高一化學：熱化學方程式的書寫及計算方法
與普通化學方程式相比，書寫熱化學方程式除了遵循書寫普通化學方程式外，還應該注意以下幾點：
①反應熱ΔH與測定的條件(溫度、壓強)有關，因此書寫熱化學方程式時應注明應熱ΔH的測定條件。若沒有注明，就默認為是在25℃、101KPa條件下測定的。
②反應熱ΔH只能寫在標有反應物和生成物狀態的化學方程式的右邊。ΔH為“-”表示放熱反應，ΔH為“+”表示吸熱反應。ΔH的單位一般為kJ·mol-1(kJ/mol)。
③反應物和生成物的聚集狀態不同，反應熱ΔH不同。因此熱化學方程式必須注明物質的聚集狀態固體用“s”、液體用“l”、氣體用“g”、溶液用“aq”等表示，只有這樣才能完整地體現出熱化學方程式的意義。熱化學方程式中不標“↑”或“↓”。
④熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數僅表示該物質的物質的量，不表示物質的分子數或原子數，因此化學計量數可以是整數，也可以是分數。
⑤熱化學方程式是表示反應已完成的數量。由于ΔH與反應完成物質的量有關，所以方程式中化學前面的化學計量系數必須與ΔH相對應，如果化學計量系數加倍，那么ΔH也加倍。當反應逆向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數值相等，符號相反。
⑥在稀溶液中，酸跟堿發生中和反應生成1 mol 水時的反應熱叫中和熱。書寫中和熱的化學方程式應以生成1 mol 水為基準。
⑦反應熱可分為多種，如燃燒熱、中和熱、溶解熱等，在101Kpa時，1 mol 純物質完全燃燒生成穩定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。
【例題1】25℃、101 kPa下，碳、氫氣、甲烷和葡萄糖的燃燒熱依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2800 kJ/mol，則下列熱化學方程式正確的是：
A.C(s)+1/2O2(g)==CO(g);△H =-393.5 kJ/mol
B.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g);△H =+ 571.6 kJ/mol
C.CH4(g) + 2O2(g)== CO2(g) + 2H2O(g);△H =-890.3 kJ/mol
D.1/2C6H12O6(s) + 3O2(g) === 3CO2(g) + 3H2O(1);△H =-1400 kJ/mol
解析：燃燒熱是指在101 kPa時，1mol物質完全燃燒生成穩定的氧化物時放出的熱量。對C而言穩定的氧化物指CO2(g)、對H2而言穩定的氧化物指H2O(l)。所以A、B、C錯誤，正確答案為D。
答案：D
【例題2】 已知充分燃燒a g乙炔氣體時生成1 mol 二氧化碳氣體和液態水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是：
A.2C2H2(g) + 5O2(g) === 4CO2(g) + 2H2O(l) △H = -4b k J/mol
B.C2H2(g) + 5/2O2(g) ===2CO2(g) + H2O(l) △H =2b k J/mol
C.2C2H2(g) + 5O2(g)=== 4CO2(g) + 2H2O(l) △H = -2b k J/mol
D.2C2H2(g) + 5O2(g)=== 4CO2(g) + 2H2O(l) △H =b k J/mol
解析：放熱反應中ΔH<0，所以B、D錯誤。生成1 mol CO2時放出b kJ的熱量，所以，生成4 mol CO2時放出熱量為4b kJ，所以A正確。
答案：A
【例題3】(09四川卷9)25 ℃，101 k Pa時，強酸與強堿的稀溶液發生中和反應的中和熱為57.3
kJ/mol，辛烷的燃燒熱為5518 kJ/mol。下列熱化學方程式書寫正確的是
A.2H+(aq) + SO42-(aq) + Ba2+(aq) +2OH-(aq)=BaSO4(s) +2H2O(1) △H=-57.3 kJ/mol
B.KOH(aq) + 1/2H2 SO4(aq)=1/2K2SO4(aq) + H2O(l) △H=-57.3kJ/mol
C.C8H18(l) + 25/2O2 (g)=8CO2 (g)+ 9H2O △H=-5518 kJ/mol
D.2C8H18(g) + 25O2 (g)=16CO2 (g)+18H2O(1) △H=-5518 kJ/mol
答案：B
點撥：書寫表示燃燒熱的化學方程式時，可燃物的化學計量系數為1;產物應為完全燃燒生成的穩定氧化物，如C燃燒產物為CO2而不是CO，H2燃燒生成的是H2O(l)，而不是H2O(g)。書寫表示中和熱的熱化學方程式時，H2O的化學計量系數為1，并以此配平其余物質的化學計量系數。
⑤將ΔH看作是熱化學方程式中的一項，再按普通化學方程式的計算步驟、格式進行計算，得出有關數據。
⑥如果一個反應可以分幾步進行，則各分步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱是相同的，即蓋斯定律：化學反應的反應熱只與反應的始態(各反應物)和終態(各生成物)有關，而與反應的途徑無關。如：
【例題4】已知：①1 mol H2分子中化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量，②1mol Cl2分子中化學鍵斷裂時需要吸收243kJ的能量，③由H原子和Cl 原子形成1mol HCl分子時釋放431kJ的能量。下列敘述正確的是
A.氫氣和氯氣反應生成氯化氫氣體的熱化學方程式是H2(g) + Cl 2(g) =2HCl(g)
B.氫氣和氯氣反應生成2 mol氯化氫氣體，反應的△H =183 kJ/mol
C.氫氣和氯氣反應生成2 mol氯化氫氣體，反應的△H = -183 kJ/mol
D.氫氣和氯氣反應生成1 mol氯化氫氣體，反應的△H = -183 kJ/mol
解析：根據熱化學方程式的書寫原則和反應熱的計算方法：△H =反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，即△H =436 kJ/mol + 243 kJ/mol -2×431 kJ/mol = -183 kJ/mol，因此正確的熱化學方程式是：
H2(g) + Cl 2(g) =2HCl(g) △H = -183 kJ/mol。故選C。
點撥：熱化學方程式中的△H必須標明“+”或“-”符號，比較反應熱(△H)的大小時，要注意帶符號(“+”或“-”)進行比較。熱化學方程式中的反應熱數值表示反應物按方程式中化學計量數反應進行到底時的熱量值，如反應是可逆反應，則熱量值小于對應的反應熱數值。化學反應逆向進行時，其反應熱的數值不變，但符號改變。
【例題5】(09寧夏卷28)(14分)2SO2(g) + O2(g) =2SO3(g) 反應過程的能量變化如圖所示。已知1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3的ΔH=-99kJ·mol-1.請回答下列問題：
(1)圖中A、C分別表示 、 ，E的大小對該反應的反應熱有無影響? 。該反應通常用V2O5作催化劑，加V2O5會使圖中B點升高還是降低?_____，理由是 ;
(2)圖中△H =______ kJ·mol-1;
(3)V2O5的催化循環機理可能為：V2O5氧化SO2時，自身被還原為四價釩化合物;四價釩化合物再被氧氣氧化。寫出該催化循環機理的化學方程式 ;
(4)如果反應速率
υ(SO2)為0.05 mol·L-1·min-1,則υ(O2)=______mol·L-1·min-1、υ(SO3) =______mol·L-1·min-1;
(5)已知單質硫的燃燒熱為296 kJ·mo l-1，計算由S(s)生成3 mol SO3(g)的△H=______(要求計算過程)。
解析：(1)本小題考查反應物總能量高于生成物總能量為放熱反應，可得到A和C所表示的意義，E為活化能與反應熱無關，但是用催化劑可以降低活化能;(2)圖中表示的是2mol SO2的反應，因此△H=-99×2kJ·mol-1;(3)依題意即可寫出：SO2 +V2O5 =SO3+2VO2
4VO2 + O2=2V2O5;(4)依據速率之比等于化學計量數之比
答案：(1)反應物能量 生成物能量 (2)無 降低 因為催化劑改變了反應的歷程使活化能E降低 (3)-198 (4) SO2 +V2O5 =SO3 +2VO2 4VO2 + O2 =2V2O5 (4)0.025 0.05
(5))S(s) + O2(g) =2SO2(g) △H1=-296 kJ·mol-1, SO2(g)+1/2O2(g) =SO3(g) △H2=-99 kJ·mol-1
3S(s) + 9/2O2(g) =3SO3(g) △H =3(△H1+△H2)=-1185 kJ·mol-1
【例題6】(2008年·全國Ⅱ)紅磷P(s)和Cl2(g)發生反應生成PCl3(g)和PCl5(g)，反應過程和能量關系如圖所示(圖中的△H表示生成1mol產物的數據)
根據上圖回答下列問題
(1)P和Cl2反應生成PCl3的熱化學方程式 ;
(2)PCl5分解生成PCl3和Cl2的熱化學方程式 ;上述分解反應是一個可逆反應，溫度T1時，在密閉容器中加入0.80 mol PCl5，反應達到平衡時還剩余0.60 mol PCl5，其分解率α1等于 ;若反應溫度由T1升高到T2，平衡時PCl5分解率α2，α2 α1 (填“大于”，“小于”或“等于”);
(3)工業上制備PCl5通常分兩步進行，先將P和Cl2反應生成中間產物PCl3，然后降溫，再和Cl2反應生成PCl5。原因是 ;
(4)P和Cl2分兩步反應生成1mol PCl5的△H3= ;P和Cl2一步反應生成1mol PCl5的△H4 △H1(填“大于”，“小于”或“等于”);
(5)PCl5與足量水反應，最終生成兩種酸，其化學方程式是 。
解析：(1)由圖可以看出，1 mol P 在Cl2中完全燃燒生成1 mol PCl3，放出的熱量為306kJ，所以P 在Cl2中完全燃燒生成PCl3的熱化學方程式為：P(s) + 3/2Cl2(g) === PCl3(g); △H =-306 kJ/mol或2P(s) + 3Cl2(g) === 2PCl3(g);△H === -612 kJ/mol。
(2)中間產物PCl3和未反應的Cl2的總能量高于最終產物PCl3的能量，其△H === -93 kJ/mol，所以有：PCl5(g) === PCl3(g)+Cl2(g);△H === 93 kJ/mol。分解率α1 =(0.80 mol-0.60 mol)/ 0.80 mol×100%=25%;由熱化學方程式知，此反應的正反應為吸熱反應，所以升高溫度，平衡向正反應方向移動，PCl5的分解率增大，即α2大于α1。
(3)由圖可以看出，P與Cl2反應生成PCl3，PCl3和Cl2進一步反應生成PCl5，都是放熱反應，分兩步進行且第二步降低溫度，有利于PCl5的生成，防止PCl5的分解。
(4)由蓋斯定律可知，一步生成PCl5和兩步生成PCl5的總熱效應相等，即
△H=(-612 kJ/mol)+(-93 kJ/mol)= -399 kJ/mol;(5)PCl5與足量水反應生成H3PO4和HCl，其化學方程式為：PCl5 + 4H2O === H3PO4 + 5HCl
答案：(1)2P(s) + 3Cl2(g) === 2PCl3(g); △H = -612kJ/mol
(2)PCl5(g) === PCl3(g) + Cl2(g) △H =+ 93kJ/mol 25% 大于
(3)因為PCl5分解反應是吸熱反應，溫度太高，不利于PCl5的生成。
(4)-399 kJ/mol 等于
(5)PCl5 + 4H2O === H3PO4 + 5HCl
點撥：熱化學方程式的系數即可以用分數，也可以用整數。反應熱隨著系數的變化而變化。本題將化學圖像與熱化學方程式、反應熱等概念結合起來很好地考查了考生的觀察能力、思維能力等。要學會理解熱化學方程式的含義，并能熟練地根據題給信息寫出熱化學方程式來。
【例題7】(2008年·海南)白磷與氧可發生如下反應：P4 + 5O2 =P4O10。已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為：P-P a kJ·mol-1、P-O b kJ·mol-1、P=O c kJ·mol-1、O=O d kJ·mol-1。
根據圖示的分子結構和有關數據估算該反應的△H，其中正確的是
A.(6a + 5d-4c-12b)kJ·mol—1 B.(4c + 12b-6a-5d)kJ·mol—1
C.(4c + 12b-4a-5d)kJ·mol—1 D.(4a + 5d-4c-12b)kJ·mol—1
解析：由圖可以看出1 mol P4 中有6 mol P-P鍵，5 mol O2 中有5 mol O=O鍵，1 mol P4O10中有4 mol P=O鍵、12 mol P-O鍵，所以△H =(6a + 5d-4c-12b)kJ·mol-1。
答案：A
點撥：化學反應的實質就是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，在斷裂和形成的過程中伴隨著能量的吸收和釋放
(責任編輯：康彥林)
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