132反应热的计算解析版

1.3.2反应热的计算1．已知：1mol晶体硅中含有2molSi—Si键。工业上可通过下列反应制取高纯硅：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，根据下表列举的化学键的键能数据，判断该反应的反应热(ΔH)为()化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C键能/kJ·mol－1460360436431176347A．＋412kJ·mol－1B．－412kJ·mol－1C．＋236kJ·mol－1D．－236kJ·mol－1【答案】C【解析】反应热等于反应物的键能之和－生成物的键能之和，则工业上制取高纯硅的反应热ΔH＝4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－(2×176kJ·mol－1＋4×431kJ·mol－1)＝＋236kJ·mol－1。2．已知:P4(g)+6Cl2(g)4PCl3(g)ΔH=akJ·mol-1，P4(g)+10Cl2(g)4PCl5(g)ΔH=bkJ·mol-1，P4具有正四面体结构（如图），PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol-1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol-1。下列叙述正确的是A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能B．可求Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(s)的反应热ΔHC．Cl—Cl键的键能为0.25（b﹣a+5.6c）kJ·mol-1D．P—P键的键能为0.125（5a﹣3b+12c）kJ·mol-1【答案】C【解析】由已知两个反应可得：Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g)ΔH＝kJ·mol－1，无法求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热；设Cl—Cl键的键能为x，则：x＋3×1.2c－5c＝，x＝kJ·mol－1，C正确；设P—P键的键能为y，P4为正四面体形结构，共有6个P—P键，由第1个反应得6y＋×6－4×3×1.2c＝a，y＝kJ·mol－1；P—P键的键长大于P—Cl键，故P—P键的键能小于P—Cl键。3．肼(H2N—NH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O＝O键为500、N—N键为154，则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是()A．194B．391C．516D．658【答案】B【解析】根据图中内容，可以看出N2H4(g)+O2(g)=2N(g)+4H(g)+2O(g)，△H3=2752kJ/mol－534kJ/mol=2218kJ/mol，化学反应的焓变等于产物的能量与反应物能量的差值，旧键断裂吸收能量，新键生成释放能量，设断裂1molN―H键所需的能量为X，旧键断裂吸收的能量：154+4X+500=2218，解得X=391，故选项B正确。4．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是()A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1C．N2(g)＋H2(g)===NH3(l)ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1D．N2(g)＋H2(g)===NH3(g)ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1【答案】A【解析】由图示可知:(1)断裂molN2(g)和molH2(g)中的化学键共吸收akJ的能量,由1molN和3molH生成1molNH3(g)放出bkJ的能量,由1molNH3(g)变为1molNH3(l)放出ckJ能量;(2)由molN2(g)和molH2(g)生成1molNH3(g)或1molNH3(l)均放出能量。故有①N2(g)+H2(g)NH3(g)ΔH=-(b-a)kJ·mol-1=(a-b)kJ·mol-1或②N2(g)+H2(g)NH3(l)ΔH=-(b+c-a)kJ·mol-1=(a-b-c)kJ·mol-1,因此C、D项均错误。将①式乘以2得:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=2(a-b)kJ·mol-1,B项错误;将②式乘以2得:N2(g)+3H2(g)2NH3(l)ΔH=2(a-b-c)kJ·mol-1,A项正确。5．某废水中含有的NH4+在一定条件下可被O2氧化，反应过程如下：①NH4+(aq)＋32O2(g)===NO2-(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－273kJ/mol②NO2-(aq)＋12O2(g)===NO3-(aq)ΔH＝－73kJ/mol。下列叙述正确的是()A．上述反应条件下，NH4+比NO3-稳定B．0.1molNH3比0.1molNH4+含有的电子数少C．反应①中0.1molNH4+被氧化时，有0.6mole－转移D．NH4+(aq)＋2O2(g)===NO3-(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－200kJ/mol【答案】C【解析】A项，由盖斯定律①+②得：NH4+(aq)+2O2(g)=NO3-(aq)+H+(aq)+H2O(l)ΔH=-346kJ/mol，所以反应物的总能量高于生成物的总能量，该条件下无法判断NH4+与NO3-的能量高低，A错误；B项，NH3和NH4+都是10电子微粒，0.1molNH3和0.1molNH4+含有的电子数相等，B错误；C项，反应①中N元素化合价由-3价变为+3价，所以0.1molNH4+被氧化时转移0.6mole-，C正确；D项，由盖斯定律①+②得：NH4+(aq)+2O2(g)=NO3-(aq)+H+(aq)+H2O(l)ΔH=-346kJ/mol，D错误。6．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料，而氢气、二甲醚等都是很有发展前景的新能源。(1)在25℃、101kPa时，1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是___________________________________________。(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220.0kJ·mol－1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－565.14kJ·mol－1，试计算相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量的比值________(保留小数点后一位)。(3)氢气既能与氮气发生反应又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－13H2(g)＋N2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1计算断裂1molN≡N键需要消耗能量________kJ。(4)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2＝－49.0kJ·mol－1水煤气变换反应：③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.1kJ·mol二甲醚合成反应：④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5kJ·mol－1由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_______________________。根据化学反应原理，分析增大压强对直接制备二甲醚反应的影响：_________________________________________________。【答案】CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.24kJ·mol－17.99462CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7kJ·mol－1该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大【解析】(1)1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64kJ，则1mol甲烷燃烧放热55.64kJ×16=890.24kJ，甲烷燃烧热的热化学方程式是CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.24kJ·mol－1；(2)2220.0kJ·mol－1÷kJ·mol－1≈7.9；(3)3H2(g)+N2(g)2NH3(g)中，断裂1molN≡N键和3molH-H键，形成6molN-H键，则E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H)=-92.4kJ·mol-1，则E(N≡N)=1173.2kJ·mol-1×2-436kJ·mol-1×3-92.4kJ·mol-1=946kJ·mol-1；(4)根据盖斯定律，①×2+④得:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-90.1kJ·mol-1×2-24.5kJ·mol-1=-204.7kJ·mol-1。这是一个气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，有利于提高反应速率和二甲醚的生成。7．（1）白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P===OckJ·mol－1、O===OdkJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH为________________。（2）同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：①P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s)ΔH1=－2983．2kJ·mol－1②P(红磷，s)＋5/4O2(g)===1/4P4O10(s)ΔH2=－738.5kJ·mol－1相同状况下，能量较低的是________；白磷的稳定性比红磷________(填“大”或“小”)。【答案】(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1红磷小【解析】（1）各化学键键能为P－PakJ·mol－1、P－ObkJ·mol－1、P＝OckJ·mol－1、O＝OdkJ·mol－1。反应热△H=反应物总键能-生成物总键能，所以反应P4＋5O2＝P4O10的反应热△H=6akJ•mol-1+5dkJ•mol-1－（4ckJ•mol-1+12bkJ•mol-1）=(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1；（2）已知：①P4(白磷，s)＋5O2(g)＝P4O10(s)ΔH1=－2983．2kJ·mol－1②P(红磷，s)＋5/4O2(g)＝1/4P4O10(s)ΔH2=－738.5kJ·mol－1根据盖斯定律可知①－②×4即得到反应P4(白磷，s)＝4P(红磷，s)的ΔH=－29.2kJ·mol－1，这说明白磷转化为红磷放热，因此相同状况下，能量较低的是红磷；根据能量越低越稳定可知白磷的稳定性比红磷小。需要释放的能量是330×6=1980。这样可知本反应为放热反应，放出热量1980-760=1220kJ。8．（1）根据下列图示，写出反应的热化学方程式。A．___________________________________。B．___________________________________。（2）已知16g固体硫完全燃烧时放出148.4kJ的热量，该反应的热化学方程式为___________________。（3）如图是598K时，N2与H2反应过程中能量变化的曲线图。该反应的热化学方程式为_________。【答案】CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g)ΔH＝−41kJ·mol−1CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ·mol−1S(s)＋O2(g)＝SO2(g)ΔH＝−296.8kJ·mol−1N2(