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第一章　化學反應的熱效應
第一節　反應熱
第2課時　熱化學方程式
一　熱化學方程式的概念與書寫
01
釋放或吸收的熱量
能量
1 mol氣態H2
0.5 mol氣態O2
1 mol 液態H2O
放出285.8 kJ
1.概念:表明反應所　　　　　　　　　　的化學方程式,叫做熱化學方程式。
2.意義:熱化學方程式不僅表明了化學反應中的物質變化,也表明了化學反應中的　　　　變化。
[例]　H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和101 kPa下,　　　　　　　　和　　　　　　　　反應生成_________________
時,　　　　　　　　的熱量。
溫度
壓強
25 ℃和101 kPa
s、l、g、aq
3.書寫注意事項
(1)需注明反應時的　　　　和　　　　,中學所用ΔH數據,一般都是
　　　　　　　　時的數據,可以不用特別注明。
(2)需注明反應物和生成物的聚集狀態,常用　　 　　分別表示固體、液體、氣體、溶液。熱化學方程式通常不用標“↑”和“↓”。
(3)熱化學方程式中各物質前的化學計量數表示各物質的物質的量,可以是整數,也可以是分數。
(4)需注明ΔH的“+”“-”、數值和單位。放熱反應,ΔH為“-”;吸熱反應,ΔH為“+”。
×
×
×
1.反應HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)　ΔH=+92.3 kJ·mol-1,則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,當0.5 mol N2(g)與足量的H2(g)混合充分反應后放出46.1 kJ的熱量。(　　)
觀察下列四個熱化學方程式,思考反應熱(ΔH)與熱化學方程式有何關系
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)對于同一化學反應,如果化學計量數擴大或縮小,那么ΔH的數值也同時擴大或縮小相同的倍數。(2)當反應逆向進行時,其反應熱與正反應的反應熱數值相等,符號相反。
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
寫出298 K、101 kPa時,下列各反應的熱化學方程式。
(1)1 mol C與1 mol水蒸氣反應生成1 mol CO和1 mol H2,吸熱131.5 kJ:______________________________________________________。
(2)用3 mol CO(g)還原1 mol Fe2O3(s),放熱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)分解生成液態汞和氧氣時,吸熱90.7
kJ:_____________________________________。
(4)HNO3、NaOH的稀溶液發生中和反應生成1 mol H2O(l)時,放熱57.3 kJ:_______________________________________________________。
二　熱化學方程式的正誤判斷
02
判斷熱化學方程式的正誤主要考慮如下幾個方面
1.化學方程式是否書寫正確且是否與事實相符。
2.物質的聚集狀態是否標注,且標注的聚集狀態是否與所處環境相符。
3.焓變的書寫是否正確
(1)如果處于非常溫常壓狀態下,是否標注當前溫度和壓強;
(2)數值是否與化學方程式的計量數對應成比例;
(3)單位是否為kJ·mol-1或kJ/mol。
選項 已知條件 熱化學方程式
A 0.5 mol N2與1.5 mol H2充分反應后放出a kJ熱量 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=
-2a kJ·mol-1
B 6 g金剛石比6 g石墨的能量高b kJ C(金剛石) ===C(石墨)　ΔH=
-2b kJ·mol-1
1.下列有關熱化學方程式正確的是(　　)
選項 已知條件 熱化學方程式
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完全燃燒放出熱量為297 kJ S(s)+O2(g) ===SO3(g)　
ΔH=-297 kJ·mol-1
答案:B
合成氨的反應是可逆反應,0.5 mol N2與1.5 mol H2充分反應達平衡后,生成的氨氣少于1 mol,放出a kJ熱量,則N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<-2a kJ·mol-1,A項錯誤;1 mol金剛石的能量比1 mol石墨的能量高2b kJ,B項正確;生成BaSO4沉淀時也會放出熱量,ΔH<-114.6 kJ·mol-1,C項錯誤;硫完全燃燒的產物是SO2而不是SO3,D項錯誤。
A
2.根據如圖所示的各物質能量變化關系,判斷下列熱化學方程式正確的是(　　)
A.C(s,金剛石)+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,金剛石) ===C(s,石墨)　ΔH4=d kJ·mol-1(d>0)
據圖可知C(s,金剛石)+O2(g)的總能量高于CO2(g)的能量,該反應為放熱反應,焓變小于零,即a<0,故A正確;據圖可知C(s,石墨)+O2(g)的總能量高于CO2(g)的能量,該反應為放熱反應,焓變小于零,即b<0,故B錯誤;熱化學方程式中需要標注物質的聚集狀態,選項C中物質的聚集狀態均未標注,且反應放熱,焓變小于零,故C錯誤;金剛石轉變為石墨的反應是放熱反應,焓變為負值,即d<0,故D錯誤。
C
3.如圖是能量變化示意圖,由此判斷下列熱化學方程式正確的是(　　)
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
原子形成分子應釋放能量,由題圖可知,熱化學方程式為O(g)+2H(g)===O2(g)+H2(g)　ΔH=-685 kJ·mol-1,A錯誤;斷鍵應吸收能量,熱化學方程式為OH(g)+H(g) ===O(g)+2H(g)　ΔH=+427 kJ·mol-1,B錯誤;根據題圖可知, mol O2(g) 與1 mol H2(g)所具有的總能量高于1 mol H2O(g)所具有的能量,所以由 mol O2(g)和1 mol H2(g)反應生成1 mol H2O(g)放出能量,釋放的能量為502 kJ+427 kJ-685 kJ=244 kJ,C正確;根據題圖可知,由1 mol O(g)和2 mol H(g)形成1 mol H2O(g)釋放的能量為502 kJ+427 kJ=929 kJ,所以熱化學方程式為O(g)+2H(g) ===H2O(g)　ΔH=-929 kJ·mol-1,D錯誤。
本節訓練
題組一　熱化學方程式的正誤判斷
1.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25 ℃、101 kPa時,1 mol H2完全燃燒生成液態水,放出285.8 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
答案:B
根據題意,1 mol H2完全燃燒生成液態水,放出285.8 kJ的熱量,因此該熱化學方程式應為H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,A項錯誤;根據題意,1 mol CH4完全燃燒生成液態水和CO2氣體,放出890.3 kJ的熱量,因此其熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g) === CO2(g)+2H2O(l) 　ΔH=-890.3 kJ·
mol-1,B項正確,C項、D項錯誤。
2
C
2.1 g H2(g)完全燃燒生成液態水時放出142.9 kJ熱量,下列反應的熱化學方程式正確的是(　　)
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
選項A中未標明反應物和生成物的聚集狀態,A不正確;1 g H2(g)完全燃燒生成液態水時放出142.9 kJ熱量,則1 mol H2(g)完全燃燒生成液態水時放出的熱量是285.8 kJ,B不正確,C正確;選項D中水的聚集狀態不正確,D不正確。
3
SiH4(g)+2O2(g) ===SiO2(s)+2H2O(l)　ΔH=-1 427.2 kJ·mol-1
題組二　熱化學方程式的書寫
3.按要求回答下列問題。
(1)SiH4是一種無色氣體,遇到空氣能發生爆炸性自燃,生成SiO2和液態H2O。已知室溫下2 g SiH4自燃放出的熱量為89.2 kJ。SiH4自燃的熱化學方程式為 　 。
3
(1)SiH4遇到空氣能發生爆炸性自燃,生成SiO2和液態H2O。已知室溫下
2 g SiH4自燃放出的熱量為89.2 kJ,則1 mol(即32 g)SiH4自燃放出的熱量是×89.2 kJ=1 427.2 kJ,因此SiH4自燃的熱化學方程式為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)與O2反應生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25 ℃、101 kPa下,已知該反應每消耗1 mol CuCl(s),放熱44.4 kJ,該反應的熱化學方程式為
　 。
3
(2)CuCl(s)與O2反應生成CuCl2(s)和一種黑色固體,黑色固體是氧化銅。在25 ℃、101 kPa下,已知該反應每消耗1 mol CuCl(s),放熱44.4 kJ,則消耗4 mol CuCl(s),放熱為4×44.4 kJ=177.6 kJ,因此該反應的熱化學方程式為4CuCl(s)+O2(g) ===2CuCl2(s)+2CuO(s)　ΔH=-177.6 kJ·mol-1。
4
C
綜合強化
4.下列說法或表示方法正確的是(　　)
A.在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)且放熱19.3 kJ,其熱化學方程式為N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)　ΔH=-38.6 kJ·mol-1
B.由C(石墨,s) ===C(金剛石,s)　ΔH=+1.9 kJ·mol-1可知,金剛石比石墨穩定
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) ===H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若將0.5 mol濃硫酸與含1 mol NaOH的稀溶液混合,放出的熱量大于57.3 kJ
D.在25 ℃、101 kPa時,2 g H2完全燃燒生成液態水,放出285.8 kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學方程式表示為2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
4
N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)為可逆反應,在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)的物質的量小于1 mol,放熱19.3 kJ,所以生成2 mol氨氣放出的熱量大于38.6 kJ,且此反應不是在298 K、101 kPa下發生的,寫熱化學方程式時要標注清楚條件,故A錯誤;由C(石墨,s) ===C(金剛石,s)　ΔH=+1.9 kJ·mol-1可知,金剛石能量大于石墨,所以石墨比金剛石穩定,故B錯誤;濃硫酸溶于水放熱,在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) ===H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若將0.5 mol濃硫酸與含1 mol NaOH的稀溶液混合,放出的熱量大于57.3 kJ,故C正確;D.在25 ℃、101 kPa時,2 g H2的物質的量為1 mol,完全燃燒生成液態水,放出285.8 kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學方程式可表示為H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,故D錯誤。
5
C(石墨,s)+H2O(g) ===CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol-1
5.根據所給信息寫出下列熱化學方程式。
(1)已知1 mol C (石墨,s)與適量H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g),吸收
131.3 kJ熱量,請寫出該反應的熱化學方程式:
____________________________________________________。

(1)化學式相同的同素異形體除需標明狀態外還需標明其名稱(因為結構不同,具有的能量不同),如石墨應表示為“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)發生催化氧化反應生成氣態產物,放出22.67 kJ的熱
量:___________________________________________________________
___________________________________________________________。
5
(2)1.7 g NH3(g)的物質的量為0.1 mol,則4 mol NH3(g)發生催化氧化反應生成氣態產物放出的熱量為22.67 kJ×40=906.8 kJ,1 mol NH3(g)發生催化氧化反應生成氣態產物放出的熱量為226.7 kJ。相應的熱化學方程式為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,請寫出1 mol NH3(g)分解對應的熱化學方程式:
__________________________________________________。
(3)正、逆反應的反應熱數值相等,符號相反,反應熱隨物質系數變化而相應變化。
化學鍵 C—H C—F H—F F—F
鍵能/(kJ·mol-1) 414 489 565 155
CH4(g)+4F2(g) ===CF4(g)+4HF(g)　ΔH=-1 940 kJ·mol-1
(4)已知一些化學鍵的鍵能數據如表所示:
請根據鍵能數據寫出CH4(g)和F2(g)反應生成CF4(g)和HF(g)的熱化學方程式:_________________________________________________。
5
(4)首先根據反應物和生成物寫出反應的化學方程式,注明各物質的狀態為CH4(g)+4F2(g) ===CF4(g)+4HF(g),化學反應的反應熱等于斷裂舊化學鍵吸收的能量和形成新化學鍵放出的能量的差,根據表中鍵能數據可知,該反應的反應熱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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