反應(yīng)熱計算的考核途徑及熱量大小比較

湖南 龍 威

反應(yīng)熱計算的考核途徑及熱量大小比較

湖南 龍 威

不少同學(xué)在學(xué)習(xí)化學(xué)熱效應(yīng)時，不會計算反應(yīng)熱，總是抱怨熱量計算的復(fù)雜及熱量大小比較的困難，這方面的計算確實是一個知識難點，現(xiàn)歸納反應(yīng)熱計算的考核途徑及蓋斯定律，希望能對這方面的學(xué)習(xí)發(fā)揮促進和激勵作用。

一、利用熱化學(xué)方程式進行有關(guān)計算

根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式和已知的反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量或反應(yīng)吸收或放出的熱量，可以把反應(yīng)熱當作“產(chǎn)物”，計算反應(yīng)放出或吸收的熱量。

【例1】已知16g固體硫完全燃燒時放出148．4kJ的熱量，寫出表示硫燃燒的熱化學(xué)方程式：___________________。

【解析】16g固體硫完全燃燒時放出148．4kJ的熱量，則1mol固體硫完全燃燒放出296．8kJ的熱量，據(jù)此可寫出表示硫燃燒的熱化學(xué)方程式。

【答案】S（s）＋O2（g）SO2（g）

ΔH＝－296．8kJ/mol

二、根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù)進行計算

靈活利用公式：Q＝燃燒熱×n（可燃物），可進行相關(guān)計算。如已知H2的燃燒熱為ΔH＝－285．8kJ·mol－1，燃燒H2的物質(zhì)的量為2mol，則H2燃燒放出的熱量為2mol× 285．8kJ·mol－1＝571．6kJ。

【例2】1．5g火箭燃料二甲基肼（CH3—NH—NH—CH3）完全燃燒，放出50kJ熱量，則二甲基肼的燃燒熱ΔH為（ ）

A．－1 000kJ/mol B．－1 500kJ

C．－2 000kJ/mol D．－2 000kJ

【解析】1．5g二甲基肼的物質(zhì)的量是0．025mol，根據(jù)燃燒熱的定義可知，1mol二甲基肼完全燃燒放出的熱量應(yīng)該為：1/0．025×50kJ/mol＝2 000kJ/mol，即二甲基肼的燃燒熱ΔH為－2 000kJ/mol。

【答案】C

三、根據(jù)圖示進行反應(yīng)熱的計算

公式：ΔH＝H（生成物）－H（反應(yīng)物）

如圖Ⅰ：ΔH＝H1－H2＜0，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；圖Ⅱ：ΔH＝H2－H1＞0，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

【例3】如圖是某條件時N2與H2反應(yīng)過程中能量變化的曲線圖。下列敘述正確的是 （ ）

A．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N2＋3H22NH3ΔH＝－92kJ·mol－1

B．正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能

C．b曲線是加入催化劑時的能量變化曲線

D．使用催化劑能改變反應(yīng)的焓變

【解析】A項中未標狀態(tài)；B項中正反應(yīng)的活化能為508 kJ·mol－1，逆反應(yīng)的活化能為600kJ·mol－1，逆反應(yīng)的活化能大；D項，焓變是反應(yīng)的熱效應(yīng)，催化劑不能改變反應(yīng)的熱效應(yīng)。

【答案】C

四、根據(jù)舊鍵斷裂和新鍵形成過程中的能量差計算

若反應(yīng)物舊化學(xué)鍵斷裂吸收能量E1，生成物新化學(xué)鍵形成放出能量E2，則反應(yīng)的ΔH＝E1－E2。

【例4】已知1g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量

A．920kJ B．557kJ

C．436kJ D．188kJ

【解析】根據(jù)能量守恒定律，拆開舊鍵所需的能量等于新鍵形成釋放出的能量加吸收的能量（或減放出的能量）463kJ×4－121kJ×4＝496kJ＋2Q（H—H），得Q（H—H）＝436kJ。

【答案】C

五、蓋斯定律及應(yīng)用

（1）內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相等的，即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。

（2）意義：間接計算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。

（3）應(yīng)用：

方程式 反應(yīng)熱間的關(guān)系aAΔH→1B、AΔH→21aB ΔH1＝aΔH2AΔH1ΔH2B ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH2

【例5】肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N2O4反應(yīng)生成N2和水蒸氣。

(1)找關(guān)鍵人，選聘離退休老黨員，如離退休支部書記、老協(xié)負責(zé)人、有特長外向的老專家，使他們離職不離心，搭建平臺，使得他們有機會繼續(xù)發(fā)揮余熱，活躍在學(xué)院，全方位地搞好青年教育，做到全員育人。如，深入學(xué)生支部開展講座，深入開學(xué)典禮和畢業(yè)典禮，開展“院士關(guān)懷”報告，講述歷史、講述文化傳承、講述科技報國，以及自身發(fā)展奮斗的經(jīng)驗。

已知：①N2（g）＋2O2（g）N2O4（l）

ΔH1＝－19．5kJ/mol

②N2H4（l）＋O2（g）N2（g）＋2H2O（g）

ΔH2＝－534．2kJ/mol

寫出肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______________。

【解析】肼與N2O4反應(yīng)生成N2和水蒸氣：2N2H4＋ N2O43N2＋4H2O，觀察已知的兩個熱化學(xué)方程式運用蓋斯定律可知，②×2－①得：2N2H4（l）＋N2O4（l3N2（g）＋4H2O（g） ΔH＝ΔH2×2－ΔH1＝－1 048．9kJ/mol。

【答案】2N2H4（l）＋N2O4（l3N2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－1 048．9kJ/mol

【方法技巧點津】

“五步”解決有關(guān)蓋斯定律的計算問題

六、反應(yīng)熱大小的比較

對于放熱反應(yīng)來說，ΔH＝－QkJ·mol－1，雖然“－”僅表示放熱的意思，但在比較大小時要將其看成真正意義上的“負號”，即放熱越多，ΔH反而越小。另外，要注意同種物質(zhì)在不同狀態(tài)時所具有的能量關(guān)系（相同物質(zhì)的量時）：固體＜液體＜氣體。

1．同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時

2．同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時

ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，則ΔH3＝ΔH1－ΔH2，

又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。

也可以用圖示法比較：如圖中很直觀得出數(shù)值大小關(guān)系，因放熱反應(yīng)，數(shù)值越大，ΔH越小，則有ΔH1＜ΔH2。

3．兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比

根據(jù)常識可知：

ΔH3＜0又因為ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2＞ΔH1。

下列關(guān)系式正確的是 （ ）

A．a(chǎn)＜c＜0 B．b＞d＞0

C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0

【解析】H2在O2中燃燒為放熱反應(yīng)，a、b、c、d都小于0，所以B、D均錯誤；反應(yīng)①－③得H2O（l）H2O（g） ΔH＝ ΔH1－ΔH3＝（a－c）kJ/mol，而ΔH＞0，即a－c＞0，a＞c，A錯誤；比較①②兩個熱化學(xué)方程式得b＝2a。

【答案】C

（作者單位：湖南省湘鄉(xiāng)市湖鐵實驗學(xué)校）