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培優(yōu)點十一 熱化學方程式的書寫 一．幾種情形下的熱化學方程式的書寫 1．熱化學方程式判斷正誤 典例1．已知充分燃燒a g乙炔氣體時生成1 mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是（ ） A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－2b kJmol?1 B．C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝＋2b kJmol?1 C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJmol?1 D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋b kJmol?1 【解析】 放熱反應中ΔH＜0，所以B、D錯誤；生成1 mol CO2時放出b kJ 的熱量，所以，生成4 mol CO2時放出的熱量為4b kJ，所以C正確。 【答案】C 2．鍵能與熱化學方程式書寫 典例2．下表中列出了25℃、101kPa時一些物質的燃燒熱數(shù)據(jù)。 物質 CH4 C2H2 H2 燃燒熱(kJmol?1) 890.3 1 299.6 285.8 已知鍵能：C－H鍵　413.4 kJmol?1、H－H鍵　436.0 kJmol?1。 則下列敘述正確的是（ ） A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－571.6 kJmol?1 B．C≡C鍵的鍵能為796.0 kJmol?1 C．C－H鍵鍵長小于H－H鍵鍵長 D．2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g) ΔH＝－376.4 kJmol?1 【解析】A項，生成的水應為液態(tài)；B項，C原子半徑大于H原子半徑，故C—H鍵鍵長大于H—H鍵鍵長；由蓋斯定律和已知數(shù)據(jù)可得2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋376.4 kJmol?1，由鍵能與反應熱的關系可知376.4 kJmol?1＝8413.4 kJmol?1－2413.4 kJmol?1－x－3436.0 kJmol－1，解得x＝796.0 kJmol?1，故B項正確，D項錯誤。 【答案】B 3．圖像與熱化學方程式書寫 典例3．依據(jù)下圖判斷，下列說法正確的是（ ） A．2 mol H2(g)與1 mol O2(g)所具有的總能量比2 mol H2O(g)所具有的總能量低 B．氫氣的燃燒熱為ΔH＝－241.8 kJmol?1 C．液態(tài)水分解的熱化學方程式為2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJmol?1 D．H2O(g)變成H2O(l)時，斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量 【解析】A項，觀察題圖知，2 mol H2(g)與1 mol O2(g)所具有的總能量比2 mol H2O(g)所具有的總能量高；B項，氫氣的燃燒熱是指1 mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時所放出的能量，氫氣的燃燒熱為ΔH＝－285.8 kJmol?1；D項，H2O(g)變成H2O(l)是物理變化，不涉及化學鍵的斷裂與形成。 【答案】C 4．蓋斯定律與熱化學方程式書寫 典例4．氫氣不僅是新能源，也是重要的化工原料。氫氣可由甲烷制備：CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋250.1 kJmol?1，已知298 K時，CH4(g)、CO(g)的燃燒熱分別為890 kJmol?1、283 kJmol?1。寫出氫氣燃燒熱的熱化學方程式_________________________________________________。 【解析】CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋250.1 kJmol?1①；CH4(g)、CO(g)的燃燒熱的熱化學方程式分別為CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJmol?1②；CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJmol?1③；根據(jù)蓋斯定律，由(②－①－③)/3得H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.7 kJmol?1。 【答案】H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.7 kJmol?1 二．對點增分集訓 1．已知在398 K、1105 Pa條件下，2 mol H2燃燒生成水蒸氣放出484 kJ熱量，下列熱化學方程式正確的是（ ） A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋242 kJmol?1 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－484 kJmol?1 C．H2(g)＋O2 (g)===H2O(g) ΔH＝＋242 kJmol?1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O (g) ΔH＝＋484 kJmol?1 【解析】選項B中生成物水的狀態(tài)表述錯誤，產(chǎn)物水應為氣態(tài)；選項C和D中反應熱ΔH的符號錯誤，放熱反應應用負號“－”表示。 【答案】A 2．下列熱化學方程式中正確的是（ ） A．甲烷的燃燒熱為890.3 kJmol?1，則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJmol?1 B．500℃、30 MPa下，將0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密閉容器中充分反應生成NH3(g)放熱19.3 kJ，其熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJmol?1 C．HCl和NaOH反應的中和熱ΔH＝－57.3 kJmol?1，則H2SO4和Ca(OH)2反應的中和熱ΔH＝2(－57.3) kJmol?1 D．在101 kPa時，2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8 kJ 熱量，氫氣燃燒的熱化學方程式為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJmol?1 【解析】燃燒熱要求產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，水必須是液態(tài)，A錯誤；合成氨為可逆反應，故放出19.3 kJ熱量時生成NH3的物質的量小于1 mol，因此N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<－38.6 kJmol?1；B錯誤；中和熱是指強酸、強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時放出的熱量，而與生成水的物質的量的多少無關，C錯誤；2 g H2的物質的量為1 mol，故2 mol H2燃燒生成液態(tài)水時放出熱量應為571.6 kJ，D正確。 【答案】D 3．天然氣燃燒不完全會產(chǎn)生有毒氣體CO，又知CO和CH4燃燒的熱化學方程式分別為 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJmol?1 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJmol?1 又知由1 mol H2與O2反應生成液態(tài)H2O比生成氣態(tài)H2O多放出44 kJ的熱量。則下列熱化學方程式正確的是（ ） A．2CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋CO(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1214 kJmol?1 B．2CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋CO(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1038 kJmol?1 C．3CH4(g)＋5O2(g)===CO2(g)＋2CO(g)＋6H2O(l) ΔH＝－1538 kJmol?1 D．3CH4(g)＋5O2(g)===CO2(g)＋2CO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1840 kJmol?1 【解析】根據(jù)題意寫出有關反應的熱化學方程式如下：①2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH1＝－566 kJmol?1；②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－890 kJmol?1；③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44 kJmol?1；④CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH4；⑤CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH5；④＝②－③2，可求ΔH4＝－890 kJmol?1＋88 kJmol?1＝－802 kJmol?1；⑤＝②－①，可求ΔH5＝－890 kJmol?1＋283 kJmol?1＝－607 kJmol?1。A項中，ΔH＝ΔH2＋ΔH5＝－1497 kJmol?1；同理，B項中ΔH為－1321 kJmol?1，C項中ΔH為－2104 kJmol?1，D項中ΔH為－1840 kJmol?1。 【答案】D 4．化學反應N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示，該反應的熱化學方程式是（ ） A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c)kJmol?1 B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝2(b－a)kJmol?1 C．N2(g)＋H2(g)NH3(g) H＝(b＋c－a)kJmol?1 D．N2(g)＋H2(g)NH3(g) ΔH＝(a＋b)kJmol?1 【解析】由圖可以看出，△E為反應的活化能，反應熱等于反應物的活化能減生成物的活化能，所以N2(g)＋H2(g)NH3(g) △H=(a-b）kJmol?1，即N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H=-2(b-a)kJmol?1，故BD錯誤；而1mol的NH3(g)轉化為1mol的NH3(l)放出的熱量為ckJ，根據(jù)蓋斯定律有：N2(g)＋H2(g)NH3(l) △H =（a-b-c）kJmol?1，即：N2(g)＋3H2(g)2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c) kJmol?1，故A正確，C錯誤；故選：A。 【答案】A 5．在25℃、1.01105 Pa下,將22 g CO2通入到750 mL 1.0 molL?1的NaOH溶液中充分反應，放出x kJ熱量。在該條件下1 mol CO2通入到2 L 1.0 molL?1的NaOH溶液中充分反應，放出y kJ熱量，則CO2與NaOH反應生成NaHCO3的熱化學方程式為（ ） A．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(2y－x) kJmol?1 B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(4x－y) kJmol?1 C．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(2x－y) kJmol?1 D．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(8x－2y) kJmol?1 【解析】根據(jù)題意，22 g CO2通入750 mL 1.0 molL?1的NaOH溶液中充分反應，n(CO2)＝0.5 mol，n(NaOH)＝1.0 molL?10.75 L＝0.75 mol，該反應既生成碳酸鈉又生成碳酸氫鈉，方程式為2CO2＋3NaOH===NaHCO3＋Na2CO3＋H2O，由0.5 mol CO2反應放出熱量為x kJ，則2 mol CO2反應放出熱量為4x kJ，即熱化學方程式為2CO2(g)＋3NaOH(aq)===NaHCO3(aq)＋Na2CO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝－4x kJmol?1①，又1 mol CO2通入2 L 1.0 molL?1 NaOH溶液中充分反應放出y kJ的熱量，則熱化學方程式為2NaOH(aq)＋CO2(g)===Na2CO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝－y kJmol?1②，由蓋斯定律可知，①－②可得，NaOH(aq)＋CO2(g)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(4x－y) kJmol?1。 【答案】B 6．硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應機理為 ①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJmol?1 ②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJmol?1 則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為___________________________。 【解析】根據(jù)蓋斯定律，（①＋②）即可得出答案。 【答案】CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867 kJmol?1 7．參考下列圖表和有關要求回答問題： （1）圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E1的變化是________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是________。請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：_____________________________________________________。 （2）甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是 ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJmol?1 ②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJmol?1 又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJmol－1 則甲醇燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式為_______________________________________。 （3）下表是部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)： 化學鍵 P—P P—O O==O P==O 鍵能/kJmol－1 a b c x 已知1 mol白磷(P4)完全燃燒放熱為d kJ，白磷及其完全燃燒的生成物結構如上圖Ⅱ所示，則上表中x＝__________________kJmol－1(用含有a、b、c、d的代數(shù)式表示)。 【解析】（1）觀察圖形，E1應為反應的活化能，加入催化劑反應的活化能降低，但是ΔH不變；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2和NO的反應熱數(shù)值即反應物和生成物的能量差，因此該熱反應的化學方程式為NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJmol?1。（2）方程式3②－①2＋③2得：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝3(－192.9 kJmol?1)－249.0 kJmol?1＋2(－44 kJmol?1)＝－764.7kJmol?1。（3）反應熱＝反應物鍵能總和－生成物鍵能總和，即6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝(6a＋5c＋d－12b)。 【答案】（1）減小　不變　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJmol?1 （2）CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJmol?1 （3）(6a＋5c＋d－12b)