发布时间 : 星期五 文章(浙江专用)2020版高考化学二轮复习专题八第2课时焓变、熵变及自发反应讲义(含解析)更新完毕开始阅读a6e43545b9f67c1cfad6195f312b3169a451eaed
(3)根据盖斯定律,由反应Ⅱ×2减反应Ⅰ可得:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)
2NH4HCO3(aq),则有ΔH3=2ΔH2-ΔH1。
答案 (1)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3 (2)MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=-248 kJ/mol (3)2ΔH2-ΔH1 备考策略
根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法 (1)计算步骤
(2)计算方法
考向二 利用键能计算ΔH
2.甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主要反应如下: ①CO(g)+2H2(g)②CO2(g)+3H2(g)③CO2(g)+H2(g)
CH3OH(g)ΔH1
CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2 CO(g)+H2O(g)ΔH3
回答下列问题:已知反应①中的相关的化学键键能数据如表:
化学键 H—H 436 C—O 343 -1
CO H—O 465 -1
C—H 413 E/(kJ·mol-1) 1 076 由此计算ΔH1=________ kJ·mol,已知ΔH2=-58 kJ·mol,则ΔH3=________ kJ·mol
-1
。
解析 反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值,则根据方程式CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)可知ΔH1=1 076 kJ·mol+2×436 kJ·mol-3×413 kJ·mol-
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343 kJ·mol-465 kJ·mol=-99 kJ·mol。根据盖斯定律可知②-①即可得到反应③,则ΔH3=-58 kJ·mol+99 kJ·mol=+41 kJ·mol。 答案 -99 +41 备考策略
利用键能计算反应热 1.ΔH与键能的关系
ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能
2.利用键能计算反应热,其关键是算清物质中化学键的数目 常见物质中的化学键数目
CO2 物质 (C===O) 键数 2 (C—H) 4 (P—P) (Si—O) 6 4 1.5 2 CH4 P4 SiO2 石墨 金刚石 (S—S) 8 2 S8 Si -1
-1
-1
考向三 影响熵变大小的因素
3.(2019·嘉兴丽水3月模拟节选)工业上可利用CO2来制备清洁液体燃料甲醇,有关化学反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.6 kJ·mol H2O(g)+CO(g) ΔH2=+41 kJ·mol
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-1
反应Ⅰ在________(填“低温”或“高温”)下可自发反应。 解析 对于反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.6 kJ·mol,ΔH<0,ΔS-1
<0,则如反应能自发进行,应满足ΔH-TΔS<0,低温下即可进行。 答案 低温 备考策略
熵变(ΔS)与体系中反应前后物质的量的变化值有关: 1.对有气体参加的反应
主要看反应前后气体物质的量的变化值即Δn(g),Δn(g)正值越大,反应后熵增加越大;Δn(g)负值越大,反应后熵减越多。 2.对没有气体参加的反应
主要看各物质总的物质的量的变化值即Δn(总),Δn(总)正值越大,熵增越大;Δn(总)负值绝对值越大,反应后熵减越多。 考向四 自发反应的判断依据
4.(2017·浙江“七彩阳光”联合模拟,30节选)已知在298 K和101 kPa条件下,有如下反应:
反应Ⅰ:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol 反应Ⅱ:2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2=-221 kJ·mol 反应Ⅲ:N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH3=+180.5 kJ·mol 试回答下列问题:
汽车尾气净化原理为反应Ⅳ:2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH=________,该反应
-1-1
-1
能自发进行的条件是________。(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
解析 根据盖斯定律可知反应Ⅳ由(反应Ⅰ×2-反应Ⅱ-反应Ⅲ)得到,则ΔH=(-393.5 kJ·mol)×2-(-221 kJ·mol)-(+180.5 kJ·mol)=-746.5 kJ·mol;由ΔG=ΔH-TΔS<0,其中ΔH<0、ΔS<0,可知该反应在低温下能自发进行。 答案 -746.5 kJ·mol 低温 备考策略
化学反应的自发性的判断
1.自发过程:在一定的条件下,不需要外力就可以自动进行的过程。
2.焓变判断:一个自发的过程,体系趋向是由能量高的状态向能量低的状态转化。对化学反应而言,放热反应有自发的倾向。但是,吸热反应也有自发的,放热反应也有不自发的。 3.熵变判断:在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增加。 4.自由能变ΔG的的判断方法ΔG=ΔH-TΔS
ΔG<0,反应正向自发进行。ΔG=0,反应处在平衡状态。ΔG>0,反应逆向自发进行。 ①一个放热的熵增加的反应,肯定是一个自发的反应。 ΔH<0,ΔS>0,ΔG<0
②一个吸热的熵减少的反应,肯定是一个不自发的反应。 ΔH>0,ΔS<0,ΔG>0
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③一个放热的熵减少的反应,降低温度,有利于反应自发进行。ΔH<0,ΔS<0,要保证ΔG<0,T要降低。
④一个吸热的熵增加的过程,升高温度,有利于反应自发发生。ΔH>0,ΔS>0,要保证ΔG<0,T要升高得足够高。
1.(2018·浙江金丽衢十二校高三上节选)为应对全球石油资源口益紧缺。提高煤的利用效率,我国开发了煤制烃技术,并进入工业化试验阶段。
煤气化制合成气(CO和H2):C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ/mol该反应在高温下能自发进行,理由是________________。
解析 由于该反应中ΔH>0,另外气体的物质的量增加,因此ΔS>0根据ΔG=ΔH-TΔS<0,在高温下反应能自发进行。 答案 ΔH>0,ΔS>0
2.(2018·浙江名校协作体高三上节选)研究NOx、CO2的吸收利用,对促进低碳社会的构建和环境的保护具有重要意义。
已知C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=a kJ·molN2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=b kJ·mol H2O(l)===H2O(g) ΔH=c kJ·mol则C2H4(g)+6NO(g)解析 已知:
①已知C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=a kJ·mol
②N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=b kJ·mol ③H2O(l)===H2O(g) ΔH=c kJ·mol
根据盖斯定律:将方程式①-3×②-2×③得C2H4(g)+6NO(g)
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3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)的反应热ΔH=________。
3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)
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的ΔH=(a-3b-2c) kJ·mol;故答案为:(a-3b-2c) kJ·mol。 答案 (a-3b-2c) kJ·mol
3.(2019·台州一模节选)烟气(主要污染物SO2、NO、NO2)的大量排放造成严重的大气污染,国内较新研究成果是采用以尿素为还原剂的脱酸脱硝一体化技术。脱硫总反应:SO2(g)+1
CO(NH2)2(aq)+2H2O(l)+O2(g)===(NH4)2SO4(aq)+CO2(g)。已知该反应能自发进行,这条件是
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