反應(yīng)熱計(jì)算技巧例析

反應(yīng)熱計(jì)算技巧例析化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算主要以熱化學(xué)方程式、蓋斯定律、燃燒熱等的相關(guān)知識(shí)為理論基礎(chǔ)。進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算的常用方法有：常規(guī)計(jì)算法即列方程或方程組法、十字交叉法、平均值法、估算法及極限思維法等等。在進(jìn)行具體求解時(shí)，要根據(jù)情況選擇適宜的方法，不僅要考慮會(huì)解，還要考慮巧解以及最佳解。本文將以下列題目為例進(jìn)行具體說(shuō)明。例1:已知兩個(gè)熱化學(xué)方程式：H2(g)+O2(g)＝H2O(l)△H=-285.8kJ/molC3H8（g）+5O2（g）＝3CO2（g）+4H2O（l）△H=-2220.0kJ/mol實(shí)驗(yàn)測(cè)得H2和C3H8的混合氣體共5mol，完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則混合氣體中H2與C3H8的體積比是()A．1：3 B．3：1 C．1：4 D．1：1解析:此題屬于計(jì)算型選擇題，可以采取以下方法進(jìn)行求解。方法一：常規(guī)計(jì)算法即列方程或方程組法設(shè)混合氣中H2的物質(zhì)的量為x，則C3H8的物質(zhì)的量為5mol－x。根據(jù)題意，列方程為：285.8kJ/mol×x＋2220.0kJ/mol×（5mol－x）解得H2的物質(zhì)的量x=3.75mol；C3H8的物質(zhì)的量為5mol－3.75mol=1.25mol?；旌蠚怏w中H2與C3H8的體積比即物質(zhì)的量之比為3：1，選B。小結(jié)：以常規(guī)方法進(jìn)行計(jì)算求解，思路直接，便于理解，為我們解題時(shí)的首選方法，但是由于一般需要列方程，步驟煩瑣，計(jì)算量較大，因此在解計(jì)算型選擇題時(shí)盡量避免使用?，F(xiàn)提供以下方法進(jìn)行巧解。方法二：估算排除法因?yàn)镃3H8的燃燒熱為2220.0kJ/mol，而兩者燃燒共放熱3847kJ，故5mol混合氣H2和C3H8的體積比一定大于1：1，而四個(gè)選項(xiàng)中只有B選項(xiàng)符合題意。注意此法僅適用于選擇題。方法三：十字交叉法H2和C3H8的平均燃燒熱：3847KJ/5mol=769.4kJ/mol，則有H2285.81450.6769.4C3H82220.0483.61450.6/483.6=3/1即為二者的體積之比。在此種解法中其實(shí)已經(jīng)滲透了極限思維的解題模式。例2:已知有下列熱化學(xué)方程式：⑴C3H8（g）+5O2（g）＝3CO2（g）+4H2O(l)△H=-2220.0kJ/mol⑵2C2H6（g）+7O2（g）＝4CO2（g）+6H2O(l)△H=-3116.7kJ/mol⑶C2H4（g）+3O2（g）＝2CO2（g）+2H2O（l）△H=-1409.6kJ/mol⑷2C2H2（g）+5O2（g）＝4CO2（g）+2H2O（l）△H=-2596.7kJ/mol⑸CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.5kJ/mol現(xiàn)有由上述五種烴中的兩種組成的混合氣體2mol,充分燃燒后放出3037.6kJ的熱量,則下列那些組合是不可能的()A.CH4和C2H2B.CH4和C2H6C.C3H8和C2H6D.C3H8和C2H解析:此題采取平均值法來(lái)解較為簡(jiǎn)便。混合氣體的平均燃燒熱：3037.6kJ/2mol=1518.8kJ/mol，因此兩種氣體的燃燒熱必須有一種大于平均燃燒熱，另一種小于平均燃燒熱。五種氣體中,燃燒熱大于平均燃燒熱的有C3H8和C2H6,小于平均燃燒熱的有CH4、C2H2和C2H4，經(jīng)排除可知A.C符合題意。答案：A.C例3:已知常溫常壓下，金剛石和石墨燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：⑴C(金剛石)+O2(g)＝CO2(g)△H=-395.41kJ/mol⑵C(石墨)+O2(g)＝CO2(g)△H=-393.5kJ/mol據(jù)此判斷,下列說(shuō)法正確的是()由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高解析：根據(jù)蓋斯定律“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或是分幾步完成，這個(gè)反應(yīng)的總的熱效應(yīng)是相同的?！币约盎瘜W(xué)方程式相加減，同時(shí)焓變△H相加減等知識(shí)可解答該題。將以上兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減，即⑴－⑵可得熱化學(xué)方程式：C(石墨)＝C(金剛石)△H=1.91kJ/mol。則由此熱化學(xué)方程式可推得答案A符合題意。例4：在同溫同壓下,下列各組熱化學(xué)方程式中，Q2>Q1的是()A.2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)△H=-Q1kJ/mol2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=-Q2kJ/molB.S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-Q1kJ/molS(s)+O2(g)＝SO2(g)△H=-Q2kJ/molC.C(s)+1/2O2(g)＝CO(g)△H=-Q1kJ/molC(s)+O2(g)＝CO2(g)△H=-Q2kJ/molD．H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)△H=-Q1kJ/mol1/2H2(g)+1/2Cl2(g)＝HCl(g)△H=-Q2kJ/mol解析：A：將反應(yīng)過(guò)程2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=-Q2kJ/mol分成兩步進(jìn)行：2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)△H=-Q1kJ/mol，2H2O(g)=2H2O(l)△H=-QkJ/mol，則由蓋斯定律可得以下關(guān)系：Q2=Q1+Q，故Q2＞Q1；B．將反應(yīng)過(guò)程S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-Q1kJ/mol分成兩步進(jìn)行：S(g)=S(s)H=-QkJ/mol，S(s)+O2(g)＝SO2(g)△H=-Q2kJ/mol，則由蓋斯定律可得以下關(guān)系：Q1=Q2+Q故Q1＞Q2；C．將反應(yīng)過(guò)程C(s)+O2(g)＝CO2(g)△H=-Q2kJ/mol分成兩步進(jìn)行：C(s)+1/2O2(g)＝CO(g)△H=-Q1kJ/mol，CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g)△H=-QkJ/mol，則由蓋斯定律可得以下關(guān)系：Q2=Q1+Q；D．在D中Q1=2Q2。答案：A.C例5：已知H2O(g)=H2O(l)△H=－Q1kJ/mol；C2H5OH（g）=C2H5OH（l）△H=－Q2kJ/mol；C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）△H=－Q3kJ/mol。若使23g酒精液體完全燃燒，最后恢復(fù)到室溫，則放出的熱量為（）。A．Q1+Q2+Q3B．0.5(Q1+Q2+Q3)C．0.5Q1－1.5Q2+0.5Q3D．1.5Q1－0.5Q2+0.5Q3解析:23g酒精液體即0.5mol完全燃燒，最后恢復(fù)到室溫,產(chǎn)物為液態(tài)水。其熱化學(xué)方程式將由題干中三個(gè)熱化學(xué)方程式相加減得到。⑴C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）△H=－Q3kJ/mol⑵C2H5OH（g）=C2H5OH（l）△H=－Q2kJ/mol⑶H2O(g)=H2O(l)△H=－Q1kJ/mol將⑴－⑵＋3×⑶，整理液態(tài)可得酒精燃燒的熱化學(xué)方程式：C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=－（Q3－Q2＋3Q1）kJ/mol則0.5mol酒精完全燃燒生成液態(tài)的水，放出的熱量為：0.5(3Q1－Q2+Q3)。答案選D。小結(jié)：利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，因此各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可