反應(yīng)熱及其運(yùn)用

1、反應(yīng)熱及其運(yùn)用羅田一中 毛德文 余錦煊摘 要：中學(xué)化學(xué)中的反應(yīng)熱及其運(yùn)用只是熱力學(xué)的一些簡(jiǎn)單結(jié)論，學(xué)生只知其然而不知其所以然。故本文將反應(yīng)熱、反應(yīng)進(jìn)度與H的關(guān)系，蓋斯定律及如何運(yùn)用反應(yīng)熱分析問題、解決問題進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。關(guān)鍵詞： 反應(yīng)熱 反應(yīng)進(jìn)度 蓋斯定律 熱和功正 文： 反應(yīng)熱及其運(yùn)用是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)之一，有關(guān)它的考查在近年高考中一直是熱點(diǎn)，全國(guó)各地幾乎每年都考。主要考查熱化學(xué)方程式的書寫、燃燒熱、中和熱等知識(shí)。此類題雖不太難，但大多數(shù)考生不能正確理解、運(yùn)用反應(yīng)熱，故我作了如下探討。一、 反應(yīng)熱熱化學(xué)上將體系內(nèi)部所有能量之和稱為熱力學(xué)能。熱力學(xué)能的增加等于體系從環(huán)境中吸收的熱加上環(huán)

2、境對(duì)體系所做的功熱力學(xué)第一定律。當(dāng)體系只做體積功而沒做其它功時(shí)：Qp=H；當(dāng)體系不做體積功而只做電功時(shí)：QH。故中學(xué)化學(xué)教材上反應(yīng)熱的定義為：一定壓強(qiáng)下，化學(xué)反應(yīng)所放出或吸收的熱量。也就是說H為壓強(qiáng)一定，溫度一定（即物質(zhì)的狀態(tài)一定）只做體積功時(shí)的熱效應(yīng)。因此，在書寫熱化學(xué)方程式時(shí)必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)及用H 表示Qp，且當(dāng)體系吸熱為正、放熱為負(fù)。例1：(09重慶12)下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是（ ）AC2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）；H=-1367.0 kJ/mol（燃燒熱）BNaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）；H=+57.3kJ

3、/mol（中和熱） CS（s）+O2（g）=SO2（g）；H=-296.8kJ/mol（反應(yīng)熱） D 2NO2=O2+2NO；H=+116.2kJ/mol（反應(yīng)熱）解 析：A項(xiàng)燃燒熱要求可燃物的物質(zhì)的量必須為1mol，得到的氧化物必須是穩(wěn)定的氧化物，H2O的狀態(tài)必須為液態(tài)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H應(yīng)小于0，B項(xiàng)錯(cuò)誤；熱化學(xué)反應(yīng)方程式要注明物質(zhì)在反應(yīng)時(shí)的狀態(tài)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案C正確?？疾槿紵裏嵋约盁峄瘜W(xué)方程式的書寫及正誤判斷。二、反應(yīng)進(jìn)度()在熱化學(xué)方程式中H與各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)有何聯(lián)系？為什么單位為KJ/mol或J/mol？這要從反應(yīng)進(jìn)度說起。對(duì)于一個(gè)反應(yīng) N2（g） + 3H2(g) 2N

4、H3（g）各物質(zhì)計(jì)量數(shù)： 1=-1 2=-3 3=2 反應(yīng)（轉(zhuǎn)化）的各物質(zhì)的n（mol）： n1 n2 n3則: = = （單位：mol） H是體系的容量性質(zhì),故H必與成正比，H=rH/, rH的單位為J或KJ，故H的單位為KJ/mol或J/mol.。也就是說H為=1mol時(shí)的反應(yīng)熱。例2：（2010浙江12）下列熱化學(xué)方程式或離子方程式中，正確的是（ ）A.甲烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為-890.3kJ·mol-1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=-890.3kJ·mol-1B. 500、30MPa下，將0.5mol N

5、2和1.5molH2置于密閉的容器中充分反應(yīng)生成NH3(g)，放熱19.3kJ，其熱化學(xué)方程式為： H=-38.6kJ·mol-1C. 氯化鎂溶液與氨水反應(yīng)：D. 氧化鋁溶于NaOH溶液：3解 析：A、B考查熱化學(xué)方程式的書寫。熱化學(xué)方程式的書寫問題由：聚集狀態(tài)、系數(shù)（=1mol時(shí)）、系數(shù)與反應(yīng)熱數(shù)值對(duì)應(yīng)、反應(yīng)熱單位、可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱等內(nèi)容構(gòu)成。答案D三、H與鍵能的關(guān)系 鍵能是氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量。例如，形成1molH-H鍵釋放的最低能量為436.0kJ、斷開1molCl-Cl鍵吸收242.7KJ的能量，這些就是相應(yīng)化學(xué)鍵的鍵能，通常取正值。故由上述知：H約等

6、于反應(yīng)物的總鍵能與生成物的總鍵能之差。如下表例3：（2010重慶12）已知（g）+(l)=2(g);H=-72KJ/,蒸發(fā)1(l)需要吸收的能量為30KJ，其它相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：（g）（g）（g）1分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量/ KJ436a369則表中a為（ ） A 404 B 260 C 230 D200解 析： 由已知得：Br2(l)=Br2(g) DH=+30KJ/mol，則H2(g) + Br2(g) = 2HBr(g)；DH= 102KJ/mol。據(jù)H約等于反應(yīng)物的總鍵能與生成物的總鍵能之差知：436+a-2×369=102；a=200KJ，D項(xiàng)正確。四、蓋斯定律由前

7、述可知：H與始態(tài)終態(tài)有關(guān)而與途徑無關(guān)。所以蓋斯定律為：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。如：例4：（2010廣東9）在298K、100kPa時(shí)，已知：2 ； ；則與和間的關(guān)系正確的是（ ）A .=+2 B =+C. =-2 D. =- 解 析：由蓋斯定律知：A正確五、利用H判斷A族碳酸鹽的熱穩(wěn)定性 要使分解反應(yīng)能自發(fā)的進(jìn)行：G < 0，即TH/S，對(duì)于同類物質(zhì)而言，S基本相同，故分解溫度將隨H正值的增大而升高。利用波恩哈伯循環(huán)及晶格能公式等得出 =-8568由于r(CO32-)r(O2-),故0結(jié)論：堿土金屬陽離子半徑增大時(shí)，其碳酸鹽分解反應(yīng)的H也增大，這一主族從上到

8、下，離子半徑增大，所以分解反應(yīng)熱也逐漸增大，碳酸鹽的穩(wěn)定性也逐漸增大。即MgCO3<CaCO3。變式訓(xùn)練：1.（2010新課標(biāo)全國(guó)11）己知：與反應(yīng)的H=-12.1KJ/mol；HCl（aq）與反應(yīng)的H=-55.6KJ/mol。則在水溶液中電離H等于( )A BC D C2.(2008海南8)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：PP akJ·mol1、PO bkJ·mol1、P=O ckJ·mol1、O=O dkJ·mol1。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、（6

9、a+5d4c12b）kJ·mol1 B（4c+12b6a5d）kJ·mol1 C、（4c+12b4a5d）kJ·mol1 D、（4a+5d4c12b）kJ·mol1 3.同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中，H1H2的是（ ）A B C D 4.在25、1.01×105Pa下，將22 g CO2通入1 mol·L1NaOH溶液750mL中充分反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放出x kJ熱量。在該條件上，1 mol CO2通入2 mol·L1NaOH溶液1 L中充分反應(yīng)放出y kJ熱量。則CO2與aOH溶液反應(yīng)生成NaHCO3的熱化學(xué)方程式是 （ C ）ACO2(g)NaOH(aq) = NaHCO3(aq)；H=(2yx) kJ·mol1BCO2(g)NaOH(aq) = NaHCO3(aq)；H=(2xy) kJ·mol1CCO2(g)NaOH(aq) = NaHCO3(aq)；H=(4xy) kJ·mol1D2CO2(g)NaOH(1) = NaHCO