1.2 盖斯定律 反应热的计算 (课件+教案)

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1.2 盖斯定律 反应热的计算 (课件+教案)

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第二节 反应热的计算
课时3 盖斯定律 反应热的计算
第一章 化学反应的热效应


Contents
关键能力
举题说法
关键能力
一、能力打底 概念辨析
判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)对于放热反应,放出的热量越多,ΔH越大。(  )
(2)同温同压下,氢气和氯气分别在光照条件下和点燃的条件下发生反应时的ΔH不同。(  )
(3)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol。ΔH=-571.6 kJ/mol的含义是指每摩尔该反应所放出的热量。(  )
(4)对于可逆反应而言,热化学方程式中的反应热表示反应达到平衡时所放出或吸收的热量。(  )
(5)如果用E表示断裂(或形成)1 mol化学键所吸收(或释放)的能量,则求2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)的反应热时,可用下式表示:ΔH=2E(H—H)+E(O===O)-2E(H—O)。(  )
×
×

×
×
二、盖斯定律
1. 大量实验证明,不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。
2. 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
3. 始态和终态相同的反应途径有如右图三种:
ΔH=______________=____________________。
ΔH1+ΔH2
ΔH3+ΔH4+ΔH5
4. 运用盖斯定律解题的常用方法。
(1)虚拟路径法:如C(s)+O2(g)===CO2(g),可设计如右图途径,求得ΔH1=ΔH2+ΔH3。
(2)加合法:即通过加减的方法将所给热化学方程式转化为新的热化学方程式。举例:
已知:①P4(白磷,s)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH1
写出P4(白磷,s)===4P(红磷,s)的热化学方程式。即可用①-②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。
三、反应热的计算
利用热化学方程式进行相关量的求解,可先写出热化学方程式,再根据热化学方程式所体现的物质与物质之间、物质与反应热之间的关系直接或间接求算物质的质量或反应热。注意事项有:
1. 反应热数值与热化学方程式中各物质的化学计量数成正比,若改变各物质的化学计量数的倍数,其反应热数值也应进行相同倍数的改变。
2. 热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。
3. 正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。
4. 根据燃烧热计算反应热:ΔH=可燃物的物质的量×燃烧热。
5. 根据键能计算反应热:ΔH=反应物中的键能总和-生成物中的键能总和。
如:3H2(g)+N2(g) ===2NH3(g) ΔH=3E(H—H)+E(N≡N)-6E(N—H)
6. 根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减,得到所需要的热化学方程式及反应热。
举题说法
1
类型1 因物质的状态不同,反应热的大小不同
 (2024·赣榆中学)下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是(  )
C
②S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3; S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH4
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH7; CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(aq) ΔH8
A.仅①② B.仅①④
C.仅②③④ D.仅②③
2
类型2 利用盖斯定律计算反应热
 (2024·天一中学)CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH。
已知:①C(s)+2H2(g)===CH4(g) ΔH1=-75 kJ/mol
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-394 kJ/mol
B
A.-580 kJ/mol B.+247 kJ/mol
C.+208 kJ/mol D.-430 kJ/mol
[解析] 由盖斯定律2×③-①-②得CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g),ΔH=2×(-111 kJ/mol)-(-75 kJ/mol)-(-394 kJ/mol)=+247 kJ/mol。
3
类型3 反应热的综合计算
  已知:2H2(g)+ O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol;CH4(g)+ 2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ/mol。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695 kJ,则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(  )
A.1∶1 B.1∶3
C.1∶4 D.2∶3
B|第二节 反应热的计算|
课时3 盖斯定律 反应热的计算
1. 理解盖斯定律的内容,了解其在科学研究中的意义。
2. 能进行有关反应热的相关计算。
一、能力打底 概念辨析
判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1) 对于放热反应,放出的热量越多,ΔH越大。( × )
(2) 同温同压下,氢气和氯气分别在光照条件下和点燃的条件下发生反应时的ΔH不同。( × )
(3) 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol。ΔH=-571.6 kJ/mol的含义是指每摩尔该反应所放出的热量。( √ )
(4) 对于可逆反应而言,热化学方程式中的反应热表示反应达到平衡时所放出或吸收的热量。( × )
(5) 如果用E表示断裂(或形成)1 mol化学键所吸收(或释放)的能量,则求2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)的反应热时,可用下式表示:ΔH=2E(H—H)+E(O===O)-2E(H—O)。( × )
二、盖斯定律
1. 大量实验证明,不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。
2. 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
3. 始态和终态相同的反应途径有如右图三种:
ΔH= ΔH1+ΔH2 = ΔH3+ΔH4+ΔH5 。
4. 运用盖斯定律解题的常用方法。
(1) 虚拟路径法:如C(s)+O2(g)===CO2(g),可设计如右图途径,求得ΔH1=ΔH2+ΔH3。
(2) 加合法:即通过加减的方法将所给热化学方程式转化为新的热化学方程式。举例:
已知:①P4(白磷,s)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH1
②P(红磷,s)+O2(g)===P4O10(s) ΔH2
写出P4(白磷,s)===4P(红磷,s)的热化学方程式。即可用①-②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。
三、反应热的计算
利用热化学方程式进行相关量的求解,可先写出热化学方程式,再根据热化学方程式所体现的物质与物质之间、物质与反应热之间的关系直接或间接求算物质的质量或反应热。注意事项有:
1. 反应热数值与热化学方程式中各物质的化学计量数成正比,若改变各物质的化学计量数的倍数,其反应热数值也应进行相同倍数的改变。
2. 热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。
3. 正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。
4. 根据燃烧热计算反应热:ΔH=可燃物的物质的量×燃烧热。
5. 根据键能计算反应热:ΔH=反应物中的键能总和-生成物中的键能总和。
如:3H2(g)+N2(g) ===2NH3(g) ΔH=3E(H—H)+E(N≡N)-6E(N—H)
6. 根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减,得到所需要的热化学方程式及反应热。
类型1 因物质的状态不同,反应热的大小不同
 下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是( C )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1; C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3; S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH4
③H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH5; 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH7; CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(aq) ΔH8
A.仅①② B.仅①④
C.仅②③④ D.仅②③
[解析] ①中前式减后式得CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2<0,故ΔH1<ΔH2;②中前式减后式得S(s)===S(g) ΔH=ΔH3-ΔH4>0,故ΔH3>ΔH4;③中ΔH6=2ΔH5,且ΔH6、ΔH5均小于零,故ΔH5>ΔH6;④中ΔH7>0,ΔH8<0,故ΔH7>ΔH8。
类型2 利用盖斯定律计算反应热
 CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH。
已知:①C(s)+2H2(g)===CH4(g) ΔH1=-75 kJ/mol
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-394 kJ/mol
③C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH3=-111 kJ/mol。则该催化重整反应的ΔH等于( B )
A.-580 kJ/mol B.+247 kJ/mol
C.+208 kJ/mol D.-430 kJ/mol
[解析] 由盖斯定律2×③-①-②得CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g),ΔH=2×(-111 kJ/mol)-(-75 kJ/mol)-(-394 kJ/mol)=+247 kJ/mol。
类型3 反应热的综合计算
 已知:2H2(g)+ O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol;CH4(g)+ 2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ/mol。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695 kJ,则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( B )
A.1∶1 B.1∶3
C.1∶4 D.2∶3
[解析]  H2与CH4的混合气体112 L(标准状况),其物质的量n(混)=5 mol,设原混合气体中H2与CH4的物质的量分别是x mol和y mol,则有x+y=5,×571.6x+890y=3695,解得x∶y=1∶3,B正确。
1. 已知:①2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180 kJ/mol。则2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g)的ΔH是( D )
A.-386 kJ/mol B.+386 kJ/mol
C. +746 kJ/mol D.-746 kJ/mol
[解析] 利用盖斯定律可知①-②即可得2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g),故该反应的ΔH=-566 kJ/mol-180 kJ/mol=-746 kJ/mol,D正确。
2. 用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知:①Cu(s)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39 kJ/mol
②2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ/mol
③H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.84 kJ/mol
在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于( A )
A.-319.68 kJ/mol B.-417.91 kJ/mol
C.+546.69 kJ/mol D.-448.46 kJ/mol
[解析] 根据盖斯定律,由①+②×+③得:Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=-319.68 kJ/mol,A正确。
3. 已知:CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH1
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2
CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH3
CuO(s)+CO(g)===Cu(s)+CO2(g) ΔH4
2CuO(s)+C(s)===2Cu(s)+CO2(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断错误的是( C )
A.ΔH1>0 B.ΔH2>0
C. ΔH2<ΔH3 D.ΔH5=2ΔH4+ΔH1
[解析] 第一个反应是吸热反应,ΔH1>0,A正确;生成水煤气的反应是吸热反应,ΔH2>0,B正确;CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH1 ①,C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2 ②,②-①得CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g),ΔH3=ΔH2-ΔH1<0,故ΔH2>ΔH3,C错误;CuO(s)+CO(g)===Cu(s)+CO2(g) ΔH4 ④,④×2+①得2CuO(s)+C(s)===2Cu(s)+CO2(g) ΔH5=2ΔH4+ΔH1,D正确。
4. 已知氢气、乙烷、甲醇、甲烷的燃烧热分别为 -285.8 kJ/mol、-1559.8 kJ/mol、-726.51 kJ/mol、-890.31 kJ/mol,相同质量的氢气、乙烷、甲醇、甲烷完全燃烧时,放出热量最多的是( A )
A.H2(g) B.C2H6(g)
C.CH3OH(l) D.CH4(g)
[解析] 比较、、、的大小,可知相同质量的四种可燃物完全燃烧时,H2放出的热量最多,A正确。
1. 已知在298 K时下述反应的有关数据:
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1=-110.5 kJ/mol
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ/mol
则C(s)+CO2(g)===2CO(g)的ΔH为( B )
A.+283.5 kJ/mol B.+172.5 kJ/mol
C. -172.5 kJ/mol D.-504.0 kJ/mol
[解析] 反应依次标记为①、②,利用盖斯定律,①×2-②可得C(s)+CO2(g)===2CO(g) ΔH=+172.5 kJ/mol。
2.氧化亚铜常用于制作船底防污漆,用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O,已知反应:① 2Cu(s)+O2(g)===2CuO(s) ΔH=-325 kJ/mol
② 2Cu2O(s)+O2(g)===4CuO(s) ΔH=-281 kJ/mol
则CuO(s)+Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于( D )
A.+11 kJ/mol B.-11 kJ/mol
C.+22 kJ/mol D.-22 kJ/mol
[解析] 根据盖斯定律,反应(①-②)×可得CuO(s)+Cu(s)===Cu2O(s),其ΔH=[-325 kJ/mol-(-281 kJ/mol)]×=-22 kJ/mol。
3. 已知298 K、101 kPa时:
2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2的关系正确的是( A )
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C. ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
[解析] 应用盖斯定律,将第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加,即得2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH1+2ΔH2,故ΔH3=ΔH1+2ΔH2,A正确。
4. 发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ/mol
②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ/mol
③O2(g)===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ/mol
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ/mol
则反应H2(l)+O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( D )
A.+237.46 kJ/mol B.-474.92 kJ/mol
C. -118.73 kJ/mol D.-237.46 kJ/mol
[解析] 根据盖斯定律,将反应①-②-③×+④可得目标反应的热化学方程式,其反应热ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3×+ΔH4=-237.46 kJ/mol。
5. 已知:
①2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221.0 kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol
则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)的ΔH为( C )
A.+262.6 kJ/mol B.-131.3 kJ/mol
C. +131.3 kJ/mol D.-352.3 kJ/mol
[解析] 根据盖斯定律,可得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)的ΔH=+131.3 kJ/mol。
6.科学家已获得了气态N4,其空间结构为正四面体形(如右图所示)。已知断裂1 molN—N键吸收193 kJ能量,断裂1 molN≡N键吸收946 kJ能量。下列说法正确的是( D )
A.N4属于一种新型化合物
B.N4(g)===2N2(g) ΔH=+734 kJ/mol
C.N4(g)比N2(g)更稳定
D.以N4(g)为原料替代N2(g)合成等量NH3(g)时,会放出更多的热量
[解析] N4属于单质,A错误;1 molN4气体中含有6 molN—N键,可生成2 molN2,形成2 molN≡N 键,则1 molN4气体转变为N2,化学键断裂吸收的热量为6×193 kJ=1 158 kJ,形成化学键放出的热量为946 kJ×2=1 892 kJ,所以反应放热,则N4(g)===2N2(g) ΔH=-(1 892 kJ-1 158 kJ)=-734 kJ/mol,B错误;结合选项B可知,N4(g)比N2(g)能量高,则N4(g)不如N2(g) 稳定,C错误;结合选项B可知,2 molN2转化为1 molN4需要吸收734 kJ的热量,则以N4为原料替代N2合成等量NH3时,放出的热量变多,D正确。
7. 已知:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol
H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH2=-Q2 kJ/mol
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH3=-Q3 kJ/mol
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标准状况),经完全燃烧后恢复到室温,则放出的热量(单位:kJ)为( A )
A.0.4Q1+0.05Q3 B.0.4Q1+0.05Q2
C. 0.4Q1+0.1Q3 D.0.4Q1+0.2Q2
[解析] 标准状况下,11.2 L混合气体为 0.5 mol,结合甲烷和氢气的体积比为4∶1,可知甲烷和氢气的物质的量分别为0.4 mol和0.1 mol,则二者完全燃烧放出的热量为(0.4Q1+0.05Q3) kJ,A正确。
8. 通常人们将气态分子中1mol某化学键解离成气态原子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。
化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C
键能/(kJ/mol) 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)Si(s)+4HCl(g)[已知1 mol Si(s) 中含有2mol Si—Si键],相关键能数据见上表。则该反应的 ΔH为( B )
A.-236 kJ/mol B.+236 kJ/mol
C. +412 kJ/mol D.-412 kJ/mol
[解析] 反应热=反应物的键能之和-生成物的键能之和,即ΔH=360 kJ/mol×4+436 kJ/mol×2-176 kJ/mol×2-431 kJ/mol×4=+236 kJ/mol。
9. 已知C(s)、H2(g)和CH3COOH(l)的燃烧热分别是 -393.5 kJ/mol、-285.8 kJ/mol和-870.3 kJ/mol,则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l) 的ΔH为(注:CH3COOH的燃烧产物是CO2和 H2O)( A )
A.-488.3 kJ/mol B.-762.6 kJ/mol
C.-654.9 kJ/mol D.+191 kJ/mol
[解析] 根据燃烧热的数据可以写出相应的热化学方程式:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol ②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol ③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ/mol,根据盖斯定律,由①×2+②×2-③可得反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l),其ΔH为2×(-393.5 kJ/mol)+2×(-285.8 kJ/mol)+870.3 kJ/mol=-488.3 kJ/mol。
10.CH4在一定条件下可发生下图所示的一系列反应。下列说法错误的是( A )
A.ΔH3=ΔH2-ΔH5
B.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4
C.ΔH1>ΔH5
D.ΔH4>0
[解析] 由盖斯定律可知,ΔH3+ΔH2=ΔH5,则ΔH3=ΔH5-ΔH2,A错误;ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4,B正确;液态水的能量低于气态水的能量,故ΔH1>ΔH5,C正确;液态水变为气态水需要吸收热量,故ΔH4>0,D正确。
11. 用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ/mol
下列说法错误的是( D )
A.反应①、②均为放热反应
B.等物质的量的甲烷分别发生反应①、②,转移的电子数相同
C.若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2,放出的热量为173.4 kJ
D.由反应①可推知:CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-a kJ/mol,a<574
[解析] 反应①、②的ΔH均小于0,均为放热反应,A正确;两个反应中碳元素的化合价均由-4升高到+4,等物质的量的CH4分别发生反应①、②,转移的电子数相同,B正确;根据盖斯定律,可得CH4(g)+2NO2(g)===CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ΔH=-867 kJ/mol,标准状况下4.48 L CH4的物质的量为 0.2 mol,则放出的热量为0.2 mol×867 kJ/mol=173.4 kJ,C正确;H2O(g)―→H2O(l)放热,由反应①推知当生成液态水时,会放出更多热量,ΔH会更小,所以a>574,D错误。
12. 根据已知信息,按要求写出指定反应的热化学方程式。
(1) LiH可作飞船的燃料,已知下列反应:
①2Li(s)+H2(g)===2LiH(s) ΔH=-182 kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-572 kJ/mol
③4Li(s)+O2(g)===2Li2O(s) ΔH=-1196 kJ/mol
试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式:
 2LiH(s)+O2(g)===Li2O(s)+H2O(l) ΔH=-702 kJ/mol 。
(2)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示:
 
已知:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) ===4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1745.2 kJ/mol
6NO(g)+4NH3(g) ===5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1925.2 kJ/mol
则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为 4NH3(g)+5O2(g) ===4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1025.2 kJ/mol 。
[解析] (1) 根据盖斯定律,②×+③×-①可得2LiH(s)+O2(g)===Li2O(s)+H2O(l) ΔH=-702 kJ/mol。(2) 将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为①和②,根据盖斯定律,由①×5-②×4得4NH3(g)+5O2(g) ===4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1025.2 kJ/mol。
13. (2024·南师附中)(1) 根据下列热化学方程式分析,C(s)的燃烧热ΔH= H1+ΔH2+ΔH3 (用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
C(s)+H2O(l)===CO(g)+H2(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3
(2) 根据键能数据计算CH4(g)+4F2(g)===CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH= -1 940 kJ/mol 。
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ/mol) 414 489 565 155
(3) 将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合,然后在高温下煅烧,所得物质可用作耐高温材料,其反应为4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)===2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 176 kJ/mol,则反应过程中,每转移1 mol 电子放出的热量为 98 kJ 。
(4) “绿水青山就是金山银山”,研究NO2、NO、CO等大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。
已知:
①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)ΔH1
1 molNO、CO2、CO、NO2分解为气态基态原子消耗的能量如下表所示:
物质 NO CO2 CO NO2
能量/(kJ/mol) 632 kJ 1 490 kJ 1 076 kJ 812 kJ
②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=+179.5 kJ/mol
③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH3=-112.3 kJ/mol
试写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式: 2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8 kJ/mol 。
[解析] (1) 将已知反应依次标记为①、②和③,根据盖斯定律,反应①+×②+×③得:C(s)+O2(g)===CO2(g),所以C(s)的燃烧热ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(2) ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,结合表中键能数据计算,ΔH=414 kJ/mol×4+155 kJ/mol×4-(489 kJ/mol×4+565 kJ/mol×4)=-1 940 kJ/mol。 (3) 分析该反应:转移12 mol电子放出1 176 kJ热量,则反应过程中,每转移1 mol 电子放出的热量为=98 kJ。 (4) 根据表中数据可知NO2(g)+CO(g) ===CO2(g)+NO(g)的ΔH1=(812+1 076-1 490-632)kJ/mol=-234 kJ/mol。应用盖斯定律,由①×2+③-②,得热化学方程式2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=2ΔH1+ΔH3-ΔH2=-759.8 kJ/mol。

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