高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 微專題2 與反應(yīng)焓變有關(guān)的計(jì)算學(xué)案 魯科版選擇性必修1-魯科版高中選擇性必修1化學(xué)學(xué)案

微專題2與反應(yīng)焓變有關(guān)的計(jì)算1．根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)成正比。例如，aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)ΔHabcd|ΔH|n(A)n(B)n(C)n(D)Q則eq\f(nA,a)＝eq\f(nB,b)＝eq\f(nC,c)＝eq\f(nD,d)＝eq\f(Q,|ΔH|)2．根據(jù)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的能量計(jì)算ΔH＝反應(yīng)產(chǎn)物的總能量－反應(yīng)物的總能量，即ΔH＝E(反應(yīng)產(chǎn)物)－E(反應(yīng)物)。注：E(反應(yīng)產(chǎn)物)——反應(yīng)產(chǎn)物的總能量E(反應(yīng)物)——反應(yīng)物的總能量3．根據(jù)化學(xué)鍵變化時(shí)吸收或放出的熱量計(jì)算ΔH＝反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量－反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)鍵形成所釋放的總能量，即ΔH＝Q(吸)－Q(放)。注：Q(吸)——反應(yīng)物斷鍵吸收的總熱量Q(放)——反應(yīng)產(chǎn)物成鍵放出的總熱量4．根據(jù)蓋斯定律計(jì)算將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其ΔH相加或相減，得到一個(gè)新的熱化學(xué)方程式。5．根據(jù)比熱公式計(jì)算計(jì)算中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時(shí)，會(huì)利用比熱公式Q＝－C(T2－T1)計(jì)算中和反應(yīng)放出的熱量?！纠?】氯原子對(duì)O3分解有催化作用：O3(g)＋Cl(g)=ClO(g)＋O2(g)ΔH1ClO(g)＋O(g)=Cl(g)＋O2(g)ΔH2大氣臭氧層的分解反應(yīng)是O3(g)＋O(g)=2O2(g)ΔH，該反應(yīng)的能量變化如圖：下列敘述中，正確的是()A．反應(yīng)O3＋O=2O2的ΔH＝E1－E3B．O3＋O=2O2是吸熱反應(yīng)C．ΔH＝ΔH1＋ΔH2D．ΔH＝E3－E2>0C[A項(xiàng)，ΔH＝反應(yīng)產(chǎn)物總能量－反應(yīng)物總能量＝E3－E2；B項(xiàng)，由E2>E3知反應(yīng)物總能量大于反應(yīng)產(chǎn)物總能量，故O3＋O=2O2為放熱反應(yīng)；C項(xiàng)，根據(jù)蓋斯定律將兩式相加得ΔH＝ΔH1＋ΔH2；D項(xiàng)，由于O3＋O=2O2放熱，故ΔH＝E3－E2<0。]【例2】白磷、紅磷是磷的兩種同素異形體，在空氣中燃燒得到磷的氧化物，空氣不足時(shí)生成P4O6，空氣充足時(shí)生成P4O10。(1)已知298K時(shí)白磷、紅磷完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為P4(s，白磷)＋5O2(g)=P4O10(s) ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1P(s，紅磷)＋eq\f(5,4)O2(g)=eq\f(1,4)P4O10(s) ΔH2＝－738.5kJ·mol－1則該溫度下白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________________________。(2)已知298K時(shí)白磷不完全燃燒的熱化學(xué)方程式為P4(s，白磷)＋3O2(g)=P4O6(s)ΔH＝－1638kJ·mol－1。在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，控制條件使之恰好完全反應(yīng)。則所得到的P4O10與P4O6的物質(zhì)的量之比為__________，反應(yīng)過(guò)程中放出的熱量為__________。(3)已知白磷和PCl3的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能(kJ·mol－1)：P—P198，Cl—Cl243，P—Cl331。則反應(yīng)P4(s，白磷)＋6Cl2(g)=4PCl3(s)的反應(yīng)熱ΔH＝__________________。[解析](1)根據(jù)蓋斯定律，由第一個(gè)反應(yīng)－第二個(gè)反應(yīng)×4，可得：P4(s，白磷)=4P(s，紅磷)ΔH＝－2983.2kJ·mol－1－(－738.5kJ·mol－1)×4＝－29.2kJ·mol－1。(2)n(白磷)＝eq\f(62g,124g·mol－1)＝0.5mol，n(O2)＝eq\f(50.4L,22.4L·mol－1)＝2.25mol，設(shè)得到的P4O10與P4O6的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol。則x＋y＝0.5,5x＋3y＝2.25，解得x＝0.375，y＝0.125。反應(yīng)過(guò)程中放出的熱量為2983.2kJ·mol－1×0.375mol＋1638kJ·mol－1×0.125mol＝1323.45kJ。(3)根據(jù)圖示，1分子P4、PCl3中分別含有6個(gè)P—P鍵、3個(gè)P—Cl鍵，反應(yīng)熱為斷裂6molP—P鍵、6molCl—Cl鍵吸收的能量和形成12molP—Cl鍵放出的能量之差，即ΔH＝(6×198kJ·mol－1＋6×243kJ·mol－1)－12×331kJ·mol－1＝－1326kJ·mol－1。[答案](1)P4(s，白磷)=4P(s，紅磷)ΔH＝－29.2kJ·mol－1(2)3∶11323.45kJ(3)－1326kJ·mol－11．50g碳在氧氣中燃燒，得到等體積的CO和CO2。已知：C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－110.35kJ·mol－1，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－282.57kJ·mol－1。與完全燃燒相比，該反應(yīng)燃燒損失的能量與實(shí)際放出的能量之比大約是()A．283∶503 B．55∶141C．141∶196 D．1∶1A[假設(shè)C為2mol，由題意可知2molC全部轉(zhuǎn)化成2molCO后，只有1molCO轉(zhuǎn)化成1molCO2，損失的能量和實(shí)際放出的能量之比為282.57∶(110.35×2＋282.57)≈283∶503。故當(dāng)C為50g時(shí)，損失的能量和實(shí)際放出的能量之比約為283∶503。]2．已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為①C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②CH3COOH(l)＋2O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－870.3kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l) ΔH3＝－285.8kJ·mol－1則反應(yīng)2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)=CH3COOH(l)的反應(yīng)熱(焓變)為()A．＋488.3kJ·mol－1 B．－488.3kJ·mol－1C．－244.15kJ·mol－1 D．＋244.15kJ·mol－1B[將①×2＋③×2－②即得到待求的熱化學(xué)方程式，故ΔH＝(－393.5kJ·mol－1)×2＋(－285.8kJ·mol－1)×2－(－870.3kJ·mol－1)＝－488.3kJ·mol－1。]3．工業(yè)生產(chǎn)硫酸的過(guò)程中，SO2在接觸室中被催化氧化為SO3氣體，已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)?，F(xiàn)將2molSO2、1molO2充入一密閉容器中充分反應(yīng)后，放出熱量98.3kJ，此時(shí)測(cè)得SO2的轉(zhuǎn)化率為50%，則下列熱化學(xué)方程式正確的是()A．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6kJ·mol－1B．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－98.3kJ·mol－1C．SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g) ΔH＝＋98.3kJ·mol－1D．SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g) ΔH＝－49.2kJ·mol－1A[根據(jù)題意可知，實(shí)際參加反應(yīng)的SO2為1mol，即1molSO2和0.5molO2完全反應(yīng)時(shí)，放出熱量98.3kJ，那么當(dāng)2molSO2完全反應(yīng)時(shí)，即可放出熱量196.6kJ，A項(xiàng)正確。]4．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。(1)上圖是N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成1molNH3(g)過(guò)程中能量的變化示意圖，請(qǐng)寫出N2和H2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：____________________________________。(2)若已知下列數(shù)據(jù)化學(xué)鍵H—HN≡N鍵能/(kJ·mol－1)435943試根據(jù)表中及圖中數(shù)據(jù)計(jì)算N—H鍵的鍵能為________kJ·mol－1。(3)用NH3催化還原NOx還可以消除氮氧化物的污染。已知：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－akJ·mol－1①N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH2＝－bkJ·mol－1②求：若1molNH3還原NO至N2，則該反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)熱ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。[解析](1)由圖像可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且生成1molNH3(g)時(shí)，放出的熱量為(300－254)kJ＝46kJ。故N2和H2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1。(2)設(shè)N—H鍵的鍵能為x，故反應(yīng)熱ΔH＝－92kJ·mol－1＝(3×435＋943)