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培優(yōu)點(diǎn)十一 熱化學(xué)方程式的書寫 一．幾種情形下的熱化學(xué)方程式的書寫 1．熱化學(xué)方程式判斷正誤 典例1．已知充分燃燒a g乙炔氣體時(shí)生成1 mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒的熱化學(xué)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(yīng)中ΔH＜0，所以B、D錯(cuò)誤；生成1 mol CO2時(shí)放出b kJ 的熱量，所以，生成4 mol CO2時(shí)放出的熱量為4b kJ，所以C正確。 【答案】C 2．鍵能與熱化學(xué)方程式書寫 典例2．下表中列出了25℃、101kPa時(shí)一些物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)。 物質(zhì) 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(xiàng)，生成的水應(yīng)為液態(tài)；B項(xiàng)，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(yīng)熱的關(guān)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(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】B 3．圖像與熱化學(xué)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(xué)方程式為2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJmol?1 D．H2O(g)變成H2O(l)時(shí)，斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量 【解析】A項(xiàng)，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(xiàng)，氫氣的燃燒熱是指1 mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)所放出的能量，氫氣的燃燒熱為ΔH＝－285.8 kJmol?1；D項(xiàng)，H2O(g)變成H2O(l)是物理變化，不涉及化學(xué)鍵的斷裂與形成。 【答案】C 4．蓋斯定律與熱化學(xué)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(shí)，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(xué)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(xué)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(duì)點(diǎn)增分集訓(xùn) 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(xué)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(xiàng)B中生成物水的狀態(tài)表述錯(cuò)誤，產(chǎn)物水應(yīng)為氣態(tài)；選項(xiàng)C和D中反應(yīng)熱ΔH的符號(hào)錯(cuò)誤，放熱反應(yīng)應(yīng)用負(fù)號(hào)“－”表示。 【答案】A 2．下列熱化學(xué)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(xué)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(yīng)生成NH3(g)放熱19.3 kJ，其熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJmol?1 C．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3 kJmol?1，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH＝2(－57.3) kJmol?1 D．在101 kPa時(shí)，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(xué)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(cuò)誤；合成氨為可逆反應(yīng)，故放出19.3 kJ熱量時(shí)生成NH3的物質(zhì)的量小于1 mol，因此N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<－38.6 kJmol?1；B錯(cuò)誤；中和熱是指強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量，而與生成水的物質(zhì)的量的多少無關(guān)，C錯(cuò)誤；2 g H2的物質(zhì)的量為1 mol，故2 mol H2燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出熱量應(yīng)為571.6 kJ，D正確。 【答案】D 3．天然氣燃燒不完全會(huì)產(chǎn)生有毒氣體CO，又知CO和CH4燃燒的熱化學(xué)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(yīng)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(xué)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(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)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(xiàng)中，ΔH＝ΔH2＋ΔH5＝－1497 kJmol?1；同理，B項(xiàng)中ΔH為－1321 kJmol?1，C項(xiàng)中ΔH為－2104 kJmol?1，D項(xiàng)中ΔH為－1840 kJmol?1。 【答案】D 4．化學(xué)反應(yīng)N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示，該反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)的活化能，反應(yīng)熱等于反應(yīng)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(cuò)誤；而1mol的NH3(g)轉(zhuǎn)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(cuò)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(yīng)，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(yīng)，放出y kJ熱量，則CO2與NaOH反應(yīng)生成NaHCO3的熱化學(xué)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(yīng)，n(CO2)＝0.5 mol，n(NaOH)＝1.0 molL?10.75 L＝0.75 mol，該反應(yīng)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(yīng)放出熱量為x kJ，則2 mol CO2反應(yīng)放出熱量為4x kJ，即熱化學(xué)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(yīng)放出y kJ的熱量，則熱化學(xué)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(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮?dú)夂退浞磻?yīng)機(jī)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(xué)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(guān)要求回答問題： （1）圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，若在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)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(qǐng)寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____________________________________________________。 （2）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)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(xué)方程式為_______________________________________。 （3）下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)： 化學(xué)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(jié)構(gòu)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(yīng)為反應(yīng)的活化能，加入催化劑反應(yīng)的活化能降低，但是ΔH不變；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO的反應(yīng)熱數(shù)值即反應(yīng)物和生成物的能量差，因此該熱反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)熱＝反應(yīng)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)