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反应热计算中的图解与变式

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 反应热计算

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盖 斯(Gormain Henri Hess l802-1850)1802年8月8日生于瑞士日内瓦市一位画家家庭,三岁时随父亲定居俄国莫斯科, 1825年毕业于多尔帕特大学医学系,并取得医学博士学位。1826年弃医专攻化学,并到瑞典斯德哥尔摩柏济力阿斯实验室进修化学,从此与柏济力阿斯结成 了深

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盖 斯(Gormain Henri Hess l802-1850)1802年8月8日生于瑞士日内瓦市一位画家家庭,三岁时随父亲定居俄国莫斯科, 1825年毕业于多尔帕特大学医学系,并取得医学博士学位。1826年弃医专攻化学,并到瑞典斯德哥尔摩柏济力阿斯实验室进修化学,从此与柏济力阿斯结成 了深厚的友谊。1838年被选为俄国科学院院士。苏教教科书中认为盖斯是俄国化学家,人教版教科书中认为盖斯是瑞士化学家,看来各有道理。1836年他总 结出一条规律:“在任何化学反应过程中的热量,不论该反应是一步完成的还是分步进行的,其总热量变化是相同的”,这就是盖斯定律。

例1、已知:CH3OH(l)的燃烧热 ΔH=-726.64 kJ/mol

HCHO(g)的燃烧热 ΔH=-563.58kJ/mol

求反应 CH3OH(l)+1/2O2(g)反应热计算中的图解与变式HCHO(g)+H2O(l)的反应热ΔH

讲析:燃烧热是指25℃、101KPa时,1mol 纯物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量。CH3OH(l)和HCHO(g)完全燃烧的产物是CO2和H2O。气态二氧化碳CO2(g)是稳定化合物,对于水来说,液态水H2O(l)才是稳定化合物。

据燃烧热则有:CH3OH(l)+3/2O2(g)反应热计算中的图解与变式CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-726.64 kJ/mol

CO2(g)+H2O(l)反应热计算中的图解与变式HCHO(g)+O2(g)  ΔH2=+563.58kJ/mol

图解法:用图示的方法,将一步完成的反应,分解成几步完成。

反应热计算中的图解与变式

图中①②③④为反应过程。要实现反应CH3OH(l)+1/2O2(g)反应热计算中的图解与变式HCHO(g)+H2O(l),从图中得知,可以有两种途径:

途径Ⅰ 直截由过程④实现。发生的反应是CH3OH(l)+1/2O2(g)反应热计算中的图解与变式HCHO(g)+H2O(l)反应热为ΔH

途径Ⅱ 由过程①②③实现。过程①中发生的反应是CH3OH(l)+3/2O2(g)反应热计算中的图解与变式CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-726.64 kJ/mol;

过程②中发生的反应是CO2(g)+H2O(l)反应热计算中的图解与变式HCHO(g)+O2(g)ΔH2=+563.58 kJ/mol,有1 mol H2O(l)没有参与反应;

过程③中没有发生反应,只是从体系中放出O2(g),正好与过程①中吸收的O2(g)抵消,所以,ΔH3=0。

据盖斯定律“如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的”得:

ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-726.64 kJ/mol+563.58 kJ/mol+0=-163.06 kJ/mol。

答案:ΔH=-163.06 kJ/mol。

点评:本题考查了燃烧热的概念、运用盖斯定律的计算。图解法能直观地反映始态与终态及反应途径,有利于对盖斯定律的认识和理解。通过图示将一个反应拆分成几步进行,最终得

到目标产物,建立不同的反应途径,再据盖斯定律进行反应热的计算,ΔH=ΔH1+ΔH2ΔH3…。

将一步完成的反应,设计成多步反应,对学生的能力要求是较高的,应加强这方面的考查。

例2、在101 KPa 25℃时,1 mol 某液态烷烃CnH2n+2(l)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时,放出热量5518kJ。并测得以下三个反应的反应热:

① C(s)+(n+1)H2(g)反应热计算中的图解与变式CnH2n+2(l)ΔH1=-202.2 kJ/mol

②C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ/mol

③ H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)ΔH3=-285.8 kJ/mol

请写出该烷烃燃烧的热化学方程式。

讲析:由题意知该烷烃的燃烧热为5518 kJ/mol。本题的关键是要运用盖斯定律确定烷烃分子 中n的值。

叠加法:根据已知的热化学方程式,通过加、减、乘、除运算,然后叠加得一步完成的热化学方程式。

将反应①改写成④ CnH2n+2(l)反应热计算中的图解与变式C(s)+(n+1)H2(g)ΔH4=+202.2kJ/mol

将反应②×n得 ⑤ C(s)+nO2(g)==nCO2(g) ΔH5=-393.5nkJ/mol

将反应③×(n+1)得 ⑥ (n+1)H2(g)+(n+1)/2O2(g)==(n+1)H2O(l)ΔH6=-285.8(n+1)kJ/mol

④+⑤+⑥得(或-①+②×n+③×(n+1)):

CnH2n+2(l)+(3n+1)/2O2(g)反应热计算中的图解与变式nCO2(g)+(n+1)H2O(l)ΔH=ΔH4+ΔH5+ΔH6

因为该烷烃的燃烧热为5518 kJ/mol,所以该反应的反应热ΔH=-5518 kJ/mol。

-5518 kJ/mol=+202.2 kJ/mol(-393.5n kJ/mol )+[-285.8(n+1)kJ/mol] 解之,n=8。

因此,该烷烃燃烧的热化学方程式:C8H18(l)+25/2O2(g)反应热计算中的图解与变式8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518 kJ/mol

答案:C8H18(l)+25/2O2(g)反应热计算中的图解与变式8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518 kJ/mol

点评:本题考查的也是燃烧热的概念和运用的盖斯定律的计算。通过对已知热化学方程式进行加、减、乘、除运算,再叠加得一步完成的热化学方程式,这实质上就是盖斯定律的运用,它将图解法的理解过程转化成了简单的数学计算,所以,叠加法比图解法显得简单、方便。

叠加法进行反应热的计算是考查的重点。

化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关,而与具体反应进行的途径无关。进行有关反应热计算时,通常有图解法和叠加法两种方法。图解法是找出该反应一步完 成的途径和经多步反应而达到的途径,多步反应的反应热之和就是该反应的反应热;叠加法是将多个相关的热化学方程式分别进行加减乘除变形,然后叠加得到一个 我们所需要的反应式,从而确定反应热。叠加法简单、方便,在反应热计算中运用较多。

(责任编辑:化学自习室)
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