化学反应热的计算

反应热的计算

工农业生产中，常常需要计算反应热。

如化工生产中，对于化学反应热量的利用（生产中燃料的用量，空气的通入量等）、化学反应条件的控制（温度）等涉及反应热的计算。

1、根据热化学方程式计算反应中释放的热量

例1：已知，

计算1 kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量(写出计算步骤)。

分析：

从黄铁矿燃烧的热化学方程式知，1molFeS2燃烧放出的热量为853 kJ，则1 kg黄铁矿燃烧放出的热量为，

2、化学键的键能、物质的能量与反应热的计算

化学反应中的反应热：

ΔH = 反应物的总键能－生成物的总键能

ΔH = 生成物的总能量－反应物的总能量

例2：[2023·河北]已知：1 mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。

假设体系中只存在如下两个反应：

分析：表中给出了各物质中的化学键的键能，所以用下列关系计算，

ΔH1＝反应物总键能－生成物总键能

例3：(2022·浙江)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：

可根据HO(g)＋HO(g) = H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·/ mol。下列说法不正确的是(　　)

A．H2的键能为436 kJ·/ mol

B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍

C．解离氧氧单键所需能量：HOO < H2O2

答案：C。

分析：

表中提供了物质在气态的相对能量，所以可以用“ΔH = 生成物的总能量－反应物的总能量”分析反应热。对于反应，HO(g)＋HO(g) = H2O2(g)，ΔH = －136 kJ·mol－39 kJ·mol ×2 = －214 kJ·/ mol。

A选项，可认为是H2(g) = H(g)＋H(g)，氢气的键能ΔH = 218 kJ·mol×2 －0 = 436 kJ·/ mol。

B选项，可认为是O2(g) = O(g)＋O(g)，氧气的键能ΔH = 249 kJ·mol×2 －0 = 498 kJ·/ mol。

比H2O2中氧氧单键键能的两倍214 kJ·/ mol×2大。

C选项，HOO(g) = HO(g)＋O(g)，解离其中氧氧单键需要的能量为ΔH = 249 kJ·/ mol＋39 kJ·/ mol－10 kJ·/ mol＝278 kJ·/ mol，比H2O2中氧氧单键的键能大。

D选项，H2O(g)＋O(g) = H2O2(g)的ΔH＝－136 kJ·/ mol－(－242 kJ·/ mol)－249 kJ·/ mol＝－143 kJ·/ mol。

3、利用盖斯定律将多个热化学方程式进行综合得到所需的反应热。

例4：[2020·全国]乙烷在一定条件可发生如下反应：

相关物质的燃烧热数据如下表所示：

ΔH1＝________ kJ·/ mol。

分析：

可以利用燃烧热的定义先写出三个热化学方程式，再利用盖斯定律用乙烷的热化学方程式减去乙烯和氢气的热化学方程式，ΔH1＝－1 560 kJ·/ mol－(－1 411 kJ·/ mol)－(－286 kJ·/ mol)＝＋137 kJ·/ mol。

由于ΔH = 反应物的总键能－生成物的总键能，也可以参照总反应式，直接计算。

例5：[2023·全国]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。

已知下列热化学方程式：

分析：

将3个热化学方程式编号①②③，利用盖斯定律用①＋③－②×2可得，所以ΔH = (a＋c－2b)

4、利用图像进行计算。

例6：(2022·重庆)“千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得ΔH4/(kJ·/ mol)为(　　)

A．＋533

B．＋686

C．＋838

D．＋1 143

分析：

可以先写出图中5个热化学方程式，再利用盖斯定律，用⑤＋①－⑥－②＋③得④，ΔH4＝＋838 kJ·/ mol。

也可以从图中观察反应途径，设铵根离子溶于水的焓变为ΔH，利用盖斯定律有：

也可计算得到反应热ΔH4＝＋838 kJ·/ mol。

例7：在微生物作用的条件下，

两步反应的能量变化示意图如图。

热化学方程式是____________。

分析：

从图中能量变化可写出两个热化学方程式，将两个热化学方程式相加可得：