已知如下条件: (1) C(石墨)+ O2(g)= CO2(g) △rHmθ(298.15K)=-393.5 kJ·mol-1 (2) Mg(s)+1/2 O2(g)=MgO(s) △rHmθ(298.15K)=-601.7 kJ·mol-1 (3) Mg(s)+C(s)+3/2O2(g)=MgCO3(s) △rHmθ(298.15K)=-1095.8kJ·mol-1 则反应MgO(s)+ CO2(g) = MgCO3(s)的△rHmθ(298.15K) =A. -100.6 kJ·mol-1B. 2091 kJ·mol-1C. -887.6 kJ·mol-1D. -314 kJ·mol-1
A. -100.6 kJ·mol-1
B. 2091 kJ·mol-1
C. -887.6 kJ·mol-1
D. -314 kJ·mol-1
题目解答
答案
解析
本题考查热化学方程式的叠加与焓变计算。解题核心在于利用已知反应的焓变,通过代数运算组合出目标反应。关键在于:
- 明确各反应的物质组成与目标反应的关系;
- 通过加减已知反应,消去中间物质,最终得到目标反应;
- 焓变的叠加遵循代数运算规则,注意反应方向对符号的影响。
步骤1:确定目标反应与已知反应的关系
目标反应为:
$\text{MgO(s)} + \text{CO}_2(\text{g}) \rightarrow \text{MgCO}_3(\text{s})$
需通过已知反应(1)、(2)、(3)的组合推导。
步骤2:构建反应叠加关系
- 反应(3):
$\text{Mg(s)} + \text{C(s)} + \frac{3}{2}\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{MgCO}_3(\text{s}) \quad \Delta H_3 = -1095.8 \, \text{kJ·mol}^{-1}$ - 反应(2):
$\text{Mg(s)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{MgO(s)} \quad \Delta H_2 = -601.7 \, \text{kJ·mol}^{-1}$ - 反应(1):
$\text{C(s)} + \text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{CO}_2(\text{g}) \quad \Delta H_1 = -393.5 \, \text{kJ·mol}^{-1}$
步骤3:消去中间物质
将反应(3)减去反应(2)和反应(1):
$\begin{aligned} &\text{Mg(s)} + \text{C(s)} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{MgCO}_3 \quad (\Delta H_3) \\ -&\text{Mg(s)} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{MgO} \quad (\Delta H_2) \\ -&\text{C(s)} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 \quad (\Delta H_1) \\ \hline &\text{MgO} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{MgCO}_3 \quad \Delta H = \Delta H_3 - \Delta H_2 - \Delta H_1 \end{aligned}$
步骤4:计算焓变
代入数值:
$\Delta H = (-1095.8) - (-601.7) - (-393.5) = -1095.8 + 601.7 + 393.5 = -100.6 \, \text{kJ·mol}^{-1}$