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衡水二中学霸总结高中化学反应热的计算-盖斯定律

2020-2-28 16:24| 发布者: admin| 查看: 1041| 评论: 0


一、反应热的计算

1.运用盖斯定律计算反应热

第一步,找目标  确定目标方程式,找出目标方程式中各物质出现在已知化学方程式中的位置。

第二步,定转变  根据目标方程式中各物质计量数和所在位置对已知化学方程式进行转变:或调整计量数,或调整方向。

第三步,相加减  对热化学方程式进行四则运算得到目标方程式及其ΔH

应用盖斯定律进行简单计算时,关键在于设计反应过程,同时需要注意以下问题:

参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般23)进行合理变形,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。

当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也应相应地乘、除以某一个数;方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带”“符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。

将一个热化学方程式颠倒书写时,ΔH的符号也随之改变,但数值不变。

在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固气变化时,会吸热;反之会放热。

 

热化学方程式

焓变之间的关系

mA==BΔH1

A==

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BΔH2

ΔH2=

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ΔH1ΔH1=mΔH2

mA==BΔH1

B==mA  ΔH2

ΔH1=−ΔH2

mA==BΔH1

B==nH2

mA==nH

ΔHH1H2

2.根据热化学方程式的反应热计算

计算依据:反应热与反应物中各物质的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式,则按照热化学方程式与ΔH的关系计算反应热;若没有给出热化学方程式,则根据条件先得出热化学方程式,再计算反应热。

3.根据反应物和生成物的能量计算

1)计算公式:ΔH=生成物的总能量反应物的总能量。

2)根据燃烧热计算要紧扣反应物为“1 mol”、生成物为稳定的氧化物来确定。Q=n(可燃物ΔH

4.根据反应物和生成物的键能计算

计算公式:ΔH=反应物的键能总和生成物的键能总和。

根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目。

常见物质的共价键数目

物质

CH4

(C—H)

Si

Si—Si

SiO2

(Si—O)

金刚石

C—C

石墨

C—C

P4

P—P))

1 mol微粒所含共价键数目/NA

4

2

4

2

1.5

6

二、反应热大小比较的技巧

1.直接比较法

ΔH 是一个有正负的数值,比较时应连同“+”−”号一起比较。

1)吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大(前者大于0,后者小于0)

2)同种物质燃烧时,可燃物物质的量越大,燃烧放出的热量越多,ΔH 越小。

3)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多,对应ΔH 越小。

4)产物相同时,同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多,放出的热量多对应ΔH 越小。

反应物相同时,生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多,放出的热量多对应ΔH越小。

5)生成等量的水时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多,放出的热量多对应ΔH 越小。

6)对于可逆反应,热化学方程式中的反应热是完全反应时的反应热,若按方程式反应物对应物质的量投料,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值,放出的热量少对应ΔH 越大。

例如:

     2SO2(g)+O2(g)

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2SO3(g)  ΔH=−197 kJ/mol

     则向密闭容器中通入2 mol SO21 mol O2,反应达到平衡后,放出的热量要小于197 kJ

7)不同单质燃烧,能态高(不稳定)的放热多,对应ΔH 越小。如:金刚石比石墨能态高,两者燃烧,金刚石放热多,对应ΔH 越小。

2.盖斯定律比较法

1)同一反应生成物状态不同时:

     A(g)+B(g)==C(g)ΔH1<0

     A(g)+B(g)==C(l)ΔH2<0

     因为C(g)==C(l)ΔH3<0,而ΔH3H2−ΔH1

     所以H2|>|ΔH1|

2)同一反应物状态不同时:

     S(s)+O2(g)==SO2(g)ΔH1<0

     S(g)+O2(g)==SO2(g)ΔH2<0

S(s)==S(g)ΔH3>0

     ΔH3H2H1,且ΔH3>0,所以H1|<|ΔH2|

3)两个有联系的不同反应相比:

  C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH1<0

  C(s)+O2(g)==CO(g)ΔH2<0

             

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 ΔH3H2H1,所以H1|>|ΔH2|

3.图示比较法

画出化学变化过程中的能量变化图后,依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便地比较ΔH的大小。对于反应2A+B2C的能量变化如图所示:

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例1:已知:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)  ΔH1 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)  ΔH2 下列推断正确的是

A.若CO的燃烧热为ΔH3,则H2的燃烧热为ΔH3-ΔH1

B.反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=ΔH1-ΔH2

C.若反应的反应物总能量低于生成物总能量,则ΔH2<0

D.若等物质的量的COH2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多,则ΔH1<0

【答案】D


例2:已知2SO2(g)O2(g)==2SO3(g)ΔH=-197 kJ·mol1。在25 ℃时,向恒压密闭容器中通入2 mol SO21 mol O2,达到平衡时放出热量a1;若25 ℃时,在此恒压密闭容器中只通入1 mol SO20.5 mol O2,达到平衡时放出热量a2。则下列关系正确的是

A2a2a1197 kJ  B197 kJa12a2

Ca2a1197 kJ  D2a2a1197 kJ

【答案】B


例3:NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:

CH4 (g) +2O2 (g) = CO2 (g) +2H2O(l)     ΔH1 = a kJ • mol-1

CH4(g) + 2O2 (g) = CO2 (g) +2H2O(g)    ΔH2 = bkJ • mol-1

其他数据如下表所示,下列说法正确的是

化学键

C=O

C—H

O—H

O=O

键能/(kJ • mol-1)

798

413

463

x

AΔH1 < ΔH2

BH2O(g) = H2O1  ΔH=(a-b)kJ • mol -1

C.当有4NAO-H键生成时,反应放出的热量为a kJ

D.上文中x =

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【答案】A


例4:我国科研人员提出了由CO2CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。

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下列说法不正确的是

A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%

BCH4→CH3COOH过程中,有C―H键发生断裂

C放出能量并形成了C―C

D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率

【答案】D


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