第二课时热化学方程式

1.定义：把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式。2．表示意义：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焓变。例如：H2(g)＋

O2(g)＝H2O(l)

ΔH(298K)＝－285.8kJ·mol－1。表示1molH2(g)与0.5molO2(g)反应生成了1molH2O(l)，放热285.8kJ。3．书写热化学方程式应注意的事项(1)要在物质的化学式后面用括号注明各物质的聚集状态。一般用英文字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液中的溶质则用aq表示。(2)ΔH的单位是kJ·mol－1。(3)根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。若化学方程式中各物质的计量数加倍，则ΔH的数值也加倍。(4)热化学方程式中不用“↑”“↓”，等号上不用标明反应条件。(5)ΔH的单位“kJ·mol－1”并不是指每摩具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化。不论热化学方程式的化学计量数如何改变，其单位都为kJ·mol－1。(6)书写热化学方程式时必须标明ΔH的符号，放热反应中ΔH为“－”，吸热反应中ΔH为“＋”，正负号不可丢掉。说明：热化学方程式往往是接受容易书写难。这种“难”主要体现在书写不完整，且常有如下漏写之处：①漏写反应物或生成物的聚集状态，其根本点是没有认识到反应热与物质的聚集状态有关。②将ΔH的正、负混淆，其关键是没有体会到“＋”、“－”分别表示吸收或放出热量后使反应体系本身的能量升高或降低了。③未注意到：化学计量数不同，其反应热的数值也不相同。例如，H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)

ΔH＝－184.6kJ·mol－1①

＝HCl(g)

ΔH＝－92.3kJ·mol－1①4．热化学方程式与普通化学方程式的区别化学方程式热化学方程式化学计量数是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量状态不要求注明必须在分子式后注明化学方程式热化学方程式ΔH正负号及单位——必须注明意义表明了化学反应中的物质变化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，N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)

ΔH＝QkJ·mol－1表示1molN2(g)和3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)时的热效应为QkJ遵循规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)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是 (

)[解析]

在25℃、101kPa下，1molC8H18燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为

×114g＝5518kJ。在判断热化学方程式时应注明以下几点：①标明各物质的状态，A中H2O的状态标错，A不正确；②标明反应是吸热还是放热，ΔH＞0时为吸热反应，ΔH＜0时为放热反应，C错；③热量数值要与化学计量数相对应，显然D错。[答案]

B【例2】根据如图所示图像，写出反应的热化学方程式并回答下列问题： (

)(1)反应过程①的热化学方程式为：________。(2)反应过程②的热化学方程式为：________。(3)Q与Q1的关系：Q________Q1(填“大于”“小于”或“等于”)。[解析]

本题考查的是热化学方程式的书写。图中已清楚地表明两个反应的反应物、生成物和反应热，按照书写热化学方程式的规则，不难写出相应的热化学方程式。因为两个反应互为逆反应，因此其反应热的数值相等，符号相反。[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】发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料，用二氧化氮为氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g)

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

ΔH2＝－534kJ/mol试计算1mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为______________kJ；写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式__________________________________。[解析]

由题意可知N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g)

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

ΔH2＝－534kJ/mol②根据盖斯定律，为了在反应物中消去O2并得到N2H4和NO2的反应，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有如下三个热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

ΔH＝ckJ/mol关于它们的下列表述正确的是 (

)A．它们都是吸热反应 B．a、b和c均为正值C．a＝b D．2b＝c[解析]

①根据热化学方程式书写中反应热表示方法的规定即ΔH为“－”表示放热，ΔH为“＋”表示吸热；可判断H2燃烧放出的热量应用负值表示，故A、B不正确；②根据相同物质的反应，聚集状态不同，反应热不同，可判断a≠b，故C错；③根据相同的反应，方程式中计量数加倍，ΔH加倍，可判断2b＝c。[答案]

D(2008·重庆)化学反应N2＋3H2＝2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是 (

)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)与

molH2(g)完全反应生成1molNH3(g)时放热：(b－a)kJ。生成1molNH3(l)时放热：(b＋c－c)kJ。故A正确。[答案]

A

在同温、同压下，下列各组热化学方程式中，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项中生成等量液态水放热多于生成气态水，ΔH1＞ΔH2。B项中硫(s)要变为硫(g)需吸热，所以等量硫(s)燃烧放出的热量比硫(g)燃烧放出的热量少，ΔH1＜ΔH2。C项中前一反应和后一反应生成物不同，根据CO与O2反应生成CO2要放热，可知等量C与O2生成CO放出的热量必然小于生成CO2所放出的热量，ΔH1＞ΔH2。D项中该反应为放热反应，根据两个热化学方程式中的化学计量数关系知ΔH1＜ΔH2。[答案]

A、C

0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在O2中燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5kJ的热量，其热化学方程式为____________________________________。又已知：H2O(l)＝H2O(g)

ΔH＝－44kJ·mol－1，则11.2L(标准状况)B2H6完全燃烧生成气态水时放出的热量是________________kJ。[解析]

(1)应首先求出1molB2H6燃烧放热为2165kJ并写出热化学方程式：B2H6(g)＋3O2(g)＝B2O3(g)＋3H2O(l)

ΔH＝－2165kJ·mol－1。(2)B2H6与O2反应，生成3mol液态水，放热2165kJ,3mol液态水变为气态水吸热为44kJ·mol－1×3mol＝132kJ，则0.5molB2H6燃烧生成气态水放出的热量为(2165kJ－132kJ)×0.5＝1016.5kJ。[答案]

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

1016.5在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)

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

ΔH＝－2220kJ·mol－15mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和丙烷的体积比为 (

)A．1∶3

B．3∶1C．1∶4 D．1∶1[解析]

设H2、C3H8的物质的量分别为x，yV(H2)∶

V(C3H8)＝n(H2)∶

n(C3H8)＝3.75∶1.25＝3∶

1[答案]

B[点评]

可以运用化学方程式的计算方式来对反应热和物质的量进行计算。在一定条件下，CH4和CO的燃烧的热化学方程式分别为：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的混合气体充分燃烧，放出的热量为262.9kJ，生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收，可得到50g白色沉淀。则混合气体中CH4和CO的体积比________。[解析]

设燃烧后共生成二氧化碳的物质的量为x，混合气体中甲烷的物质的量为a，CO的物质的量为b，CaCO3～CO2100g

1mol50g

xx＝0.5mol解出a＝0.2mol，b＝0.3mol，a∶

b＝2∶3.[答案]

2∶3中和反应及中和热的测定1．概念在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。说明：(1)中和反应对象为酸、碱稀溶液[一般稀溶液中的c(H＋)或c(OH－)小于或等于1mol/L]。这是因为浓酸和浓碱相互混合因稀释会放出热量。(2)强酸与强碱的中和反应的实质是H＋和OH－反应，其热化学方程式为：H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ/mol；中和热的数值为固定值，与参加反应的强酸、强碱的量无关。(3)弱酸或弱碱在溶液中不能完全电离，随着反应的进行，要继续电离，而电离需要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。2．中和热的测定实验(1)实验目的了解中和热测定的基本原理和测定方法，加深理解中和反应是放热反应。(2)实验原理实验时，先测出盐酸和氢氧化钠的起始温度，求其平均温度t1，两溶液混合充分反应后，读取混合液温度t2。为了使计算简便，可以近似地认为：①50mL0.5mol/L盐酸和50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，则盐酸质量m1＝50g，氢氧化钠质量m2＝50g。近似认为混合溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)，所以中和反应放出的热量是：Q＝(m1＋m2)×c×(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ。②又因50mL0.5mol/L盐酸中含有0.025mol的H＋，它跟0.025mol的OH－发生中和反应，生成0.025mol的水，放出热量为Q，所以：【实验用品】大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、量筒(50mL)两个、温度计、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个孔)、环形玻璃搅拌棒；0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液、0.50mol/L硝酸、0.55mol/LKOH溶液。

【实验步骤】以盐酸和NaOH溶液的反应为例。①组装绝热装置。在大烧杯底部垫上泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；然后在大、小烧杯之间填满泡沫塑料(或纸条)；再在大烧杯上用泡沫塑料板或硬纸板作盖板(如右图所示)。②向小烧杯中加入0.50mol/L的盐酸50mL，并用温度计测量盐酸的温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净。③在另一小烧杯中加入50mL0.55mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度。④把温度计和环形玻璃搅拌棒放入盛有盐酸的小烧杯中，并把NaOH溶液一次倒入盛有盐酸的小烧杯中，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度(为保证上述反应能充分进行，实验时可以使酸或碱略过量)。⑤重复：重复实验两次(取测量所得数据的平均值作为计算依据)。⑥根据数据计算中和热。⑦可用同样的方法分别测定同体积的KOH溶液与盐酸反应，NaOH溶液与硝酸反应的中和热。【注意事项】①作为量热的仪器装置，要尽量减少热量散失。a.其保温隔热的效果一定要好，在两烧杯缝隙一定要塞满泡沫塑料(或纸条)；b.小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；c.泡沫塑料板上的两个小孔要恰好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过；d.可改用保温杯来做，也可用块状聚苯乙烯泡沫塑料制成与小烧杯外径相近的绝缘外套来做。②盐酸和NaOH溶液浓度的配制必须准确，NaOH溶液的浓度必须稍大于盐酸的浓度，两者的浓度均宜小不宜大，若浓度偏大，则测定结果误差较大。③盐酸和NaOH溶液的体积必须量取准确。④温度计的读数要准确。a.水银球部分要完全浸没在溶液中，且要稳定一段时间后再读数；b.读数时应谨慎细心，把握并读准温度且由同一个人来读；c.测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后再测量NaOH溶液的温度。⑤实验操作要快。思考：所测得的三个反应的中和热相同，为什么？提示：以上三组溶液中所发生的反应均为H＋＋OH－＝H2O。由于三次实验中所用溶液的体积相同，溶液中H＋和OH－的浓度也是相同的，反应温度又一样，因此三个反应的中和热也是相同