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第一章　化学反应的热效应
第一节　反应热
第2课时　热化学方程式
一　热化学方程式的概念与书写
01
释放或吸收的热量
能量
1 mol气态H2
0.5 mol气态O2
1 mol 液态H2O
放出285.8 kJ
1.概念:表明反应所　　　　　　　　　　的化学方程式,叫做热化学方程式。
2.意义:热化学方程式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　　　　变化。
[例]　H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和101 kPa下,　　　　　　　　和　　　　　　　　反应生成_________________
时,　　　　　　　　的热量。
温度
压强
25 ℃和101 kPa
s、l、g、aq
3.书写注意事项
(1)需注明反应时的　　　　和　　　　,中学所用ΔH数据,一般都是
　　　　　　　　时的数据,可以不用特别注明。
(2)需注明反应物和生成物的聚集状态,常用　　 　　分别表示固体、液体、气体、溶液。热化学方程式通常不用标“↑”和“↓”。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数表示各物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。
(4)需注明ΔH的“+”“-”、数值和单位。放热反应,ΔH为“-”;吸热反应,ΔH为“+”。
×
×
×
1.反应HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)　ΔH=+92.3 kJ·mol-1,则H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH=184.6 kJ·mol-1。(　　)
2.NaOH(aq)+HCl(aq) ===NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=+57.3 kJ·mol-1。(　　)
3.由N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.2 kJ·mol-1可知,当0.5 mol N2(g)与足量的H2(g)混合充分反应后放出46.1 kJ的热量。(　　)
观察下列四个热化学方程式,思考反应热(ΔH)与热化学方程式有何关系
①H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
③N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1
④2NH3(g) N2(g)+3H2(g)　ΔH=+92.4 kJ·mol-1
提示:(1)对于同一化学反应,如果化学计量数扩大或缩小,那么ΔH的数值也同时扩大或缩小相同的倍数。(2)当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
C(s)+H2O(g) ===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5 kJ·mol-1
3CO(g)+Fe2O3(s) ===3CO2(g)+2Fe(s) ΔH=-24.8 kJ·mol-1
写出298 K、101 kPa时,下列各反应的热化学方程式。
(1)1 mol C与1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2,吸热131.5 kJ:______________________________________________________。
(2)用3 mol CO(g)还原1 mol Fe2O3(s),放热24.8 kJ:_________________________________________________。
HgO(s) ===Hg(l)+O2(g) ΔH=+90.7 kJ·mol-1
HNO3(aq)+NaOH(aq) ===NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
(3)1 mol HgO(s)分解生成液态汞和氧气时,吸热90.7
kJ:_____________________________________。
(4)HNO3、NaOH的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时,放热57.3 kJ:_______________________________________________________。
二　热化学方程式的正误判断
02
判断热化学方程式的正误主要考虑如下几个方面
1.化学方程式是否书写正确且是否与事实相符。
2.物质的聚集状态是否标注,且标注的聚集状态是否与所处环境相符。
3.焓变的书写是否正确
(1)如果处于非常温常压状态下,是否标注当前温度和压强;
(2)数值是否与化学方程式的计量数对应成比例;
(3)单位是否为kJ·mol-1或kJ/mol。
选项 已知条件 热化学方程式
A 0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出a kJ热量 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=
-2a kJ·mol-1
B 6 g金刚石比6 g石墨的能量高b kJ C(金刚石) ===C(石墨)　ΔH=
-2b kJ·mol-1
1.下列有关热化学方程式正确的是(　　)
选项 已知条件 热化学方程式
C H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) ===2H2O(l)+BaSO4(s)　
ΔH=-114.6 kJ·mol-1
D 1 mol S完全燃烧放出热量为297 kJ S(s)+O2(g) ===SO3(g)　
ΔH=-297 kJ·mol-1
答案:B
合成氨的反应是可逆反应,0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应达平衡后,生成的氨气少于1 mol,放出a kJ热量,则N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<-2a kJ·mol-1,A项错误;1 mol金刚石的能量比1 mol石墨的能量高2b kJ,B项正确;生成BaSO4沉淀时也会放出热量,ΔH<-114.6 kJ·mol-1,C项错误;硫完全燃烧的产物是SO2而不是SO3,D项错误。
A
2.根据如图所示的各物质能量变化关系,判断下列热化学方程式正确的是(　　)
A.C(s,金刚石)+O2(g) ===CO2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1(a<0)
B.C(s,石墨)+O2(g) ===CO2(g)　ΔH2=b kJ·mol-1(b>0)
C.C+O2===CO2　ΔH3=c kJ·mol-1(c>0)
D.C(s,金刚石) ===C(s,石墨)　ΔH4=d kJ·mol-1(d>0)
据图可知C(s,金刚石)+O2(g)的总能量高于CO2(g)的能量,该反应为放热反应,焓变小于零,即a<0,故A正确;据图可知C(s,石墨)+O2(g)的总能量高于CO2(g)的能量,该反应为放热反应,焓变小于零,即b<0,故B错误;热化学方程式中需要标注物质的聚集状态,选项C中物质的聚集状态均未标注,且反应放热,焓变小于零,故C错误;金刚石转变为石墨的反应是放热反应,焓变为负值,即d<0,故D错误。
C
3.如图是能量变化示意图,由此判断下列热化学方程式正确的是(　　)
A.O(g)+2H(g)===O2(g)+H2(g)　ΔH=+685 kJ·mol-1
B.OH(g)+H(g) ===O(g)+2H(g)　ΔH=-427 kJ·mol-1
C.O2(g)+H2(g) ===H2O(g)　ΔH=-244 kJ·mol-1
D.O(g)+2H(g) ===H2O(g)　ΔH=+1 187 kJ·mol-1
原子形成分子应释放能量,由题图可知,热化学方程式为O(g)+2H(g)===O2(g)+H2(g)　ΔH=-685 kJ·mol-1,A错误;断键应吸收能量,热化学方程式为OH(g)+H(g) ===O(g)+2H(g)　ΔH=+427 kJ·mol-1,B错误;根据题图可知, mol O2(g) 与1 mol H2(g)所具有的总能量高于1 mol H2O(g)所具有的能量,所以由 mol O2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol H2O(g)放出能量,释放的能量为502 kJ+427 kJ-685 kJ=244 kJ,C正确;根据题图可知,由1 mol O(g)和2 mol H(g)形成1 mol H2O(g)释放的能量为502 kJ+427 kJ=929 kJ,所以热化学方程式为O(g)+2H(g) ===H2O(g)　ΔH=-929 kJ·mol-1,D错误。
本节训练
题组一　热化学方程式的正误判断
1.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25 ℃、101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3 kJ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=-285.8 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=+890.3 kJ·mol-1
答案:B
根据题意,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量,因此该热化学方程式应为H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,A项错误;根据题意,1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3 kJ的热量,因此其热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) === CO2(g)+2H2O(l) 　ΔH=-890.3 kJ·
mol-1,B项正确,C项、D项错误。
2
C
2.1 g H2(g)完全燃烧生成液态水时放出142.9 kJ热量,下列反应的热化学方程式正确的是(　　)
A.2H2+O2===2H2O 　ΔH=-571.6 kJ/mol
B.H2 (g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-142.9 kJ/mol
C.H2 (g)+ O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ/mol
D.2H2(g)+ O2(g) ===2H2O(g)　ΔH=-571.6 kJ/mol
2
选项A中未标明反应物和生成物的聚集状态,A不正确;1 g H2(g)完全燃烧生成液态水时放出142.9 kJ热量,则1 mol H2(g)完全燃烧生成液态水时放出的热量是285.8 kJ,B不正确,C正确;选项D中水的聚集状态不正确,D不正确。
3
SiH4(g)+2O2(g) ===SiO2(s)+2H2O(l)　ΔH=-1 427.2 kJ·mol-1
题组二　热化学方程式的书写
3.按要求回答下列问题。
(1)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出的热量为89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为 　 。
3
(1)SiH4遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和液态H2O。已知室温下
2 g SiH4自燃放出的热量为89.2 kJ,则1 mol(即32 g)SiH4自燃放出的热量是×89.2 kJ=1 427.2 kJ,因此SiH4自燃的热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g) ===SiO2(s)+2H2O(l)　ΔH=-1 427.2 kJ·mol-1。
3
4CuCl(s)+O2(g) ===2CuCl2(s)+2CuO(s)　ΔH=-177.6 kJ·mol-1
(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下,已知该反应每消耗1 mol CuCl(s),放热44.4 kJ,该反应的热化学方程式为
　 。
3
(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体,黑色固体是氧化铜。在25 ℃、101 kPa下,已知该反应每消耗1 mol CuCl(s),放热44.4 kJ,则消耗4 mol CuCl(s),放热为4×44.4 kJ=177.6 kJ,因此该反应的热化学方程式为4CuCl(s)+O2(g) ===2CuCl2(s)+2CuO(s)　ΔH=-177.6 kJ·mol-1。
4
C
综合强化
4.下列说法或表示方法正确的是(　　)
A.在500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2 (g)和1.5 mol H2 (g)置于密闭容器中充分反应生成NH3 (g)且放热19.3 kJ,其热化学方程式为N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)　ΔH=-38.6 kJ·mol-1
B.由C(石墨,s) ===C(金刚石,s)　ΔH=+1.9 kJ·mol-1可知,金刚石比石墨稳定
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) ===H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将0.5 mol浓硫酸与含1 mol NaOH的稀溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ
D.在25 ℃、101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
4
N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)为可逆反应,在500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2 (g)和1.5 mol H2 (g)置于密闭容器中充分反应生成NH3 (g)的物质的量小于1 mol,放热19.3 kJ,所以生成2 mol氨气放出的热量大于38.6 kJ,且此反应不是在298 K、101 kPa下发生的,写热化学方程式时要标注清楚条件,故A错误;由C(石墨,s) ===C(金刚石,s)　ΔH=+1.9 kJ·mol-1可知,金刚石能量大于石墨,所以石墨比金刚石稳定,故B错误;浓硫酸溶于水放热,在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) ===H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将0.5 mol浓硫酸与含1 mol NaOH的稀溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ,故C正确;D.在25 ℃、101 kPa时,2 g H2的物质的量为1 mol,完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式可表示为H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,故D错误。
5
C(石墨,s)+H2O(g) ===CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol-1
5.根据所给信息写出下列热化学方程式。
(1)已知1 mol C (石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收
131.3 kJ热量,请写出该反应的热化学方程式:
____________________________________________________。

(1)化学式相同的同素异形体除需标明状态外还需标明其名称(因为结构不同,具有的能量不同),如石墨应表示为“C(石墨,s)”。
5
4NH3(g)+5O2(g) ===4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-906.8 kJ·mol-1
(2)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67 kJ的热
量:___________________________________________________________
___________________________________________________________。
5
(2)1.7 g NH3(g)的物质的量为0.1 mol,则4 mol NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物放出的热量为22.67 kJ×40=906.8 kJ,1 mol NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物放出的热量为226.7 kJ。相应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g) ===4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-906.8 kJ·mol-1或NH3(g)+O2(g) ===NO(g)+H2O(g)　ΔH=-226.7 kJ·mol-1。
5
NH3(g) N2(g)+H2(g)　ΔH=+46.2 kJ·mol-1
(3)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,请写出1 mol NH3(g)分解对应的热化学方程式:
__________________________________________________。
(3)正、逆反应的反应热数值相等,符号相反,反应热随物质系数变化而相应变化。
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol-1) 414 489 565 155
CH4(g)+4F2(g) ===CF4(g)+4HF(g)　ΔH=-1 940 kJ·mol-1
(4)已知一些化学键的键能数据如表所示:
请根据键能数据写出CH4(g)和F2(g)反应生成CF4(g)和HF(g)的热化学方程式:_________________________________________________。
5
(4)首先根据反应物和生成物写出反应的化学方程式,注明各物质的状态为CH4(g)+4F2(g) ===CF4(g)+4HF(g),化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差,根据表中键能数据可知,该反应的反应热ΔH=414 kJ·mol-1×4+155 kJ·mol-1×4-489 kJ·mol-1×4-565 kJ·mol-1×4=-1 940 kJ·mol-1。

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