热化学方程式书写一般出现在第ⅱ卷中,题目往往结合最新的科技事件及科研成果(如“神舟九号”的发射)等内容命题,试题一般先给一定质量的可燃物燃烧放出的热量,让考生确定生成物及书写出热化学方程式。
例证1] (2012·四川高考改编)已知1 mol ch4在与caso4(s)完全反应生成cas、co2和气态水时吸热160.1 kj,1 mol ch4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3 kj。
写出cas(s)与o2反应生成caso4(s)的热化学方程式。
解析] 写出两个热化学方程式:
ch4(g)+2o2(g)==co2(g)+2h2o(g);
h=-802.3 kj·mol-1①
ch4(g)+caso4(s)==cas(s)+co2(g)+2h2o(g);
h=+160.1 kj·mol-1②
-②得:cas(s)+2o2(g)==caso4(s);δh=-962.4 kj·mol-1。
答案] cas(s)+2o2(g)==caso4(s);δh=-962.4 kj·mol-1
书写热化学方程式按以下三步进行:
1)先正确书写化学方程式,并标出各物质的聚集状态。
2)进行计算,按化学方程式中各物质的化学计量数计算出反应中的能量变化。
3)确定反应热的正、负号,若是放热反应则δh为负,若是吸热反应则δh为正。
1.(2012·海南高考节选)肼(n2h4)可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂n2o4反应生成n2和水蒸气。
已知:①n2(g)+2o2(g)==n2o4 (l)
h1=-19.5 kj·mol-1
n2h4(l)+o2(g)==n2(g)+2h2o(g)
h2=-534.2 kj·mol-1
写出肼和n2o4 反应的热化学方程式。
解析:方程式可由2×②-得到,所以δh=2δh2-δh1。
答案:2n2h4(l)+n2o4(l)==3n2(g)+4h2o(g)
h=-1 048.9 kj/mol
结合热化学方程式的正误判断考查燃烧热、中和热等基本概念是此类题目的特点,同时将反应热与新能源、高科技及现实生活相联系是高考考查的热点。因此,学习过程中立足基础、准确把握燃烧热、中和热等概念的内涵是解答此类试题的关键。
例证2] (2009·四川高考)25℃,101 kpa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kj/mol,辛烷的燃烧热为5518 kj/mol。下列热化学方程式书写正确的是( )
a.2h+(aq)+so (aq)+ba2+(aq)+2oh-(aq)==baso4(s)+2h2o(l) δh=-57.3 kj/mol
b.koh(aq)+h2so4(aq)==k2so4(aq)+h2o(l)δh=-57.3 kj/mol
c.c8h18(l)+o2(g)==8co2(g)+9h2o(g)
h=-5518 kj/mol
d.2c8h18(g)+25o2(g)==16co2(g)+18h2o(l)
h=-5518 kj/mol
解析] a项,生成的是2 mol h2o;c项,应生成液态水;d项,辛烷应为1 mol。
答案] b1)反应热的数值与各物质的化学计量数成正比,因此,热化学方程式中各物质的化学计量数改变时,其反应热数值也随之发生改变。
2)涉及燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数为1,产物必须是稳定的氧化物,即c―→co2,而不是co,h―→h2o(l),而不是h2o(g)。
3)涉及中和热的热化学方程式中,h2o的化学计量数为1,且必须是强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应。
4)将一个热化学方程式颠倒书写时,δh的符号也随之改变,但数值不变。
2.(2012·北京丰台质检)已知1 g ch4完全燃烧生成co2和液态水时放出55.6 kj的热量,则下列甲烷燃烧热的化学方程式正确的是( )
a.ch4+2o2===co2+2h2oδh=-889.6 kj·mol-1
b.ch4(g)+2o2(g)==co2(g)+2h2o(g)
h=-889.6 kj·mol-1
c.ch4(g)+2o2(g)==co2(g)+2h2o(l)
h=+889.6 kj·mol-1
d.ch4(g)+2o2(g)==co2(g)+2h2o(l)
h=-889.6 kj·mol-1
解析:选项a未标出物质的聚集状态;b项中应生成液态水;c项中ch4燃烧应为放热反应,δh<0;d项正确。
答案:d有关反应热的计算,特别是应用热化学方程式和盖斯定律进行计算是课改区高考的热点内容,并常在ⅱ卷中以填空题的形式呈现,解题时,常将题目中提供的热化学方程式进行“重组”,得出新的热化学方程式。
例证3] (2012·江苏高考节选)真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝,其相关反应的热化学方程式如下:
al2o3(s)+alcl3(g)+3c(s)==3alcl(g)+3co(g)δh=a kj·mol-1
3alcl(g)==2al(l)+alcl3(g) δh=b kj·mol-1
反应al2o3(s)+3c(s)==2al(l)+3co(g)的δh
kj·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
解析] 根据盖斯定律,将题中所给的两个热化学方程式相加可得所求反应,反应的δh=(a+b) kj·mol-1。
答案] a+b
利用已知焓变求未知焓变的方法:
1)确定待求的反应方程式。
2)找出待求方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(在“==的左边还是右边)。
3)根据未知方程式中各物质的化学计量数和位置的需要对已知方程式进行处理。或调整计量数,或调整反应方向。
4)实施叠加并进行检验。
3.(2012·重庆高考)肼(h2nnh2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kj):n≡n为942、o=o为500、n—n为154,则断裂1 mol n—h键所需的能量(kj)是( )
a.194b.391
c.516d.658
解析:根据图示,可得如下热化学反应方程式:n2h4(g)+o2(g)==n2(g)+2h2o(g);δh1=-534 kj/mol ①;2n(g)+4h(g)+2o(g)==n2(g)+2h2o(g);δh2=-2 752 kj/mol②。
根据盖斯定律,①-有:n2h4(g)+o2(g)==2n(g)+4h(g)+2o(g);δh3=+2 218 kj/mol,设断裂1 mol n—h键所需的能量为x kj,则有4x kj+154 kj+500 kj=2 218 kj,解得x=391,故断裂1 mol n—h键所需的能量为391 kj。
答案:b应用盖斯定律比较反应热的大小是高考命题的一种形式,比较的方式一般有两种:一种是比较热值的大小,另一种是比较焓变(δh)的大小,解题时可以根据符号、物质的状态及量值的大小作出判断。
例证4] 已知有以下四个反应:
1)ch4(g)+2o2(g)==co2(g)+2h2o(g)
h=-a kj/mol
2)ch4(g)+2o2(g)==co2(g)+2h2o(l)
h=-b kj/mol
3)ch4(g)+o2(g)==co(g)+co2(g)+2h2o(l) δh=-c kj/mol
4) ch4(g)+o2(g)==co2(g)+h2o(l)
h=-d kj/mol
其中a、b、c、d最大的是( )
a.ab.b
c.cd.d
解析] 1 mol ch4完全燃烧生成co2和液态水时放出的热量比不完全燃烧生成co、co2及液态水时放出的热量多,即b>c。1 mol ch4完全燃烧生成co2和液态水时放出的热量比1 mol ch4完全燃烧生成co2和气态水时放出的热量多,即b>a。1 mol ch4完全燃烧生成co2和液态水时放出的热量比0.
5 mol ch4完全燃烧生成co2和液态水放出的热量多,即b>d。故a、b、c、d中最大的是b。
答案] b比较反应热的大小一般有以下几种情况:
1)同一反应的生成物状态不同时,如a(g)+b(g)==c(g);δh1,a(g)+b(g)==c(l);δh2,则δh1>δh2。
2)同一反应物状态不同时,如a(s)+b(g)==c(g);δh1,a(g)+b(g)==c(g);δh2,则δh1>δh2。
3)两个有联系的反应相比时,如①c(s)+o2(g)==co2(g);δh1,②c(s)+o2(g)==co(g);δh2。比较方法,利用反应①(包括δh1)乘以某系数减去反应②(包括δh2)乘以某系数,即得出δh3=δh1×某系数-δh2×某系数,根据δh3大于0或小于0进行比较。
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