知識講解熱化學(xué)方程式和反應(yīng)熱計算提高

1、高考總復(fù)習(xí) 熱化學(xué)方程式和反應(yīng)熱的計算編稿：房鑫 責(zé)編：張燦麗 【考試目標(biāo)】 1了解熱化學(xué)方程式的含義，能正確書寫熱化學(xué)方程式。 2理解蓋斯定律，并能運用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的簡單計算。【考點梳理】要點一、熱化學(xué)方程式1定義：表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量與反應(yīng)熱關(guān)系的化學(xué)方程式，叫做熱化學(xué)方程式。要點詮釋：熱化學(xué)方程式既體現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化，同時又體現(xiàn)反應(yīng)的能量變化，還體現(xiàn)了參加反應(yīng)的反應(yīng)物的物質(zhì)的量與反應(yīng)熱關(guān)系。如：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)；H1=-241.8kJ/mol 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g)；H2=-483.6kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)

2、=H2O(l)；H3=-285.8kJ/mol 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l)；H4=-571.6kJ/mol 2書寫熱化學(xué)方程式的注意事項：(1)需注明反應(yīng)的溫度和壓強；因反應(yīng)的溫度和壓強不同時，其H不同。 不注明的指101kPa和25時的數(shù)據(jù)。(2) 要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)（不同狀態(tài)，物質(zhì)中貯存的能量不同）。 如：H2 (g)+O2 (g)=H2O (g)；H=241.8 kJmol H2 (g)+O2 (g)=H2O (1) ；H=285.8 kJmol(3)熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)，表示物質(zhì)的量，它可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。對于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)

3、計量數(shù)不同時，其H成比例變化。 如：H2 (g)+Cl2 (g)=2HCl (g) ；H=184.6 kJmol H2 (g)+Cl2 (g)=HCl (g)；H=92.3 kJmol(4)H的單位kJ/mol，表示每mol反應(yīng)所吸放熱量，H和相應(yīng)的計量數(shù)要對應(yīng)。(5)比較H大小時要帶著“”、“”進(jìn)行比較。 (6)表示反應(yīng)已完成的熱量，可逆反應(yīng)N2(g) +3H2(g) 2NH3 (g)；H=- 92.4kJ/mol，是指當(dāng)1molN2(g)和3molH2(g)完全反應(yīng)，生成2 mol NH3(g)時放出的熱量92.4kJ；2 mol NH3(g)分解生成1molN2(g)和3molH2(g)

4、時吸收熱量92.4kJ，即逆反應(yīng)的H=+92.4kJ/mol。熱化學(xué)方程式與化學(xué)方程式的比較： 化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式相似點都能表明化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化，都遵循質(zhì)量守恒定律。不同點含義只表示化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化。重點表示化學(xué)反應(yīng)的能量變化。書寫用化學(xué)式表示，遵循質(zhì)量守恒，各物質(zhì)的計量數(shù)只能是整數(shù)，要標(biāo)出反應(yīng)條件。除了化學(xué)方程式的一般要求外，還有如下特點：要標(biāo)出物質(zhì)狀態(tài)；非常溫常壓條件要標(biāo)出；計量數(shù)既可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)；要寫出H。要點二、蓋斯定律和反應(yīng)熱的計算。1.蓋斯定律的定義不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與反應(yīng)途徑無關(guān)，只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)。

5、 2.反應(yīng)熱的計算 （1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計算H生成物的總能量反應(yīng)物的總能量（2）根據(jù)鍵能計算H=反應(yīng)物鍵能總和生成物鍵能總和（3）利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行相關(guān)量的求解先寫出熱化學(xué)方程式，再根據(jù)熱化學(xué)方程式所體現(xiàn)的物質(zhì)之間、物質(zhì)與反應(yīng)熱之間的關(guān)系直接求算物質(zhì)的量或反應(yīng)熱。（4）燃燒熱和中和熱的計算燃燒熱：Q放=n（可燃物）×HCn（可燃物）為可燃物的物質(zhì)的量，HC為該可燃物的燃燒熱中和熱：Q放=n（H2O）×HCn（H2O）為生成水的物質(zhì)的量，HC為中和熱（5）利用蓋斯定律求反應(yīng)熱（1）設(shè)計合理的反應(yīng)途徑。（2）適當(dāng)加減已知的熱化學(xué)方程式，得出待求的熱化學(xué)方程式，反應(yīng)

6、熱也要進(jìn)行相應(yīng)的加減運算，從而得出待求熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱。（3）在進(jìn)行反應(yīng)熱的計算時，要注意反應(yīng)熱的符號以及反應(yīng)熱與方程式中化學(xué)計量數(shù)間的比例關(guān)系。（6）混合物燃燒放熱求比例問題可用常規(guī)的列方程組法，也可采用十字交叉法。【典型例題】類型一：熱化學(xué)方程式的意義及書寫例1、火箭推進(jìn)器中盛有強還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強氧化劑液態(tài)雙氧水當(dāng)它們混合反應(yīng)時，即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣，并放出大量熱已知0.4 mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應(yīng)，生成氮氣和水蒸氣，放出 256.652 kJ的熱量。(1)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(2)又已知H2O(l)=H2O(g)；H44 kJ/mol。由16 g液態(tài)肼與液態(tài)雙

7、氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時放出的熱量是_kJ.(3)此反應(yīng)用于火箭推進(jìn)，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很大的優(yōu)點是_【答案】(1)N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)；H641.63 kJ/mol(2)408.815(3)產(chǎn)物不會造成環(huán)境污染【解析】(1)首先根據(jù)得失電子守恒即可配平該氧化還原反應(yīng)為N2H42H2O2=N24H2O，因此1 mol N2H4(l)完全反應(yīng)放出熱量是：，因此熱化學(xué)方程式為N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)；H641.63 kJ/mol。(2) 利用蓋斯定律得：N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(l)，

8、因此反應(yīng)熱H641.63 kJ/mol(44 kJ/mol)×4817.63 kJ/mol.所以 16 g(即0.5 mol) N2H4(l)與液態(tài)H2O2反應(yīng)生成液態(tài)H2O放出熱量為817.63 kJ/mol×0.5 mol408.815 kJ.(3)因產(chǎn)物為N2和H2O，故不會造成環(huán)境污染【總結(jié)升華】書寫熱化學(xué)方程式，要注意各物質(zhì)的狀態(tài)、H的正負(fù)及單位。舉一反三：【變式1】（2014 新課標(biāo)全國卷）已知：甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g) H123.9 kJ·mol1甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O(g)

9、H229.1 kJ·mol1乙醇異構(gòu)化反應(yīng)C2H5OH(g)=CH3OCH3(g) H350.7 kJ·mol1則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)的H_ kJ·mol1?！敬鸢浮?5.5【解析】即可得目標(biāo)方程式?！咀兪?】寫出下列熱化學(xué)方程式：(1)SiH4是一種無色氣體，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2(s)和H2O(l)；已知室溫下2 g SiH4自燃放出熱量89.2 kJ，其熱化學(xué)方程式為_(2)0.3 mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)，在氧氣中燃燒生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5 kJ熱量，寫出該反應(yīng)的

10、熱化學(xué)方程式：_.(3)在101 kPa時，1.00 g C6H6(l)燃燒生成CO2和H2O(l)時，放出41.8 kJ的熱量，C6H6的燃燒熱為_ kJ/mol，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_【答案】(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)；H1427.2 kJ/mol(2)B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)；H2165 kJ/mol(3)3260.4【解析】(1)1 mol SiH4(g)自燃生成SiO2(s)和H2O(l)放出的熱量為：熱化學(xué)方程式為：SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)；H1427.2 kJ/mol(2) 1

11、mol B2H6(g)完全燃燒生成 B2O3(s)和H2O(l)，放出的熱量為：熱化學(xué)方程式為：B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)；H2165 kJ/mol(3)1 mol C6H6(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)放出的熱量為：熱化學(xué)方程式為：類型二：有關(guān)反應(yīng)熱的計算例2、(2016 豐臺二模)下圖為反應(yīng)H2(g) + Cl2(g)2HCl(g)的能量變化示意圖，下列說法不正確的是 A. H-H鍵比Cl-Cl鍵強，H-Cl鍵是極性共價鍵B. 斷鍵吸收能量，成鍵釋放能量，該反應(yīng)H=-183kJ/molC. 若生成液態(tài)HCl，則反應(yīng)釋放的能量將減少D. 反應(yīng)的焓變

12、與假想的中間物質(zhì)的種類、狀態(tài)無關(guān)【答案】C【解析】A項，氫氣鍵能為436 kJmol，氯氣鍵能為243 kJmol，所以HH鍵比ClCl鍵強，不同非金屬元素之間形成極性鍵，即HCl鍵為極性鍵，故A正確；B項，H=反應(yīng)物的總鍵能生成物的總鍵能=(435 kJmol+243 kJmol)2×431 kJmol=183 kJmol，故B正確；C項，從氣態(tài)到液態(tài)會放出熱量，所以若生成液態(tài)HCl，則反應(yīng)釋放的能量將增大，故C錯誤；D項，焓變只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)，即反應(yīng)的焓變與假想的中間物質(zhì)的種類、狀態(tài)無關(guān)，故D正確。故選C?！究偨Y(jié)升華】本題考查反應(yīng)熱的有關(guān)計算。在化學(xué)反

13、應(yīng)中斷鍵需要吸熱，而形成新的化學(xué)鍵需要放熱。舉一反三：【高清課堂：反應(yīng)熱和熱化學(xué)方程式例】【變式1】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 a kJ·mol1、PO b kJ·mol1、P=O c kJ·mol1、O=O d kJ·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（6a+5d4c12b）kJ·mol1 B（4c+12b6a5d）kJ·mol1C（4c+12b4a5d）kJ·mol1 D（4a+5d4c12b）kJ·mol1【

14、答案】A【解析】由圖可以看出：P4中有6mol的PP，5mol的O2中含有5molOO，1mol的P4O10中含有4mol的PO，12mol的PO，所以H(6a5d4c12b)kJ·mol1?！靖咔逭n堂：反應(yīng)熱和熱化學(xué)方程式例】【變式2】已知 ，蒸發(fā)1mol Br2（l）需要吸收的能量為30kJ，其它相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ436a369則表中a為A404 B260 C230 D200【答案】D【解析】由已知得：Br2(l)=Br2(g) DH=+30kJ/mol，則H2(g) + Br2(g) = 2HBr(

15、g)；DH= 102kJ/mol。436+a-2×369=102；a=200kJ，D項正確。例3、已知1 g氫氣在氧氣中完全燃燒，生成氣態(tài)水放出120.9kJ的熱量，試計算1000L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣完全燃燒所放出的熱量。【答案】1000L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣完全燃燒所放出的熱量為1.08×104 kJ 【解析】設(shè)氫氣燃燒的熱化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 H Q kJ/ mol H2 (g) O2 (g) H2O (g) H Q kJ/ mol 2 g Q kJ 1 g120.9 kJ Q 241.8H 241.8 kJ/ mol 又設(shè)1000L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣完全燃燒所放出的熱量為Q1 H

16、2 (g) O2 (g) H2O (g) H 241.8 kJ/ mol 22.4 L 241.8KJ 1000 L Q1 Q1 1.08×104 kJ 舉一反三：【變式1】已知下列兩個熱化學(xué)方程式：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ；H=571.6kJ· mol1C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ；H=2220.0kJ· mol1實驗測得H2與C3H8的混合氣體共5mol，完全燃燒時放熱3847kJ，則混合氣體中H2與C3H8體積比是A. 1:3 B. 3:1 C. 1:4 D. 1:1【答案】B 【解析】可根據(jù)所給熱化學(xué)方程

17、式及反應(yīng)熱數(shù)值分別求出1mol H2和1mol C3H8完全燃燒各自放出的熱量，然后再求混合物的組成。設(shè)H2的物質(zhì)的量為x，則C3H8的物質(zhì)的量為5-x，則(571.6÷2)x +2220×(5-x)=3847所以x=3.75mol，由體積之比等于物質(zhì)的量之比3.75：(5-3.75)=3：1 類型三：蓋斯定律的應(yīng)用例4、（2015高考重慶卷）黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學(xué)方程式為：S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H= x kJ·mol1已知碳的燃燒熱H1= a kJ·mol1 S(s)+

18、2K(s)=K2S(s) H2= b kJ·mol12K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) H3= c kJ·mol1則x為（ ）A3a+bc Bc +3ab Ca+bc Dc+ab【思路點撥】反應(yīng)的焓值由蓋斯定律直接求出?！敬鸢浮緼【解析】已知硫的燃燒熱為H1= a kJ·mol1，則硫的燃燒熱化學(xué)方程式為， S(s)+O2(g)=SO2 (g) H1= a kJ·mol1 ， S(s)+2K(s)=K2S(s) H2= b kJ·mol1， 2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) H3= c kJ·mol1，根據(jù)蓋斯定律，可得H =3H1+H2H3，即x=3a+bc。故選A。【總結(jié)升華】應(yīng)用蓋斯定律把方程式相加減時，要注意系數(shù)的調(diào)整。舉一反三：【變式1】已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 ：(1)C(s)O2(g)=CO2(g)；H1393.5 kJ/mol(2)CH3COOH(l)2O2(g) 2CO2(g)2H2O(l)；H2