第二課時(shí)熱化學(xué)方程式

1.定義：把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變同時(shí)表示出來的化學(xué)方程式。2．表示意義：不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的焓變。例如：H2(g)＋

O2(g)＝H2O(l)

ΔH(298K)＝－285.8kJ·mol－1。表示1molH2(g)與0.5molO2(g)反應(yīng)生成了1molH2O(l)，放熱285.8kJ。3．書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意的事項(xiàng)(1)要在物質(zhì)的化學(xué)式后面用括號(hào)注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。一般用英文字母g、l和s分別表示氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，水溶液中的溶質(zhì)則用aq表示。(2)ΔH的單位是kJ·mol－1。(3)根據(jù)焓的性質(zhì)，對(duì)于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí)，其ΔH也不同。若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH的數(shù)值也加倍。(4)熱化學(xué)方程式中不用“↑”“↓”，等號(hào)上不用標(biāo)明反應(yīng)條件。(5)ΔH的單位“kJ·mol－1”并不是指每摩具體物質(zhì)反應(yīng)時(shí)伴隨的能量變化是多少千焦，而是指給定形式的具體反應(yīng)以各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)來計(jì)量其物質(zhì)的量時(shí)伴隨的能量變化。不論熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)如何改變，其單位都為kJ·mol－1。(6)書寫熱化學(xué)方程式時(shí)必須標(biāo)明ΔH的符號(hào)，放熱反應(yīng)中ΔH為“－”，吸熱反應(yīng)中ΔH為“＋”，正負(fù)號(hào)不可丟掉。說明：熱化學(xué)方程式往往是接受容易書寫難。這種“難”主要體現(xiàn)在書寫不完整，且常有如下漏寫之處：①漏寫反應(yīng)物或生成物的聚集狀態(tài)，其根本點(diǎn)是沒有認(rèn)識(shí)到反應(yīng)熱與物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)。②將ΔH的正、負(fù)混淆，其關(guān)鍵是沒有體會(huì)到“＋”、“－”分別表示吸收或放出熱量后使反應(yīng)體系本身的能量升高或降低了。③未注意到：化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，其反應(yīng)熱的數(shù)值也不相同。例如，H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)

ΔH＝－184.6kJ·mol－1①

＝HCl(g)

ΔH＝－92.3kJ·mol－1①4．熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的區(qū)別化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)是整數(shù)，既表示微粒個(gè)數(shù)又表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)，只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量狀態(tài)不要求注明必須在分子式后注明化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式ΔH正負(fù)號(hào)及單位——必須注明意義表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。例如，N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)

ΔH＝QkJ·mol－1表示1molN2(g)和3molH2(g)完全反應(yīng)生成2molNH3(g)時(shí)的熱效應(yīng)為QkJ遵循規(guī)律原子守恒原子守恒和能量守恒●案例精析【例1】已知在25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)放出48.40kJ的熱量。表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是 (

)[解析]

在25℃、101kPa下，1molC8H18燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放出的熱量為

×114g＝5518kJ。在判斷熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明以下幾點(diǎn)：①標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài)，A中H2O的狀態(tài)標(biāo)錯(cuò)，A不正確；②標(biāo)明反應(yīng)是吸熱還是放熱，ΔH＞0時(shí)為吸熱反應(yīng)，ΔH＜0時(shí)為放熱反應(yīng)，C錯(cuò)；③熱量數(shù)值要與化學(xué)計(jì)量數(shù)相對(duì)應(yīng)，顯然D錯(cuò)。[答案]

B【例2】根據(jù)如圖所示圖像，寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式并回答下列問題： (

)(1)反應(yīng)過程①的熱化學(xué)方程式為：________。(2)反應(yīng)過程②的熱化學(xué)方程式為：________。(3)Q與Q1的關(guān)系：Q________Q1(填“大于”“小于”或“等于”)。[解析]

本題考查的是熱化學(xué)方程式的書寫。圖中已清楚地表明兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)熱，按照書寫熱化學(xué)方程式的規(guī)則，不難寫出相應(yīng)的熱化學(xué)方程式。因?yàn)閮蓚€(gè)反應(yīng)互為逆反應(yīng)，因此其反應(yīng)熱的數(shù)值相等，符號(hào)相反。[答案]

(1)A2(g)＋B2(g)＝C(g)

ΔH＝－QkJ/mol(2)C(g)＝A2(g)＋B2(g)

ΔH＝＋Q1kJ/mol

(3)等于【例3】發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可用肼(N2H4)為燃料，用二氧化氮為氧化劑，這兩種物質(zhì)反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵?。已知：N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g)

ΔH1＝＋67.7kJ/molN2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g)

ΔH2＝－534kJ/mol試計(jì)算1mol肼和二氧化氮完全反應(yīng)時(shí)放出的熱量為______________kJ；寫出肼與二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________________________。[解析]

由題意可知N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g)

ΔH1＝＋67.7kJ/mol①N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g)

ΔH2＝－534kJ/mol②根據(jù)蓋斯定律，為了在反應(yīng)物中消去O2并得到N2H4和NO2的反應(yīng)，令②×2－①得：2N2H4(g)－N2(g)＝2N2(g)＋4H2O(g)－2NO2(g)

ΔH＝2ΔH2－ΔH1整理得：2N2H4(g)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝－534kJ/mol×2－67.7kJ/mol＝－1135.7kJ/mol。[答案]

567.852N2H4(g)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝－1135.7kJ/mol有如下三個(gè)熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

ΔH＝ckJ/mol關(guān)于它們的下列表述正確的是 (

)A．它們都是吸熱反應(yīng) B．a(chǎn)、b和c均為正值C．a(chǎn)＝b D．2b＝c[解析]

①根據(jù)熱化學(xué)方程式書寫中反應(yīng)熱表示方法的規(guī)定即ΔH為“－”表示放熱，ΔH為“＋”表示吸熱；可判斷H2燃燒放出的熱量應(yīng)用負(fù)值表示，故A、B不正確；②根據(jù)相同物質(zhì)的反應(yīng)，聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱不同，可判斷a≠b，故C錯(cuò)；③根據(jù)相同的反應(yīng)，方程式中計(jì)量數(shù)加倍，ΔH加倍，可判斷2b＝c。[答案]

D(2008·重慶)化學(xué)反應(yīng)N2＋3H2＝2NH3的能量變化如圖所示，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 (

)A．N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(l)；

ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1B．N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)；

ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1[解析]

molN2(g)與

molH2(g)完全反應(yīng)生成1molNH3(g)時(shí)放熱：(b－a)kJ。生成1molNH3(l)時(shí)放熱：(b＋c－c)kJ。故A正確。[答案]

A

在同溫、同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中，ΔH1＞ΔH2的是 (

)A．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)

ΔH12H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

ΔH2B．S(g)＋O2(g)＝SO2(g)

ΔH1S(s)＋O2(g)＝SO2(g)

ΔH2C．C(s)＋

O2(g)＝CO(g)

ΔH1C(s)＋O2(g)＝CO2(g)

ΔH2D．H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)

ΔH1[解析]

A項(xiàng)中生成等量液態(tài)水放熱多于生成氣態(tài)水，ΔH1＞ΔH2。B項(xiàng)中硫(s)要變?yōu)榱?g)需吸熱，所以等量硫(s)燃燒放出的熱量比硫(g)燃燒放出的熱量少，ΔH1＜ΔH2。C項(xiàng)中前一反應(yīng)和后一反應(yīng)生成物不同，根據(jù)CO與O2反應(yīng)生成CO2要放熱，可知等量C與O2生成CO放出的熱量必然小于生成CO2所放出的熱量，ΔH1＞ΔH2。D項(xiàng)中該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)兩個(gè)熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系知ΔH1＜ΔH2。[答案]

A、C

0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在O2中燃燒，生成固態(tài)B2O3和液態(tài)水，放出649.5kJ的熱量，其熱化學(xué)方程式為____________________________________。又已知：H2O(l)＝H2O(g)

ΔH＝－44kJ·mol－1，則11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)B2H6完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放出的熱量是________________kJ。[解析]

(1)應(yīng)首先求出1molB2H6燃燒放熱為2165kJ并寫出熱化學(xué)方程式：B2H6(g)＋3O2(g)＝B2O3(g)＋3H2O(l)

ΔH＝－2165kJ·mol－1。(2)B2H6與O2反應(yīng)，生成3mol液態(tài)水，放熱2165kJ,3mol液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水吸熱為44kJ·mol－1×3mol＝132kJ，則0.5molB2H6燃燒生成氣態(tài)水放出的熱量為(2165kJ－132kJ)×0.5＝1016.5kJ。[答案]

B2H6(g)＋3O2(g)＝B2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－2165kJ·mol

1016.5在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－2220kJ·mol－15mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則氫氣和丙烷的體積比為 (

)A．1∶3

B．3∶1C．1∶4 D．1∶1[解析]

設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為x，yV(H2)∶

V(C3H8)＝n(H2)∶

n(C3H8)＝3.75∶1.25＝3∶

1[答案]

B[點(diǎn)評(píng)]

可以運(yùn)用化學(xué)方程式的計(jì)算方式來對(duì)反應(yīng)熱和物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算。在一定條件下，CH4和CO的燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：CH4(g)＋2O2(g)＝2H2O(l)＋CO2(g)

ΔH＝－890kJ/mol2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)

ΔH＝－566kJ/mol如果有CH4和CO的混合氣體充分燃燒，放出的熱量為262.9kJ，生成的CO2用過量的飽和石灰水完全吸收，可得到50g白色沉淀。則混合氣體中CH4和CO的體積比________。[解析]

設(shè)燃燒后共生成二氧化碳的物質(zhì)的量為x，混合氣體中甲烷的物質(zhì)的量為a，CO的物質(zhì)的量為b，CaCO3～CO2100g

1mol50g

xx＝0.5mol解出a＝0.2mol，b＝0.3mol，a∶

b＝2∶3.[答案]

2∶3中和反應(yīng)及中和熱的測(cè)定1．概念在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1molH2O，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。說明：(1)中和反應(yīng)對(duì)象為酸、堿稀溶液[一般稀溶液中的c(H＋)或c(OH－)小于或等于1mol/L]。這是因?yàn)闈馑岷蜐鈮A相互混合因稀釋會(huì)放出熱量。(2)強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H＋和OH－反應(yīng)，其熱化學(xué)方程式為：H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ/mol；中和熱的數(shù)值為固定值，與參加反應(yīng)的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的量無關(guān)。(3)弱酸或弱堿在溶液中不能完全電離，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，要繼續(xù)電離，而電離需要吸收熱量，所以它們參加中和反應(yīng)時(shí)的中和熱小于57.3kJ/mol。2．中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庵泻蜔釡y(cè)定的基本原理和測(cè)定方法，加深理解中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(2)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)時(shí)，先測(cè)出鹽酸和氫氧化鈉的起始溫度，求其平均溫度t1，兩溶液混合充分反應(yīng)后，讀取混合液溫度t2。為了使計(jì)算簡(jiǎn)便，可以近似地認(rèn)為：①50mL0.5mol/L鹽酸和50mL0.55mol/L氫氧化鈉溶液的密度都是1g·cm－3，則鹽酸質(zhì)量m1＝50g，氫氧化鈉質(zhì)量m2＝50g。近似認(rèn)為混合溶液的比熱容c＝4.18J/(g·℃)，所以中和反應(yīng)放出的熱量是：Q＝(m1＋m2)×c×(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ。②又因50mL0.5mol/L鹽酸中含有0.025mol的H＋，它跟0.025mol的OH－發(fā)生中和反應(yīng)，生成0.025mol的水，放出熱量為Q，所以：【實(shí)驗(yàn)用品】大燒杯(500mL)、小燒杯(100mL)、量筒(50mL)兩個(gè)、溫度計(jì)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個(gè)孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒；0.50mol/L鹽酸、0.55mol/LNaOH溶液、0.50mol/L硝酸、0.55mol/LKOH溶液。

【實(shí)驗(yàn)步驟】以鹽酸和NaOH溶液的反應(yīng)為例。①組裝絕熱裝置。在大燒杯底部墊上泡沫塑料(或紙條)，使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平；然后在大、小燒杯之間填滿泡沫塑料(或紙條)；再在大燒杯上用泡沫塑料板或硬紙板作蓋板(如右圖所示)。②向小燒杯中加入0.50mol/L的鹽酸50mL，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。③在另一小燒杯中加入50mL0.55mol/L的NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度。④把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入盛有鹽酸的小燒杯中，并把NaOH溶液一次倒入盛有鹽酸的小燒杯中，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度(為保證上述反應(yīng)能充分進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以使酸或堿略過量)。⑤重復(fù)：重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次(取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù))。⑥根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算中和熱。⑦可用同樣的方法分別測(cè)定同體積的KOH溶液與鹽酸反應(yīng)，NaOH溶液與硝酸反應(yīng)的中和熱。【注意事項(xiàng)】①作為量熱的儀器裝置，要盡量減少熱量散失。a.其保溫隔熱的效果一定要好，在兩燒杯縫隙一定要塞滿泡沫塑料(或紙條)；b.小燒杯杯口與大燒杯杯口相平；c.泡沫塑料板上的兩個(gè)小孔要恰好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過；d.可改用保溫杯來做，也可用塊狀聚苯乙烯泡沫塑料制成與小燒杯外徑相近的絕緣外套來做。②鹽酸和NaOH溶液濃度的配制必須準(zhǔn)確，NaOH溶液的濃度必須稍大于鹽酸的濃度，兩者的濃度均宜小不宜大，若濃度偏大，則測(cè)定結(jié)果誤差較大。③鹽酸和NaOH溶液的體積必須量取準(zhǔn)確。④溫度計(jì)的讀數(shù)要準(zhǔn)確。a.水銀球部分要完全浸沒在溶液中，且要穩(wěn)定一段時(shí)間后再讀數(shù)；b.讀數(shù)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎細(xì)心，把握并讀準(zhǔn)溫度且由同一個(gè)人來讀；c.測(cè)量鹽酸的溫度后，要將溫度計(jì)上的酸沖洗干凈后再測(cè)量NaOH溶液的溫度。⑤實(shí)驗(yàn)操作要快。思考：所測(cè)得的三個(gè)反應(yīng)的中和熱相同，為什么？提示：以上三組溶液中所發(fā)生的反應(yīng)均為H＋＋OH－＝H2O。由于三次實(shí)驗(yàn)中所用溶液的體積相同，溶液中H＋和OH－的濃度也是相同的，反應(yīng)溫度又一樣，因此三個(gè)反應(yīng)的中和熱也是相同