2. 据盖斯定律计算化学反应的焓变
进行反应的焓变计算应注意的问题
(1) 由于△H与反应物的物质的量有关,因此热化学方程式中化学式前面的化学计量 数必须与△H相对应。如化学计量数成倍减少或增加,则△H也要成倍的减少或成倍的增加。当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,正负号相反。
在使用盖斯定律时,伴随着两个或多个方程式的加减处理时,△H的计算一定要带上
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[例1](2010江苏卷,17)
下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
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(1)
方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中
的化学反应为:
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能提高燃煤烟气中
去除率的措施有 ▲ (填字母)。
A.增大氨水浓度
B.升高反应温度
C.使燃煤烟气与氨水充分接触
D.
通入空气使
转化为![]()
采用方法Ⅰ脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的
,原因是▲(用离子方程式表示)。
(2) 方法Ⅱ重要发生了下列反应:
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![]()
![]()
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与
反应生成
的热化学方程式为
。
(3)
方法Ⅲ中用惰性电极电解
溶液的装置
如右图所示。阳极区放出气体的成分为 。
(填化学式)
[答案]
(1)AC
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(2)S(g)+O2(g)= S O2(g) H=-574.0kJmol-1
(3) O2 SO2
[解析]本题考察的知识比较散,涉及到环境保护,一道题考察了几个知识点。覆盖面比较多。但盖斯定律、热化学方程式、离子方程式、点击方程式都是重点内容(1)提高SO2的转化率,可以增大氨水的浓度、与氨水充分接触;不需要通入CO2的原因是因为HCO3+SO2=CO2+HSO3而产生CO2 (2)主要考察盖斯定律的灵活运用。适当变形,注意反应热的计算。不要忽视热化学方程式的书写的注意事项。(3)阴极的电极产生的气体为O2和SO2.
[例2](2010广东理综卷,9)
在298K、100kPa时,已知:2
⊿![]()
⊿![]()
⊿![]()
则⊿
与⊿
和⊿
间的关系正确的是
A
.⊿
=⊿
+2⊿
B ⊿
=⊿
+⊿![]()
C.
⊿
=⊿
-2⊿
D. ⊿
=⊿
- ⊿![]()
解析:第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加,有盖斯定律可知![]()
答案:A
[例3](2010天津卷,10)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为:___________________________。
⑵ 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:________________________________________。
⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g) + CO(g)
CH3OH(g);ΔH = -90.8 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g)
CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5 kJ·mol-1
③ CO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ·mol-1
总反应:3H2(g)
+ 3CO(g)
CH3OCH3(g) + CO2 (g)的ΔH= ___________;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚
⑷ 已知反应②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH ,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
|
物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
|
浓度/(mol·L-1) |
0.44 |
0.6 |
0.6 |
① 比较此时正、逆反应速率的大小:v正 ______ v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH) = _________;该时间内反应速率v(CH3OH) = __________。
解析:(1)煤生成水煤气的反应为C+H2O
CO+H2。
(2)既然生成两种酸式盐,应是NaHCO3和NaHS,故方程式为:
Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS。
(3)观察目标方程式,应是①×2+②+③,故△H=2△H1+△H2+△H3=-246.4kJ· mol -1。
正反应是放热反应,升高温度平衡左移,CO转化率减小;加入催化剂,平衡不移动,转化率不变;减少CO2的浓度、分离出二甲醚,平衡右移,CO转化率增大;增大CO浓度,平衡右移,但CO转化率降低;故选c、e。
(4)此时的浓度商Q=
=1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故
正>
逆;设平衡时生成物的浓度为0.6+x,则甲醇的浓度为(0.44-2x)有:400=
,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。
由表可知,甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,
10min变化的浓度为1.6 mol·L-1,故
(CH3OH)=0.16 mol·L-1·min-1。
答案:(1) C+H2O
CO+H2。
(2) Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS
(3) -246.4kJ· mol -1 c、e
(4) ①> ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·L-1·min-1
命题立意:本题是化学反应原理的综合性试题,考查了化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡移动原理,和利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动的方向、平衡常数和速率的计算等。
反应热单元测试
2.书写热化学方程式时明确以下问题:
(1)反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关,需要注明,未特别注明的指101kPa和25℃时的数据。
(2)物质的聚集状态不同,反应吸收和放出的热量不同,因此要注明反应物和生成物的聚集状态。
(3)热化学方程式中的热量数据,是与各化学计量数为物质的量时相对应的,不是几个分子反应的热效应。因此式中化学计量数可以是整数,也可以是分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的。
(4)无论热化学方程式中化学计量数为多少,△H的单位总是KJ/mol,但△H的数值与反应式中的系数有关。
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[例1](2010浙江卷,12)下列热化学方程式或离子方程式中,正确的是:
A.甲烷的标准燃烧热为-890.3kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-890.3kJ·mol-1
B. 500℃、30MPa下,将0.5mol N2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为:
△H=-38.6kJ·mol-1
C. 氯化镁溶液与氨水反应:![]()
D. 氧化铝溶于NaOH溶液:![]()
试题解析:
本题考查热化学方程式与离子方程式的书写。A、标准燃烧热的定义,1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时方出的热量(标准指298K,1atm)。水液态稳定,方程式系数就是物质的量,故A错。B、根据热化学方程式的含义,与
对应的热量是1mol氮气完全反应时的热量,但次反应为可逆反应故,投入0.5mol的氮气,最终参加反应的氮气一定小于0.5mol。所以△H的值大于38.6。B错。D、氢氧化铝沉淀没有沉淀符号。
本题答案:C
教与学提示:
化学用语的教学是化学学科技术规范,强调准确性,强调正确理解与应用。特别重视热化学方程式的系数与反应热的对应关系。重视离子方程式的拆与不拆的问题。热化学方程式的书写问题由:聚集状态、系数、系数与反应热数值对应、反应热单位、可逆反应的反应热等内容构成。离子方程式的书写问题由:强弱电解质、最简整数比、定组成规律、离子方程式正误判断、守恒、定量离子方程式等内容组成。
[例2](2010安徽卷,25)
X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素,其相关信息如下表:
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元素 |
相关信息 |
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X |
X的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等 |
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Y |
常温常压下,Y单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积 |
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Z |
Z和Y同周期,Z的电负性大于Y |
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W |
W的一种核素的质量数为63,中子数为34 |
(1)Y位于元素周期表第 周期表 族,Y和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是 (写化学式)。
(2)XY2是一种常用的溶剂,XY2的分子中存在 个σ键。在H-Y、H-Z两种共价键中,键的极性较强的是 ,键长较长的是 。
(3)W的基态原子核外电子排布式是 。W2Y在空气中煅烧生成W2O的化学方程式是 。
(4)处理含XO、YO2烟道气污染的一种方法,是将其在催化剂作用下转化为单质Y。
已知:
XO(g)+
O2(g)=XO2(g)
H=-283.0 kJ·mol-2
Y(g)+ O2(g)=YO2(g)
H=-296.0 kJ·mol-1
此反应的热化学方程式是 。
答案:(1)3 VIA HClO4
(2)2 H-Z H-Y
(3)[Ar]3d104s1 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2
(4)2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2 (g) △H=-270kJ/mol
解析:由表中可知,X为C Y为 S Z为 Cl W为Cu
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第3课时 反应焓变的计算