大題化小，攻破反應(yīng)原理題

孟凡盛

反應(yīng)原理題是化學(xué)中常見(jiàn)的大題，一般以與生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密的物質(zhì)為背景材料，以圖表、計(jì)算等大雜燴形式出現(xiàn)。由于其所包含的各小題之間有一定的獨(dú)立性，我們可以采取大題化小的方法，將其各個(gè)突破，逐一得分。

得分點(diǎn)之反應(yīng)熱的求算

反應(yīng)原理題中，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化及反應(yīng)熱的相關(guān)計(jì)算是很常見(jiàn)的一個(gè)考向。

1.反應(yīng)熱的數(shù)值等于形成新鍵釋放的總能量與斷鍵所吸收的總能量之差，放熱反應(yīng)ΔH的符號(hào)為“-”，吸熱反應(yīng)ΔH的符號(hào)為“+”。

2.蓋斯定律的運(yùn)用技巧：參照目標(biāo)熱化學(xué)方程式設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)途徑，對(duì)原熱化學(xué)方程式進(jìn)行恰當(dāng)變形（反寫(xiě)、乘除某一個(gè)數(shù)），然后方程式之間進(jìn)行加減，從而得出求算新熱化學(xué)方程式反應(yīng)熱ΔH的關(guān)系式。

【例】金屬鎢用途廣泛，主要用于制造硬質(zhì)或耐高溫的合金以及燈泡的燈絲。高溫下，在密閉容器中用H2還原WO3可得到金屬鎢，其總反應(yīng)：

WO3（s）+3H2（g）W（s）+3H2O（g）

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）上述總反應(yīng)過(guò)程大致分為三個(gè)階段，各階段主要成分與溫度的關(guān)系如下表所示：

溫度/℃ 25～550～600～700

主要成分 WO3 W2O5 WO2 W

第一階段反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；580℃時(shí)，固體物質(zhì)的主要成分為 ；假設(shè)WO3完全轉(zhuǎn)化為W，則三個(gè)階段消耗H2的物質(zhì)的量之比為 。

（2）已知：溫度過(guò)高時(shí)，WO2（s）轉(zhuǎn)變?yōu)閃O2（g）；

WO2（s）+2H2（g）W（s）+2H2O（g）

ΔH=+66.0 kJ·mol-1

WO2（g）+2H2（g）W（s）+2H2O（g）

ΔH=-137.9kJ·mol-1

則WO2（s）WO2（g）的ΔH= 。

（3）鎢絲燈管中的W在使用過(guò)程中緩慢揮發(fā)，使燈絲變細(xì)，加入I2可延長(zhǎng)燈管的使用壽命，其工作原理為W（s）+2I2（g）WI4（g）。下列說(shuō)法正確的有 。

a.燈管內(nèi)的I2可循環(huán)使用

b.WI4在燈絲上分解，產(chǎn)生的W又沉積在燈絲上

c.WI4在燈管壁上分解，使燈管的壽命延長(zhǎng)

d.溫度升高時(shí)，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率減慢

解析：（1）第一階段的化學(xué)方程式為2WO3+H2W2O5+H2O，第二階段的化學(xué)方程式為W2O5+H22WO2+H2O，第三階段的化學(xué)方程式為WO2+2H2W+2H2O，所以三個(gè)階段消耗H2的物質(zhì)的量之比為1∶1∶4。（2）根據(jù)蓋斯定律可知，①-②即得到WO2（s）WO2（g），所以ΔH=+66kJ/mol+137.9kJ/mol=+203.9kJ/mol。（3）該反應(yīng)在不同溫度下，反應(yīng)進(jìn)行的方向是不同的。高溫下生成單質(zhì)碘，而溫度降低后，又消耗碘，所以燈管內(nèi)的I2可循環(huán)使用，a正確；由該方程式可知，WI4在燈絲上分解，產(chǎn)生的W會(huì)沉積在燈絲上，b正確，c不正確；升高溫度，反應(yīng)速率都是增大，d不正確。

答案：（1）2WO3+H2W2O5+H2O W2O5、

WO2 1∶1∶4 （2）+203.9kJ·mol-1 （3）ab

【方法技巧】1.利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的模式與要領(lǐng)

（1）計(jì)算模式

（2）計(jì)算要領(lǐng)

①當(dāng)反應(yīng)方程式乘以或除以某數(shù)時(shí)，ΔH也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。

②反應(yīng)方程式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)，同種物質(zhì)之間可相加減，ΔH也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算，且要帶“+”“-”，即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)算。

③通過(guò)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱和比較反應(yīng)熱的大小時(shí)，要把ΔH看作一個(gè)整體。

④在反應(yīng)過(guò)程時(shí)常會(huì)遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，狀態(tài)由固→液→氣時(shí)，會(huì)吸熱；反之會(huì)放熱。

⑤當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行（即將一個(gè)熱化學(xué)方程式顛倒）時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。

【總結(jié)完善】書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的六大要點(diǎn)

（1）注意ΔH的符號(hào)和單位

若為放熱反應(yīng)，ΔH為“-”；若為吸熱反應(yīng)，ΔH為“+”。ΔH的單位為kJ·mol-1。

（2）注意反應(yīng)熱的測(cè)定條件

書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明ΔH的測(cè)定條件（溫度、壓強(qiáng)），但絕大多數(shù)ΔH是在25℃、101325Pa下測(cè)定的，此時(shí)可不注明溫度和壓強(qiáng)。

（3）注意熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)

熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)。因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。

（4）注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)

反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學(xué)方程式中不用“↑”和“↓”。

（5）注意ΔH的數(shù)值與符號(hào)

熱化學(xué)方程式是表示反應(yīng)已完成的數(shù)量。由于ΔH與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，因此熱化學(xué)方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與ΔH相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，但符號(hào)相反。

（6）注意燃燒熱和中和熱

【真題演練】（2014·新課標(biāo)Ⅰ）乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯直接水合法或間接水合法生產(chǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯（C2H5OSO3H），再水解生成乙醇。寫(xiě)出相應(yīng)的反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。

（2）已知：

甲醇脫水反應(yīng)①2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+

H2O（g） ΔH1=-23.9kJ·mol-1

甲醇制烯烴反應(yīng)②2CH3OH（g）=C2H4（g）+

2H2O（g） ΔH2=-29.1kJ·mol-1

乙醇異構(gòu)化反應(yīng)③CH3CH2OH（g）=CH3OCH3（g）

ΔH3=+50.7kJ·mol-1

則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4（g）+H2O（g）=

CH3OCH3（g） ΔH= kJ·mol-1；與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是 。

（3）如圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系，其中n（H2O）︰n（C2H4）=1︰1。

①列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)K= 。（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）

②圖中壓強(qiáng)（p1、p2、p3、p4）的大小順序?yàn)?，理由是 。

③氣相直接水合法常采用的工藝條件：磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290℃，壓強(qiáng)6.9MPa，n（H2O）︰n（C2H4）=0.6︰1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5℅。若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)，還可以采取的措施有 、 。

【參考答案】（1）C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O=C2H5OH+H2SO4 （2）-45.5 污染小，腐蝕性小等 （3）①

②p1

（以上摘選自《高考沖關(guān)2016年理綜特刊》）