高中化學(xué) 專(zhuān)題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第一單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng) 4 反應(yīng)熱的計(jì)算學(xué)案 蘇教版選修4.doc
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反應(yīng)熱的計(jì)算 【考點(diǎn)精講】 反應(yīng)熱的計(jì)算是化學(xué)概念和化學(xué)計(jì)算的一個(gè)結(jié)合點(diǎn)。反應(yīng)熱的大小與反應(yīng)的條件、反應(yīng)物、生成物的種類(lèi)、狀態(tài)及物質(zhì)的量有關(guān)。 反應(yīng)熱計(jì)算的類(lèi)型及方法: (1)根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算:反應(yīng)熱與反應(yīng)物的物質(zhì)的量成正比。 (2)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的能量計(jì)算:ΔH=生成物的能量和-反應(yīng)物的能量和。 (3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計(jì)算:通常人們把拆開(kāi)1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能,鍵能通常用E表示,單位為kJ/mol或kJmol-1。 方法:ΔH=∑E(反應(yīng)物)-∑E(生成物),即ΔH等于反應(yīng)物的鍵能總和與生成物的鍵能總和之差。 如反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=E(H—H)+E(Cl—Cl)-2E(H—Cl)。 (4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算: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(wú)關(guān)??梢圆捎锰摂M路徑法或方程式加合法計(jì)算。 (5)根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值計(jì)算: Q(放)=n(可燃物)|ΔH|。 (6)根據(jù)比熱公式進(jìn)行計(jì)算:Q=cmΔt。 【典例精析】 例題1在一定條件下,甲烷與一氧化碳的燃燒的熱化學(xué)方程式分別為: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H =-890kJ/mol 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol 一定量的甲烷與一氧化碳的混合氣完全燃燒時(shí),放出的熱量為262.9 kJ,生成的CO2用過(guò)量的飽和石灰水完全吸收,可得到50g白色沉淀。求混合氣體中甲烷和一氧化碳的體積比。 思路導(dǎo)航:由所給熱化學(xué)方程式可知,甲烷與一氧化碳的燃燒熱分別為890kJ/mol、283kJ/mol。 設(shè)混合氣體中甲烷與一氧化碳的物質(zhì)的量分別為x mol和y mol。 50g白色沉淀即0.5mol的碳酸鈣,由碳的守恒可知:x+y=0.5 兩氣體燃燒放出的熱量可列等式:890x+283y=262.9 解得:x=0.2mol y=0.3mol 故混合氣體中甲烷和一氧化碳的體積比為2:3。 答案:2:3 例題2 化學(xué)反應(yīng)的能量變化(ΔH)與反應(yīng)物和生成物的鍵能有關(guān)(鍵能可以簡(jiǎn)單地理解為斷開(kāi)1mol化學(xué)鍵時(shí)所需吸收的能量),下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù): 化學(xué)鍵 P—P P—O O=O P=O 鍵能kJ/mol 197 360 499 a 已知白磷(P4)的燃燒熱為2378.0kJ/mol,白磷完全燃燒的產(chǎn)物(P4O10)的結(jié)構(gòu)如下圖所示,則上表中a=kJ/mol。 思路導(dǎo)航:1mol白磷(P4)燃燒的熱化學(xué)方程式為P4(s)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH=-2378.0kJ/mol,需斷 6molP—P和5molO=O,形成12molP—O和4molP=O,所以(4a+12360)-(6197+5499)=2378,解得a=433.75 kJ/mol。 答案:433.75 例題3 (1)用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如: CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJmol-1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJmol-1 若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LCH4還原NO2至N2,放出的熱量為 kJ。 (2)已知:C3H8(g)=CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)△H1= +156.6kJmol-1 CH3CH=CH2(g)=CH4(g)+HC≡CH(g)△H2= +32.4kJmol-1 則相同條件下,反應(yīng)C3H8(g)=CH3CH=CH2(g)+H2(g)的△H=kJmol-1。 (3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:已知1molH2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?molH2O(l)時(shí)放出44.0kJ熱量。寫(xiě)出CH4和H2O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。 物質(zhì) 燃燒熱(kJmol-1) H2(g) -285.8 CO(g) -283.0 CH4(g) -890.3 思路導(dǎo)航:(1)根據(jù)蓋斯定律可知,①+②即得到CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJmol-1。標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48 L CH4的物質(zhì)的量為0.2 mol,放出的熱量為0.2 mol867 kJmol-1=173.4 kJ。 (2)同樣根據(jù)蓋斯定律可知,①-②即得到C3H8(g)=CH3CH=CH2(g)+H2(g),所以該反應(yīng)的△H=+156.6kJmol-1-32.4kJmol-1=+124.2kJ/mol。 (3)根據(jù)物質(zhì)的燃燒熱可知,①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8 kJmol-1、 ②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJmol-1、 ③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJmol-1、 ④ H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0 kJ/mol。 所以根據(jù)蓋斯定律可知,③+④-①3-②即得到 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ?H=-206.1 kJ/mol。 答案:(1)173.4 (2)+124.2 (3)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ?H=-206.1 kJ/mol 【總結(jié)提升】 反應(yīng)熱計(jì)算的注意事項(xiàng) (1)反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比,因此熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí),其反應(yīng)熱數(shù)值同時(shí)做相同倍數(shù)的改變。 (2)熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似,可以移項(xiàng),同時(shí)改變正負(fù)號(hào);各項(xiàng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)以及ΔH的數(shù)值可以同時(shí)擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù)。 (3)根據(jù)蓋斯定律,可以將兩個(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。 (4)求總反應(yīng)的反應(yīng)熱,不能不假思索地將各步反應(yīng)的反應(yīng)熱簡(jiǎn)單相加。不論一步進(jìn)行還是分步進(jìn)行,始態(tài)和終態(tài)完全一致,蓋斯定律才成立。某些物質(zhì)只是在分步反應(yīng)中暫時(shí)出現(xiàn),最后應(yīng)該恰好消耗完?! ? 例題利用蓋斯定律解答下列各小題 (1)已知反應(yīng):H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H1 N2(g)+2O2=2NO2(g) △H2 N2(g)+H2(g)=NH3(g) △H3 利用上述三個(gè)反應(yīng),計(jì)算4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g)的反應(yīng)焓變?yōu)椋ㄓ煤鱄1、△H2、△H3的式子表示)。 (2)已知:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJmol-1 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJmol-1 則以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO2(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為:。 思路導(dǎo)航:(1)考查反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算。根據(jù)蓋斯定律可知,①6+②2-③4即得到4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g),所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是△H=6△H1 + 2△H2-4△H3 。 (2)根據(jù)蓋斯定律可知,①2-②即得到CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g),所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是△H=+206.2 kJmol-12-247.4 kJmol-1=+165.0 kJmol-1。 答案:(1)6△H1+2△H2-4△H3 (2)CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJmol-1。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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