热化学方程式,燃烧热,中和热.doc

热化学方程式 盖斯定律 燃烧热 中和热

【考点透视】
一、正确理解“三热”概念
1、反应热：在化学反应过程中反应本身放出或吸收的热量。在恒温恒压条件下的反应热用△H表示，单位是kJ/mol，并规定放热反应的△H<0，吸热反应的△H>0。
2、标准燃烧热与热值
燃烧热是反应热的一种形式，使用燃烧热的概念时要理解下列要点。
① 规定是在101 kPa压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。因为压强不同，反应热有所不同。
② 规定可燃物的物质的量为1mol（这样才有可比性）。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18的燃烧热为5518 kJ·mol-1，用热化学方程式表示则为
C8H18（l）+O2（g）= 8CO2（g）+9H2O（l）；△H=－5518 kJ·mol-1
③ 规定生成物为稳定的氧化物．例如C→ CO2、H →H2O(l)、S →SO2等。
C（s）+O2（g）=CO（g）；△H=－110.5 kJ·mol-1
C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=－393.5 kJ·mol-1
C的燃烧热为393.5 kJ·mol-1，而不是110.5 kJ·mol-1。
④ 叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用△H表示时取负值。例如，CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1，而△H＝－890.3 kJ·mol-1且必须以1mol可燃物燃烧为标准。
⑤要与热值概念进行区别。热值：1g物质完全燃烧的反应热叫该物质的热值。
3、中和热：把在稀溶液中酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O时的反应热叫中和热，单位是kJ/mol。燃烧热和中和热都属于反应热。
二、正确书写热化学方程式
1、ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用“；”隔开。若为放热反应，ΔH为 <0：若为吸热反应，ΔH为>0 。ΔH的单位一般为kJ/mol。
2、注意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，并不表示物质的个数。因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。
3、反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g)才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用↑和↓。
4、由于ΔH与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
5、当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
6、用中文表示焓变时数值没有正负号，而用符号表示焓变时数值必须注明正负号。如H2的燃烧热为285.8kJ/mol，△H=－285.8kJ/mol。
三、盖斯定律
1、定义：化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。即
甲乙，甲丙乙，ΔH=ΔH1+ΔH2。
2、应用
（1）利用关系图找出反应热之间的关系

①找起点和终点（起点是A，终点是C）；②找途径：一个是A→B→C，一个是A→C；③列式：△H3=△H1+△H2。
（2）利用方程组找出反应热之间的关系
①找出中间产物（中间产物是B）；②利用方程组消去中间产物：反应c＝反应a+反应b；③列式：△H3=△H1+△H2。
四、键能、反应热和稳定性的关系
1、键能定义：在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子全部拆开成气态A原子和B原子时需吸收的能量称AB间共价键的键能，单位为kJ · mol –1。
2、键能与反应热 化学反应中最主要的变化是旧化学键发生断裂和新化学键的形成。化学反应中能量的变化也主要决定于这两个方面吸热与放热，可以通过键能计算得到近似值。
①放热反应或吸热反应 旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量，为吸热反应；旧键断裂吸收的能量小于新键形成所放出的能量，该反应为放热反应。
②反应热 化学反应中吸收或放出的热量称反应热，符号ΔH，单位kJ · mol –1 ，吸热为正值，放热为负值。可以通过热化学方程式表示。反应热的大小与多个因素有关，其数据来源的基础是实验测定。由于反应热的最主要原因是旧化学键断裂吸收能量与新化学键形成放出能量，所以通过键能粗略计算出反应热。
ΔH（反应热）== =反应物的键能总和—生成物键能总和。为方便记忆，可作如下理解：断裂旧化学键需吸热（用＋号表示），形成新化学键则放热（用－号表示），化学反应的热效应等于反应物和生成物键能的代数和，即ΔH=（＋反应物的键能总和）＋（—生成物键能总和），若ΔH＜0，为吸热，若ΔH＞0，为放热。
3、物质稳定性：物质在反应中放出能量越多，则生成物能量越小，该物质越稳定，生成物中化学键越牢固。反之亦然。
如：同素异形体稳定性的比较：根据△H正负和大小判断，反应放热，说明生成物能量小，较稳定。
五、常见的吸热反应与放热反应
常见吸热反应：所有盐的水解和电离过程、大多数的分解反应。
常见放热反应：燃烧、爆炸反应、金属与酸的置换、酸碱中和反应、2NO2N2O4、大多数的化合反应是放热的。

【例题解析】
例1．已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是 （ ）
A．A的能量一定高于C
20090318
B．B的能量一定高于D
C．A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D．该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生
例2．关于吸热反应的说法正确的是 （ ）
A．凡需加热的反应一定是吸热反应
B．只有分解反应才是吸热反应
C．使用催化剂的反应是吸热反应
D．CO2与CaO化合是放热反应，则CaCO3分解是吸热反应
例3．在同温同压下，下列各组热化学方程式中，△H1＞△H2的是 （ ）
A．2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)；△H1 2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)；△H2
B．S(g)+O2(g)==SO2(g)；△H1 S(s)+O2(g)==SO2(g)；△H2
C．C(s)+ O2(g)==CO(g)；△H1 C(s)+ O2(g)==CO2 (g)；△H2
D．H2(g)+ Cl2(g)==2HCl(g)；△H1 H2(g)+ Cl2(g)==HCl(g)；△H2
例4． 灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：
①Sn(s、白)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)；△H1
②Sn(s、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)；△H2
③Sn(s、灰)Sn(s、白)；△H3＝＋2.1kJ/mol
下列说法正确的是 （ ）
A．△H1＞△H2
B．锡在常温下以灰锡状态存在
C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D．锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏
例5．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是 （ ）
①C(s)+O2(g)====CO2(g);ΔH1 C(s)+O2(g)====CO(g);ΔH2
②S(s)+O2(g)====SO2(g);ΔH3 S(g)+O2(g)====SO2(g);ΔH4
③H2(g)+2O2(g)====H2O(l);ΔH5 2H2(g)+O2(g)====2H2O(l);ΔH6
④CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g);ΔH7 CaO(s)+H2O(l)====Ca(OH)2(s);ΔH8
A．① B．④ C．②③④ D．①②③
例6． 已知反应：①101 kPa时，2C(s)+O2(g)====2CO(g)；ΔH=-221 kJ·mol-1
②稀溶液中，H+(aq)+OH-====(aq)H2O(l)；ΔH=-57.3 kJ·mol-1
下列结论正确的是 （ ）
A．碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol-1
B．①的反应热为221 kJ·mol-1
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3 kJ·mol-1
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量

例7．25 ℃、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、890.3 kJ·mol-1、2 800 kJ·mol-1，则下列热化学方程式正确的是 （ ）
A．C(s)+O2(g)====CO(g);ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B．2H2(g)+O2(g)====2H2O(g);ΔH=+571.6 kJ·mol-1
C．CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g);ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D．C6H12O6(s)+3O2(g)====3CO2(g)+3H2O(l);ΔH=-1 400 kJ·mol-1
例8．已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是 （ ）
A．2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－4b kJ·mol—1l
B．C2H2(g)＋5/2O2(g)＝2CO2(g)＋ H2O(l)；ΔH＝2b kJ·mol—1
C．2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－2b kJ·mol—1
D．2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝b kJ·mol—1

例9．CH3—CH3→CH2＝CH2＋H2；有关化学键的键能如下。
化学键
C－H
C＝C
C－C
H－H
键能（kJ·mol—1）
414.4
615.3
347.4
435.3
试计算该反应的反应热
解析：ΔH =[6E(C－H)＋E(C－C)]－[E(C＝C)＋4E(C－H)＋E(H－H)]=(6×414.4＋347.4) kJ·mol—1－(615.3＋4×414.4＋435.3) kJ·mol—1=＋125.6 kJ·mol—1
这表明，上述反应是吸热的，吸收的热量为125.6 kJ·mol—1。
答案：ΔH ==＋125.6 kJ·mol—1。
［感悟］ΔH=反应物的键能总和—生成物键能总和。为方便记忆，可作如下理解：断裂旧化学键需吸热（用＋号表示），形成新化学键则放热（用－号表示），化学反应的热效应等于反应物和生成物键能的代数和，即ΔH=（＋反应物的键能总和）＋（—生成物键能总和）。
（08年海南化学·8）白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ·mol—1、P—O b kJ·mol—1、P=O c kJ·mol—1、O=O d kJ·mol—1。

根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是
A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1 B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1
C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1
D．（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1

例10．在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中，若断裂1mol H - H键要吸收436KJ的能量，断裂1mol Cl- Cl键要吸收243KJ的能量，断裂1molH—Cl键要吸收432KJ的能量，则在氯气中充分燃烧1mol H2 的能量变化是 。
解析： 在氯气中充分燃烧1mol H2 时，要先破坏1mol的H—H键和1mol的Cl—Cl键，此过程是需要吸收679kJ的能量；在氯气中充分燃烧1mol H2 时会形成2molH—Cl，放出864KJ的能量，吸收和放出能量相抵，仍会放出185KJ的能量。
答案：185kJ

例11．将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，该反应的热化学方程式为_____________。
又已知：H2O（g）=H2O（l）；△H2＝－44.0 kJ·mol—1，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ。

答案：B2H6(g)＋3O2＝B2O3（s）＋3H2O（l）；△H＝－2165 kJ·mol—1，1016.5kJ

（08年宁夏理综·13）已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJ mol-1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的△H为
A．-44.2 kJ·mol-1B．+44.2 kJ·mol-1C．-330 kJ·mol-1 D．+330 kJ·mol-1
09年海南化学·12）
已知：Fe2O3(s)＋C(s)= CO2(g)＋2Fe(s) △H=234.1kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)=CO2(g) △H=－393.5kJ·mol－1
则2Fe(s)＋O2(g)=Fe2O3(s)的△H是
A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1

例11．实验室用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液和下图所示装置进行测定中和热的实验，得到表中的数据：
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
1
20.2
20.3
23.7
2
20.3
20.5
23.8
3
21.5
21.6
24.9

试完成下列问题：
(1)实验时用环形玻璃棒搅拌溶液的方法是_____________________________________，
不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃棒的理由是__________________________________。
(2)经数据处理，t2-t1=3.4 ℃。则该实验测得的中和热ΔH=_________〔盐酸和NaOH溶液的密度按1 g·cm-3计算，反应后混合溶液的比热容(c)按4.18 J·(g·℃)-1计算〕。
(3)若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和热为ΔH1，则ΔH1与ΔH的关系为：ΔH1_________ΔH(填“＜”“＞”或“=”＝，理由是________________________。

解析：(1)对于本实验，让氢氧化钠和盐酸尽可能地完全反应是减小误差的一个方面，所以实验时用环形玻璃棒上下搅动，以防将温度计损坏。做好保温工作是减小误差的另一个重要方面。所以选用玻璃棒，而不用铜丝。
(2)ΔH=-［100 g×4.18×10-3kJ·( g·℃)-1×3.4 ℃］÷0.025 mol=-56.8 kJ·mol-1
(3)因弱电解质的电离过程是吸热的，将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水反应后放出的热量少，所以ΔH1＞ΔH。
答案：(1)上下搅动(或轻轻搅动) Cu传热快，防止热量损失
(2)-56.8 kJ·mol-1
(3)＞ NH3·H2O 电离吸热

课堂练习
1．知(1)H2(g)+O2(g)=H2O(g)；△H1=akJ/mol，(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；△H2=bkJ/mol
(3)H2(g)+O2(g)=H2O(l)；△H3=ckJ/mol，(4)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；△H4=dkJ/mol
下列关系式中正确的是 （ ）
A．a<c<0 B．b>d>0 C．2a=b<0 D．2c=d>0
2．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的反应热可表示如下：
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△H=-57.3kJ/mol
向1L1mol/L的NaOH（aq）中加入：
①稀醋酸 ②浓硫酸 ③稀硝酸
恰好完全反应时的反应热为△H1、△H2、△H3，它们的关系正确的是（　　）
A．△H1>△H2>△H3 B．△H2>△H3>△H1
C．△H1=△H2=△H3 D．△H1>△H3>△H2
3．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种
反应原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)； △H= + 49．0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)；△H=－192．9 kJ·mol－1
下列说法正确的是 （ ）
A．CH3OH的燃烧热为192．9 kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如右图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②推知反应： CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的△H>－192．9kJ·mol－1
4．下列有关热化学方程式及其叙述正确的是 （ ）
A．氢气的燃烧热为285.5kJ／mo1，则水电解的热化学方程式为：
2H2O(1) =2H2(g)+O2(g) ;△H=+285.5KJ／mo1
B．1mol甲烷完全燃烧生成CO2和H2O(1)时放出890kJ热量，它的热化学方程式为1/2CH4(g)+O2(g)= 1/2CO2(g)+H2O(1);△H=-445kJ／mol
C．已知2C(s)+O2(g)=2CO(g);△H=-221kJ·mol-1，则C的燃烧热为110.5kJ／mo1
D．HF与NaOH溶液反应：H+(aq)+OH—(aq)=H2O(1);△H= 一57．3kJ／mol
5．对于反应C2H4(g)→C2H2(g)十H2(g)，2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)当升高温度时都向右移动①C(s)+2H2(g)→CH4(g)；△H1 ②2C(s)+ H2(g)→C2H2(g)；△H2 ③2C(s)+2H2(g)→C2H4 (g)；△H3。判定①②③中的△H1，△H2，△H3大小顺序是 （ ）
A．△H1>△H2>△H3 B．△H2>△H3>2△H1
C．△H2>△H1>△H3 D．△H3>△H2>2△Hl
6．已知25℃,101KPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 （ ）
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)；△H=-393.51kJ/mol，C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)；△H=-395.41kJ/mol
据此判断，下列说法正确的是 （ ）
A．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
B．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
C．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
D．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
7．N2H2是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H2(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式正确的是 （ ）
A．N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)；ΔH=+133.5 kJ·mol-1
B．N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)；ΔH=-133.5 kJ·mol-1
C．N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)；ΔH=+534 kJ·mol-1
D．N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g)；ΔH=-534 kJ·mol-1
8．燃烧1 g乙炔生成二氧化碳和液态水，放出热量50 kJ，则这一反应的热化学反应方程式为 （ ）
A．2C2H2(g)+5O2(g)====4CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=+50 kJ·mol-1
B．C2H2(g)+5/2O2(g)====2CO2(g)+H2O；ΔH=-1 300 kJ
C．2C2H2+5O2====4CO2+2H2O；ΔH=-2 600 kJ
D．2C2H2(g)+5O2(g)====4CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=-2 600 kJ·mol-1
9．0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷B2H6在O2中燃烧，生成固态B2O3和液态H2O，放出649.5 kJ的热量。下列热化学方程式中正确的是 （ ）
A．B2H6(g)+3O2(g)====B2O3(s)+3H2O(l)；ΔH=+2 165 kJ·mol-1
B．B2H6(g)+3O2(g)====B2O3(s)+3H2O(l)；ΔH=-2 165 kJ·mol-1
C．B2H6+3O2====B2O3+3H2O；ΔH=-2 165 kJ·mol-1
D．B2H6(g)+O2(g)====B2O3(s)+H2O(g)；ΔH=-2 165 kJ·mol-1
12．下列化学反应ΔH的数值(放热)最大的是 （ ）
A．NaOH(aq)+HCl(aq)====NaCl(aq)+H2O(l)；ΔH1
B．NaOH(aq)+H2SO4(aq)====Na2SO4(aq)+H2O(l)；ΔH2
C．CH3COOH(aq)+NaOH(aq)====CH3COONa(aq)+H2O(l)；ΔH3
D．NaOH(aq)+H2SO4(浓)====Na2SO4(aq)+H2O(l)；ΔH4
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