备战2021 高考化学 考点30 热化学方程式的书写与判断（解析版） 12页

考点 30 热化学方程式的书写与判断 1．定义 表示参加反应的物质的物质的量和反应热关系的化学方程式。 2．意义 不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。如 H2(g)+ 1 2 O2(g) H2O(g) ΔH=−241.8 kJ·mol−1 表示的意义为 1 mol H2(g)和 1 2 mol O2(g)反应生成 1 mol H2O(g)时放出 241.8 kJ 的热量。 3．热化学方程式的书写与判断 （1）热化学方程式的书写步骤 步骤 1 写方程——写出配平的化学方程式； 步骤 2 标状态——用“s”、“l”、“g”、“aq”标明物质的聚集状态； 步骤 3 标条件——标明反应物的温度和压强(101 kPa、25 ℃时可不标注)； 步骤 4 标ΔH——在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH 的“+”或“−”； 步骤 5 标数值——根据化学计量数计算写出ΔH 的数值及单位。ΔH 的单位一般为 kJ·mol−1。 （2）热化学方程式的判断 ①检查是否标明聚集状态。 ②检查ΔH 的“+”“−”是否与吸热、放热一致。 ③反应热ΔH 的单位是否为“kJ·mol−1”。 ④检查ΔH 的数值是否与反应物或生成物的物质的量一致。 ⑤表示燃烧热的热化学方程式，还要注意是否生成了稳定的氧化物。 书写热化学方程式的注意事项 （1）注意测定的条件：需注明反应热测定的温度和压强，如不注明条件，即指 25℃，1.01×105 Pa。 （2）注意ΔH 的标注：化学方程式的右边必须写上ΔH，若为吸热反应，ΔH 为“+”，若为放热反应，ΔH 为“−”，单位一般为 kJ/mol 或 kJ·mol−1；根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则ΔH 的数值 也加倍；若反应逆向进行，则ΔH 改变符号，但绝对值不变。 （3）注意物质的聚集状态：反应热的数值和符号与反应物和生成物的聚集状态有关，因此必须注明物 质的聚集状态（s、l、g、aq）才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不需要标出“↑”和“↓”。 （4）注意化学计量数：热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分 数；而普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的物质的量，微观上表示原子分子数目，只能为整 数，不能为分数。 （5）注意ΔH 单位的意义：热化学方程式中，ΔH 的单位为 kJ·mol−1。这里的“mol−1”不表示具体物质， 而是表示“1 mol 反应”或“1 mol 反应进度”，指“1 mol 特定的反应组合”。如“H2(g)+ 1 2 O2(g) H2O（1） ΔH=−285. 8 kJ·mol−1”，“1 mol 反应”指“1 mol H2(g)与 1 2 mol O2(g)生成 1 mol H2O(l)”这一特定反应组合。 （6）注意可逆反应ΔH 的意义：不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的ΔH 都表示反应进行到底时 的能量变化。 4．化学方程式与热化学方程式的比较 化学方程式 热化学方程式 化学计量数 整数，既可以表示微粒个数，又可以 表示物质的量 既可以是整数也可以是分数，只表 示该物质的物质的量 物质状态 不要求注明 必须在化学式后注明 正负号及单位 无 必须注明 意义 表明了化学反应中的物质变化 不仅表明化学反应中的物质变化， 还表明了化学反应中的能量变化 遵循规律 质量守恒 质量守恒和能量守恒 考向一 热化学方程式的正误判断 典例 1 铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前 景。实验室中可利用 FeCO3 和 O2 为原料制备少量铁红，每生成 160g 固体铁红放出 130kJ 热量，则下列有 关该反应的热化学方程式书写正确的是 A．2FeCO3(s)+O2 (g) =Fe2O3(s)+2CO2(g) △ H＝-130 kJ/mol B．4 FeCO3(s)＋O2 (g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g) △ H＝+260 kJ/mol C．4 FeCO3(s)＋O2 (g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g) △ H＝-260 kJ/mol D．4 FeCO3(s)＋O2 (g) =2Fe2O3(s)+4CO2(g) △ H＝+130 kJ/mol 【答案】C 【解析】 160g 铁红的物质的量为 1mol，每生成 160g 固体铁红放出 130kJ 热量，生成 2mol Fe2O3 放出 260kJ，所以 热化学方程式为 4FeCO3(s)＋O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H＝-260kJ/mol，故 C 正确。 1．标准状况下，气态分子断开 1 mol 化学键的焓变称为键焓。已知 H—H、H—O 和 O===O 键的键焓ΔH 分别为 436 kJ·mol－1、463 kJ·mol－1 和 495 kJ·mol－1。下列热化学方程式正确的是 A．H2O (g)=== H2(g)＋1 2O2(g) ΔH＝ －485 kJ·mol－1 B．H2O (g)===H2(g)＋1 2O2(g) ΔH＝＋485 kJ·mol－1 C．2H2(g)＋ O2 (g)===2H2O(g) ΔH ＝ ＋485 kJ·mol－1 D．2H2(g)＋ O2(g)===2H2O(g) ΔH＝ －485 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】1 mol 的气态水分解产生 1 mol 的氢气和1 2 mol 的氧气的能量变化是 2×463 kJ－436 kJ－1 2×495 kJ＝242.5 kJ，因此热化学方程式为 H2O(g)===H2(g)＋1 2O2(g) ΔH＝＋242.5 kJ·mol－1，A、B 错误；2 mol 的气态水分解产生 2 mol 的氢气和 1 mol 的氧气的能量变化是 485 kJ，物质分解吸收的热量与产物燃烧放出 的热量数值相等，即热化学方程式是 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－485 kJ·mol－1，C 错误，D 正确。 判断热化学方程式正误的“五审” 考向二 书写热化学方程式 典例 2 根据信息书写热化学方程式 （1）化合物 AX3 和单质 X2 在一定条件下反应可生成化合物 AX5。回答下列问题： 已知 AX3 的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和 76 ℃，AX5 的熔点为 167 ℃。室温时 AX3 与气体 X2 反应生 成 1 mol AX5，放出热量 123.8 kJ。该反应的热化学方程式为________________________。 （2）在 25 ℃、101 kPa 下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量 Q kJ，其燃烧生成的 CO2 用过量 饱和石灰水吸收可得 100 g CaCO3 沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为______________________。 （3）在一定条件下，将 1 mol N2 和 3 mol H2 充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时 N2 的 转化率为 25%，放出 Q kJ 的热量，写出 N2 与 H2 反应的热化学方程式为_______________________。 （4）化学反应 N2＋3H2 2NH3 的能量变化如图所示 试写出 N2(g)和 H2(g)反应生成 NH3(l)的热化学方程式：__________。 （5）NaBH4(s)与 H2O(l)反应生成 NaBO2(s)和氢气，在 25 ℃、101 kPa 下，已知每消耗 3.8 g NaBH4(s) 放热 21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_________________________________。 【答案】（1）AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ·mol－1 （2）C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2Q kJ·mol－1 （3）N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－4Q kJ·mol－1 （4）N2(g)＋3H2(g) 2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c) kJ·mol－1 （5）NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216 kJ·mol－1 【解析】（1）室温时 AX3 为液态(l)，AX5 为固态(s)。 （2）根据碳原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成 100 g CaCO3 沉淀，则乙醇为 0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。 （3）1 mol N2 完全反应放出的热量为 Q 1×25% kJ＝4Q kJ，故 N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－4Q kJ·mol－1。 （4）根据箭头的指向可知 a、b、c 均为正值。 （5）消耗 1 mol NaBH4(s)放热21.6 3.8 ×38 kJ＝216 kJ。 2．CuCl(s)与 O2 反应生成 CuCl2(s)和一种黑色固体。在 25 ℃、101 kPa 下，已知该反应每消耗 1 mol CuCl(s)， 放热 44.4 kJ，该反应的热化学方程式是_________________________。 【答案】4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH=−177.6 kJ·mol−1(合理答案均可) 【解析】CuCl(s)与 O2 反应生成 CuCl2(s)和一种黑色固体，根据质量守恒定律推知该黑色固体为 CuO，反 应方程式为 4CuCl＋O2===2CuCl2＋2CuO。每消耗 1 mol CuCl(s)放出 44.4 kJ 热量，则消耗 4 mol CuCl(s) 放出 177.6 kJ 热量，热化学方程式为 4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH=−177.6 kJ·mol−1。 书写热化学方程式的常见失误点 （1）忽视ΔH 的正负。 （2）忽视ΔH 的数值与化学计量数有关。化学计量数发生变化时，ΔH 的数值要相应变化。 （3）漏写或错写物质的状态。 1．如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是( ) A．由 MgCl2 制取 Mg 是放热过程 B．热稳定性：MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2 C．常温下氧化性：F2b D．已知 NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=−57.3 kJ·mol−1，则含 40.0 g NaOH 的稀溶液与稀醋酸 完全中和，放出小于 57.3 kJ 的热量 【答案】D 【解析】本题考查了热化学方程式、反应热和焓变的相关知识。A、P(s，白磷) P(s，红磷) ΔH<0， 红磷能量小于白磷，则白磷比红磷活泼，红磷比白磷稳定，错误；B、氢气的燃烧热是值 1 mol 氢气完全 燃烧生成液态水放出的热量，单位是 kJ/mol，气态水不是稳定氧化物，2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)△H= −483.6 kJ•mol−1 ， 则 燃 烧 热 ＞ −483.6/2 kJ/mol=−241.8 kJ•mol−1 ， 错 误 ； C 、 已 知 2C(s)+2O2(g) 2CO2(g)△H=a kJ•mol−1、2C(s)+O2(g) 2CO(g) △H=b kJ•mol−1，一氧化碳转化为二氧 化碳是放热过程；焓变包含负号，即 a、b 包含正负号，则△H=a kJ•mol−1＜△H=b kJ•mol−1，a＜b，错误； D、已知 NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) △H=−57.3 kJ•mol−1，指 1 mol NaOH 和 1 mol HCl 溶液 发生中和反应生成 1 mol 水时所放出的热量为 57.3 kJ，则 1 mol NaOH 与强酸反应放出 57.3 kJ 的热量， 醋酸是弱酸，其电离过程是吸热过程，40.0 g 即 1 mol NaOH 的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于 57.3 kJ 的热量，正确；故选 D。 4．一定条件下，化学反应 2H2＋O2===2H2O 的能量变化如图所示，则反应的热化学方程式可表示为 A.H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(g) ΔH＝(a＋b) kJ·mol－1 B.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝2(b－a) kJ·mol－1 C.H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(l) ΔH＝(b＋c－a) kJ·mol－1 D.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝2(a－b－c) kJ·mol－1 【答案】D 【解析】由图可知，A 项，ΔH＝(a－b) kJ·mol－1；B 项，ΔH＝2(a－b) kJ·mol－1；C 项，ΔH＝(a－b－c) kJ·mol －1；D 项，ΔH＝2(a－b－c) kJ·mol－1。 5．.25 ℃、101 kPa 下，煤炭、氢气、天然气和甲醇(CH3OH)等几种燃料的热值(指一定条件下单位质量的物 质完全燃烧所放出的热量)依次是 33 kJ·g－1、143 kJ·g－1、56 kJ·g－1、23 kJ·g－1，则下列热化学方程式正确 的是 A．C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－396 kJ·mol－1 B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－896 kJ·mol－1 C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1 D．CH3OH(l)＋3 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝736 kJ·mol－1 【答案】B 【解析】煤炭的热值是 33 kJ·g－1，则 12 g 煤炭完全燃烧放出的热量为 396 kJ，所以热化学方程式为 C(s) ＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－396 kJ·mol－1，A 错误；天然气的热值是 56 kJ·g－1，则 16 g CH4 完全燃烧放 出的热量为 896 kJ，所以热化学方程式：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－896 kJ·mol－1，B 正确；氢气的热值是 143 kJ·g－1，则 4 g H2 完全燃烧放出的热量为 572 kJ，所以热化学方程式：2H2(g)＋ O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ·mol－1，C 错误；甲醇(CH3OH)的热值是 23 kJ·g－1，则 32 g CH3OH 完全 燃烧放出的热量为 736 kJ，所以热化学方程式：CH3OH(l)＋3 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－736 kJ·mol－1，D 错误。 6．工业生产硫酸的过程中，SO2 在接触室中被催化氧化为 SO3 气体，已知该反应为放热反应。现将 2 mol SO2、 1 mol O2 充入一密闭容器中充分反应后，放出热量 98.3 kJ，此时测得 SO2 的转化率为 50%，则下列热化 学方程式正确的是 A．2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=−196.6 kJ·mol−1 B．2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=−98.3 kJ·mol−1 C．SO2(g)+ 1 2 O2(g) SO3(g) ΔH=+98.3 kJ·mol−1 D．SO2(g)+ 1 2 O2(g) SO3(g) ΔH=−49.2 kJ·mol−1 【答案】A 【解析】根据题意可知，实际参加反应的 SO2 为 1 mol，即 1 mol SO2 和 0.5 mol O2 完全反应时，放出热 量 98.3 kJ，那么当 2 mol SO2 完全反应时，即可放出热量 196.6 kJ，A 项正确。 7．请结合题中数据，写出对应的热化学方程式。 （1）16 g CH3OH(l)与适量 O2 反应，生成 CO2(g)和 H2O(l)，放出 683.4 kJ 热量。 。 （2）1 mol CH4 和足量水蒸气反应生成 CO 气体和氢气吸收 216 kJ 热量。 。 （3）1 mol H2 和足量 Cl2 反应生成 HCl 气体，放出 183 kJ 热量。 。 （4）25 ℃、101 kPa 时，N2(g)和 H2(g)反应生成 2 mol NH3(g)，放出 92.2 kJ 热量。 。 （5）稀溶液中，1 mol H2SO4 与 NaOH 溶液完全反应时，放出 114.6 kJ 热量，写出表示中和热的热化学 方程式。 。 （6）25 ℃、101 kPa 时，a g C 与足量 O2 反应生成 CO2 气体时，放出 b kJ 热量。 。 【答案】（1）CH3OH(l)+ 3 2 O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ/mol （2）CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+216 kJ/mol （3）H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=-183 kJ/mol （4）N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ/mol （5） 1 2 H2SO4(aq)+NaOH(aq) 1 2 Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol （6）C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=- 12b a kJ/mol 【解析】（5）由中和热的定义可知，1 mol NaOH 与 1 2 mol H2SO4 反应生成 1 mol 水时放热 57.3 kJ。（6） 根据 a g C 反应生成 CO2 放出 b kJ 热量，结合正比关系，可求出 1 mol C 反应生成 CO2 放出 12b a kJ 热量， 由于放热反应，即ΔH<0，据此可写出热化学方程式。 1．[2019 天津卷节选]多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 回答下列问题： Ⅰ．硅粉与 HCl 在 300℃时反应生成 31mol SiHCl 气体和 2H ，放出 225kJ 热量，该反应的热化学方程式 为___________________。 3SiHCl 的电子式为______________。 【答案】I.        3 2 300 Si s 3HCl g SiHCl g H g  ℃ 1225kJ molH     【解析】I.书写热化学方程式时一定要标注出各物质的状态，要将热化学方程式中焓变的数值与化学计量 数对应。本题的反应温度需要标注为条件； 参加反应的物质是固态的 Si、气态的 HCl，生成的是气态的 SiHCl3 和氢气，反应条件是 300℃，配平后 发现 SiHCl3 的化学计量数恰好是 1，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ∆H=-225kJ·mol-1；SiHCl3 中硅与 1 个 H、3 个 Cl 分别形成共价单键，由此可写 出其电子式为： ，注意别漏标 3 个氯原子的孤电子对； 2．[2017 天津卷节选]0.1 mol Cl2 与焦炭、TiO2 完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO2·xH2O 的 液态化合物，放热 4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_________________________。 【答案】2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)＝TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=−85.6 kJ·mol−1 【解析】0.1 mol Cl2 与焦炭、TiO2 完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO2·xH2O 的液态化 合物，放热 4.28 kJ，配平方程式，可知 2 mol Cl2 反应放热 85.6 kJ·mol−1，由此可得该反应的热化学方程 式为 2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=−85.6 kJ·mol−1。 3．[2016 天津卷节选]下表为元素周期表的一部分。 碳 氮 Y X 硫 Z 回答下列问题 （4）X 与 Z 两元素的单质反应生成 1 mol X 的最高价化合物，恢复至室温，放热 687 kJ，已知该化合物 的熔、沸点分别为−69℃和 58℃，写出该反应的热化学方程式：__________________________。 【答案】（4）Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l) △H=−687kJ/mol 【解析】根据元素周期表的结构，可知 X 为 Si 元素，Y 为 O 元素；Z 为 Cl 元素； （4）根据书写热化学方程式的方法，该反应的热化学方程式为 Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l) △H=−687kJ/mol， 故答案为：Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l) △H=−687kJ/mol。 4．[2016·四川卷节选]工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知 25℃，101 kPa 时： CaO(s)+H2SO4(l) CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=−271 kJ/mol 5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=−937 kJ/mol 则 Ca5(PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。 【答案】Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l) 5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) ΔH =−418 kJ/mol 【解析】已知 25℃，101 kPa 时：①CaO(s)+H2SO4(l) CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=−271 kJ/mol， ②5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) ΔH=−937 kJ/mol；根据盖斯定律：①×5−②得 Ca5(PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 Ca5(PO4)3F(s)+ 5H2SO4(l) 5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) ΔH =−418 kJ/mol。 5．[2015 天津卷节选]随原子序数的递增，八种短周期元素（用字母 X 表示）原子半径的相对大小、最高正 价或最低负价的变化如下图所示。 根据判断出的元素回答问题： （4）已知 1 mol e 的单质在足量 d2 中燃烧，恢复至室温，放出 255.5 kJ 热量，写出该反应的热化学方 程式：___________________。 【答案】（4）2Na(s)+O2(g)＝Na2O2(s) △H=−511kJ·mol−1 【解析】从图中的化合价和原子半径的大小，可以退出 x 是 H 元素，y 是 C 元素，z 是 N 元素，d 是 O 元素，e 是 Na 元素，f 是 Al 元素，g 是 S 元素，h 是 Cl 元素。（4）1 mol Na 的单质在足量 O2 中燃烧， 放出 255.5 kJ 热量，则该反应的热化学方程式为：2Na(s)+O2(g) ＝Na2O2(s) △H=−511 kJ·mol−1。