有關(guān)ΔH計(jì)算的歸類解析與備考指導(dǎo)

江蘇 李宗來

有關(guān)ΔH計(jì)算的歸類解析與備考指導(dǎo)

江蘇 李宗來

化學(xué)反應(yīng)與能量是每年高考的必考內(nèi)容，其中反應(yīng)熱ΔH（焓變）的計(jì)算是近幾年高考的高頻考點(diǎn)，本文就2015年高考中出現(xiàn)的有關(guān)熱化學(xué)方程式中ΔH的計(jì)算及最新考綱進(jìn)行歸類解析，并在此基礎(chǔ)上提出一些解題的方法與指導(dǎo)，以期在備戰(zhàn)2016年的高考時(shí)使我們的復(fù)習(xí)更有針對性。

題型一：物質(zhì)的量n與熱化學(xué)方程式中的ΔH相互換算

【例1】（2015安徽，節(jié)選）NaBH4（s）與水（l）反應(yīng)生成NaBO2（s）和氫氣（g），在25℃，101kPa下，已知每消耗3．8g NaBH4（s）放熱21．6kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________________。

【解析】根據(jù)題意可得n（NaBH4）＝3．8g÷38g／mol＝0．1mol，所以消耗1mol NaBH4（s）放熱為21．6kJ×10＝216kJ，即ΔH＝－216kJ／mol。

【答案】NaBH4（s）＋2H2O（l）NaBO2（s）＋4H2（g）ΔH＝－216kJ／mol

【變式練習(xí)】

（2015海南）已知丙烷的燃燒熱ΔH＝－2 215kJ／mol，若一定量的丙烷完全燃燒后生成1．8g水，則放出的熱量約為（ ）

A．55kJ B．220kJ

C．550kJ D．1 108kJ

【解析】表示丙烷的燃燒熱化學(xué)方程式為C3H8（g）＋7／2O2（g3CO2（g）＋4H2O（l） ΔH＝－2 215kJ／mol，生成4mol H2O（l）放出2 215kJ熱量，則生成1．8g÷ 18g／mol＝0．1mol H2O（l），則消耗丙烷的物質(zhì)的量為0．025mol，所以反應(yīng)放出的熱量是Q＝0．025mol× 2 215kJ／mol＝55．375kJ。

【答案】A

【備考指導(dǎo)】熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)只表示物質(zhì)的量，可以是簡單分?jǐn)?shù)或小數(shù)，方程式書寫不同，ΔH不同，ΔH與系數(shù)（各物質(zhì)的n）等比例的增加或減少。因此首先要將題干信息中的質(zhì)量m、微粒個(gè)數(shù)N、標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積V、溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度cB與物質(zhì)的量n進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，再根據(jù)n與ΔH比例關(guān)系從而解答相關(guān)計(jì)算。另外注意書寫熱化學(xué)方程式時(shí)要標(biāo)注各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。

題型二：由能量變化圖來計(jì)算熱化學(xué)方程式的ΔH

【例2】（2015海南，節(jié)選）由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示，若生成1mol N2，其ΔH＝________kJ／mol。

【答案】－139

【變式練習(xí)】

（2015廣東，節(jié)選）用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染，傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過如下圖所示的催化劑循環(huán)實(shí)現(xiàn)。

【解析】根據(jù)圖象信息，由物質(zhì)轉(zhuǎn)化箭頭指向可寫出反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式：CuCl2（g）＋1／2O2（gCuO（s）＋Cl2（g）

ΔH2；由蓋斯定律可知，①＋②可得總反應(yīng)：2HCl（g）＋1／2O2（gH2O（g）＋Cl2（g） ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

【答案】2HCl（g）＋1／2O2（g）H2O（g）＋Cl2（g）ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

【備考指導(dǎo)】對于能量變化圖首先要讀懂圖意，圖象中往往將一個(gè)反應(yīng)分成幾步進(jìn)行，經(jīng)歷不同的反應(yīng)途徑，最終得到目標(biāo)產(chǎn)物。因能量變化只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與變化路徑無關(guān)，計(jì)算反應(yīng)的ΔH時(shí)，要關(guān)注化學(xué)反應(yīng)始態(tài)（反應(yīng)物的總能量）與終態(tài)（生成物的總能量）位置關(guān)系，從而確定吸放熱及ΔH的大??；對于循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中物質(zhì)的箭頭既可以表示加入（反應(yīng)物）也可表示產(chǎn)出（生成物），首先以某物質(zhì)為起點(diǎn)，順著箭頭的方向，理順物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系與過程，再按題目要求寫出某一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。

題型三：由蓋斯定律來計(jì)算熱化學(xué)方程式中的ΔH

【例3】（2015重慶）黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學(xué)方程式為S（s）＋2KNO3（s）＋3C（sK2S（s）＋N2（g）＋3CO2（g） ΔH＝xkJ／mol④，已知碳的燃燒熱為ΔH1＝akJ／mol，S（s）＋2K（s）K2S（s） ΔH2＝bkJ／mol ②，2K（s）＋N2（g）＋3O2（g2KNO3（s） ΔH3＝ckJ／mol ③，則x為（ ）

A．3a＋b－cB．c＋3a－b

C．a(chǎn)＋b－cD．c＋a－b

【解析】已知碳的燃燒熱ΔH1＝akJ／mol，則燃燒熱化學(xué)方程式為C（s）＋O2（gCO2（g） ΔH2＝akJ／mol①，根據(jù)蓋斯定律可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式④＝3①＋②－③，所以ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝3a＋b－c。

【答案】A

【備考指導(dǎo)】運(yùn)用蓋斯定律來計(jì)算熱化學(xué)方程式中的ΔH時(shí)，第一步應(yīng)該觀察，找出反應(yīng)物和目標(biāo)產(chǎn)物以及中間產(chǎn)物；第二步通過熱化學(xué)方程式的四則運(yùn)算消除中間產(chǎn)物，同時(shí)要掌握運(yùn)用對相關(guān)聯(lián)的熱化學(xué)方程式處理技巧：①改變熱化學(xué)方程式系數(shù)等比例的改變ΔH，顛倒反應(yīng)物與生成物的順序，ΔH正負(fù)改變，數(shù)值不變；②熱化學(xué)方程式相加減，ΔH隨之相加減。

題型四：由鍵能來計(jì)算熱化學(xué)方程式中的ΔH

【例4】（2015浙江，節(jié)選）乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：

已知：

化學(xué)鍵C—H C—C C C H—H鍵能（kJ／mol）412 348 612 436

計(jì)算上述反應(yīng)的ΔH＝______kJ／mol。

【解析】反應(yīng)物斷開2mol C—H鍵和1mol C—C鍵，共吸收能量為412kJ／mol×2＋348kJ／mol＝1 172kJ／mol；生成物形成1mol CC鍵和1mol H—H鍵，共放出能量為612kJ／mol＋436kJ／mol＝1 048kJ／mol；ΔH＝1 172kJ／mol－1 048kJ／mol＝124kJ／mol。

【答案】124

【備考指導(dǎo)】化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成，反應(yīng)過程中有能量變化其本質(zhì)原因是斷鍵吸收的能量與成鍵所釋放的能量不等，當(dāng)不考慮其他能量轉(zhuǎn)化的前提下，可根據(jù)吸收和釋放的能量的相對大小來計(jì)算反應(yīng)的焓變ΔH，ΔH＝斷鍵吸收的總能量—成鍵所放出的總能量，同時(shí)注意物態(tài)變化過程中的能量變化：物質(zhì)由固體（s）→液態(tài)（l）→氣態(tài)（g）吸收能量，反之釋放能量。

題型五：由熱化學(xué)方程式中的ΔH來計(jì)算鍵能

【解析】由題意可得，生成1mol H2（g）、1mol I2（g）分子形成化學(xué)鍵時(shí)分別需要釋放436kJ、151kJ的能量，設(shè)1mol HI（g）分子化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為akJ，則ΔH＝斷鍵吸收的總能量—成鍵所放出的總能量＝2a－（436＋151）＝＋11，所以a＝299kJ。

【答案】299

【變式練習(xí)】

（2015山東，節(jié)選）F2與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反應(yīng)Cl2（g）＋3F2（g）2ClF3（g） ΔH＝－313kJ／mol，F(xiàn)—F鍵的鍵能為159kJ／mol，Cl—Cl鍵的鍵能為242kJ／mol，則ClF3中Cl—F鍵的平均鍵能為______kJ／mol。

【解析】根據(jù)焓變的含義可得，242kJ／mol＋3× 159kJ／mol－6×ECl—F＝－313kJ／mol，解得Cl—F鍵的平均鍵能ECl—F＝172kJ／mol。

【答案】172

【備考指導(dǎo)】根據(jù)熱化學(xué)方程式中的ΔH來計(jì)算鍵能，首先要弄清反應(yīng)方程式中各物質(zhì)所含的鍵的類型、鍵能及鍵的個(gè)數(shù)，計(jì)算時(shí)同時(shí)要注意各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)。再根據(jù)ΔH＝斷鍵吸收的總能量－成鍵所放出的總能量，求出某價(jià)鍵在斷裂時(shí)所吸收的能量或成鍵時(shí)所釋放的能量即鍵能的大小。

綜上所述，在高考中解答有關(guān)反應(yīng)熱ΔH的計(jì)算，只要我們熟悉常見的考查角度，讀懂題干信息，理順數(shù)量關(guān)系，計(jì)算時(shí)要細(xì)致、謹(jǐn)慎并運(yùn)用相關(guān)的方法與技巧，答題的準(zhǔn)確率定會大幅度地提升。

（作者單位：江蘇省響水中學(xué)）