例析反应热的计算

姚建华 黎高

一、比例法

根据化学计量数与ΔH的绝对值成正比求算。

例1 0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ热量，写出其热化学方程式。

解析 写出热化学方程式并配平：B2H6（g）+3O2（g）=B2O3（s）+3H2O（l） ΔH=-x kJ·mol-1。列出等式：1∶x=0.3∶649.5，则x=2165 kJ。

答案 B2H6（g）+3O2（g）=B2O3（s）+3H2O（l） ΔH=-2165 kJ·mol-1

二、公式法

1. 利用化学键能计算反应热

公式：ΔH=ΣE（反应物键能之和）-ΣE（生成物键能之和），即反应热等于反应物的键能总和与生成物键能总和之差。

例2 假如N2与水可以发生反应：2N2+6H2O=4NH3+3O2，断裂1 mol化学键所需的能量见下表：

[共价键＼&H—N＼&H—O＼&N≡N＼&O=O＼&断裂1 mol化学键

所需能量/kJ·mol-1＼&393＼&460＼&941＼&499＼&]

常温下，N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为 。

解析 ΔH=（460 kJ·mol-1×12+941 kJ·mol-1×2）-（499 kJ·mol-1×3+393 kJ·mol-1×12）=+1189 kJ·mol-1。

答案 2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g） ΔH=+1189 kJ·mol-1

2. 由反应物和生成物的总能量计算反应热

公式：ΔH=E（生成物具有的总能量）-E（反应物具有的总能量）。

例3 红磷P（s）和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量关系如图所示（图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据）。

[反应过程][能量][反应物总能量][中间产物总能量][最终产物总能量][Cl2（g），P（s）][PCl5（g）][PCl3（g），Cl2（g）] [ΔH=-93 kJ·mol-1] [ΔH=-306 kJ·mol-1]

根据上图回答下列问题：

（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式 ；

（2）PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式 。

答案 （1）2P（s）+3Cl2（g） =2PCl3（g） ΔH=-612 kJ·mol-1 （2） PCl5（g） =PCl3（g）+Cl2（g） ΔH=+93 kJ·mol-1

三、定义法

也称定“1”法，根据燃烧热或中和热的定义求算。

例4 含11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反应放出11.46 kJ的热量，该反应中和热的热化学方程式正确的是（ ）

A. KOH（aq）+[12]H2SO4（aq）=[12]K2SO4（aq）+H2O（l）

ΔH=-11.46 kJ·mol-1

B. 2KOH（aq）+H2SO4（aq）=K2SO4（aq）+H2O（l）

ΔH=-11.46 kJ·mol-1

C. 2KOH（aq）+H2SO4（aq）=K2SO4（aq）+2H2O（l）

ΔH=-11.46 kJ·mol-1

D. KOH（aq）+[12]H2SO4（aq）=[12]K2SO4（aq）+H2O（l）

ΔH=-57.3 kJ·mol-1

解析 根据中和热的定义：在稀溶液中，酸和碱反应生成“1 mol水”时的反应热。n（KOH）=0.2 mol，则1 mol KOH发生中和反应生成1 mol水时放热[11.46 kJ0.2 mol]×1 mol。

答案 D

四、十字交叉法

例5 已知：A（g）+B（g）=C（g） ΔH1；D（g）+B（g）=E（g） ΔH2，且ΔH1小于ΔH2，若A和D的混合气体1 mol完全与B反应，反应热为ΔH3，则A和D的物质的量之比为（ ）

A. [ΔH3-ΔH2ΔH3-ΔH1] B. [ΔH2-ΔH3ΔH3-ΔH1]

C. [ΔH2-ΔH3ΔH1-ΔH3] D. [ΔH3-ΔH2ΔH2-ΔH3]

解析 由题意可知，1 mol A与B完全反应的反应热为ΔH1，1 mol D与B完全反应的反应热为ΔH2，而1 mol A和D的混合气体完全与B反应，反应热为ΔH3，运用十字交叉法：

[ΔH1][ΔH2][（ΔH2-ΔH3）][（ΔH3-ΔH1）] [ΔH3][A][D]

热量的差值之比，即A和D的物质的量之比。

答案 B

五、平衡移动法

例6 已知298K时，2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g） ΔH=-197 kJ·mol-1，在相同温度下，向密闭容器甲中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q1，向另一体积相同的密闭容器乙中通入1 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出的热量Q2，则下列关系式正确的是（ ）

A. 2Q2=Q1 B. 2Q2

C. Q2

解析 SO2和O2的反应是可逆反应，不可能进行到底，因此，甲容器反应达到平衡时放出热量Q1<197 kJ，而乙容器在O2的量不变，SO2的量减少一半的情况下，平衡正向进行的趋势减小，因此Q2

答案 C

六、整合法

利用盖斯定律，对若干个化学反应方程式进行整合求算。

例7 已知下列热化学方程式： 2H2O（l）=2H2（g）+O2（g） ΔH=+571.6 kJ·mol-1；2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） ΔH=-483.6 kJ·mol-1。当1 g液态水变成气态水时，其热量变化为（ ）

①放出 ②吸收 ③2.44 kJ ④4.88 kJ

A. ①④ B. ①③ C. ②④ D. ②③

解析 依据盖斯定律，化学反应不论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，将两个热化学方程式合并，写出液态水和气态水的热化学方程式：H2O（l）=H2O（g） ΔH=+44 kJ·mol-1。则1 g水由液态变成气态时热量变化为44×[118]=2.44 kJ。

答案 D

七、拆分法

例8 根据热化学方程式（在101 kPa时）：S（s）+O2（g）=SO2（g） ΔH=-297.23 kJ·mol-1，下列说法中不正确的是（ ）

A. S的燃烧热为297.23 kJ·mol-1

B. S（g）+O2（g）=SO2（g）放出热量大于297.23 kJ

C. S（g）+O2（g）=SO2（g）放出热量小于297.23 kJ

D. 形成1 mol SO2的化学键所释放的总能量大于断裂1 mol S（s）和1 mol O2（g）的化学键所吸收的总能量

解析 根据题给燃烧热的热化学方程式可知A、D项正确。若想确定B项与C项，需将题设热化学方程式拆分为：S（s）=S（g） ΔH1> 0；S（g）+O2（g）=SO2（g） ΔH2 < 0；ΔH1+ΔH2=-297.23 kJ·mol-1 ΔH2=-297.23 kJ·mol-1-ΔH1 <-297.23 kJ·mol-1，即放出热量的数值大于297.23 kJ。

答案 C

八、直接法

例10 100 g C不完全燃烧所得气体中，CO占[13]体积，CO2占[23]体积且C（s）+[12]O2（g）=CO（g） ΔH=-110.35 kJ·mol-1；CO（g）+[12]O2（g）=CO2（g） ΔH=-282.5 kJ·mol-1。与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（ ）

A. 392.92 kJ B. 2489.4 kJ

C. 784.72 kJ D. 3274.3 kJ

解析 由题意可知，由于气体中CO未完全燃烧造成热量的损失，则此CO完全燃烧时释放的热量即为损失的热量。

答案 C