安徽 王 永
聚焦熱化學(xué)方程式高考考點(diǎn)
安徽 王 永
熱化學(xué)方程式是化學(xué)反應(yīng)熱的核心考點(diǎn),也是近幾年高考的高頻考點(diǎn),本文就熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng)、高考常見(jiàn)題型進(jìn)行分析說(shuō)明,以期使大家能夠高效備考、科學(xué)備考。
1.熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng)
(1)注意標(biāo)清物質(zhì)的聚集狀態(tài),用“g、l、s、a q”分別表示“氣體、液體、固體以及溶液中的溶質(zhì)”。不用“↑”和“↓”表示,不同狀態(tài)的同一物質(zhì)能量不同:E(g)>E(l)>E(s),故必須標(biāo)清物質(zhì)的聚集狀態(tài)。
(2)注意測(cè)定的條件,熱化學(xué)方程式中不必寫(xiě)反應(yīng)條件。若反應(yīng)熱ΔH是在2 5℃、1 0 1k P a條件下測(cè)定,ΔH后可不注明;否則需要注明,例如反應(yīng)熱ΔH是在3 5℃、1 0 1k P a條件下測(cè)定,必須寫(xiě)成ΔH(3 0 8 K1 0 1k P a)=ak J·m o l-1形式。
(3)注意反應(yīng)熱ΔH的符號(hào)和單位:吸熱標(biāo)“+”,放熱標(biāo)“-”,單位是k J·m o l-1。
(4)注意熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù),表示m o l,可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù),但要與反應(yīng)熱ΔH相一致:若計(jì)量數(shù)加倍,則ΔH也要加倍;正逆反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH數(shù)值相等,但符號(hào)相反。
(5)注意具有同素異形體的物質(zhì),書(shū)寫(xiě)時(shí)除了要注明聚集狀態(tài)還要注明物質(zhì)的名稱(chēng)。
2.熱化學(xué)方程式的意義
熱化學(xué)方程式既能表示化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化,又能表示能量變化。反應(yīng)熱ΔH單位中的“m o l-1”表明參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量與方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同。
3.燃燒熱、中和熱的熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)
(1)燃燒熱的熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)
【注意事項(xiàng)】
①可燃物的燃燒必須在2 5℃、1 0 1k P a條件下進(jìn)行;
②必須是1m o l可燃物而且生成穩(wěn)定的化合物,包括物質(zhì)和狀態(tài)都要穩(wěn)定;如:可燃物中C→C O2(g),H→H2O(l),S→S O2(g),P→P2O5(s)等。
③反應(yīng)熱ΔH為負(fù)值。
例如:表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式
(2)中和熱的熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)
【注意事項(xiàng)】①以生成1m o l H2O(l)為基準(zhǔn);
②必須是酸和堿的稀溶液反應(yīng),因?yàn)闈馑峄驖鈮A溶液稀釋時(shí)會(huì)放出熱量;
1.以熱化學(xué)方程式為載體,根據(jù)物質(zhì)鍵能和反應(yīng)焓變的關(guān)系:反應(yīng)熱ΔH=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和,來(lái)計(jì)算某一化學(xué)鍵的鍵能或反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH。
【解題策略】①計(jì)算清楚每一種物質(zhì)所含有共價(jià)鍵的種類(lèi)和個(gè)數(shù),如:1 m o l金剛石(晶體硅)中含有2 m o l C—C(S i—S i),1m o l S i O2含有4m o l S i—O鍵,1m o l白磷含有6m o l P—P鍵等。
②帶入計(jì)算時(shí),鍵能要帶單位,反應(yīng)熱ΔH要帶“+、-”號(hào)和單位。
2.根據(jù)題目信息,直接書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。
【解題策略】①根據(jù)題目信息標(biāo)清楚各物質(zhì)的狀態(tài),并配平化學(xué)方程式;
②根據(jù)題目信息計(jì)算出與熱化學(xué)方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)相一致的反應(yīng)熱ΔH。
3.利用蓋斯定律書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式或計(jì)算某一反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH。
【解題策略】①根據(jù)已知信息寫(xiě)出目標(biāo)方程式;
②運(yùn)用蓋斯定律即通過(guò)已知方程式的代數(shù)運(yùn)算(化學(xué)計(jì)量數(shù)的乘除,方程式的加減)得到目標(biāo)方程式;
③反應(yīng)熱ΔH的計(jì)算與上述方程式的代數(shù)運(yùn)算相一致。
【解析】根據(jù)題意知,H—H、I—I鍵的鍵能分別是4 3 6k J·m o l-1、1 5 1 k J·m o l-1,設(shè)H—I鍵能為ak J·m o l-1
根據(jù)公式:反應(yīng)熱ΔH=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和
即ΔH=+1 1 k J·m o l-1=2ak J·m o l-1-(4 3 6k J·m o l-1+1 5 1k J·m o l-1)
解得a=2 9 9。
【例2】(2 0 1 5新課標(biāo)Ⅱ,9節(jié)選)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為C O、C O2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應(yīng)如下:
回答下列問(wèn)題:
已知反應(yīng)①中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學(xué)鍵H—H C—O C≡O(shè) H—O C—HE/(k J·m o l-1)4 3 6 3 4 3 1 0 7 6 4 6 5 4 1 3_
根據(jù)公式:反應(yīng)熱ΔH=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和
即反應(yīng)熱ΔH1=1 0 7 6k J·m o l-1+2×4 3 6k J·m o l-1-(3×4 1 3+3 4 3+4 6 5)k J·m o l-1=-9 9k J·m o l-1。
(2)根據(jù)蓋斯定律:反應(yīng)②-反應(yīng)①=反應(yīng)③,解得ΔH3=ΔH2-ΔH1=-5 8k J·m o l-1-(-9 9k J·m o l-1)=+4 1k J·m o l-1。
【例3】(2 0 1 5安徽,2 7節(jié)選)N a B H4(s)與H2O(l)反應(yīng)生成N a B O2(s)和H2(g),在2 5℃、1 0 1k P a下,已知每消耗3.8g N a B H4(s)放熱2 1.6k J,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是______________________________________________________。
【解析】先根據(jù)信息寫(xiě)出配平的化學(xué)方程式(標(biāo)明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)):
【例4】(2 0 1 5福建,9節(jié)選)已知:
由A l2O3、C和C l2反應(yīng)生成A l C l3的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________。
【解析】先寫(xiě)出目標(biāo)方程式并配平如下:
A l2O3(s)+3 C(s)+3 C l2(g)2 A l C l3(g)+3 C O(g)
(作者單位:安徽省靈璧縣第一中學(xué))