高一化學(xué)：熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及計(jì)算方法

 　　與普通化學(xué)方程式相比，書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式除了遵循書(shū)寫(xiě)普通化學(xué)方程式外，還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

　�、俜磻�(yīng)熱ΔH與測(cè)定的條件(溫度、壓強(qiáng))有關(guān)，因此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明應(yīng)熱ΔH的測(cè)定條件。若沒(méi)有注明，就默認(rèn)為是在25℃、101KPa條件下測(cè)定的。

　　②反應(yīng)熱ΔH只能寫(xiě)在標(biāo)有反應(yīng)物和生成物狀態(tài)的化學(xué)方程式的右邊。ΔH為“-”表示放熱反應(yīng)，ΔH為“+”表示吸熱反應(yīng)。ΔH的單位一般為kJ·mol-1(kJ/mol)。

　　③反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱ΔH不同。因此熱化學(xué)方程式必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)固體用“s”、液體用“l”、氣體用“g”、溶液用“aq”等表示，只有這樣才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。熱化學(xué)方程式中不標(biāo)“↑”或“↓”。

　�、軣峄瘜W(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。

　　⑤熱化學(xué)方程式是表示反應(yīng)已完成的數(shù)量。由于ΔH與反應(yīng)完成物質(zhì)的量有關(guān)，所以方程式中化學(xué)前面的化學(xué)計(jì)量系數(shù)必須與ΔH相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量系數(shù)加倍，那么ΔH也加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。

　�、拊谙∪芤褐�，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol 水時(shí)的反應(yīng)熱叫中和熱。書(shū)寫(xiě)中和熱的化學(xué)方程式應(yīng)以生成1 mol 水為基準(zhǔn)。

　�、叻磻�(yīng)熱可分為多種，如燃燒熱、中和熱、溶解熱等，在101Kpa時(shí)，1 mol 純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。

　　【例題1】25℃、101 kPa下，碳、氫氣、甲烷和葡萄糖的燃燒熱依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2800 kJ/mol，則下列熱化學(xué)方程式正確的是：

　　A.C(s)+1/2O2(g)==CO(g);△H =-393.5 kJ/mol

　　B.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g);△H =+ 571.6 kJ/mol

　　C.CH4(g) + 2O2(g)== CO2(g) + 2H2O(g);△H =-890.3 kJ/mol

　　D.1/2C6H12O6(s) + 3O2(g) === 3CO2(g) + 3H2O(1);△H =-1400 kJ/mol

　　解析：燃燒熱是指在101 kPa時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)放出的熱量。對(duì)C而言穩(wěn)定的氧化物指CO2(g)、對(duì)H2而言穩(wěn)定的氧化物指H2O(l)。所以A、B、C錯(cuò)誤，正確答案為D。

　　答案：D

　　【例題2】 已知充分燃燒a g乙炔氣體時(shí)生成1 mol 二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是：

　　A.2C2H2(g) + 5O2(g) === 4CO2(g) + 2H2O(l) △H = -4b k J/mol

　　B.C2H2(g) + 5/2O2(g) ===2CO2(g) + H2O(l) △H =2b k J/mol

　　C.2C2H2(g) + 5O2(g)=== 4CO2(g) + 2H2O(l) △H = -2b k J/mol

　　D.2C2H2(g) + 5O2(g)=== 4CO2(g) + 2H2O(l) △H =b k J/mol

　　解析：放熱反應(yīng)中ΔH<0，所以B、D錯(cuò)誤。生成1 mol CO2時(shí)放出b kJ的熱量，所以，生成4 mol CO2時(shí)放出熱量為4b kJ，所以A正確。

　　答案：A

　　【例題3】(09四川卷9)25 ℃，101 k Pa時(shí)，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為57.3

　　kJ/mol，辛烷的燃燒熱為5518 kJ/mol。下列熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的是

　　A.2H+(aq) + SO42-(aq) + Ba2+(aq) +2OH-(aq)=BaSO4(s) +2H2O(1) △H=-57.3 kJ/mol

　　B.KOH(aq) + 1/2H2 SO4(aq)=1/2K2SO4(aq) + H2O(l) △H=-57.3kJ/mol

　　C.C8H18(l) + 25/2O2 (g)=8CO2 (g)+ 9H2O △H=-5518 kJ/mol

　　D.2C8H18(g) + 25O2 (g)=16CO2 (g)+18H2O(1) △H=-5518 kJ/mol

　　答案：B

　　點(diǎn)撥：書(shū)寫(xiě)表示燃燒熱的化學(xué)方程式時(shí)，可燃物的化學(xué)計(jì)量系數(shù)為1;產(chǎn)物應(yīng)為完全燃燒生成的穩(wěn)定氧化物，如C燃燒產(chǎn)物為CO2而不是CO，H2燃燒生成的是H2O(l)，而不是H2O(g)。書(shū)寫(xiě)表示中和熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，H2O的化學(xué)計(jì)量系數(shù)為1，并以此配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)。

　�、輰�ΔH看作是熱化學(xué)方程式中的一項(xiàng)，再按普通化學(xué)方程式的計(jì)算步驟、格式進(jìn)行計(jì)算，得出有關(guān)數(shù)據(jù)。

　�、奕绻�一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱是相同的，即蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。如：

　　【例題4】已知：①1 mol H2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436 kJ的能量，②1mol Cl2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收243kJ的能量，③由H原子和Cl 原子形成1mol HCl分子時(shí)釋放431kJ的能量。下列敘述正確的是

　　A.氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式是H2(g) + Cl 2(g) =2HCl(g)

　　B.氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的△H =183 kJ/mol

　　C.氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的△H = -183 kJ/mol

　　D.氫氣和氯氣反應(yīng)生成1 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的△H = -183 kJ/mol

　　解析：根據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)原則和反應(yīng)熱的計(jì)算方法：△H =反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和，即△H =436 kJ/mol + 243 kJ/mol -2×431 kJ/mol = -183 kJ/mol，因此正確的熱化學(xué)方程式是：

　　H2(g) + Cl 2(g) =2HCl(g) △H = -183 kJ/mol。故選C。

　　點(diǎn)撥：熱化學(xué)方程式中的△H必須標(biāo)明“+”或“-”符號(hào)，比較反應(yīng)熱(△H)的大小時(shí)，要注意帶符號(hào)(“+”或“-”)進(jìn)行比較。熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱數(shù)值表示反應(yīng)物按方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)反應(yīng)進(jìn)行到底時(shí)的熱量值，如反應(yīng)是可逆反應(yīng)，則熱量值小于對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值。化學(xué)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱的數(shù)值不變，但符號(hào)改變。

　　【例題5】(09寧夏卷28)(14分)2SO2(g) + O2(g) =2SO3(g) 反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示。已知1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3的ΔH=-99kJ·mol-1.請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

　　(1)圖中A、C分別表示 、 ，E的大小對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)熱有無(wú)影響? 。該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑，加V2O5會(huì)使圖中B點(diǎn)升高還是降低?_____，理由是 ;

　　(2)圖中△H =______ kJ·mol-1;

　　(3)V2O5的催化循環(huán)機(jī)理可能為：V2O5氧化SO2時(shí)，自身被還原為四價(jià)釩化合物;四價(jià)釩化合物再被氧氣氧化。寫(xiě)出該催化循環(huán)機(jī)理的化學(xué)方程式 ;

　　(4)如果反應(yīng)速率

　　υ(SO2)為0.05 mol·L-1·min-1,則υ(O2)=______mol·L-1·min-1、υ(SO3) =______mol·L-1·min-1;

　　(5)已知單質(zhì)硫的燃燒熱為296 kJ·mo l-1，計(jì)算由S(s)生成3 mol SO3(g)的△H=______(要求計(jì)算過(guò)程)。

　　解析：(1)本小題考查反應(yīng)物總能量高于生成物總能量為放熱反應(yīng)，可得到A和C所表示的意義，E為活化能與反應(yīng)熱無(wú)關(guān)，但是用催化劑可以降低活化能;(2)圖中表示的是2mol SO2的反應(yīng)，因此△H=-99×2kJ·mol-1;(3)依題意即可寫(xiě)出：SO2 +V2O5 =SO3+2VO2

　　4VO2 + O2=2V2O5;(4)依據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比

　　答案：(1)反應(yīng)物能量 生成物能量 (2)無(wú) 降低 因?yàn)榇呋瘎└淖兞朔磻?yīng)的歷程使活化能E降低 (3)-198 (4) SO2 +V2O5 =SO3 +2VO2 4VO2 + O2 =2V2O5 (4)0.025 0.05

　　(5))S(s) + O2(g) =2SO2(g) △H1=-296 kJ·mol-1, SO2(g)+1/2O2(g) =SO3(g) △H2=-99 kJ·mol-1

　　3S(s) + 9/2O2(g) =3SO3(g) △H =3(△H1+△H2)=-1185 kJ·mol-1

　　【例題6】(2008年·全國(guó)Ⅱ)紅磷P(s)和Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)生成PCl3(g)和PCl5(g)，反應(yīng)過(guò)程和能量關(guān)系如圖所示(圖中的△H表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))

　　根據(jù)上圖回答下列問(wèn)題

　　(1)P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式 ;

　　(2)PCl5分解生成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式 ;上述分解反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，溫度T1時(shí)，在密閉容器中加入0.80 mol PCl5，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)還剩余0.60 mol PCl5，其分解率α1等于 ;若反應(yīng)溫度由T1升高到T2，平衡時(shí)PCl5分解率α2，α2 α1 (填“大于”，“小于”或“等于”);

　　(3)工業(yè)上制備PCl5通常分兩步進(jìn)行，先將P和Cl2反應(yīng)生成中間產(chǎn)物PCl3，然后降溫，再和Cl2反應(yīng)生成PCl5。原因是 ;

　　(4)P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1mol PCl5的△H3= ;P和Cl2一步反應(yīng)生成1mol PCl5的△H4 △H1(填“大于”，“小于”或“等于”);

　　(5)PCl5與足量水反應(yīng)，最終生成兩種酸，其化學(xué)方程式是 。

　　解析：(1)由圖可以看出，1 mol P 在Cl2中完全燃燒生成1 mol PCl3，放出的熱量為306kJ，所以P 在Cl2中完全燃燒生成PCl3的熱化學(xué)方程式為：P(s) + 3/2Cl2(g) === PCl3(g); △H =-306 kJ/mol或2P(s) + 3Cl2(g) === 2PCl3(g);△H === -612 kJ/mol。

　　(2)中間產(chǎn)物PCl3和未反應(yīng)的Cl2的總能量高于最終產(chǎn)物PCl3的能量，其△H === -93 kJ/mol，所以有：PCl5(g) === PCl3(g)+Cl2(g);△H === 93 kJ/mol。分解率α1 =(0.80 mol-0.60 mol)/ 0.80 mol×100%=25%;由熱化學(xué)方程式知，此反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，PCl5的分解率增大，即α2大于α1。

　　(3)由圖可以看出，P與Cl2反應(yīng)生成PCl3，PCl3和Cl2進(jìn)一步反應(yīng)生成PCl5，都是放熱反應(yīng)，分兩步進(jìn)行且第二步降低溫度，有利于PCl5的生成，防止PCl5的分解。

　　(4)由蓋斯定律可知，一步生成PCl5和兩步生成PCl5的總熱效應(yīng)相等，即

　　△H=(-612 kJ/mol)+(-93 kJ/mol)= -399 kJ/mol;(5)PCl5與足量水反應(yīng)生成H3PO4和HCl，其化學(xué)方程式為：PCl5 + 4H2O === H3PO4 + 5HCl

　　答案：(1)2P(s) + 3Cl2(g) === 2PCl3(g); △H = -612kJ/mol

　　(2)PCl5(g) === PCl3(g) + Cl2(g) △H =+ 93kJ/mol 25% 大于

　　(3)因?yàn)镻Cl5分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度太高，不利于PCl5的生成。

　　(4)-399 kJ/mol 等于

　　(5)PCl5 + 4H2O === H3PO4 + 5HCl

　　點(diǎn)撥：熱化學(xué)方程式的系數(shù)即可以用分?jǐn)?shù)，也可以用整數(shù)。反應(yīng)熱隨著系數(shù)的變化而變化。本題將化學(xué)圖像與熱化學(xué)方程式、反應(yīng)熱等概念結(jié)合起來(lái)很好地考查了考生的觀(guān)察能力、思維能力等。要學(xué)會(huì)理解熱化學(xué)方程式的含義，并能熟練地根據(jù)題給信息寫(xiě)出熱化學(xué)方程式來(lái)。

　　【例題7】(2008年·海南)白磷與氧可發(fā)生如下反應(yīng)：P4 + 5O2 =P4O10。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：P-P a kJ·mol-1、P-O b kJ·mol-1、P=O c kJ·mol-1、O=O d kJ·mol-1。

　　根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的△H，其中正確的是

　　A.(6a + 5d-4c-12b)kJ·mol—1 B.(4c + 12b-6a-5d)kJ·mol—1

　　C.(4c + 12b-4a-5d)kJ·mol—1 D.(4a + 5d-4c-12b)kJ·mol—1

　　解析：由圖可以看出1 mol P4 中有6 mol P-P鍵，5 mol O2 中有5 mol O=O鍵，1 mol P4O10中有4 mol P=O鍵、12 mol P-O鍵，所以△H =(6a + 5d-4c-12b)kJ·mol-1。

　　答案：A

　　點(diǎn)撥：化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，在斷裂和形成的過(guò)程中伴隨著能量的吸收和釋放

　　(責(zé)任編輯：康彥林)

　　特別說(shuō)明：由于各省份高考政策等信息的不斷調(diào)整與變化，育路高考網(wǎng)所提供的所有考試信息僅供考生及家長(zhǎng)參考，敬請(qǐng)考生及家長(zhǎng)以權(quán)威部門(mén)公布的正式信息為準(zhǔn)。

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