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一、定義
表示化學(xué)反應(yīng)中吸收或放出的熱量的化學(xué)方程式。
注意:
1、熱化學(xué)方程式不僅可以表示化學(xué)反應(yīng)過程中的物質(zhì)變化,也可以表示反應(yīng)中的能量變化。
2、中學(xué)化學(xué)中的四大守恒定律:質(zhì)量守恒:所有反應(yīng)都遵守。能量守恒:所有反應(yīng)都遵守。得失電子守恒:氧化還原反應(yīng)遵守。電荷守恒:離子反應(yīng)遵守。
二、書寫原則(從左往右進(jìn)行)
與普通化學(xué)方程式相比,書寫熱化學(xué)方程式除了要遵守書寫化學(xué)方程式的要求外還應(yīng)注意以下幾點:
1、熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的物質(zhì)的量,并不表示物質(zhì)的分子或原子數(shù)。因此化學(xué)計量數(shù)以“mol”為單位,數(shù)值可以是小數(shù)或分?jǐn)?shù)。
2、反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同,反應(yīng)熱△H也不同。因此,必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài),g___氣態(tài),l___液態(tài),S___固態(tài),aq___溶液,由于已經(jīng)注明物質(zhì)的聚集狀態(tài),所以熱化學(xué)方程式中不用↓和↑。
3、反應(yīng)熱△H與測定條件如溫度、壓強(qiáng)等有關(guān)。因此書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注明△H的測定條件。若不注明,則表示在298K、101325Pa下測定的。
4、在所寫的化學(xué)方程式的右邊寫下△H的“+”與“-”、數(shù)值和單位,方程式與△H應(yīng)用空格隔開。若為放熱反應(yīng),△H為“-”,若為吸熱反應(yīng),△H為“+”,由于△H與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān),所以化學(xué)計量數(shù)必須與△H相對應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時,其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等,符號相反!鱄的單位為kJ/mol。
例1、0.3 mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷(分子式B2H6),在氧氣中燃燒,生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5 kJ的熱量,則其熱化學(xué)方程式為________________。
解析:1molB2H6(g)完全燃燒,生成液態(tài)水放出的熱量為649.5 kJ÷0.3=2165 kJ。因此熱化學(xué)方程式為:B2H6 (g)+3O2 (g)=B2O 3(s)+3H2O(l) △H=-2165 kJ∕mol。
三、正誤判斷(從右往左進(jìn)行)
1、檢查△H的單位是否正確。
2、檢查△H的“-”“+” 是否與放熱、吸熱一致。
3、檢查物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否標(biāo)明及標(biāo)明的聚集狀態(tài)是否正確。
4、檢查△H是否與反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量相對應(yīng)(成正比)。
例2、已知在101 kPa、25℃條件下,2 mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣放出484kJ的熱量,下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.H2O(g)=H2 (g)+ 1/2O2(g) △H=+242 kJ∕mol
B.2H2 (g)+ O2(g)=2H2O(l) △H=-484 kJ∕mol
C.H2 (g)+ 1/2O2(g)=H2O(g) △H=+242 kJ∕mol
D.2H2 (g)+ O2(g)=2H2O(g) △H=+484 kJ∕mol
解析:熱化學(xué)方程式的正誤判斷(從右往左進(jìn)行):1.檢查△H的單位是否正確。2.檢查△H的“-”“+”是否與放熱、吸熱一致。3.檢查物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否標(biāo)明及標(biāo)明的聚集狀態(tài)是否正確。4.檢查△H是否與反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量相對應(yīng)(成正比)。
1 mol H2完全燃燒生成水蒸氣時放出的熱量為484 kJ∕2=242 kJ,故C、D選項中熱量應(yīng)為負(fù)值,不正確;B選項H2O 的狀態(tài)應(yīng)為氣態(tài),不正確;由于H2O的分解與化合,反應(yīng)方向相反,吸熱和放熱的數(shù)值相等,A正確。
四、應(yīng)用
1、蓋斯定律及其應(yīng)用
化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。即如果一個反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行,則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時的反應(yīng)熱是相同的。
例3、已知:2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g)△H1=-483.6kJ/mol
H2O(g)=H2O(l)△H2=-44.0kJ/mol
則2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)△H=?
解析:根據(jù)蓋斯定律,△H=△H 1+2△H 2=-483.6 kJ/mol+2×(-44.0 kJ/mol)=-571.6 kJ/mol
2、判斷物質(zhì)的穩(wěn)定性大小
物質(zhì)內(nèi)部所含的能量越低,則該物質(zhì)越穩(wěn)定。根據(jù)反應(yīng)的熱效應(yīng),可比較物質(zhì)內(nèi)部能量的高低。
例4、已知25℃、101 kPa下,石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為
①C(石墨,S)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.51 kJ/mol
②C(金剛石,S)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-395.41 kJ/mol
據(jù)此判斷,由石墨制備金剛石是___反應(yīng);等質(zhì)量時,石墨的能量比金剛石的__。
解析:由①-②得,C(石墨,s)=C(金剛石,s) ΔH=+1.9 kJ/mol,可見石墨轉(zhuǎn)變成金剛石吸熱,所以等質(zhì)量時,石墨的能量比金剛石的低。
3、判斷反應(yīng)熱的大小
例5、在同溫同壓下,下列三個反應(yīng)所放出的熱量分別用a、b、c表示,則a、b、c的關(guān)系是___.
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-a
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-b
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=-c
解析:上述三個反應(yīng)雖均表示H2和O2的反應(yīng),但由于反應(yīng)物的用量不同,生成物的聚集狀態(tài)不同,三個反應(yīng)的反應(yīng)熱各不相同。反應(yīng)①和②分別表示2mol H2(g)燃燒生成2mol H2O(g)、H2O(l)放出的熱量,由于同溫同壓下,2mol H2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)椋瞞ol H2O(l)時要放出熱量,故a<b.而反應(yīng)③表示1mol H2(g)燃燒生成1mol H2O(g)放出的熱量,其化學(xué)計量數(shù)恰好是反應(yīng)①的1/2,因而2c=a.
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