教招筆試中考察反應(yīng)熱計(jì)算的解題思路
在教師招聘考試中,時(shí)常考察到關(guān)于反應(yīng)熱的計(jì)算,出題時(shí)往往會(huì)給幾個(gè)已知反應(yīng)熱的熱化學(xué)方程式,然后求算某個(gè)目標(biāo)方程式的反應(yīng)熱。此時(shí),考生就需要利用蓋斯定律,將已知的若干方程式組合得出目標(biāo)方程式,從而依據(jù)變換關(guān)系求算反應(yīng)熱。這個(gè)應(yīng)用的過(guò)程本身不難,但考試時(shí)間分秒必爭(zhēng),若能利用一些做題技巧,則可以大大加快做題速度,并能避免不必要的計(jì)算錯(cuò)誤,故這里就給大家分享下快速解題的思路。
【例1】探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素,有利于CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下:
【答案】-90.4kJ/mol。
解題思路:利用蓋斯定律,從已知方程中組合出目標(biāo)方程,求算反應(yīng)熱。
解析:方程II可以認(rèn)為是方程I減去方程III,故其反應(yīng)熱ΔH2=ΔH1-ΔH3=-49.5kJ/mol-40.9kJ/mol=-90.4kJ/mol。
【點(diǎn)評(píng)】本題是利用蓋斯定律求算反應(yīng)熱的基本題型,本題分析過(guò)程較為簡(jiǎn)單,考試在計(jì)算中需要明確目標(biāo)方程式是如何從已知方程式中轉(zhuǎn)變而來(lái)的。特別的,反應(yīng)熱的正負(fù)值要帶入計(jì)算,如果計(jì)算結(jié)果為正值,也要標(biāo)記上“+”號(hào),另外也不要忘記反應(yīng)熱的單位,答案的嚴(yán)謹(jǐn)性。
【例2】NH3、NO、NO2都是有毒氣體,必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理,否則會(huì)污染空氣。
(1)已知如下熱化學(xué)方程式:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=akJ/mol;
②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=bkJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH3=ckJ/mol;
則4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g) ΔH=___________。
【答案】(2a+b+2c)kJ/mol。
解析:本題的目標(biāo)方程可以由2個(gè)①+1個(gè)②+2個(gè)③得到,故ΔH=(2a+b+2c)kJ/mol。
【點(diǎn)評(píng)】本題依然是關(guān)于蓋斯定律的典型計(jì)算,但涉及到3個(gè)方程式的組合變換。可以通過(guò)抓住關(guān)鍵物質(zhì)從而以最快速度解題:
首先,觀察目標(biāo)方程式:4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g),明確各物質(zhì)。
其次,觀察已知方程式,關(guān)注在各個(gè)已知方程式中僅出現(xiàn)一次物質(zhì)(關(guān)鍵物質(zhì)):
如②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g),NH3和H2O是目標(biāo)方程中的物質(zhì),且僅在②中出現(xiàn);
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g),NO2為目標(biāo)方程中的物質(zhì),且僅在③中出現(xiàn);
觀察這些關(guān)鍵物質(zhì)在目標(biāo)方程和已知方程中的系數(shù)可知,為組合得到目標(biāo)方程,必然需要1個(gè)②+2個(gè)③。此時(shí)1個(gè)②的加入會(huì)在等號(hào)右側(cè)產(chǎn)生2N2(g),而N2僅在①中出現(xiàn),且在等號(hào)左側(cè),故必然需要+2個(gè)①。
由此分析可快速推斷出目標(biāo)方程來(lái)源于2個(gè)①+1個(gè)②+2個(gè)③的組合,故得到對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱為ΔH=(2a+b+2c)kJ/mol。由于此法的結(jié)果是通過(guò)這些已知方程式中僅出現(xiàn)一次物質(zhì)(關(guān)鍵物質(zhì))分析得到的,故其它無(wú)關(guān)物質(zhì)(如本題中的O2與NO等)會(huì)自然抵消而滿足目標(biāo)方程的系數(shù),答案準(zhǔn)確且無(wú)需核驗(yàn),從而大大解題速度,并能避免在草稿中對(duì)多個(gè)方程組合變化時(shí)由于粗心大意加和混亂得不到結(jié)果的情況。
此類抓“關(guān)鍵物質(zhì)”的方法思路,應(yīng)用熟練后,能幫助考生在考試緊張的氛圍中以最快速度理清蓋斯定律相關(guān)問(wèn)題的解題思路,很大程度上縮短解題時(shí)間。這個(gè)方法的核心在于觀察并抓住那些僅在某一個(gè)已知方程中出現(xiàn),而不再其他方程中出現(xiàn)的物質(zhì),牢記這點(diǎn),就能很快組合出目標(biāo)方程。
當(dāng)然,值得一提的還有答案的嚴(yán)謹(jǐn)性,ΔH是有單位的,且需要標(biāo)明正負(fù)。如果最終答案是代數(shù)組合,如ΔH=(2a+b+2c)kJ/mol,由于代數(shù)a/b/c的正負(fù)未知,則省略標(biāo)注“+”號(hào)。
(責(zé)任編輯:李明)
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