資源簡介

1.1 第2課時　熱化學方程式
【學習目標】
1.通過對比分析了解熱化學方程式的含義及書寫熱化學方程式的注意事項,建立從定性到定量描述化學反應中的能量變化的思維模型。
2.通過練習體會書寫熱化學方程式時容易出現的錯誤,在實踐中體驗和完善對熱化學方程式的認識。
【合作探究】
任務　熱化學方程式的書寫
【學習情境】
衛星發射時,運載火箭常用肼(N2H4)作燃料,用四氧化二氮(N2O4)助燃,生成物不會對大氣造成污染,已知64 g N2H4(l)與足量NO2(g)反應生成N2(g)和液態H2O時,放出1310.8kJ的熱量。我們該如何表示該反應所釋放的熱量呢
【新知生成】
熱化學方程式的書寫方法
1.寫出相應的化學方程式。熱化學方程式中各物質化學式前的化學計量數只表示其　　　　,可以是整數或分數。
2.標注反應的溫度和壓強。沒有特殊說明是指25 ℃、101 kPa,該條件可以不標注,但其他條件必須標注。
3.標注各物質聚集狀態。在物質后面用括號標注各物質的聚集狀態:氣體用“　　　　”,液體用“　　　　”,固體用“　　　　”,溶液用“　　　　”。
4.標注ΔH的正、負。化學方程式后面空一格標注ΔH,若為放熱反應,ΔH為“　　　　”;若為吸熱反應,ΔH為“　　　　”。
5.計算ΔH的數值。根據化學方程式中的化學計量數計算出ΔH的數值。ΔH的單位是　　　　。
【答案】1.物質的量　3.g　l　s　aq　4.-　+
5.kJ·mol-1
【核心突破】
典例1　下列熱化學方程式或有關敘述正確的是(　　)
A.1 mol液態肼(N2H4)在足量氧氣中完全燃燒生成水蒸氣,放出642 kJ熱量:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=+642 kJ·mol-1
B.12 g石墨轉化為CO時,放出110.5 kJ熱量:2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
C.已知:H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-286 kJ·mol-1,則2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+572 kJ·mol-1
D.已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,則在一定條件下向密閉容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反應放出46.2 kJ的熱量
【解析】A項,反應放出熱量,ΔH<0,為負值,錯誤。B項,該熱化學方程式表示2 mol(24 g)石墨轉化為CO時的反應熱,即ΔH=-221 kJ·mol-1,錯誤。C項,若化學方程式中各物質的化學計量數加倍,則ΔH數值也加倍;若反應逆向進行,則ΔH改變符號,但絕對值不變,據此可判斷該項正確。D項,合成氨反應是可逆反應,0.5 mol N2(g)與1.5 mol H2(g)充分反應后生成的NH3(g)的物質的量小于1 mol,故放出的熱量小于46.2 kJ,錯誤。
【答案】C
典例2　依據事實,寫出下列各反應的熱化學方程式。
(1)足量N2(g)與足量H2(g)在一定條件下反應,生成1 mol NH3(g)時放出46.1 kJ熱量:　 。
(2)1 mol Cu(s)與適量O2(g)反應,生成CuO(s),放出157 kJ熱量:　 。
(3)NaBH4(s)與H2O(l)反應生成NaBO2(s)和H2(g),在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放熱21.6 kJ,該反應的熱化學方程式是　 。
(4)已知25 ℃,101 kPa時:1 mol 葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l),放出2804 kJ熱量。則25 ℃時,CO2(g)與H2O(l)經光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的熱化學方程式為 　 。
【解析】此類題的思路:首先根據題意寫出物質的變化過程,如(4)中,光合作用的過程相當于是葡萄糖燃燒反應的逆過程,則物質變化為6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g);然后確定能量變化,因為葡萄糖的燃燒反應是放熱反應,所以光合作用是吸熱反應;最后寫出反應的焓變,1 mol C6H12O6(s)完全燃燒生成液態水和CO2的ΔH=-2804 kJ·mol-1,則光合作用的焓變為ΔH=+2804 kJ·mol-1。
【答案】(1)N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=-46.1 kJ·mol-1
(2)Cu(s)+O2(g)CuO(s)　ΔH=-157 kJ·mol-1
(3)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216 kJ·mol-1
(4)6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH=+2804 kJ·mol-1
歸納總結：書寫熱化學方程式的注意事項:①要在物質的化學式后面用括號注明各物質的聚集狀態。一般用英文字母g、l和s分別表示氣態、液態和固態,水溶液中的溶質則用aq表示。②必須標明ΔH的符號,放熱反應的ΔH為“-”,吸熱反應的ΔH為“+”。③ΔH的單位是kJ·mol-1。④ΔH的數值與化學計量數成正比。⑤熱化學方程式中不用“↑”“↓”,25 ℃、101 kPa時“”上不用標明反應條件。
課堂小結
【隨堂檢測】
1.下列關于2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(g)+10H2O(l)　ΔH=-5800 kJ·mol-1的敘述錯誤的是(　　)
A.該反應的反應熱ΔH=-5800 kJ·mol-1,是放熱反應
B.該反應的ΔH與各物質的狀態有關,與化學計量數也有關
C.該熱化學方程式表示在25 ℃、101 kPa下,2 mol C4H10氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態水時放出熱量5800 kJ
D.該反應表明2分子 C4H10氣體完全燃燒時放出5800 kJ的熱量
【解析】由熱化學方程式的書寫方法可知,A、B項正確;在熱化學方程式沒有標明溫度、壓強的情況下,對應的溫度、壓強為常溫、常壓,C項正確;熱化學方程式中化學計量數不代表分子個數,僅代表物質的量,D項錯誤。
【答案】D
2.如下三個熱化學方程式:
H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=a kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=b kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=c kJ·mol-1
下列表述正確的是(　　)
A.它們都是吸熱反應
B.a、b和c均為正值
C.反應熱的關系:a=b
D.反應熱的關系:2b=c
【解析】H2的燃燒屬于放熱反應,A項錯誤;放熱反應的焓變為負值,B項錯誤;生成1 mol H2O(g)放出熱量比生成1 mol H2O(l)放出熱量少,所以a>b,C項錯誤;狀態相同,由于化學計量數成2倍關系,所以2b=c,D項正確。
【答案】D
3.膠狀液氫(主要成分是H2和CH4)有望用于未來的運載火箭和空間運輸系統。實驗測得101 kPa時,1 g H2完全燃燒生成液態水,放出142.9 kJ的熱量;1 mol CH4完全燃燒生成液態水和CO2氣體,放出890.3 kJ的熱量。下列熱化學方程式書寫正確的是(　　)
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
【解析】1 g H2完全燃燒生成液態水,放出142.9 kJ的熱量,則2 mol H2(4 g)完全燃燒生成液態水時放出的熱量為142.9 kJ·g-1×4 g=571.6 kJ,A項錯誤;1 mol CH4完全燃燒生成液態水和CO2氣體,放出890.3 kJ的熱量,B項正確,C、D兩項錯誤。
【答案】B
4.(1)室溫下,已知甲硅烷(SiH4)是一種無色氣體,遇到空氣能發生爆炸性自燃,生成SiO2和H2O(l)。1 g甲硅烷自燃放出熱量44.6 kJ,其熱化學方程式是　 。
(2)使Cl2(g)和H2O(g)通過灼熱的炭層,生成HCl(g) 和CO2(g)是放熱反應,當有1 mol Cl2(g)參與反應時釋放139.6 kJ的熱量,其熱化學方程式為　 。
【答案】(1)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)　ΔH=-1427.2 kJ·mol-1
(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-279.2 kJ·mol-1
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