反应热计算技巧例析

反应热计算技巧例析化学反应热的计算主要以热化学方程式、盖斯定律、燃烧热等的相关知识为理论基础。进行反应热计算的常用方法有：常规计算法即列方程或方程组法、十字交叉法、平均值法、估算法及极限思维法等等。在进行具体求解时，要根据情况选择适宜的方法，不仅要考虑会解，还要考虑巧解以及最佳解。本文将以下列题目为例进行具体说明。例1:已知两个热化学方程式：H2(g)+O2(g)＝H2O(l)△H=-285.8kJ/molC3H8（g）+5O2（g）＝3CO2（g）+4H2O（l）△H=-2220.0kJ/mol实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ，则混合气体中H2与C3H8的体积比是()A．1：3 B．3：1 C．1：4 D．1：1解析:此题属于计算型选择题，可以采取以下方法进行求解。方法一：常规计算法即列方程或方程组法设混合气中H2的物质的量为x，则C3H8的物质的量为5mol－x。根据题意，列方程为：285.8kJ/mol×x＋2220.0kJ/mol×（5mol－x）解得H2的物质的量x=3.75mol；C3H8的物质的量为5mol－3.75mol=1.25mol。混合气体中H2与C3H8的体积比即物质的量之比为3：1，选B。小结：以常规方法进行计算求解，思路直接，便于理解，为我们解题时的首选方法，但是由于一般需要列方程，步骤烦琐，计算量较大，因此在解计算型选择题时尽量避免使用。现提供以下方法进行巧解。方法二：估算排除法因为C3H8的燃烧热为2220.0kJ/mol，而两者燃烧共放热3847kJ，故5mol混合气H2和C3H8的体积比一定大于1：1，而四个选项中只有B选项符合题意。注意此法仅适用于选择题。方法三：十字交叉法H2和C3H8的平均燃烧热：3847KJ/5mol=769.4kJ/mol，则有H2285.81450.6769.4C3H82220.0483.61450.6/483.6=3/1即为二者的体积之比。在此种解法中其实已经渗透了极限思维的解题模式。例2:已知有下列热化学方程式：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现有由上述五种烃中的两种组成的混合气体2mol,充分燃烧后放出3037.6kJ的热量,则下列那些组合是不可能的()A.CH4和C2H2B.CH4和C2H6C.C3H8和C2H6D.C3H8和C2H解析:此题采取平均值法来解较为简便。混合气体的平均燃烧热：3037.6kJ/2mol=1518.8kJ/mol，因此两种气体的燃烧热必须有一种大于平均燃烧热，另一种小于平均燃烧热。五种气体中,燃烧热大于平均燃烧热的有C3H8和C2H6,小于平均燃烧热的有CH4、C2H2和C2H4，经排除可知A.C符合题意。答案：A.C例3:已知常温常压下，金刚石和石墨燃烧的热化学方程式分别为：⑴C(金刚石)+O2(g)＝CO2(g)△H=-395.41kJ/mol⑵C(石墨)+O2(g)＝CO2(g)△H=-393.5kJ/mol据此判断,下列说法正确的是()由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高解析：根据盖斯定律“不管化学反应是一步完成或是分几步完成，这个反应的总的热效应是相同的。”以及化学方程式相加减，同时焓变△H相加减等知识可解答该题。将以上两个热化学方程式相减，即⑴－⑵可得热化学方程式：C(石墨)＝C(金刚石)△H=1.91kJ/mol。则由此热化学方程式可推得答案A符合题意。例4：在同温同压下,下列各组热化学方程式中，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：将反应过程2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=-Q2kJ/mol分成两步进行：2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)△H=-Q1kJ/mol，2H2O(g)=2H2O(l)△H=-QkJ/mol，则由盖斯定律可得以下关系：Q2=Q1+Q，故Q2＞Q1；B．将反应过程S(g)+O2(g)＝SO2(g)△H=-Q1kJ/mol分成两步进行：S(g)=S(s)H=-QkJ/mol，S(s)+O2(g)＝SO2(g)△H=-Q2kJ/mol，则由盖斯定律可得以下关系：Q1=Q2+Q故Q1＞Q2；C．将反应过程C(s)+O2(g)＝CO2(g)△H=-Q2kJ/mol分成两步进行：C(s)+1/2O2(g)＝CO(g)△H=-Q1kJ/mol，CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g)△H=-QkJ/mol，则由盖斯定律可得以下关系：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酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（）。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酒精液体即0.5mol完全燃烧，最后恢复到室温,产物为液态水。其热化学方程式将由题干中三个热化学方程式相加减得到。⑴C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）△H=－Q3kJ/mol⑵C2H5OH（g）=C2H5OH（l）△H=－Q2kJ/mol⑶H2O(g)=H2O(l)△H=－Q1kJ/mol将⑴－⑵＋3×⑶，整理液态可得酒精燃烧的热化学方程式：C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=－（Q3－Q2＋3Q1）kJ/mol则0.5mol酒精完全燃烧生成液态的水，放出的热量为：0.5(3Q1－Q2+Q3)。答案选D。小结：利用热化学方程式进行计算时需要注意以下几点：热化学方程式中各物质的化学计量数仅表示该物质的物质的量，因此各物质的化学计量数可以是整数，也可