化学反应热的计算 例题解析
【例1】(2005江苏高考,21(3))通常人们把拆开1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
化学键 |
Si—O |
Si—Cl |
H—H |
H—Cl |
Si—Si |
Si—C |
键能/kJ·mol-1 |
460 |
360 |
436 |
431 |
176 |
347 |
工业上高纯硅可通过下列反应制取:
SiCl4(g)+2H2(g)
该反应的反应热ΔH=______________kJ·mol -1
思路解析:根据拆键吸收能量,成键放出能量和能量守恒原理,分别求出反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和,相减即得该反应的反应热ΔH,即
ΔH=360 kJ·mol-1×4 mol+436 kJ·mol-1 ×2 mol-431 kJ·mol-1×4 mol-176 kJ·mol-1×
答案:+236
【例2】 发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知:
N2(g)+2O2(g)====2NO2(g) ΔH1=+67.7 kJ·mol-1 ①
N2H4(g)+O2(g) ====N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1 ②
试计算1 mol 肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为_________kJ,写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式:__________________________________________。
思路解析:由题意可知:
N2(g)+2O2(g)====2NO2(g) ΔH1=+67.7 kJ·mol-1 ①
N2H4(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1 ②
根据盖斯定律,为在反应物中消去O2并得到N2H4和NO2的反应。
令②×2-①得:
2 N2H4(g)-N2(g)====2N2(g)+4H2O(g)-2NO2(g);
ΔH=2ΔH2-ΔH1,整理得:
2 N2H4(g)+2NO2(g) ====3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=2ΔH2-ΔH1=534 kJ·mol-1×2-67.7 kJ·mol-1=-1 135.7 kJ·mol-1。
则1 mol N2H4反应放出的热量为567.85 kJ。
答案:567.85 2 N2H4(g)+2NO2(g) ====3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 135.7 kJ·mol-1。
【例3】已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为C(金刚石,s)+O2(g)====CO2(g)ΔH=-395.41 kJ·mol-1,C(石墨,s)+O2(g) ====CO2(g) ΔH=-393.51 kJ·mol-1,则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为____________________________。由此看来更稳定的碳的同素异形体为____________________________。若取金刚石和石墨的混合晶体共1 mol 在O2中完全燃烧,产生热量为Q kJ,则金刚石和石墨的物质的量之比为_________(用含Q的代数式表示)。
思路解析: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得,C(金刚石,s)-C(石墨,s)=0。
ΔH3=ΔH1-ΔH2=-395.41 kJ·mol-1+393.51 kJ·mol-1=-1.90 kJ·mol-1。
即C(金刚石,s)====C(石墨,s) ΔH=-1.90 kJ·mol-1。