高中化學(xué)選修4學(xué)案專題一第一單元第2課時熱化學(xué)方程式

第2課時熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式1．概念能表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。2．特點(與化學(xué)方程式比較)(1)指明了反應(yīng)時的溫度和壓強，若在25_℃和101_kPa時進行的反應(yīng)，可不注明。(2)在化學(xué)方程式右邊注明ΔH的“＋”、“－”數(shù)值和單位。(3)所有反應(yīng)物和生成物都用括號注明它們在反應(yīng)時的聚集狀態(tài)。常用s、l、g分別表示固體、液體和氣體。(4)化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示微粒個數(shù)。(5)化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)熱數(shù)值可以同時增大或減小相同倍數(shù)。3．意義熱化學(xué)方程式不僅表示化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了能量變化。H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol，表示在25_℃和101_kPa條件下，1_molH2(g)與eq\f(1,2)molO2(g)完全反應(yīng)生成1_molH2O(l)時放出熱量285.8kJ。探究點一熱化學(xué)方程式的書寫1．書寫熱化學(xué)方程式的方法(1)寫出符合質(zhì)量守恒定律的化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)，只表示物質(zhì)的量。因此，它可以用整數(shù)或簡單分?jǐn)?shù)表示。(2)標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)因為物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)的變化也伴隨著能量的變化，所以書寫熱化學(xué)方程式時必須標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)。通常用g、l、s分別代表氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。(3)用ΔH表示化學(xué)反應(yīng)放出或吸收的熱量放熱反應(yīng)ΔH取負(fù)值，吸熱反應(yīng)ΔH取正值；ΔH的單位常用kJ/mol。2．書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(1)ΔH只能寫在標(biāo)有反應(yīng)物和生成物狀態(tài)的化學(xué)方程式的右邊，并用“空格”隔開。若為放熱反應(yīng)，ΔH為“－”；若為吸熱反應(yīng)，ΔH為“＋”。ΔH的單位是J/mol或kJ/mol。(2)由于ΔH與測定條件有關(guān)(壓強對反應(yīng)的焓變影響很小)，因此應(yīng)在ΔH后注明反應(yīng)溫度(若不注明，則表示在25℃(3)熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示該物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，因此化學(xué)計量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。(4)要在物質(zhì)的化學(xué)式后面用括號注明參加反應(yīng)的物質(zhì)的聚集狀態(tài)，一般用英文字母g、l和s分別表示物質(zhì)的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，溶液則用aq表示。(5)根據(jù)焓的性質(zhì)，若熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)加倍，則ΔH的數(shù)值也加倍；若反應(yīng)逆向進行，則ΔH改變符號，但絕對值不變。(6)對于aA＋bB=cC＋dD這一反應(yīng)，ΔH單位中的“每摩爾”既不是指每摩爾A也不是指每摩爾B、C或D，而是指每摩爾反應(yīng)，即每摩爾“aA＋bB=cC＋dD”。因此，對于同一個反應(yīng)，兩個熱化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)不同時，ΔH的值不同。當(dāng)反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)不同時，ΔH的值也不同。例如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/molH2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ/mol2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/mol(7)對于可逆反應(yīng)，ΔH的值為其反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化為生成物時的量，例如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－QkJ/mol，ΔH表示的意義是2molSO2氣體和1molO2氣體完全反應(yīng)生成2molSO3氣體時放出的熱量為QkJ。但是2molSO2氣體和1molO2氣體在實際反應(yīng)時放出的熱量要小于QkJ，因為2molSO2氣體和1molO2氣體不可能完全轉(zhuǎn)化為SO3。1．為什么熱化學(xué)方程式中要標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài)？提示：先看兩個熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/mol2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ/mol同樣是2molH2與1molO2反應(yīng)生成2molH2O，但生成H2O的狀態(tài)不同，反應(yīng)放出的熱量不同，由此可知，反應(yīng)放出(或吸收)熱量的多少與物質(zhì)的狀態(tài)密切相關(guān)，因此，必須標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。2．熱化學(xué)方程式與化學(xué)方程式之間有什么不同？提示：【例1】已知0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在O2中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(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，則11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時放出的熱量是________kJ?！舅悸贩治觥繒鴮憻峄瘜W(xué)方程式時要牢記三點：①注明狀態(tài)，此點容易遺漏；②ΔH的符號；③ΔH的數(shù)值，此點容易出現(xiàn)計算錯誤，切記ΔH的數(shù)值要與方程式中的化學(xué)計量數(shù)相對應(yīng)?！窘馕觥?molB2H6燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量為：649.5kJ×eq\f(1mol,0.3mol)＝2165kJ。因此1molB2H6燃燒，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為B2H6(g)＋3O2(g)=B2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－2165kJ·mol－1。若上述反應(yīng)生成的3mol液態(tài)水全部變成氣態(tài)水，將吸收熱量：44kJ/mol×3mol＝132kJ，則1molB2H6完全燃燒生成氣態(tài)水放出的熱量為2165kJ－132kJ＝2033kJ，則0.5molB2H6完全燃燒生成氣態(tài)水放出的熱量為：2033kJ/mol×0.5mol＝1016.5kJ?！敬鸢浮緽2H6(g)＋3O2(g)=B2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－2165kJ/mol1016.5化學(xué)反應(yīng)N2＋3H22NH3的能量變化如下圖所示，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是(A)A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ/molB．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2(b－a)kJ/molC.eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(l)ΔH＝2(b＋c－a)kJ/molD.eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH＝2(a＋b)kJ/mol解析：由圖像可知：由eq\f(1,2)molN2(g)和eq\f(3,2)molH2(g)生成1molN和3molH，吸收akJ的能量，由1molN和3molH生成1molNH3(g)放出bkJ的能量，再由1molNH3(g)生成1molNH3(l)放出ckJ的能量，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝2(a－b)kJ/mol或N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ/mol，故A項正確。探究點二熱化學(xué)方程式正誤判斷熱化學(xué)方程式是表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量與反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。熱化學(xué)方程式的正誤判斷除了遵循書寫化學(xué)方程式的要求外，應(yīng)側(cè)重從以下幾個方面予以考慮。1．檢查ΔH的符號和單位是否正確放熱反應(yīng)的ΔH為“－”，吸熱反應(yīng)的ΔH為“＋”，單位是kJ/mol，逆反應(yīng)的ΔH與正反應(yīng)的ΔH數(shù)值相同，符號相反。2．檢查是否標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)必須標(biāo)明每種反應(yīng)物與生成物的狀態(tài)，同一化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的化學(xué)狀態(tài)不同，ΔH數(shù)值不同。3．檢查ΔH的數(shù)值與化學(xué)計量數(shù)是否對應(yīng)ΔH的大小與反應(yīng)物的物質(zhì)的量的多少有關(guān)，相同的反應(yīng)，化學(xué)計量數(shù)不同時，ΔH不同。如H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－183kJ/mol①eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=HCl(g)ΔH＝－91.5kJ/mol②原因是反應(yīng)熱的單位是kJ/mol，為每摩爾反應(yīng)的熱效應(yīng)。但反應(yīng)不同含義不同，對于反應(yīng)①來說，每摩爾反應(yīng)指1molH2(g)與1molCl2(g)反應(yīng)生成2molHCl(g)，對于反應(yīng)②來說，每摩爾反應(yīng)指eq\f(1,2)molH2(g)與eq\f(1,2)molCl2(g)反應(yīng)生成1molHCl(g)。4．特殊反應(yīng)熱書寫表示中和熱的熱化學(xué)方程式時，H2O(l)的化學(xué)計量數(shù)為1，并以此配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。(后面會學(xué)到)已知H2＋I2=2HI為放熱反應(yīng)，請分析熱化學(xué)方程式“H2＋I2=2HIΔH＝14.9kJ”中的錯誤之處。提示：(1)漏寫了各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；(2)放熱反應(yīng)ΔH<0，漏寫了“－”；(3)ΔH的單位應(yīng)為kJ·mol－1?！纠?】在25℃、101kPa下，10g甲醇燃燒生成CO2A．CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋725.8kJ/molB．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1452kJ/molC．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－725.8kJ/molD．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝＋1452kJ/mol【解析】10g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱226.8kJ，1molCH3OH燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱725.76kJ，2molCH3OH燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱1451.52kJ?！敬鸢浮緽下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(C)A．C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝＋1367.0kJ·mol－1B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ·mol－1C．S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝－296.8kJ·mol－1D．2NO2=O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ·mol－1解析：可燃物燃燒為放熱反應(yīng)，ΔH<0，A項錯誤；中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，B項錯誤；熱化學(xué)方程式要注明物質(zhì)在反應(yīng)時的聚集狀態(tài)，D項錯誤。1．熱化學(xué)方程式：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184.6kJ·mol－1的敘述正確的是(C)A．一分子H2和Cl2反應(yīng)，放出熱量184.6kJB．1molH2和Cl2完全反應(yīng)生成2molHCl放出的熱量為184.6kJC．在25℃、101kPa時，1mol氣態(tài)H2和1mol氣態(tài)Cl2D．在25℃、101kPa時，1mol氣態(tài)H2和1mol氣態(tài)Cl2解析：正確理解熱化學(xué)方程式所表示的意義。2．以NA代表阿伏加德羅常數(shù)，則關(guān)于熱化學(xué)方程式C2H2(g)＋eq\f(5,2)O2(g)=2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－1300kJ·mol－1的說法中，正確的是(D)A．當(dāng)有10NA個電子轉(zhuǎn)移時，該反應(yīng)放出1300kJ/mol的能量B．當(dāng)有NA個水分子生成且為液體時，該反應(yīng)吸收1300kJ的能量C．當(dāng)有2NA個碳氧共用電子對生成時，該反應(yīng)放出1300kJ的能量D．當(dāng)有8NA個碳氧共用電子對生成時，該反應(yīng)放出1300kJ的能量解析：本題綜合考查了阿伏加德羅常數(shù)與反應(yīng)熱的知識。ΔH＝－1300kJ·mol－1當(dāng)有10mole－轉(zhuǎn)移時，生成1mol液態(tài)水，生成2molCO2(O=C=O)，其中含8mol碳氧共用電子對，放出1300kJ的能量。3．下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(B)A．2SO2＋O2eq\o(,\s\up17(500℃),\s\do5(V2O5))2SO3ΔH＝－196.6kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝393.5kJD．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝393.5kJ·mol－1解析：未注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，且熱化學(xué)方程式中不需要標(biāo)注反應(yīng)條件，A項錯誤；ΔH的單位應(yīng)為kJ·mol－1，且C(s)＋O2(g)=CO2(g)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)的ΔH<0，C、D項錯誤。4．沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)H2O時，放出445kJ熱量，則下列熱化學(xué)方程式中正確的是(C)A．2CH4(g)＋4O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝890kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝890kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1D.eq\f(1,2)CH4(g)＋O2(g)=eq\f(1,2)CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1解析：0.5molCH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)H2O時，放出445kJ熱量，則1mol甲烷完全燃燒放出890kJ的熱量，放熱反應(yīng)的ΔH<0，故C正確。5．符合下圖的熱化學(xué)方程式是(C)A．CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝＋41kJ/molB．CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ/molC．CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ/molD．CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝－41kJ/mol解析：從題圖分析得，由反應(yīng)物CO2和H2生成CO和H2O是吸熱反應(yīng)，其反應(yīng)熱為＋41kJ/mol，由于題中已明確了反應(yīng)物和生成物，因此只能選C而不能選B。6．已知：2NO2(g)N2O4(g)ΔH1＝akJ·mol－1，N2O4(l)2NO2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1，又知“2NO2(g)”的總能量高于“N2O4(g)”，下列有關(guān)這兩個反應(yīng)的說法錯誤的是(B)A．ΔH1<0B．ΔH1＝－ΔH2C．能量關(guān)系如圖所示D．消耗2molNO2(g)生成1molN2O4(g)時，放出的熱量為|a|kJ解析：反應(yīng)物的總能量比生成物的高，故ΔH1<0，A項正確；由于兩個反應(yīng)中N2O4的狀態(tài)不同，故ΔH1≠－ΔH2，B項錯誤；“2NO2(g)”的總能量高于“N2O4(g)”，氣態(tài)N2O4的能量高于液態(tài)N2O4的能量，C項正確；由2NO2(g)N2O4(g)ΔH1＝akJ·mol－1及A項中的分析可知，D項正確。7．已知幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：化學(xué)鍵H—OH—HO=O鍵能/(kJ·mol－1)463436496(1)請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖中標(biāo)注的序號處，填寫能量變化的數(shù)值或根據(jù)箭頭的指向填寫能量變化是“放出”能量還是“吸收”能量。(2)請寫出1molH2(g)完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：H2(g)＋eq\f(1,