1—2 热化学方程式 反应焓变的计算

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如何定量描述化学反应的能量变化? 提示:利用焓变(ΔH)可定量描述化学反应的能量变化。
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一、热化学方程式 1.定义:把一个化学反应中 物质的变化
A.+519.4 kJ·mol-1 B.+259.7 kJ·mol-1
C.-259.7 kJ·mol-1 D.-519.4 kJ·mol-1
答案:C
解析:由题给热化学方程式可得:①Zn(s)+12O2(g) ZnO(s) ΔH=-350.5 kJ·mol-1;②Hg(l)+12O2(g) HgO(s) ΔH=-90.8 kJ·mol-1。根据盖斯定律,由①-②可得:Zn(s)+HgO(s) ZnO(s)+Hg(l) ΔH=(-350.5 kJ·mol-1)-(-90.8 kJ·mol-1)=-259.7 kJ·mol-1。
(2)1 mol 乙硼烷在氧气中燃烧生成固态三氧化二硼和液态水放 出的热量为 649.5 kJ×01.3=2 165 kJ,则其热化学方程式为 B2H6(g)+3O2(g) B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 165 kJ·mol-1。
(3)由图可知其热化学方程式为 NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g) ΔH=E1-E2=134 kJ·mol-1-368 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1。
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变式训练2盖斯定律指出:化学反应的反应热只与反应的始态(各 反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。物 质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是
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二、反应焓变的计算
1.盖斯定律
(1)定义:一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成, 反应热 都是一样的。
(2)盖斯定律的特点。
①化学反应的焓变只与反应的 始态和终态
有关,与反应
的途径无关。
②反应焓变一定。如下图由A→B有两种途径:
量,该反应的热化学方程式为
。
(2)0.3 mol的气态乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三 氧化二硼和液态水,放出649.5 kJ的热量,该反应的热化学方程式
为
。
(3)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应
生成CO2和NO过程中能量变化的示意
图,请写出NO2和CO反应的热化学方程
和反应的焓变 同
时表示出来的式子。
2.意义:热化学方程式不仅表明了 物质的变化 了 能量的变化 。
,还表示
3.实例
298 K时,1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)放热 285.8 kJ,此反应的热化学方程式可表示为
H2(g)+12O2(g)
H2O(l)
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1.掌握热化学方程式的书写,从而形成变化观念与平衡思想的学 科核心素养。 2.理解盖斯定律的内容,体验证据推理与模型认知的学科核心素 养。 3.熟悉常见化学反应热的计算方法,能运用盖斯定律进行有关反 应焓变的简单计算,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
答案:D
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解析:根据相关的化学方程式进行计算:
2C2H5OH+2Na 2C2H5ONa+H2↑
2 mol
2g
n(C2H5OH)
0.5 g
则有n(C2H5OH)=0.5 mol,即m g乙醇的物质的量为0.5 mol,其完全 燃烧放出的热量为a kJ,D项正确。
则有ΔH1= ΔH2+ΔH3 。
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2.盖斯定律的应用
(1)科学意义:对于无法或较难通过实验测定的反应的焓变,可应
用 盖斯定律
计算求得。
(2)利用已知反应的焓变求未知反应的焓变。
若一个化学反应的热化学方程式可由另外几个化学反应的热化
↓ 明确待求方程式中各物质在已知方程式中的位置
↓ 写出对已知热化学方程式进行变形后的新方程式
↓ 对变形后的新方程式、对应的ΔH进行加减运算
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素能应用
典例2已知:2Zn(s)+O2(g) === 2ZnO(s) ΔH=-701.0 kJ·mol-1, 2Hg(l)+O2(g) === 2HgO(s) ΔH=-181.6 kJ·mol-1。 则反应Zn(s)+HgO(s) === ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为( )
A.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1 B.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=+12a kJ·mol-1 C.12C2H5OH(l)+32O2(g) CO2(g)+32H2O(l) ΔH=+a kJ·mol-1 D.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2a kJ·mol-1
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盖斯定律的应用 问题探究 依据盖斯定律,分析下图中物质转化过程中各焓变之间有什么关 系?
提示:ΔH1=ΔH2+ΔH3
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变式训练1完全燃烧m g液态乙醇得到CO2(g)和液态水时放出的 热量为a kJ,经测定m g乙醇与Na反应时最多可生成0.5 g H2,则液态 乙醇完全燃烧生成CO2(g)和液态水的热化学方程式为( )
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易错警示书写热化学方程式的注意事项 (1)不能忽视ΔH的正负。 (2)不能忽视ΔH的数值与物质化学式前面的系数有关。物质化 学式前面的系数发生变化时,ΔH的数值要相应变化。 (3)物质的状态不同,ΔH的数值也不同。
(6)反应焓变(ΔH)的大小与热化学方程式中物质的化学式前面的 系数无关。( × )
(7)利用盖斯定律可以计算通过实验难以测定的反应的反应热。
(√ ) (8)化石燃料属于不可再生能源。( √ )
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答案:B
解析:A→F过程与F→A过程相反,两个过程反应的焓变绝对值相
等,符号相反,A项正确;B项中整个变化过程起始物和终态物均为A
2H2O(l)的 ΔH (× )
(3)相同条件下,等质量的S(s)和S(g)完全燃烧释放的热量不同。
(√)
(4)在
中,存在关系式:ΔH1=ΔH2+ΔH3。( × )
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(5)相同条件下,等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后 者放出热量多。( × )
式:
。
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答案:(1)CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
(2)B2H6(g)+3O2(g) B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH(298 K)=-285.8 kJ·mol-1
。
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【微思考】热化学方程式中各物质化学式前的系数代表的意义 是什么?
提示:热化学方程式中各物质化学式前的系数仅表示物质的量, 因此可以是整数或分数,而普通的化学方程式中各物质化学式前的 系数只能是整数。
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正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)热化学方程式中物质的化学式前面的系数代表分子数或物质
的量。( × )
(2)反应 H2(g)+12O2(g) 相同。
H2O(l)和 2H2(g)+O2(g)
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深化拓展 “五步”突破热化学方程式的书写
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素能应用
典例1写出下列条件下反应的热化学方程式。
(1)1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3 kJ的热
2.我国的能源结构不平衡、资源分布不均衡。目前,我国能源消
费快速增长,消费结构以 煤 为主,以 石油、天然气 为辅,以水
能、核能、风能、太阳能为补充。
3.为了实现能源的可持续发展,一方面必须“开源”,即开发核能、
风能、太阳能等新能源;另一方面需要“节流”,加大节能减排的力度,
提高能源利用效率。
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学方程式相加减而得到,则该化学反应的焓变可由另外几个化学反
应的焓变相加减而得到。
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三、能源
1.自然界中,能为人类提供能量的 物质 或 物质运动
统
称为能源。包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋
能、核能、化石燃料等。
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热化学方程式的书写 问题探究 热化学方程式与普通化学方程式的意义有什么不同?
提示:普通化学方程式只表明化学反应中的物质变化;热化学方 程式不仅表明了化学反应中的物质变化,而且表明了化学反应中的 能量变化。
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四、摩尔燃烧焓 1.定义:在一定反应 温度 和 压强 条件下, 1 mol 纯物质 完全氧化为同温下的指定产物时的焓变。
2.意义:摩尔燃烧焓可用来衡量一种燃料燃烧释放 热量 的多 少。
3.注意:指定物质中所含有的氮元素氧化为 N2(g) 、氢元素氧化 为 H2O(l) 、碳元素氧化为CO2(g) 。
ΔH=-2 165 kJ·mol-1
(3)NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol-1
解析:(1)1 mol CH4 完全燃烧需要 2 mol O2,生成 1 mol CO2 和 2
mol 液态 H2O,故热化学方程式为 CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
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深化拓展 1.虚拟路径法:设计合理的反应途径,求某反应的ΔH
ΔH=ΔH1+ΔH2或ΔH=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
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2.加和法:由已知热化学方程式写目标热化学方程式 确定待求的化学反应方程式
()
A.A→F,ΔH=-ΔH6 B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1 C.C→F,|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6| D.|ΔH1+ΔH2+ΔH3|=|ΔH4+ΔH5+ΔH6|
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