巧用能量坐标图解“反应热”相关问题.docx

1、巧用能量坐标图解“反应热”相关问题 能量坐标图是描述反应过程中能量变化的一种直观图形， 若反应物的能量高于生成物的 能量，则反应放热，其反应热 = 反应物储存的能量 生成物储存的能量。能量坐标 图为“反应热”相关问题的理解提供了更直接的途径。在能量坐标图中，横坐标描述反应过 程，纵坐标描述物质储存的能量变化，用能量坐标图协助解“反应热”相关问题归纳如下： 1 1 协助理解盖斯定律协助理解盖斯定律 即：一个化学分成两步进行的反应热之和等于该反应一步进行时的反应热即：一个化学分成两步进行的反应热之和等于该反应一步进行时的反应热 例： 已知：C(s) + O2 (g) = CO(g) H1 = Q1

2、 kJ/mol； CO(g) + O2 (g) = CO2(g) H2 = Q2 kJ/mol； 请写出由固态碳和氧气反应生成二氧化碳气体的热化学方程式。 解：依据题意第一步：固体碳和氧气反应生成一氧化碳气体，放出 Q1 kJ/mol 的能 量，第一步一氧化碳气体继续和氧气反应生成二氧化碳气体，放出 Q2 kJ/mol 的能量，画 出坐标图： 从图上可以直观的看出： C(s) + O2 (g) = CO2(g) 的反应热是已知两步反应的加和。 故该反应的热化学 方程式为： C(s) + O2 (g) = CO2(g) H3 = （Q1 + Q2） kJ/mol 温馨提示温馨提示：写热化学方程式

3、时请一定注意正负号问题，因为化学科学领域内，它不是读 “正”、“负”的，在特定的环境下有特定的读法，在能量相关问题中“+”读“吸收”， “”读“放出”。 2 2 不同状态的同种物质作为反应物或生成物造成的不同反应热的比较与计算不同状态的同种物质作为反应物或生成物造成的不同反应热的比较与计算 反应物状态不同、生成物状态完全相同时反应热的比较与计算反应物状态不同、生成物状态完全相同时反应热的比较与计算 例： 已知：S(s) + O2(g) = SO2(g) H 1 = - 9276 kJ/mol S(g) + O2(g) = SO2(g) H 2 = - 11303.5 kJ/mol 计算在该条件

4、下硫的升华热。 解： 由题可知： S(s)和 O2(g) 的平均储存能量比 SO2(g)的平均储存能量高 9276 kJ， S(g)、 O2(g)的平均储存能量比 SO2(g)的平均储存能量高 11303.5 kJ，画出坐标图： 由图可以看出： 硫的升华热为： H 1和H 2之差， 升华热为吸热过程， 用正号表示： 硫的升华热为：（11303.5- 9276 ）kJ/mol = 2207.5 kJ/mol 。 反应物状态完全相同、生成物状态不同时反应热的比较与计算反应物状态完全相同、生成物状态不同时反应热的比较与计算 已知: H2(g)+1/2 O2 (g) H2O (g) H 1 = 241

5、.8 kJ/mol H2(g)+ 1/2 O2 (g) H2O (l) H 2 =285.8 kJ/mol H2O(l) H2O (g) H 3 = ，H1、H2、 H3的关系 。 解：由题可知：H2、O2 混合气体的平均储存能量比 H2O (g) 的平均储存能量高 241.8 kJ，H2、O2 混合气体的平均储存能量比 H2O (l) 的平均储存能量高 285.8 kJ，画出坐标 图： 由图可知： H 3 = H 2 - H 1 = 285.8241.8 kJ/mol = 45 kJ/mol； 经验总结经验总结： 对于放热反应： 反应物状态完全相同，生成物为气态时放出的热量小于生成物为液态、

6、固态时放出的热量； 生成物状态完全相同，反应物为气态时放出的热量大于生成物为液态、固态时放出的热量。 3 3同素异形体之间转化反应的反应热计算（及同素异形体之间稳定性的比较）同素异形体之间转化反应的反应热计算（及同素异形体之间稳定性的比较） 例： 已知： （1）已知：金刚石、石墨的热化学方程式： C(s，金刚石)+ O2 (g) O2 (g)； H1 = 395.4 kJ/mol C(s，石墨)+ O2 (g) CO2(g) ； H 2 = 393.5 kJ/mol 则 石 墨 转 化 为 金 刚 石 的 反 应 热 H= ， 两 物 质 中 较为稳定 。 解：由题可知：C(s，金刚石)、O2

7、的平均能量比 CO2 (g)的平均储存能量高 395.4 kJ， C(s，石墨)、O2的平均能量比 CO2 (g)的平均储存能量高 393.5 kJ， 画出坐标图： 由图可知：C(s，金刚石) 的平均储存能量比 C(s，石墨) 的平均储存能量高，物质 本身储存的能量越低越稳定，所以，C(s，石墨)比 C(s，金刚石)稳定；由金刚石转化为石 墨的焓变 C(s，金刚石) = C(s，石墨)H =H1 - H 2 = 395.4 kJ/mol （ 393.5 kJ/mol）= 1.9 kJ/mol。 综上所述，在化学反应能量的相关计算中，用坐标图协助理解，会将繁琐、不易 理解的计算过程变得更直观、易于理解。