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反应热考点释疑

反应热部分《考试大纲》要求:了解化学反应中的能量变化,吸热反应、放热反应、反应热、燃烧热、中和热及新能源的开发等概念;掌握有关燃烧热的计算;掌握热化学方程式的含义,正确书写热化学方程式等。分析近年高考试题,实际上对反应热的考查可归为以下几方面。

一、热化学方程式的书写

书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外,还应注意以下几方面:

⑴ 必须注明各反应物、生成物的状态(s、l、a、aq),另外不标“↑”和“↓”符号。

⑵ 反应热ΔH与测定条件温度、压强有关,若不说明则指常温(25℃)、常压(101KPa)。

⑶热化学方程式中常用摩尔焓变ΔH表示,ΔH只能写在标有反应物或生成物状态的化学方程式的右边,并用“;”隔开。若为吸热反应,ΔH为“+”;若为放热反应,ΔH为“-”。ΔH的单位为KJ•mol-1,其中的“mol”是指该化学反应整个体系(即指每摩尔化学反应),而不是指该反应中的某种物质。如2H2(g)+O2(g)==2H2O(l);ΔH=-571.6KJ•mol-1指“每摩尔2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)反应放出571.6KJ的能量”,而不是指反应中H2(g)、O2(g)、H2O(l)的物质的量。

⑷ 热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量,不表示物质的分子或原子数,可以是整数或分数。对相同化学反应,化学计量数不同,ΔH也不同。

⑸ ΔH与热化学方程式中化学式前面的化学计量数成正比。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。

⑹ 书写燃烧热的热化学方程式,应以燃烧1mol 物质为标准来配平其他物质化学式前面的化学计量数。

例1.在25℃、101KPa下,1g 甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68KJ,下列热化学方程式正确的是( ) 

A.CH3OH(l)+3/2 O2(g)==CO2(g)+2H2O(l);ΔH=+725.8KJ•mol-1

B.2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=-1452KJ•mol-1

C.2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=-725.8KJ•mol-1

D.2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=+1452KJ•mol-1

解析:1g 甲醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放热22.68KJ,则1mol 甲醇(32g)燃烧放热22.68KJ×32=725.8KJ,2mol 甲醇燃烧放热725.8KJ×2=1452KJ。可知B项符合题意。

二、燃烧热、中和热的简单计算

在101KPa时,1mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。在稀溶液中酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O,这时的反应热叫中和热。计算时注意:

⑴ 各物质化学式前面的化学计量数与ΔHH取正值)成正比。

⑵ 可燃物前的化学计量数为1;中和所得H2O前的化学计量数为1。

⑶ 当用文字说明物质燃烧放出多少热量时,不标“-”符号(“-”仅表示放热)。

例2.葡萄糖燃烧热是2804KJ•mol-1,当它氧化生成1g 水时放出的热量是( )

A.26.0KJ    B.51.9KJ    C.155.8KJ    D.467.3KJ

解析:根据葡萄糖燃烧的热化学方程式C6H12O6(g)+6O2(g)==6CO2(g)+6H2O(l);ΔH=-2804KJ•mol-1,可知:生成6mol×18g•mol-1=108g 水时放热2804KJ,则生成1g 水时放热为(1g×2804KJ)/108g=26.0KJ 。故答案为A项。

三、盖斯定律的应用

盖斯定律:当某一物质在定温定压下经过不同的反应过程,生成同一物质时,无论反应是一步完成还是分几步完成,总的反应热是相同的。即反应热只与反应始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应的途径无关。应用盖斯定律进行简单计算,关键在于设计反应过程,同时注意:

⑴ 当反应式乘以或除以某数时,ΔH也应乘以或除以某数。

⑵ 反应式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”、“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。

⑶ 通过盖斯定律计算比较反应热的大小时,同样要把ΔH看作一个整体。

⑷ 在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。⑸ 当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。

例3.已知

⑴ H2(g)+ 1/2O2(g)==H2O(g);ΔH1=a KJ•mol-1

⑵ 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g);ΔH2b kJ•mol-1

⑶ H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l); ΔH3c KJ•mol-1

⑷ 2H2(g)+O2(g)==2H2O(l);ΔH4d KJ•mol-1

下列关系式中正确的是(    )

A.ac<0

B.bd>0

C.2ab<0

D.2cd>0

解析:⑴、⑵式反应物、生成物的状态均相同,⑴×2=⑵,即2ΔH1=ΔH2,2ab,又H2的燃烧反应为放热反应,故2ab<0,C项符合题意。同理,⑶×2=⑷,有2cd<0,D项错误。

由于气态水转变为液态水要放热,有ΔH=-ac<0,ca<0,A项错误。同理,ΔH=-bd<0,db<0,b项错误。

例4.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);ΔH=-393.51KJ•mol-1     C(金刚石)+O2(g)=CO2(g);ΔH=-395.41KJ•mol-1

据此判断,下列说法中正确的是( )

A.由石墨制备金刚石是吸热反应;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;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;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;石墨的能量比金刚石的高

解析:ΔH=(-393.51+395.41)KJ•mol-1=1.9KJ•mol-1,即石墨转化为金刚石是吸热反应,据反应热=反应物分子断裂化学键时吸收的总能量-生成物分子形成化学键时释放出的总能量=生成物总能量-反应物总能量,可知石墨的能量更低,石墨较稳定(能量越低越稳定)。故答案为A项。

四、放热反应、吸热反应的判断

常见的放热反应有:⑴所有的燃烧反应;⑵酸碱中和反应;⑶金属与酸生成H2的反应;⑷浓H2SO4 、固体NaOH 、CaO 溶于水。常见的吸热反应有:⑴需要持续加热的反应,如NH4CI与Ca(OH)2制NH3、H2还原CuO 、乙醇制C2H2、浓盐酸制CI2以及CaCO3 、KCIO3 、Mg(OH)2等分解反应;⑵盐的水解反应;⑶弱电解质的电离。

例5.实验室制取下列气体,其反应放热的是( )

A.由无水醋酸钠制CH4

B.由乙醇制C2H4

C.由电石制C2H2

D.由氯酸钾制O2

解析:选项A、B、D都需要持续加热,选项C是放热反应。故答案为C项。

五、可逆反应的反应热

无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。

例6.已知一定温度和压强下,N2(g)和H2(g)反应生成2mol NH3(g),放出92.4KJ热量。在同温同压下向密闭容器中通入1mol N2和3molH2,达平衡时放出热量为Q1KJ;向另一体积相同的容器中通入0.5mol N2和1.5mol H2,相同温度下达到平衡时放出热量为Q2KJ。则下列叙述正确的是( )

A.2Q2>Q1=92.4KJ

B.2Q2=Q1=92.4KJ

C.2Q2<Q1<92.4KJ

D.2Q2=Q1<92.4KJ

解析:92.4KJ为1mol N2(g)与3mol H2(g)恰好完全反应生成2mol NH3(g)时所放出的热量。而在实际反应中由于存在平衡态,反应物不可能百分之百的转化,因此Q1<92.4KJ。当温度不变,相同的密闭容器中,起始反应物物质的量减半(相当于减压或稀释)时,由平衡移动原理可知,平衡向逆反应方向移动,有2Q2<Q1。故答案为C项。

(责任编辑:化学自习室)
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