姚建華 黎高
一、比例法
根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH的絕對值成正比求算。
例1 0.3 mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒,生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5 kJ熱量,寫出其熱化學(xué)方程式。
解析 寫出熱化學(xué)方程式并配平:B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-x kJ·mol-1。列出等式:1∶x=0.3∶649.5,則x=2165 kJ。
答案 B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2165 kJ·mol-1
二、公式法
1. 利用化學(xué)鍵能計(jì)算反應(yīng)熱
公式:ΔH=ΣE(反應(yīng)物鍵能之和)-ΣE(生成物鍵能之和),即反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和與生成物鍵能總和之差。
例2 假如N2與水可以發(fā)生反應(yīng):2N2+6H2O=4NH3+3O2,斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量見下表:
[共價(jià)鍵\&H—N\&H—O\&N≡N\&O=O\&斷裂1 mol化學(xué)鍵
所需能量/kJ·mol-1\&393\&460\&941\&499\&]
常溫下,N2與H2O反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為 。
解析 ΔH=(460 kJ·mol-1×12+941 kJ·mol-1×2)-(499 kJ·mol-1×3+393 kJ·mol-1×12)=+1189 kJ·mol-1。
答案 2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) ΔH=+1189 kJ·mol-1
2. 由反應(yīng)物和生成物的總能量計(jì)算反應(yīng)熱
公式:ΔH=E(生成物具有的總能量)-E(反應(yīng)物具有的總能量)。
例3 紅磷P(s)和Cl2發(fā)生反應(yīng)生成PCl3和PCl5,反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示(圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。
[反應(yīng)過程][能量][反應(yīng)物總能量][中間產(chǎn)物總能量][最終產(chǎn)物總能量][Cl2(g),P(s)][PCl5(g)][PCl3(g),Cl2(g)] [ΔH=-93 kJ·mol-1] [ΔH=-306 kJ·mol-1]
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 。
答案 (1)2P(s)+3Cl2(g) =2PCl3(g) ΔH=-612 kJ·mol-1 (2) PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93 kJ·mol-1
三、定義法
也稱定“1”法,根據(jù)燃燒熱或中和熱的定義求算。
例4 含11.2 g KOH的稀溶液與1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反應(yīng)放出11.46 kJ的熱量,該反應(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式正確的是( )
A. KOH(aq)+[12]H2SO4(aq)=[12]K2SO4(aq)+H2O(l)
ΔH=-11.46 kJ·mol-1
B. 2KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+H2O(l)
ΔH=-11.46 kJ·mol-1
C. 2KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(l)
ΔH=-11.46 kJ·mol-1
D. KOH(aq)+[12]H2SO4(aq)=[12]K2SO4(aq)+H2O(l)
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
解析 根據(jù)中和熱的定義:在稀溶液中,酸和堿反應(yīng)生成“1 mol水”時(shí)的反應(yīng)熱。n(KOH)=0.2 mol,則1 mol KOH發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時(shí)放熱[11.46 kJ0.2 mol]×1 mol。
答案 D
四、十字交叉法
例5 已知:A(g)+B(g)=C(g) ΔH1;D(g)+B(g)=E(g) ΔH2,且ΔH1小于ΔH2,若A和D的混合氣體1 mol完全與B反應(yīng),反應(yīng)熱為ΔH3,則A和D的物質(zhì)的量之比為( )
A. [ΔH3-ΔH2ΔH3-ΔH1] B. [ΔH2-ΔH3ΔH3-ΔH1]
C. [ΔH2-ΔH3ΔH1-ΔH3] D. [ΔH3-ΔH2ΔH2-ΔH3]
解析 由題意可知,1 mol A與B完全反應(yīng)的反應(yīng)熱為ΔH1,1 mol D與B完全反應(yīng)的反應(yīng)熱為ΔH2,而1 mol A和D的混合氣體完全與B反應(yīng),反應(yīng)熱為ΔH3,運(yùn)用十字交叉法:
[ΔH1][ΔH2][(ΔH2-ΔH3)][(ΔH3-ΔH1)] [ΔH3][A][D]
熱量的差值之比,即A和D的物質(zhì)的量之比。
答案 B
五、平衡移動(dòng)法
例6 已知298K時(shí),2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1,在相同溫度下,向密閉容器甲中通入2 mol SO2和1 mol O2,達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q1,向另一體積相同的密閉容器乙中通入1 mol SO2和1 mol O2,達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量Q2,則下列關(guān)系式正確的是( )
A. 2Q2=Q1 B. 2Q2 C. Q2 解析 SO2和O2的反應(yīng)是可逆反應(yīng),不可能進(jìn)行到底,因此,甲容器反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q1<197 kJ,而乙容器在O2的量不變,SO2的量減少一半的情況下,平衡正向進(jìn)行的趨勢減小,因此Q2
答案 C
六、整合法
利用蓋斯定律,對若干個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行整合求算。
例7 已知下列熱化學(xué)方程式: 2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1。當(dāng)1 g液態(tài)水變成氣態(tài)水時(shí),其熱量變化為( )
①放出 ②吸收 ③2.44 kJ ④4.88 kJ
A. ①④ B. ①③ C. ②④ D. ②③
解析 依據(jù)蓋斯定律,化學(xué)反應(yīng)不論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的,將兩個(gè)熱化學(xué)方程式合并,寫出液態(tài)水和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1。則1 g水由液態(tài)變成氣態(tài)時(shí)熱量變化為44×[118]=2.44 kJ。
答案 D
七、拆分法
例8 根據(jù)熱化學(xué)方程式(在101 kPa時(shí)):S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-297.23 kJ·mol-1,下列說法中不正確的是( )
A. S的燃燒熱為297.23 kJ·mol-1
B. S(g)+O2(g)=SO2(g)放出熱量大于297.23 kJ
C. S(g)+O2(g)=SO2(g)放出熱量小于297.23 kJ
D. 形成1 mol SO2的化學(xué)鍵所釋放的總能量大于斷裂1 mol S(s)和1 mol O2(g)的化學(xué)鍵所吸收的總能量
解析 根據(jù)題給燃燒熱的熱化學(xué)方程式可知A、D項(xiàng)正確。若想確定B項(xiàng)與C項(xiàng),需將題設(shè)熱化學(xué)方程式拆分為:S(s)=S(g) ΔH1> 0;S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH2 < 0;ΔH1+ΔH2=-297.23 kJ·mol-1 ΔH2=-297.23 kJ·mol-1-ΔH1 <-297.23 kJ·mol-1,即放出熱量的數(shù)值大于297.23 kJ。
答案 C
八、直接法
例10 100 g C不完全燃燒所得氣體中,CO占[13]體積,CO2占[23]體積且C(s)+[12]O2(g)=CO(g) ΔH=-110.35 kJ·mol-1;CO(g)+[12]O2(g)=CO2(g) ΔH=-282.5 kJ·mol-1。與這些碳完全燃燒相比,損失的熱量是( )
A. 392.92 kJ B. 2489.4 kJ
C. 784.72 kJ D. 3274.3 kJ
解析 由題意可知,由于氣體中CO未完全燃燒造成熱量的損失,則此CO完全燃燒時(shí)釋放的熱量即為損失的熱量。
答案 C