内容正文:
核心素养提升(六) 利用化学键计算反应的能量变化
计算方法(以H2+Cl2==2HCl为例)
1.图示形象展示
2.计算过程分析
形成化学键
放出的能量
断裂化学键
吸收的能量
H2
Cl2
HCl
1 mol 化学键[来源:学科网][来源:学.科.网]
436 kJ
243 kJ
431 kJ
H2+Cl2===2HCl[来源:Z,xx,k.Com]
共吸收436 kJ+243 kJ=679 kJ[来源:Z,xx,k.Com][来源:学科网]
共放出862 kJ
431×2=862 kJ
679 kJ-862 kJ=-183 kJ,即反应放出183 kJ热量
3.计算公式推导
利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化:
ΔQ=Q(吸)-Q(放)
注:公式中Q(吸)表示反应物中化学键断裂时吸收的总能量,Q(放)表示生成物中化学键形成时放出的总能量。
1.碘蒸气是紫红色气体,在较高温度下与足量氢气发生反应生成无色气体碘化氢,但紫红色并未完全消失。已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为:H—H:436 kJ,I—I:151 kJ,H—I:299 kJ,下列对H2(g)+I2(g)((2HI(g)(已知g为气体)的反应情况判断错误的是( )
A.放热反应
B.吸热反应
C.氧化还原反应
D.1 mol H2(g)和1 mol I2(g)完全反应放出11 kJ的热量
B [依据题意,断裂1 mol H—H键和1 mol H—I键共吸收的能量=436 kJ+151 kJ=587 kJ,形成2 mol H—I键共放出的能量=299 kJ×2=598 kJ,即该反应为放热反应且放出11 kJ的热量,ΔH表示反应进行完全时,所吸收或放出的热量;根据化学方程式可知该反应也是氧化还原反应。]
2.已知反应A2+B2==2AB,破坏1 mol A2中的化学键吸收的能量为Q1 kJ,破坏1 mol B2中的化学键吸收的能量为Q2 kJ,形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ,则下列说法正确的是( )
A.若A2和B2的总能量之和等于AB的总能量,则该反应既不放出能量,也不吸收能量
B.若A2和B2的总能量之和小于AB的总能量,则该反应放出能量
C.若该反应放出能量,则Q1+Q2<Q3
D.若该反应吸收能量,则Q1+Q2>2Q3
D [A项,所有化学反应都伴随着能量的变化,A项错误;B项,若反应物的总能量大于生成物的总能量,则反应放出能量,反之,反应吸收能量,B项错误;若破坏反应物化学键吸收的总能量小于形成生成物化学键释放的总能量,则反应放出能量,反之,反应吸收能量,故C项错误,D项正确。]
3.SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)+3F2(g)==SF6(g)的能量变化为( )
A.放出1 780 kJ的能量
B.放出1 220 kJ的能量
C.放出450 kJ的能量
D.吸收430 kJ的能量
B [断开3 mol F—F键共需要吸收160 kJ×3的能量,1 mol S变成气态需要吸收280 kJ的能量,反应共吸收的能量为760 kJ。生成1 mol SF6释放330 kJ×6=1 980 kJ的能量,因此反应S(s)+3F2(g)==SF6(g)放出能量为1 980 kJ-760 kJ=1 220 kJ。]
4.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的.如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化,下列说法正确的是( )
A.1 mol N2(g)和NA个O2(g)反应放出的能量为180 kJ
B.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
C.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
D.吸热反应一定需要加热才能发生
B [A项,化学反应中的能量变化=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量=946 kJ+498 kJ-2×632 kJ=180 kJ,故该反应是吸热反应,错误;B项,依据A计算可知反应是吸热反应,依据能量守恒,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量,正确;C项,通常情况下,N2(g)和O2(g)混合不能直接生成NO,错误;D项,一个化学反应是吸热还是放热与反应条件无关,氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应,在常温下即可进行,错误。]
5.用Cl2生产某些含氯有机物时会产