高中化学 第1章 化学反应与能量转化 微专题2 与反应焓变有关的计算学案 鲁科版选择性必修1-鲁科版高中选择性必修1化学学案

微专题2与反应焓变有关的计算1．根据热化学方程式计算热化学方程式中反应热数值与各物质化学式前的系数成正比。例如，aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)ΔHabcd|ΔH|n(A)n(B)n(C)n(D)Q则eq\f(nA,a)＝eq\f(nB,b)＝eq\f(nC,c)＝eq\f(nD,d)＝eq\f(Q,|ΔH|)2．根据反应物和反应产物的能量计算ΔH＝反应产物的总能量－反应物的总能量，即ΔH＝E(反应产物)－E(反应物)。注：E(反应产物)——反应产物的总能量E(反应物)——反应物的总能量3．根据化学键变化时吸收或放出的热量计算ΔH＝反应物的化学键断裂所吸收的总能量－反应产物的化学键形成所释放的总能量，即ΔH＝Q(吸)－Q(放)。注：Q(吸)——反应物断键吸收的总热量Q(放)——反应产物成键放出的总热量4．根据盖斯定律计算将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。5．根据比热公式计算计算中和反应的反应热时，会利用比热公式Q＝－C(T2－T1)计算中和反应放出的热量。【例1】氯原子对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大气臭氧层的分解反应是O3(g)＋O(g)=2O2(g)ΔH，该反应的能量变化如图：下列叙述中，正确的是()A．反应O3＋O=2O2的ΔH＝E1－E3B．O3＋O=2O2是吸热反应C．ΔH＝ΔH1＋ΔH2D．ΔH＝E3－E2>0C[A项，ΔH＝反应产物总能量－反应物总能量＝E3－E2；B项，由E2>E3知反应物总能量大于反应产物总能量，故O3＋O=2O2为放热反应；C项，根据盖斯定律将两式相加得ΔH＝ΔH1＋ΔH2；D项，由于O3＋O=2O2放热，故ΔH＝E3－E2<0。]【例2】白磷、红磷是磷的两种同素异形体，在空气中燃烧得到磷的氧化物，空气不足时生成P4O6，空气充足时生成P4O10。(1)已知298K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为P4(s，白磷)＋5O2(g)=P4O10(s) ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1P(s，红磷)＋eq\f(5,4)O2(g)=eq\f(1,4)P4O10(s) ΔH2＝－738.5kJ·mol－1则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为_________________________________________________________________________________________。(2)已知298K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4(s，白磷)＋3O2(g)=P4O6(s)ΔH＝－1638kJ·mol－1。在某密闭容器中加入62g白磷和50.4L氧气(标准状况)，控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为__________，反应过程中放出的热量为__________。(3)已知白磷和PCl3的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P198，Cl—Cl243，P—Cl331。则反应P4(s，白磷)＋6Cl2(g)=4PCl3(s)的反应热ΔH＝__________________。[解析](1)根据盖斯定律，由第一个反应－第二个反应×4，可得：P4(s，白磷)=4P(s，红磷)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，设得到的P4O10与P4O6的物质的量分别为xmol、ymol。则x＋y＝0.5,5x＋3y＝2.25，解得x＝0.375，y＝0.125。反应过程中放出的热量为2983.2kJ·mol－1×0.375mol＋1638kJ·mol－1×0.125mol＝1323.45kJ。(3)根据图示，1分子P4、PCl3中分别含有6个P—P键、3个P—Cl键，反应热为断裂6molP—P键、6molCl—Cl键吸收的能量和形成12molP—Cl键放出的能量之差，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，红磷)ΔH＝－29.2kJ·mol－1(2)3∶11323.45kJ(3)－1326kJ·mol－11．50g碳在氧气中燃烧，得到等体积的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。与完全燃烧相比，该反应燃烧损失的能量与实际放出的能量之比大约是()A．283∶503 B．55∶141C．141∶196 D．1∶1A[假设C为2mol，由题意可知2molC全部转化成2molCO后，只有1molCO转化成1molCO2，损失的能量和实际放出的能量之比为282.57∶(110.35×2＋282.57)≈283∶503。故当C为50g时，损失的能量和实际放出的能量之比约为283∶503。]2．已知下列反应的热化学方程式为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则反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)=CH3COOH(l)的反应热(焓变)为()A．＋488.3kJ·mol－1 B．－488.3kJ·mol－1C．－244.15kJ·mol－1 D．＋244.15kJ·mol－1B[将①×2＋③×2－②即得到待求的热化学方程式，故ΔH＝(－393.5kJ·mol－1)×2＋(－285.8kJ·mol－1)×2－(－870.3kJ·mol－1)＝－488.3kJ·mol－1。]3．工业生产硫酸的过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3气体，已知该反应为放热反应。现将2molSO2、1molO2充入一密闭容器中充分反应后，放出热量98.3kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则下列热化学方程式正确的是()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[根据题意可知，实际参加反应的SO2为1mol，即1molSO2和0.5molO2完全反应时，放出热量98.3kJ，那么当2molSO2完全反应时，即可放出热量196.6kJ，A项正确。]4．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中能量的变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：____________________________________。(2)若已知下列数据化学键H—HN≡N键能/(kJ·mol－1)435943试根据表中及图中数据计算N—H键的键能为________kJ·mol－1。(3)用NH3催化还原NOx还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还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。[解析](1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1molNH3(g)时，放出的热量为(300－254)kJ＝46kJ。故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1。(2)设N—H键的键能为x，故反应热ΔH＝－92kJ·mol－1＝(3×435＋943)