第六章 化学反应与能量李仕才考点二 热化学方程式 1．热化学方程式及其意义(1)概念：表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol，表示在25℃和1.01×105Pa下，1_mol_H2(g)与0.5_mol_O2(g)完全反应生成1_mol_H2O(l)时放出热量285.8_kJ。2．书写(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。(2)注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ·mol－1)。(4)注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应)(5)区别于普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等反应条件。(6)注意热化学方程式的化学计量数：热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。例如：在200℃，101kPa时，H2与碘蒸汽作用生成2molHI气体时，放出14.9kJ的热量，其热化学方程式为H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－14.9kJ·mol－1。8\n判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的焓变ΔH>0。( √ )2．H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2中的ΔH1＝ΔH2。( × )3．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1和H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH2中的ΔH1＝ΔH2。( × )4．C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定。( √ )5．已知：500℃、30MPa下，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1；将1.5molH2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2kJ。( × )1．ΔH与反应的“可逆性”可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4kJ·mol－1。表示在298K时，1molN2(g)和3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)时放出92.4kJ的热量。但实际上1molN2(g)和3molH2(g)充分反应，不可能生成2molNH3(g)，故实际反应放出的热量小于92.4kJ。2．ΔH单位“kJ·mol－1”的含义，并不是指每摩尔反应物可以放出或吸收的热量是多少千焦，而是对整个反应而言，是指按照所给的化学方程式的化学计量数完成反应时，每摩尔反应所产生的热效应。一、热化学方程式的正误判断1．下列有关热化学方程式的表示及说法正确的是( )A．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，则金刚石比石墨稳定B．已知I2(g)＋H2(g)===2HI(g) ΔH1；I2(s)＋H2(g)===2HI(g) ΔH2；则ΔH1<ΔH2C．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)28\n反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1D．已知H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270kJ·mol－1，则2L氟化氢气体分解成1L氢气和1L氟气吸收270kJ热量解析：C(石墨，s)===C(金刚石，s)为吸热反应，说明石墨能量低，所以石墨比金刚石稳定，A错误；根据盖斯定律，I2(g)===I2(s) ΔH＝ΔH1－ΔH2，I2(g)变为I2(s)放出能量，则ΔH1－ΔH2<0，ΔH1<ΔH2，B正确；因为中和热是指强酸与强碱中和生成1mol水时放出的热量，H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热还包括Ba2＋与SO反应放出的热量，C错误；已知H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270kJ·mol－1，则2mol氟化氢气体分解成1mol氢气和1mol氟气吸收270kJ热量，故D错误。答案：B2．标准状态下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O＝O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol－1、463kJ·mol－1和495kJ·mol－1。下列热化学方程式正确的是( )A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝－485kJ·mol－1B．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋485kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝＋485kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－485kJ·mol－1解析：根据“H—H、H—O和O＝O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol－1,463kJ·mol－1,495kJ·mol－1”，可以计算出2molH2和1molO2完全反应生成2molH2O(g)产生的焓变是436kJ·mol－1×2＋495kJ·mol－1×1－463kJ·mol－1×4＝－485kJ·mol－1，所以该过程的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－485kJ·mol－1。答案：D3．胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是( )A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－18\nD．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3kJ·mol－1解析：热化学方程式中各物质前面的化学计量数表示反应物的物质的量，A选项错误；物质的状态不同，反应的热效应不同，C选项错误；放热反应ΔH用“－”表示，吸热反应ΔH用“＋”表示，D选项错误。答案：B4．在25℃101kPa时，1.0g乙烷气体完全燃烧生成液态水时放出热量52.0kJ，则乙烷燃烧的热化学方程式为( )A．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1560kJ·mol－1B．2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1560kJ·mol－1C．2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)ΔH＝＋3120kJ·mol－1D．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－52.0kJ·mol－1解析：乙烷燃烧放出了热量，即ΔH<0,1.0g乙烷气体完全燃烧生成液态水时放出热量52.0kJ，则1mol乙烷燃烧放出的热量为52.0×30＝1560(kJ)。答案：A5．在一定条件下，将64g二氧化硫气体氧化成三氧化硫气体时，实验测得放出的热量为78.64kJ，已知二氧化硫在此条件下的转化率为80%。下列热化学方程式书写正确的是( )A．SO2(g)＋O2(g)SO3(g) ΔH＝－98.3kJ·mol－1B．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(l) ΔH＝－196.6kJ·mol－1C．SO2(g)＋O2(g)SO3(g) ΔH＝－78.64kJ·mol－1D．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝＋196.6kJ·mol－1解析：根据题目可知该反应为放热反应，D选项中ΔH>0，错误；B选项中“l”表示液态，题目要求的是生成三氧化硫气体，错误；n(SO2)＝1mol，参加反应的有0.8mol，放出的热量为78.64kJ，若参加反应的SO2是1mol，则放出的热量为98.3kJ，故A项正确，C项错误。8\n答案：A6．根据如图所给信息，得出的结论正确的是( )A．48g碳完全燃烧放出热量为1574kJ/molB．2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0kJ/molC．2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝＋283.0kJ/molD．C(s)＋O2(g)===CO2(s) ΔH＝－393.5kJ/mol解析：48gC完全燃烧放热为393.5kJ/mol×4mol＝1574kJ，不是1574kJ/mol，故A错误；据图示可知，1molC燃烧生成CO放热393.5kJ－283.0kJ＝110.5kJ，所以2molC燃烧生成CO放热221.0kJ，故B正确；1molCO燃烧生成1mol二氧化碳放热283.0kJ，所以2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ΔH＝＋566.0kJ/mol，故C错误；应该生成二氧化碳气体，不是固态，故D错误。答案：B二、热化学方程式的书写7．依据图象书写热化学方程式(1)下图是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：______________________________________________________。(2)化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)8\n试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：________________________________________________________。解析：(1)由图可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，ΔH＝E1－E2＝134kJ·mol－1－368kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1。答案：(1)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ·mol－1(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(l) ΔH＝－2(b＋c－a)kJ·mol－18．写出热化学方程式(1)晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)写出SiCl4的电子式：________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________。(2)已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6℃和76℃，AX5的熔点为167℃。室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5，放出热量123.8kJ。该反应的热化学方程式为___________________________。(3)CuCl(s)和O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl(s)，放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是_____________________________。(4)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：写出该反应的热化学方程式：_______________________________________________。8\n(5)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O已知：ⅰ.反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量。ⅱ.①H2O的电子式是___________________________________。②反应A的热化学方程式是_____________________________。解析：(1)SiCl4是共价化合物，电子式为。根据生成1.12kg硅，吸收akJ热量，求出生成1mol硅，吸收0.025akJ热量，则热化学方程式为SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g) ΔH＝＋0.025akJ·mol－1。(2)由题目信息可知，常温时AX3为液体，AX5为固体，从而可写出该反应的热化学方程式为AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8kJ·mol－1。(3)由题意知生成的黑色固体是氧化铜，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。再根据反应消耗1molCuCl放热44.4kJ可写出该反应的热化学方程式：4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6kJ·mol－1。(4)由题干信息可知：N2(g)===2N(g) ΔH1＝＋945kJ·mol－1，O2(g)===2O(g) ΔH2＝＋498kJ·mol－1，2N(g)＋2O(g)===2NO(g) ΔH3＝－1260kJ·mol－1，根据盖斯定律可得：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝＋183kJ·mol－1。(5)据氧化还原反应的概念，反应A中HCl只作还原剂，4molHCl全部被氧化，对应ΔH＝－115.6kJ·mol－1。答案：(1)8\nSiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝＋0.025akJ·mol－1(2)AX3(l)＋X2(g)＝AX5(s)ΔH＝－123.8kJ·mol－1(3)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)ΔH＝－177.6kJ·mol－1(4)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋183kJ·mol－1(5)①HH②4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－115.6kJ·mol－18
