反应热计算的几种类型
【真题研磨】
典例 (1)(2024·全国甲卷节选)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:
(1)已知如下热化学方程式:
CH4(g)+Br2(g)===CH3Br(g)+HBr(g) ΔH1=-29 kJ·mol-1
3CH3Br(g)===C3H6(g)+3HBr(g) ΔH2=+20 kJ·mol-1
计算反应3CH4(g)+3Br2(g)===C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH= -67 kJ·mol-1。
(2)(2024·河北选择考节选)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g) ΔH=-67.59 kJ·mol-1。
若正反应的活化能为E正 kJ·mol-1,则逆反应的活化能E逆=
(E正+67.59) kJ·mol-1(用含E正的代数式表示)。
(3)(2023·新课标全国卷节选)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。根据如图数据计算反应N2(g)+
H2(g)===NH3(g)的
ΔH= -45 kJ·mol-1。
【审答思维】 题干划线部分关键信息解读
关键信息 | 答题思维 |
第(1)问: 多步反应 | 利用盖斯定律,通过加减运算可得到目标方程式的ΔH= ΔH1×3+ΔH2 |
第(2)问: ΔH和活化能 | 利用活化能计算反应热:ΔH= 正反应 活化能- 逆反应 活化能 |
第(3)问: 能量转换关系 | 利用断键吸收能量与成键放出能量计算反应历程中的能量转换关系ΔH= 断键吸收能量-成键放出能量 |
【失分警示】 (1)不能正确利用盖斯定律计算反应热,从而在第(1)问中错答ΔH。
(2)不能正确利用活化能与反应的关系,从而在第(2)问中答错。
(3)不能正确分析化学键变化,从而在第(3)问中错误计算ΔH。
【考场技法】
计算反应热的常用方法
1.根据反应物和生成物的能量计算
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量
2.根据反应物和生成物的键能计算
ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和
3.根据反应的活化能计算
ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能
4.利用盖斯定律计算反应热的两种方法
(1)虚拟途径法:先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯
定律列式求解,即可求得待求反应的反应热。
(2)加和法:将所给热化学方程式适当加减得到所求的热
化学方程式,反应热也作相应的加减运算。
【多维演练】
1.★★(叠加型)CO2和CH4重整可制合成气(主要成分为CO、H2)。
已知下列热化学方程式:
C(s)+2H2(g)=== CH4(g) ΔH=-74.5 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-40.0 kJ·mol-1
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+132.0 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)===2CO(g)+2H2(g)的ΔH= +246.5 kJ·mol-1。
2.★★(键能型)据《参考消息》报道,有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。
(1)晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为Si(s)+O2(g)===SiO2(s)
ΔH=-989.2 kJ·mol-1,有关键能数据如表所示:
化学键 | Si—O | O=O | Si—Si |
键能/kJ·mol-1 | x | 498.8 | 176 |
则x的值为 460 。
(2)工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g),若已知键能数据如下:
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 |
则该反应的ΔH= +236 kJ·mol-1。