热的符号以及反应热与方程式中化学计量数间的比例关系。
(6).混合物燃烧放热求比例问题
可用常规的列方程组法,也可采用十字交叉法。 【典型例题】
类型一:热化学方程式的意义及书写
例1、火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)与强氧化剂液态双氧水.当它们混合反应时,即产生大量氮气与水蒸气,并放出大量热.已知0、4 mol液态肼与足量液态双氧水反应,生成氮气与水蒸气,放出 256、652 kJ的热量。
可以就是整数也可以就是分数;要写出△H。 知识讲解_热化学方程式和反应热计算
(1)反应的热化学方程式为____________________.
(2)又已知H2O(l)===H2O(g);ΔH＝＋44 kJ/mol。由16 g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量就是________kJ、
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热与快速产生大量气体外,还有一个很大的优点就是________________.
【答案】(1)N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g);ΔH＝－641、63 kJ/mol (2)408、815
(3)产物不会造成环境污染
【解析】(1)首先根据得失电子守恒即可配平该氧化还原反应为N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O,因此1 mol N2H4(l)完全反应放出热量就是:
方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g);ΔH＝－641、63 kJ/mol。
(2) 利用盖斯定律得:
N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l),因此反应热ΔH＝－641、63 kJ/mol－(＋44 kJ/mol)×4
＝－817、63 kJ/mol、所以 16 g(即0、5 mol) N2H4(l)与液态H2O2反应生成液态H2O放出热量为817、63 kJ/mol×0、5 mol＝408、815 kJ、
(3)因产物为N2与H2O,故不会造成环境污染.
【总结升华】书写热化学方程式,要注意各物质的状态、ΔH的正负及单位。 举一反三:
【变式1】(2014 新课标全国卷Ⅰ)已知:
甲醇脱水反应2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－23、9 kJ·mol1 甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－29、1 kJ·mol1 乙醇异构化反应C2H5OH(g)===CH3OCH3(g) ΔH3＝＋50、7 kJ·mol1
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝________ kJ·mol1。 【答案】－45、5
【解析】①－②－③即可得目标方程式。 【变式2】写出下列热化学方程式:
(1)SiH4就是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2(s)与H2O(l);已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89、2 kJ,其热化学方程式为
________________________________________________.
(2)0、3 mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6),在氧气中燃烧生成固态三氧化二硼与液态水,放出649、5 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:
________________________________________、
(3)在101 kPa时,1、00 g C6H6(l)燃烧生成CO2与H2O(l)时,放出41、8 kJ的热量,C6H6的
－
－
－－
,因此热化学
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燃烧热为________ kJ/mol,该反应的热化学方程式为
__________________________________.
【答案】(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l);ΔH＝－1427、2 kJ/mol (2)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l);ΔH＝－2165 kJ/mol (3)3260、4
【解析】(1)1 mol SiH4(g)自燃生成为:
热化学方程式为:
SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l);ΔH＝－1427、2 kJ/mol (2) 1 mol B2H6(g)完全燃烧生成 B2O3(s)与H2O(l),放出的热量为:
SiO2(s)与
H2O(l)放出的热量
热化学方程式为:
B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l);ΔH＝－2165 kJ/mol (3)1 mol C6H6(l)完全燃烧生成CO2(g)与H2O(l)放出的热量为:
热化学方程式为:
类型二:有关反应热的计算
例2、(2016 丰台二模)下图为反应H2(g) + Cl2(g)＝2HCl(g)的能量变化示意图,下列说法不正确的就是 ．．．
A、 H-H键比Cl-Cl键强,H-Cl键就是极性共价键
B、 断键吸收能量,成键释放能量,该反应△H=-183kJ/mol C、 若生成液态HCl,则反应释放的能量将减少
D、 反应的焓变与假想的中间物质的种类、状态无关 【答案】C 【解析】A项,氢气键能为436 kJ／mol,氯气键能为243 kJ／mol,所以H—H键比Cl—Cl键强,不同非金属元素之间形成极性键,即H—Cl键为极性键,故A正确;B项,ΔH=反应物的总键能－生成物的总键能=(435 kJ／mol+243 kJ／mol)－2×431 kJ／mol=－183 kJ／mol,故B正确;C项,从气态到液态会放出热量,所以若生成液态HCl,则反应释放的能量将增大,故C错误;D项,焓变只与反应的始态与终态有关,而与反应的途径无关,即反应的焓变与假想的中间物质的种类、状态无关,故D正确。故选C。
【总结升华】本题考查反应热的有关计算。在化学反应中断键需要吸热,而形成新的化学键
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需要放热。
举一反三:
【高清课堂:反应热与热化学方程式 例４】
【变式1】白磷与氧可发生如下反应:P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分
别为:P—P a kJ·mol—1、P—O b kJ·mol—1、P=O c kJ·mol—1、O=O d kJ·mol—1。
根据图示的分子结构与有关数据估算该反应的△H,其中正确的就是 A.(6a+5d－4c－12b)kJ·mol—1 B(4c+12b－6a－5d)kJ·mol—1 C.(4c+12b－4a－5d)kJ·mol—1 D.(4a+5d－4c－12b)kJ·mol—1 【答案】A
【解析】由图可以瞧出:P4中有6mol的P－P,5mol的O2中含有5molO＝O,1mol的P4O10
中含有4mol的P＝O,12mol的P－O,所以△H＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol1。
【高清课堂:反应热与热化学方程式 例７】
【变式2】已知H2?g??Br2?l??2HBr?g?；?H??72kJ/mol. ,蒸发1mol Br2(l)需要吸收的能量为30kJ,其它相关数据如下表: 1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 则表中a为
A.404 B.260 C.230 D.200
【答案】D
H=+30kJ/mol,则H2(g) + Br2(g) = 2HBr(g);H= －
H2(g) 436 Br2(g) a HBr(g) 369 －
【解析】由已知得:Br2(l)=Br2(g)
102kJ/mol。436+a-2×369=－102;a=―200kJ,D项正确。
例3、已知1 g氢气在氧气中完全燃烧,生成气态水放出120、9kJ的热量,试计算1000L标准状况下的氢气完全燃烧所放出的热量。
【答案】1000L标准状况下的氢气完全燃烧所放出的热量为1、08×104 kJ 【解析】设氢气燃烧的热化学反应的反应热 △H ＝ －Q kJ/ mol H2 (g) ＋
1O2 (g) 2H2O (g) △H ＝ －Q kJ/ mol
2 g Q kJ
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