除了課堂上的學(xué)習(xí)外,平時(shí)的積累與練習(xí)也是學(xué)生提高成績的重要途徑,本文為大家提供了高中化學(xué)必修總結(jié)(熱化學(xué)方程式的計(jì)算方法),祝大家閱讀愉快。
①根據(jù)能量:△H =E總(生成物)-E總(反應(yīng)物)
②根據(jù)鍵能:△H =E總(斷鍵)-E總(成鍵)
③燃燒熱:Q(放) =n(可燃物)·△H(燃燒熱)
④中和熱:Q(放) =n(H2O )·△H(中和熱)
⑤將ΔH看作是熱化學(xué)方程式中的一項(xiàng),再按普通化學(xué)方程式的計(jì)算步驟、格式進(jìn)行計(jì)算,得出有關(guān)數(shù)據(jù)。
⑥如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行,則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱是相同的,即蓋斯定律:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。如:
【例題4】已知:①1 mol H2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436 kJ的能量,②1mol Cl2分子中化學(xué)鍵斷裂
時(shí)需要吸收243kJ的能量,③由H原子和Cl 原子形成1mol HCl分子時(shí)釋放431kJ的能量。下列敘述正確的是
A.氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式是H2(g) + Cl 2(g) =2HCl(g)
B.氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體,反應(yīng)的△H =183 kJ/mol
C.氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體,反應(yīng)的△H = -183 kJ/mol
D.氫氣和氯氣反應(yīng)生成1 mol氯化氫氣體,反應(yīng)的△H = -183 kJ/mol
解析:根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫原則和反應(yīng)熱的計(jì)算方法:△H =反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和,即△H =436 kJ/mol + 243 kJ/mol -2×431 kJ/mol = -183 kJ/mol,因此正確的熱化學(xué)方程式是:
H2(g) + Cl 2(g) =2HCl(g) △H = -183 kJ/mol。故選C。
點(diǎn)撥:熱化學(xué)方程式中的△H必須標(biāo)明“+”或“-”符號,比較反應(yīng)熱(△H)的大小時(shí),要注意帶符號(“+”或“-”)進(jìn)行比較。熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱數(shù)值表示反應(yīng)物按方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)反應(yīng)進(jìn)行到底時(shí)的熱量值,如反應(yīng)是可逆反應(yīng),則熱量值小于對應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值;瘜W(xué)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí),其反應(yīng)熱的數(shù)值不變,但符號改變。
【例題5】(09寧夏卷
28)(14分)2SO2(g) + O2(g) =2SO3(g) 反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。已知1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3的ΔH=-99kJ·mol-1.請回答下列問題:
(1)圖中A、C分別表示 、 ,E的大小對該反應(yīng)的反應(yīng)熱有無影響? 。該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5會(huì)使圖中B點(diǎn)升高還是降低?_____,理由是 ;
(2)圖中△H =______ kJ·mol-1;
(3)V2O5的催化循環(huán)機(jī)理可能為:V2O5氧化SO2時(shí),自身被還原為四價(jià)釩化合物;四價(jià)釩化合物再被氧氣氧化。寫出該催化循環(huán)機(jī)理的化學(xué)方程式 ;
(4)如果反應(yīng)速率
υ(SO2)為0.05 mol·L-1·min-1,則υ(O2)=______mol·L-1·min-1、υ(SO3) =______mol·L-1·min-1;
(5)已知單質(zhì)硫的燃燒熱為296 kJ·mo l-1,計(jì)算由S(s)生成3 mol SO3(g)的△H=______(要求計(jì)算過程)。
解析:(1)本小題考查反應(yīng)物總能量高于生成物總能量為放熱反應(yīng),可得到A和C所表示的意義,E為活化能與反應(yīng)熱無關(guān),但是用催化劑可以降低活化能;(2)圖中表示的是2mol SO2的反應(yīng),因此△H=-99×2kJ·mol-1;(3)依題意即可寫出:SO2 +V2O5 =SO3+2VO2
4VO2 + O2=2V2O5;(4)依據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
答案:(1)反應(yīng)物能量 生成物能量 (2)無 降低 因?yàn)榇呋瘎└淖兞朔磻?yīng)的歷程使活化能E降低 (3)-198 (4) SO2 +V2O5 =SO3 +2VO2 4VO2 + O2 =2V2O5 (4)0.025 0.05
(5))S(s) + O2(g) =2SO2(g) △H1=-296 kJ·mol-1, SO2(g)+1/2O2(g) =SO3(g) △H2=-99 kJ·mol-1
3S(s) + 9/2O2(g) =3SO3(g) △H =3(△H1+△H2)=-1185 kJ·mol-1
【例題6】(2008年·全國Ⅱ)紅磷P(s)和Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)生成PCl3(g)和PCl5(g),反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示(圖中的△H表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))
根據(jù)上圖回答下列問題
(1)P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式 ;
(2)PCl5分解生成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式 ;上述分解反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),溫度T1時(shí),在密閉容器中加入0.80 mol PCl5,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)還剩余0.60 mol PCl5,其分解率α1等于 ;若反應(yīng)溫度由T1升高到T2,平衡時(shí)PCl5分解率α2,α2 α1 (填“大于”,“小于”或“等于”);
(3)工業(yè)上制備PCl5通常分兩步進(jìn)行,先將P和Cl2反應(yīng)生成中間產(chǎn)物PCl3,然后降溫,再和Cl2反應(yīng)生成PCl5。原因是 ;
(4)P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1mol PCl5的△H3= ;P和Cl2一步反應(yīng)生成1mol PCl5的△H4 △H1(填“大于”,“小于”或“等于”);
(5)PCl5與足量水反應(yīng),最終生成兩種酸,其化學(xué)方程式是 。
解析:(1)由圖可以看出,1 mol P 在Cl2中完全燃燒生成1 mol PCl3,放出的熱量為306kJ,所以P 在Cl2中完全燃燒生成PCl3的熱化學(xué)方程式為:P(s) + 3/2Cl2(g) === PCl3(g); △H =-306 kJ/mol或2P(s) + 3Cl2(g) === 2PCl3(g);△H === -612 kJ/mol。(2)中間產(chǎn)物PCl3和未反應(yīng)的Cl2的總能量高于最終產(chǎn)物PCl3的能量,其△H === -93 kJ/mol,所以有:PCl5(g) === PCl3(g)+Cl2(g);△H === 93 kJ/mol。分解率α1 =(0.80 mol-0.60 mol)/ 0.80 mol×100%=25%;由熱化學(xué)方程式知,此反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),PCl5的分解率增大,即α2大于α1。(3)由圖可以看出,P與Cl2反應(yīng)生成PCl3,PCl3和Cl2進(jìn)一步反應(yīng)生成PCl5,都是放熱反應(yīng),分兩步進(jìn)行且第二步降低溫度,有利于PCl5的生成,防止PCl5的分解。(4)由蓋斯定律可知,一步生成PCl5和兩步生成PCl5的總熱效應(yīng)相等,即
△H=(-612 kJ/mol)+(-93 kJ/mol)= -399 kJ/mol;(5)PCl5與足量水反應(yīng)生成H3PO4和HCl,其化學(xué)方程式為:PCl5 + 4H2O === H3PO4 + 5HCl
答案:(1)2P(s) + 3Cl2(g) === 2PCl3(g); △H = -612kJ/mol
(2)PCl5(g) === PCl3(g) + Cl2(g) △H =+ 93kJ/mol 25% 大于
(3)因?yàn)镻Cl5分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度太高,不利于PCl5的生成。
(4)-399 kJ/mol 等于
(5)PCl5 + 4H2O === H3PO4 + 5HCl
點(diǎn)撥:熱化學(xué)方程式的系數(shù)即可以用分?jǐn)?shù),也可以用整數(shù)。反應(yīng)熱隨著系數(shù)的變化而變化。本題將化學(xué)圖像與熱化學(xué)方程式、反應(yīng)熱等概念結(jié)合起來很好地考查了考生的觀察能力、思維能力等。要學(xué)會(huì)理解熱化學(xué)方程式的含義,并能熟練地根據(jù)題給信息寫出熱化學(xué)方程式來。
【例題7】(2008年·海南)白磷與氧可發(fā)生如下反應(yīng):P4 + 5O2 =P4O10。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為:P-P a kJ·mol-1、P-O b kJ·mol-1、
P=O c kJ·mol-1、O=O d kJ·mol-1。
根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的△H,其中正確的是
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
解析:由圖可以看出1 mol P4 中有6 mol P-P鍵,5 mol O2 中有5 mol O=O鍵,1 mol P4O10中有4 mol P=O鍵、12 mol P-O鍵,所以△H =(6a + 5d-4c-12b)kJ·mol-1。
答案:A
點(diǎn)撥:化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成,在斷裂和形成的過程中伴隨著能量的吸收和釋放。
為大家整理的高中化學(xué)必修總結(jié)(熱化學(xué)方程式的計(jì)算方法)就到這里,同學(xué)們一定要認(rèn)真閱讀,希望對大家的學(xué)習(xí)和生活有所幫助。
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