Question

如何应用盖斯定律计算化学反应的焓变

Answer 1

： 化学反应相加等于含变相加，化学反应想减等于含变想减，然后你乘以不同的系数，焓变也要乘以相同的系数 然后凑你需要的化学反映即可。 反应热是+的就是放热，反应热是-的就是吸热，当遇到多个反应式时可以根据反应物与生成物相抵消的原理吧反应热相加（注意+-号），还有把系数配平最关键。 使用该定律要注意： 1、盖斯定律只适用于等温等压或等温等容过程，各步反应的温度应相同； 2、热效应与参与反应的各物质的本性、聚集状态、完成反应的物质数量，反应进行的方式、温度、压力等因素均有关，这就要求涉及的各个反应式必须是严格完整的热化学方程式。 3、各步反应均不做非体积功。 4、各个涉及的同一物质应具有相同的聚集状态。 5、化学反应的反应热(△H)只与反应体系的始态或终态有关,而与反应途径无关。 盖斯定律的经典例题： 称取等质量为(ag)胆矾两份。把一份溶于bg水中，测知其溶解时吸收Q 1 kJ热量；把另一份脱水后溶于bg水中，测得其溶解时放热Q 2 kJ。 (1)胆矾的溶解热为______kJ·mol — 1 ，是______(填”吸热”或“放热”) (2)无水硫酸铜的溶解热为______kJ·mol — 1 ，是______过程。 (3)从以上数据可知，胆矾脱水是______过程，1mol胆矾脱水需______kJ·mol — 1 热量。 16、目前大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气，使用天然气作为居用燃料对环境更为有利。管道煤气的主要成分是CO、H 2 和少量烃类，天然气的主要成分是CH 4 。它们的燃烧反应如下： 根据以上化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是_________。因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是_________进风口（填增大或减小），如不作改进可能产生的不良结果是_________________。管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丁烷等，它们的某些性质见下表： 试根据以上某个关键数据解释冬天严寒的季节有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是_____________________。 17、在101kPa时，H 2 在1.00molO 2 中完全燃烧生成2.00mol液态H 2 O。 （1）放出571.6kJ的热量，H 2 的燃烧热为________，表示H 2 燃烧热的热化学方程式为____________。 （2）1.00L 1.00mol/L H 2 SO 4 溶液与2.00L 1.00mol/L NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，该反应的中和热为___________，表示其中和热的热化学方程式为____________________。 答案与提示 1、C 依据反应热的概念，表示按照方程式系数的物质的量反应时吸收或放出的热量，单位是kJ·mol－1，该方程式表示：1mol碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，并吸收131.3kJ的热量。特别要指明水的状态。 2、D 题目中给出的数据意义是：燃烧1g的甲烷放出55.625kJ的热量，应该换算成燃烧1mol甲烷放出的热量为890kJ。热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)；△H＝－890kJ·mol－1其他系数与热量相对应的方程式均正确。 3、D 由题可知： ，因为苯的能量比环己二烯能量低，故苯比环己二烯稳定，故C错；环己二烯加氢是放热过程，A错；苯加氢到环己烷由上图可知是放热过程，B错。 4、A X、Y获得两个电子就达到稳定结构，故它们属于VIA族，由于X得到电子放出的热量多，故X形成的离子更稳定，即X的非金属性比Y强；Z、W失去一个电子达到稳定结构，它们属于IA族，W失去电子吸收的能量多，则W比Z难失电子，故金属性Z大于W。形成离子化合物最可能是金属性强的与非金属性强的元素化合，即Z2X。 5、C 反应放出或吸收的热量的多少，跟反应物和生成物的聚集状态有密切关系。A中两式仅生成物中水的状态不同，由于生成液态水比生成气态水放热多，所以Q1＞Q2；B中两式仅硫的状态不同，由于固态硫变成气态硫要吸收热量，所以Q1＞Q2；C中固态碳与氧气完全反应生成二氧化碳，放出的热量Q2应大于不完全燃烧时生成一氧化碳放出的热量Q1；D中二式各物质的量不同，有Q1＝2Q2的关系，故本题的答案应为C。 6、C 在100gC中有 变为CO，有 变为CO2，故与C完全燃烧相比，损失的热量就是CO继续燃烧放出的热量，依据热化学方程式，知损失的热量为 。 7、D 因为稀醋酸是弱电解质，在电离时吸热，浓H2SO4溶于水时放热。故中和时放出的热量Q(H2SO4)＞Q(HNO3)＞Q(HAc)，又因放热反应中，△H为负值，即△H＝－Q，故△H2＜△H3＜△H1。 8、AC A错。在放热反应中有一些需加热以提供必需的能量来引发反应，如煤的燃烧。C错在有些吸热反应并不需要加热，如Ba(OH)2晶体与NH4Cl的反应，HAc的电离等吸热过程，均不需要加热。 9、AD A项中的10NA个电子转移即有1molC2H2燃烧，所以放出的热量为1300kJ，D项中有8NA个碳氧共用电子对，即有2mol CO2 生成，故放出1300kJ的热量。 10、CD NaOH与CO2反应可生成Na2CO3，也可以生成NaHCO3，若生成Na2CO3，则n(NaOH)＝0.4mol。 所以此时1mol乙醇完全燃烧放出5Q热量，若反应产物为Na2CO3和NaHCO3的混合物，则1mol乙醇完全燃烧放出的热量为5Q～10Q之间。 11．CD 此类题可举例证明。 A、煤的燃烧需要加热才能发生，但，煤燃烧放热。 B、也可用A的例子说明。 C、当反应物的总能量＞生成物的总能量时，反应放热；反之吸热。 D．吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生反应 12、 解析： 由盖斯定律，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减即可。设反应的热效应为△H 3 ，则△H3＝△H1－△H2＝－395.41kJ/mol＋393.51kJ/mol＝－1.90kJ/mol。 即C（金刚石、S）＝C（石墨、s）；△H＝－1.90kJ/mol。 可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，比金刚石稳定。 由十字交叉法： 可得二者物质的量比。 答案： C（金刚石、s）＝C（石墨、s）；△H＝－1.90kJ/mol；石墨； 13、 解析： 1molB2H6(g)完全燃烧，生成液态水放出的热量为649.5kJ÷0.3＝2165kJ。因此热化学方程式为：B2H6(g)＋3O2＝B2H3(s)＋3H2O(l)；△H＝－2165kJ·mol－1。若反应生成的3mol H2O(l)全部转化为气态水，则需吸收热量44kJ·mol－1×3mol＝132kJ，则0.5mol B2H6(g)完全燃烧生成气态水时放出的热量为： 答案： B2H6(g)＋3O2(g)＝B2H3(s)＋3H2O(l)；△H＝－2165kJmol－1 ；1016.5 14、 解析： Mg与盐酸反应放热，而Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小，烧杯中含有Ca(OH)2析出。当反应物总能量大于生成物总能量时，反应放热。 答案： （1）①镁片上有大量气泡产生； ②镁片逐渐溶解； ③烧杯中析出晶体 （2）镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2晶体 （3）Mg＋2H＋＝Mg2＋＋H2↑ （4）小于 15、 解析： ⑴由溶解热的定义：一定温度及压力下（通常为298K和101kPa），一定量的溶质溶解于某溶剂中产生的热效应。溶质的量为1mol时为摩尔溶解热，中学把溶解热理解为摩尔溶解热。因此，可计算如下： CuSO4·5H2O(s)＝CuSO4(aq)＋5H2O(l)；△H 250g Q a g Q1 所以 ⑵ag胆矾失水后溶于水中放出Q 2 kJ热量 CuSO4·5H2O～CuSO4 250g 160g a g CuSO4(s)＝CuSO4(ag)；△H′ 160g Q′ Q2 所以 ⑶ 设CuSO4·5H2O分解为CuSO4和5H2O的热效应为△H。 根据⑴可知：①CuSO4·5H2O(s)＝ CuSO4(aq)＋5H2O(l)；△H 1 ＝+250Q 1 /a kJ·mol — 1 根据⑵可知：②CuSO4(s)＝ CuSO4(ag)；△H 2 ＝-250Q 2 /a kJ·mol — 1 ①－②得： CuSO4·5H2O(s)＝CuSO4(s)＋5H2O(l)；△H ＝△H 1 －△H 2 ∴△H ＝△H 1 －△H 2 ＝ 故此过程为吸热热反应。 答案： （1）250Q 1 /a 吸热 （2）250Q 2 /a 放热 （3）吸热 250（Q 1 +Q 2 ）/a 16、 天然气；增大；天然气不完全燃烧，产生有毒的CO；丁烷遇冷凝结为液体，使管道流通不畅。 17、 解析： H2的燃烧热应以燃烧1mol H2为标准，当H2完全燃烧生成2.00mol H2O时，需燃烧2.00 mol H2。故H2的燃烧热为 。中和热以生成1mol H2O为标准，而1.00 mol/L H2SO4溶液与2.00L 1.00mol/LNaOH溶液反应生成2 mol H2O，故该反应的中和热为 。书写表示燃烧热与中和热的热化学方程式时，必须体现燃烧热与中和热的研究标准。 答案： （1）285.8kJ/mol ；△H＝－285.8kJ/mol （2）57.3kJ/mol ；△H＝－57.3kJ/mol 热化学方程式的书写应注意三个问题 ① 注明参加反应各物质的聚集状态； ② 标出反应热数值，放热反应的ΔH为“-”，吸热反应的ΔH为“+”； ③ 由于热化学方程式的系数只表示物质的量，不表示分子或原子的个数，故系数可用分数表示。 例1 4 g硫粉完全燃烧时放出37 kJ热量，该反应的热化学方程式是__________________。 二、反应热的简单计算 例2 一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出的热量为Q，它所生成的CO 2 用过量的石灰水完全吸收可得100 g CaCO 3 沉淀，则完全燃烧1 mol无水乙醇放出的热量是（ ） （A）0.5Q （B）Q （C）2Q （D）5Q 例3 1840年盖斯提出了盖斯定律：“不管化学反应是一步完成还是分数步完成，这个过程的热效应是相同的。”火箭发射时可用肼（N 2 H 4 ）为燃料以及NO 2 作氧化剂，这两者反应生成N 2 和水蒸气，已知：N 2 (g)+2O 2 (g)=2NO 2 (g) ΔH=+67.7 kJ/mol N 2 H 4 (g)+O 2 (g)=N 2 (g)+2H 2 O(g) ΔH=-534 kJ/mol。写出肼与NO 2 反应的热化学方程式。 例4 根据盖斯定律，化学反应的反应热=生成物的总键能-反应物的总键能（键能是指断开 1 mol化学键需吸收的能量）。已知H—H、Cl—Cl、H—Cl 键的键能分别为436 kJ/mol、247 kJ/mol、431 kJ/mol，求H 2 +Cl 2 =2HCl的反应热。 例5.在同温同压下，下列各组热化学方程式Q 2 >Q 1 的是（ ） （A）2H 2 (g)+O 2 (g)=2H 2 O(g) ΔH=-Q 1 2H 2 (g)+O 2 (g)=2H 2 O(l) ΔH=-Q 2 （B）S(g)+O 2 (g)=SO 2 (g) ΔH=-Q 1 S(s)+O 2 (g)=SO 2 (g) ΔH=-Q 2 （C）C(s)+1/2O 2 =CO(g) ΔH=-Q 1 C(s)+O 2 =CO 2 (g) ΔH=-Q 2 （D）H 2 +Cl 2 =2HCl ΔH=-Q 1 1/2H 2 +1/2Cl 2 =HCl ΔH=-Q 2 三、反应热的意义 热化学方程式中的反应热表示某状态的反应物按反应方程式中的物质的量（反应物的系数）完全反应时的热效应，而不论该反应事实上是否完全进行。 例6 298 K时，合成氨反应的热化学方程式为：N 2 (g)+3H 2 (g) 2NH 3 (g) ΔH=-92.4 kJ/mol。在该温度下，取1 mol N 2 和3 mol H 2 放在密闭容器，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4 KJ。其原因是_______________________________________________。 四、利用反应热判断物质的稳定性 物质内部所含的能量越低，则该物质越稳定。根据反应的热效应，可比较物质内部能量的高低。 例7 已知石墨和金刚石燃烧的热化学方程式如下： C(石墨)+O 2 (g)=CO 2 (g) ΔH=-393.8 kJ/mol C(金刚石)+O 2 (g)=CO 2 (g) ΔH=-395.2 kJ/mol 试比较金刚石和石墨的稳定性。 热化学方程式书写及反应热计算专题答案 1.S(s)+O 2 =SO 2 (g) ΔH=-296 kJ/mol 2.C 3.2N 2 H 4 (g)+2NO 2 (g)=3N 2 (g)+4H 2 O(g) ΔH=-1135.7 kJ/mol 4.-[431×2-(436×1+247×1)]=-179 kJ/mol 5.A C 6.该热化学方程式表示1 molN 2 和3 molH 2 完全反应生成2 molNH 3 时放热92.4 kJ/mol，因反应可逆，在密闭容器中达平衡时，1 molN 2 和3 molH 2 不能完全反应生成2 molNH 3 ，因而放热小于92.4 kJ 7、由①-②得， C(石墨，s)=C(金刚石，s) ΔH=+1.4 kJ/mol，可见石墨转变成金刚石吸热，石墨内部能量较低，故稳定。