如何计算键能(calculate bond energy)

键能是化学中的一个重要概念,它定义了在共价结合的气体之间打破一个键所需的能量大小。这种类型的键能并不适用于离子键。当2个原子结合在一起形成一个新的分子时,可以通过测量打破该键所需的能量来确定原子间的结合有多强。记住,单个原子没有键能;2个原子之间的键才有能量。要计算一个反应的键能,只需确定断裂的键的总数,然后减去形成的键的总数。...

第1部分第2部分:确定断裂和形成的债券

  1. 1确定计算键能的方程式。键能的定义是所有断裂的键的总和减去所有形成的键的总和:ΔH = ∑H(断裂的键)- ∑H(形成的键)。ΔH是键能的变化,也被称为键焓,∑H是方程中每一方的键能之和。这个方程式是赫斯定律的一种形式。键能的单位是千焦耳/摩尔或kJ/mol。
  2. Image titled Calculate Bond Energy Step 1
  3. 画出显示分子间所有化学键的化学方程式。当给你一个简单地用化学符号和数字写成的反应方程式时,把这个方程式画出来,说明各种元素和分子之间形成的所有化学键是很有帮助的。记住,方程式的左边是所有的反应物,右边是所有的生成物。单键、双键和三键有不同的键能,所以一定要用元素之间正确的键来画图。例如,如果你要为2个氢和2个溴之间的反应画出以下方程式。H2(g) + Br2(g) ---> 2 HBr(g),你会得到。连字符代表反应物和生成物中的元素之间的单键。
  4. Image titled Calculate Bond Energy Step 2
  5. 3知道计算断裂和形成的债券的规则。在大多数情况下,您在这些计算中所使用的键能将是平均数。同一个键的键能可能因其形成的分子而略有不同;因此,一般使用平均键能。.单键、双键和三键都被视为一个断裂。它们都有不同的键能,但只算作一次断裂。单键、双键或三键的形成也是如此。它将被算作单一的形成。对于我们的例子,所有的键都是单键。
  6. Image titled Calculate Bond Energy Step 3
  7. 4确定方程式左侧的断裂键。左侧包含反应物。这些将代表方程中的所有断键。这是一个内热过程,需要吸收能量来断键。对于我们的例子,左边有1个H-H键和1个Br-Br键。
  8. Image titled Calculate Bond Energy Step 4
  9. 5计算方程式右侧形成的键。右侧包含所有的产物。这些都是将要形成的所有的键。这是一个释放能量的过程,通常以热的形式释放。在我们的例子中,右边有2个H-Br键。
  10. Image titled Calculate Bond Energy Step 5

第2部分 第2部分:计算键能

  1. 1查找有关债券的键能。有许多表格都有关于某一特定键的平均键能的信息。这些表格可以在网上或化学书中找到。值得注意的是,这些键能总是针对气态的分子。对于我们的例子,你需要找到H-H键、Br-Br键和H-Br键的键能。H-H=436 kJ/mol;Br-Br=193 kJ/mol;H-Br=366 kJ/mol。要计算液态分子的键能,你还需要查一下液态分子的汽化焓变。这是将液体转化为气体所需的能量。这个数字要加到总的键能上。例如。如果你得到的是液态水,你需要把水的汽化焓变化(+41 kJ)加入到方程式中。
  2. Image titled Calculate Bond Energy Step 6
  3. 2将键能乘以断裂的键数。在一些方程式中,你可能会让同一个键断裂多次。例如,如果分子中有4个氢原子,那么氢的键能必须计算4次,或乘以4。在我们的例子中,每个分子只有1个键,所以键能只需乘以1。H-H = 436 x 1 = 436 kJ/molBr-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
  4. Image titled Calculate Bond Energy Step 7
  5. 3 将所有断裂的化学键的能量相加。一旦你将键能乘以单个键的数量,你就需要将反应方的所有键相加。对于我们的例子,断裂的键的总和是H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol。
  6. Image titled Calculate Bond Energy Step 8
  7. 4用键能乘以形成的键数。就像你对反应物一侧断裂的键所做的那样,你将用形成的键的数量乘以其各自的键能。如果你有4个氢键形成,你需要将该键能乘以4。对于我们的例子,我们有2个H-Br键形成,所以H-Br的键能(366 kJ/mol)将被乘以2:366 x 2 = 732 kJ/mol。
  8. Image titled Calculate Bond Energy Step 9
  9. 5 把所有形成的键的能量加起来。再一次,就像您对断裂键所做的那样,您将把所有在产物一侧形成的键加起来。在我们的例子中,只形成了1个产物,所以形成的键的能量只是2个H-Br键的能量或732 kJ/mol。
  10. Image titled Calculate Bond Energy Step 10
  11. 6从断裂的债券中减去已形成的债券。一旦您将双方的所有化学键能量相加,只需从断裂的化学键中减去形成的化学键。记住这个公式:ΔH = ∑H(断键)- ∑H(成键)。插入计算值并减去。对于我们的例子:ΔH = ∑H(断键)- ∑H(成键)= 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol。
  12. Image titled Calculate Bond Energy Step 11
  13. 7确定整个反应是内热还是放热。计算键能的最后一步是确定该反应是释放能量还是消耗能量。一个内热反应(消耗能量的反应)的最终键能为正,而一个放热反应(释放能量的反应)的键能为负。在我们的例子中,最终的键能是负的,因此,该反应是放热的。
  14. Image titled Calculate Bond Energy Step 12
  • 发表于 2022-03-11 13:22
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