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AP化学:焓

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例子问题

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例子问题1:焓

关于化学反应，下列哪个说法是正确的?

可能的答案:

催化剂降低了反应的焓变

吸热反应的活化能比放热反应低

的 $\small \Delta H$ 正向反应的值是负的 $\small \Delta H$ 反向反应的值

放热反应总是自发的

正确答案:

的 $\small \Delta H$ 正向反应的值是负的 $\small \Delta H$ 反向反应的值

解释：

当一个化学反应用图形表示时，我们看到正向反应和逆向反应之间的焓变是相反的。如果一个反应在正向过程中产生能量，它就需要在逆向过程中输入能量，反之亦然。

$reactant\ +heat\rightleftharpoons product,\ \Delta H=+$

$product\rightleftharpoons heat\ +reactant,\ \Delta H=-$

催化剂只影响化学反应的速率;它不影响平衡。最后，放热反应并不总是自发的，但与吸热反应相比，放热反应的活化能较低。

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例子问题2:焓

$\Delta H_f=0kJ$

O_2 $\Delta H_f=0kJ$

MgO $\Delta H_f=-601kJ$

下面这个反应的焓变是多少?

$2Mg +O_2\rightarrow 2MgO$

可能的答案:

$-300.5\frac{kJ}{mol}$

$601\frac{kJ}{mol}$

$-601\frac{kJ}{mol}$

$1202\frac{kJ}{mol}$

$-1202\frac{kJ}{mol}$

正确答案:

$-1202\frac{kJ}{mol}$

解释：

焓变的计算公式为:

$\Delta H_{products} - \Delta H_{reactants}$

当 $\Delta H$ 不能测量，它可以从已知的生成焓计算。

$\Delta H_f=0kJ$

O_2 $\Delta H_f=0kJ$

MgO $\Delta H_f=-601kJ$

在进行计算之前，首先平衡反应是很重要的。这些系数对于确定反应的焓变是很重要的。

$2Mg +O_2\rightarrow 2MgO$

$\Delta H_{rxn}=2(\Delta H_{MgO})-2(\Delta H_{Mg})-\Delta H_{O_{2}}$

$\Delta H_{rxn}=2(-601kJ)-2(0kJ)-0kJ$

$\Delta H_{rxn}=-1202\frac{kJ}{mol}$

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示例问题3:焓

二氧化氮的形成是一个两步过程。

$\small N_{2} + O_{2} \rightarrow 2NO$ $\small \Delta H = 180kJ$

$\small 2NO + O_{2}\rightarrow 2NO_{2}$ $\small \Delta H = -112kJ$

净反应是 $\small N_{2} + 2O_{2} \rightarrow 2NO_{2}$ ．

生成4mol二氧化氮时焓变是多少?

可能的答案:

$\small 292kJ$

173kJ

$\small 68kJ$

$\small 136kJ$

$\small -44kJ$

正确答案:

$\small 136kJ$

解释：

赫斯定律指出，整个反应的焓变等于反应中每一步的焓变之和。换句话说，我们可以通过把二氧化氮形成的两个步骤的焓变相加来确定它的焓变。

$\Delta H_{step1}+\Delta H_{step2}=\Delta H_{}$

180kJ+(-112kJ)=68kJ

这就得到了反应物的总焓变， $\small N_{2} + 2O_{2} \rightarrow 2NO_{2}$ ．因为题目要求的是4mol二氧化氮的焓变，所以这个值必须翻倍。这个反应只产生了2摩尔的二氧化氮。

$\frac{68kJ}{2mol\ NO_2}*2=\frac{136kJ}{4mol\ NO_2}$

$\Delta H_{4mol}=136kJ$

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例子问题1:焓

计算ΔH得到以下反应:

CH_{4 (g)}+ O₂(g)⇌有限公司_{2 (g)}+ H₂O(左)

复合ΔH

CH₄(g) -74.8焦每摩尔

H₂O (l) -285.8 kJ/mol

有限公司₂(g) -393.5焦每摩尔

可能的答案:

-604.5焦每摩尔

604.5焦每摩尔

没有足够的信息

889.7焦每摩尔

-890.3焦每摩尔

正确答案:

-890.3焦每摩尔

解释：

ΔH = Σ ΔHf products - Σ ΔHf反应物

Δ高频O₂或者任何元素都是0

第一步是平衡等式:

CH_{4 (g)}+ O₂(g)⇌有限公司_{2 (g)}+ 2 h₂O(左)

ΔH = Σ ΔHf products - Σ ΔHf反应物

=[-393.5焦每摩尔+ 2(-285.8)焦每摩尔)-(-74.8焦每摩尔)

= -890.3焦每摩尔

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示例问题5:焓

$A \rightarrow E+F$ $\Delta H=-50kJ$

$E+F\rightarrow C+G$ $\Delta H=+85 kJ$

$B+G \rightarrow D$ $\Delta H= -10kJ$

给定反应的焓变是多少?

$A+B\rightarrow C+D$

可能的答案:

-100kJ

+45kJ

+75kJ

-30kJ

+25kJ

正确答案:

+25kJ

解释：

焓变的计算公式为:

$\Delta H_{products} - \Delta H_{reactants}$

当 $\Delta H$ 无法测量，可以从已知的反应中计算出来。在这种情况下已知的反应是已知的。

$A \rightarrow E+F$ $\Delta H=-50kJ$

$E+F\rightarrow C+G$ $\Delta H=+85 kJ$

$B+G \rightarrow D$ $\Delta H= -10kJ$

既然反应的顺序是正确的，把所有的 $\Delta H$ 值一起可以用来计算 $\Delta H$ 的反应。

$A+E+F+B+G\rightarrow E+F+C+G+D$

$\text{Net reaction: }A+B\rightarrow C+D$

$\Delta H=-50kJ+85kJ-10kJ=25kJ$

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例子问题1:焓

NO_2 $\Delta H_f=33kJ$

$O_{2(g)}$ $\Delta H_f=0kJ$

$N_{2(g)}$ $\Delta H_f=0kJ$

下面这个反应的焓变是多少?

$N_{2(g)}+O_{2(g)}\rightarrow NO_2$

可能的答案:

$33\frac{kJ}{mol}$

$15\frac{kJ}{mol}$

$25\frac{kJ}{mol}$

$42\frac{kJ}{mol}$

$66\frac{kJ}{mol}$

正确答案:

$66\frac{kJ}{mol}$

解释：

焓变的计算公式为:

$\Delta H_{products} - \Delta H_{reactants}$

当 $\Delta H$ 不能测量，它可以从已知的生成焓计算。

NO_2 $\Delta H_f=33kJ$

$O_{2(g)}$ $\Delta H_f=0kJ$

$N_{2(g)}$ $\Delta H_f=0kJ$

在进行计算之前，首先平衡反应是很重要的。这些系数对于确定反应的焓变是很重要的。

$N_{2(g)}+2O_{2(g)}\rightarrow 2NO_2$

$\Delta H_{rxn}=2(\Delta H_{NO_2})-\Delta H_{N_{(g)}}-2(\Delta H_{O_{2(g)}})$

$\Delta H_{rxn}=2(33kJ)-0kJ-2(0kJ)$

$\Delta H_{rxn}=66\frac{kJ}{mol}$

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示例问题7:焓

$N_{2(g)}$ $\Delta H_f=0 kJ$

$O_{2(g)}$ $\Delta H_f=0 kJ$

$\Delta H_f=90kJ$

下面这个反应的焓是多少?

$N_{2(g)}+O_{2(g)}\rightarrow 2NO$

可能的答案:

$180\frac{kJ}{mol}$

$15\frac{kJ}{mol}$

$0\frac{kJ}{mol}$

$45\frac{kJ}{mol}$

$90\frac{kJ}{mol}$

正确答案:

$180\frac{kJ}{mol}$

解释：

焓变的计算公式为:

$\Delta H_{products} - \Delta H_{reactants}$

当 $\Delta H$ 不能测量，它可以从已知的生成焓计算。

$N_{2(g)}$ $\Delta H_f=0 kJ$

$O_{2(g)}$ $\Delta H_f=0 kJ$

$\Delta H_f=90kJ$

在进行计算之前，首先平衡反应是很重要的。这些系数对于确定反应的焓变是很重要的。对于这个特殊的反应，因为有两摩尔生成物，生成焓必须乘以2。

$N_{2(g)}+O_{2(g)}\rightarrow 2NO$

$\Delta H_{rxn}=2(\Delta H_{NO})-\Delta H_{N_{2(g)}}-\Delta H_{O_{2(g)}}$

$\Delta H_{rxn}=2(90kJ)-0kJ-0kJ$

$\Delta H_{rxn}=180\frac{kJ}{mol}$

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示例问题8:焓

$NO_{(g)}$ $\Delta H_f=90kJ$

$O_{2(g)}$ $\Delta H_f=0kJ$

$NO_{2}$ $\Delta H_f=33kJ$

下面这个反应的焓变是多少?

$NO_{(g)}+O_{2(g)} \rightarrow NO_2$

可能的答案:

$-114\frac{kJ}{mol}$

$-147\frac{kJ}{mol}$

$123\frac{kJ}{mol}$

$-57\frac{kJ}{mol}$

$-24\frac{kJ}{mol}$

正确答案:

$-114\frac{kJ}{mol}$

解释：

焓变的计算公式为:

$\Delta H_{products} - \Delta H_{reactants}$

当 $\Delta H$ 不能测量，它可以从已知的生成焓计算。

$NO_{(g)}$ $\Delta H_f=90kJ$

$O_{2(g)}$ $\Delta H_f=0kJ$

$NO_{2}$ $\Delta H_f=33kJ$

在进行计算之前，首先平衡反应是很重要的。这些系数对于确定反应的焓变是很重要的。

$2NO_{(g)}+O_{2(g)}\rightarrow 2NO_{2}$

$\Delta H_{rxn}=2(\Delta H_{NO_2})-2(\Delta H_{NO_{(g)}})-\Delta H_{O_{2(g)}}$

$\Delta H_{rxn}=2(33kJ)-2(90kJ)-0kJ$

$\Delta H_{rxn}=-114\frac{kJ}{mol}$

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例子问题1:焓

$C_4H_{10}$ $\Delta H_f=-126kJ$

O_2 $\Delta H_f=0kJ$

CO_2 $\Delta H_f=-394kJ$

H_2O $\Delta H_f=-286kJ$

下面这个反应的焓变是多少?

$C_4H_{10}+O_2\rightarrow CO_2+H_2O$

可能的答案:

$-145\frac{kJ}{mol}$

$+1416\frac{kJ}{mol}$

$-500\frac{kJ}{mol}$

$-5760\frac{kJ}{mol}$

$-554\frac{kJ}{mol}$

正确答案:

$-5760\frac{kJ}{mol}$

解释：

焓变的计算公式为:

$\Delta H_{products} - \Delta H_{reactants}$

当 $\Delta H$ 不能测量，它可以从已知的生成焓计算。

$C_4H_{10}$ $\Delta H_f=-126kJ$

O_2 $\Delta H_f=0kJ$

CO_2 $\Delta H_f=-394kJ$

H_2O $\Delta H_f=-286kJ$

在进行计算之前，首先平衡反应是很重要的。这些系数对于确定反应的焓变是很重要的。

$2C_4H_{10}+13O_2\rightarrow 8CO_2+10H_2O$

$\Delta H_{rxn}=8(\Delta H_{CO_2})+10(\Delta H_{H_2O})-2(\Delta H_{C_4H_{10}})-13(\Delta H_{O_2})$

$\Delta H_{rxn}=8(-394kJ)+10(-286kJ)-2(-126kJ)-13(0kJ)$

$\Delta H_{rxn}=-5760\frac{kJ}{mol}$

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示例问题10:焓

考虑以下燃烧反应:

$C_{3}H_{8}_{(g)} + 5O_{2}_{(g)} \rightarrow 3CO_{2}_{(g)} + 4H_{2}O_{(g)}$

下表是化合物的生成焓:

$\Delta H_{C_{3}H_{8}} = -103.85\frac{kJ}{mol}$

$\Delta H_{CO_{2}} = -393.5\frac{kJ}{mol}$

$\Delta H_{H_{2}O} = -241.82\frac{kJ}{mol}$

如果燃烧了1mol丙烷，反应的焓是多少?

可能的答案:

-739kJ

-2148kJ

-2044 kJ

-531kJ

正确答案:

-2044 kJ

解释：

既然有了生成焓，我们可以用下面的公式求出反应的焓:

$\Delta H_{reaction} = \Delta H_{products} - \Delta H_{reactants}$

我们需要用配平方程的系数来计算焓。

$C_{3}H_{8}_{(g)} + 5O_{2}_{(g)} \rightarrow 3CO_{2}_{(g)} + 4H_{2}O_{(g)}$

由于氧气是单质的，它没有生成焓，因此从方程中省略了。

$\Delta H_{reaction}=3(\Delta H_{CO_2})+4(\Delta H_{H_2O})-\Delta H_{C_3H_8}$

$\Delta H_{reaction}=3(-393.5\frac{kJ}{mol})+4(-241.82\frac{kJ}{mol})-(-103.85\frac{kJ}{mol})$

$\Delta H_{reaction}=-2044\frac{kJ}{mol}$

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