突破反應(yīng)熱的計(jì)算類試題

反應(yīng)熱是化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化形式之一，對于理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)以及預(yù)測和控制反應(yīng)過程具有重要意義．與反應(yīng)熱相關(guān)的試題不僅是熱力學(xué)知識的具體應(yīng)用，更是對考生邏輯思維和計(jì)算能力的全面考查．要想在高考中輕松應(yīng)對反應(yīng)熱的計(jì)算問題，不僅需要深入理解反應(yīng)熱的基本原理，還需要掌握一系列實(shí)用的計(jì)算方法．

１ 掌握蓋斯定律

蓋斯定律被稱為反應(yīng)熱的加法性原理，它告訴我們，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是多步完成，其反應(yīng)熱效應(yīng)總是相同的．這一原理不僅簡化了復(fù)雜反應(yīng)熱的計(jì)算過程，還為我們提供了一種全新的視角來審視化學(xué)反應(yīng)中的能量變化．

例１ （２０２３年全國乙卷，節(jié)選）硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等．已知下列熱化學(xué)方程式：

FeSO４·７H２O（s）＝FeSO４（s）＋７H２O（g） ΔH１＝a kJ·mol－１， ①

FeSO４·xH２O（s）＝FeSO４（s）＋xH２O（g） ΔH２＝bkJ·mol－１， ②

FeSO４·yH２O（s）＝FeSO４（s）＋yH２O（g） ΔH３＝ckJ·mol－１， ③

則FeSO４ ·７H２O （s）＋ FeSO４ ·yH２O （s）＝２（FeSO４·xH２O）（s）的ΔH ＝____ kJ·mol－１．

解析

根據(jù)蓋斯定律，由①＋③－２×②可得目標(biāo)反應(yīng)FeSO４·７H２O（s）＋FeSO４·yH２O（s）＝２（FeSO４·xH２O）（s），所以ΔH ＝ （a ＋c －２b ）kJ·mol－１．

蓋斯定律不僅是反應(yīng)熱計(jì)算中的一把利器，更是我們理解化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的重要工具．通過掌握蓋斯定律，我們不僅可以更加準(zhǔn)確地計(jì)算反應(yīng)熱，還能夠深入理解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化．因此，我們應(yīng)該深入學(xué)習(xí)并熟練掌握蓋斯定律的相關(guān)內(nèi)容，以便更好地應(yīng)用它來解決實(shí)際問題．

２ 利用反應(yīng)物和生成物的能量計(jì)算

反應(yīng)熱等于生成物的總能量減去反應(yīng)物的總能量．因此，如果知道反應(yīng)物和生成物的能量，可以直接計(jì)算反應(yīng)熱，這是一種既直接又有效的方法．這種方法不僅能夠幫助考生快速準(zhǔn)確地解決問題，還能夠培養(yǎng)考生的邏輯思維能力和問題解決能力．

例２ 已知：在標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)（１００kPa）、２９８K 下，由最穩(wěn)定的單質(zhì)合成１mol物質(zhì)B的反應(yīng)焓變，叫作物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，用ΔH （kJ·mol－１）表示．有關(guān)物質(zhì)的ΔH 有如圖１所示關(guān)系．下列有關(guān)判斷正確的是（ ）．

A．H２O（l）的ΔH ＞－２４１.８kJ·mol－１

B．NH３（g）比N２H４（l）穩(wěn)定

C．N２H４（l）標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為５３４.２kJ·mol－１

D．NO（g）的鍵能大于N２ （g）與O２ （g）的鍵能之和

解析

H２O（g）的能量高于H２O（l），則H２O（l）的ΔH ＜ －２４１.８kJ·mol－１，選項(xiàng)A 錯(cuò)誤．N２H４（l）的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為＋５０.６kJ·mol－１，NH３（g）的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為－４５.９kJ·mol－１，由能量越低越穩(wěn)定的原理可知，NH３ 比N２H４（l）穩(wěn)定，選項(xiàng)B 正確．N２H４ （l）的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為＋５０.６kJ·mol－１，則N２（g）＋２H２（g）?N２H４（l） ΔH ＝＋５０.６kJ·mol－１， ①H２O（g）的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為－２４１.８kJ·mol－１，則２H２（g）＋O２（g）＝２H２O（g） ΔH ＝－４８３.６kJ·mol－１． ②

根據(jù)蓋斯定律，由②－①可得反應(yīng)N２H４ （l）＋O２（g）＝N２（g）＋２H２O（g），但標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是指生成液態(tài)水，無法根據(jù)題中數(shù)據(jù)計(jì)算，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．NO 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為＋９１.３kJ·mol－１，則N２ （g）＋O２（g）＝２NO（g）的ΔH ＞０，故NO（g）的鍵能小于N２（g）與O２（g）的鍵能之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案為B．

解答反應(yīng)熱相關(guān)問題時(shí)，需要考生對化學(xué)反應(yīng)的基本概念和能量變化有深入的理解．利用反應(yīng)物和生成物的能量進(jìn)行計(jì)算．因此，在日常學(xué)習(xí)中，考生應(yīng)該注重基礎(chǔ)知識的積累和實(shí)踐能力的提升，以便在高考中取得優(yōu)異的成績．

３ 利用燃燒熱計(jì)算

在化學(xué)反應(yīng)中，燃燒熱是一個(gè)特定的、重要的能量值，表示單位物質(zhì)的量的物質(zhì)完全燃燒時(shí)放出的熱量．利用燃燒熱計(jì)算反應(yīng)熱是一種非常實(shí)用的方法，尤其在處理涉及多個(gè)步驟的復(fù)雜反應(yīng)時(shí)．當(dāng)我們要計(jì)算一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)熱時(shí)，可以將這個(gè)反應(yīng)拆分成若干個(gè)簡單的反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律，通過各個(gè)步驟反應(yīng)熱的簡單相加或相減得到整個(gè)復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)熱．

此外，利用燃燒熱計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)，還需要注意一些細(xì)節(jié)．例如，要確保所有物質(zhì)都是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)的，因?yàn)榉菢?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)熱可能會有所不同．另外，還要注意反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)，因?yàn)楣虘B(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)所放出的熱量是不同的．

例３ （２０２３年海南卷）各相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表１所示．下列熱化學(xué)方程式正確的是（ ）．

A．C２H４（g）＋３O２（g）＝２CO２（g）＋２H２O（g） ΔH ＝－１４１１kJ·mol－１

B．C２H６（g）＝C２H４（g）＋H２（g） ΔH ＝－１３７kJ·mol－１

C．H２O（l）＝O２（g）＋H２（g） ΔH ＝＋２８５.８kJ·mol－１

D．C２H６（g）＋７／２O２（g）＝２CO２（g）＋３H２O（l） ΔH ＝－１５５９.８kJ·mol－１

解析

當(dāng)１mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)，所放出的熱量為燃燒熱．在利用熱化學(xué)方程式表示燃燒熱時(shí)，方程式中的可燃物必須為１mol，產(chǎn)物為穩(wěn)定產(chǎn)物．H２O 為氣態(tài)時(shí)，不是穩(wěn)定的氧化物，選項(xiàng)A 錯(cuò)誤．由表１數(shù)據(jù)可得C２H６（g）＋７／２O２（g）＝２CO２（g）＋３H２O（l） ΔH ＝－１５５９.８kJ·mol－１， ①C２H４（g）＋３O２（g）＝２CO２（g）＋２H２O （l） ΔH ＝－１４１１kJ·mol－１， ②１／２O２（g）＋H２（g）＝H２O （l） ΔH ＝－２８５.８kJ·mol－１， ③依據(jù)蓋斯定律，由①－②－③可得反應(yīng)C２H６（g）＝C２H４（g）＋H２（g），ΔH ＝＋１３７kJ·mol－１，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．由H２ 的燃燒熱為－２８５.８kJ·mol－１可得，１／２O２（g）＋H２（g）＝H２O（l）ΔH ＝－２８５.８kJ·mol－１，則H２O（l）＝１／２O２（g）＋H２（g）ΔH ＝＋２８５.８kJ·mol－１，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．由C２H６ 的燃燒熱為－１５５９.８kJ·mol－１可得，C２H６（g）＋７／２O２（g）＝２CO２（g）＋３H２O（l）的ΔH ＝－１５５９.８kJ·mol－１，選項(xiàng)D正確．答案為D．

利用燃燒熱計(jì)算反應(yīng)熱是一種非常實(shí)用的方法．通過明確燃燒熱的概念，將復(fù)雜反應(yīng)拆分成簡單的步驟，并利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算，我們可以準(zhǔn)確地得到整個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱．這種方法不僅簡化了計(jì)算過程，還提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性，是高考化學(xué)中不可或缺的一部分．

綜 上所述，高考中反應(yīng)熱的計(jì)算不僅要求考生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還需要靈活運(yùn)用各種計(jì)算方法和策略．通過不斷練習(xí)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，相信每位考生都可以在高考化學(xué)科目中展現(xiàn)出自己的實(shí)力，取得優(yōu)異的成績．

（完）