高中化学新教材同步选择性必修第一册 第1章 微专题1 “四根据”破解热化学方程式的书写（同步讲义）

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微专题1　“四根据”破解热化学方程式的书写热化学方程式的书写是本章的重点，是高考的热点。信息给予型热化学方程式的书写是考查的方向，根据反应释放的热量、键能、图像、利用盖斯定律书写热化学方程式是该题型常见的考查形式，大家应该掌握。根据已知信息书写热化学方程式的方法思路：(1)根据题目给出的信息，确定反应物和生成物，写出化学方程式，并标明各物质的状态；(2)根据题中一定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化，求出1 mol反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化，标明该反应的ΔH。题型一　根据反应释放或吸收的热量书写热化学方程式这种情况一般考查的是根据化学方程式的计算，所以先写出化学方程式，然后根据化学方程式计算即可。例1　NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)，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　NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)　ΔH＝－216 kJ·mol－1解析　在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，则消耗1 mol NaBH4(s)即38 g放热216 kJ，因此该反应的热化学方程式是NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)　ΔH＝－216 kJ·mol－1。题型二　根据化学键键能书写热化学方程式利用键能书写热化学方程式的方法步骤：(1)明确每个反应物和生成物分子中的化学键数目；(2)根据化学方程式中各物质的化学计量数，计算反应物的总键能和生成物的总键能；(3)依据“ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能”计算反应热；(4)写出热化学方程式。例2　(2019·菏泽质检)生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000 倍，在大气中的寿命可长达740年之久，表中是几种化学键的键能：写出利用N2和F2制备NF3的热化学方程式： ________________________________。答案　N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)　ΔH＝－291.9 kJ·mol－1解析　ΔH＝(941.7＋154.8×3－283.0×6) kJ·mol－1＝－291.9 kJ·mol－1。题型三　根据能量图像书写热化学方程式将化学反应中的能量变化过程通过图像的方式呈现出来是这类题目最大的特点。解答这类题目的关键：(1)读懂图像，明确图像所提供的信息；(2)根据图像提供的信息综合运用相关知识，分析、判断、计算。例3　如图是某温度下金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为____________________________。答案　MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)　ΔH＝－117 kJ·mol－1解析　依据题图可知①Mg(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)　ΔH＝－641 kJ·mol－1，②Mg(s)＋Br2(g)===MgBr2(s)　ΔH＝－524 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①－②得MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)　ΔH＝－117 kJ·mol－1。题型四　根据盖斯定律书写热化学方程式该题型主要通过盖斯定律利用加合法进行计算。其步骤如下：(1)确定待求反应的热化学方程式；(2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)；(3)利用同侧相加、异侧相减进行处理；(4)根据未知方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物；(5)实施叠加并确定反应热的变化。例4　将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，可发生反应：①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)，该反应的ΔH＝＋206 kJ·mol－1已知：②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802 kJ·mol－1，写出由CO2和H2O(g)生成CO的热化学方程式：__________________________________________________。答案　CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1解析　分析两方程式，由盖斯定律知①－②可得CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206 kJ·mol－1－(－802 kJ·mol－1)＝＋1 008 kJ·mol－1。1．(2020·南京月考)已知在398 K、1×105 Pa条件下，2 mol H2燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是(　　)A．H2O(g)===H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)　ΔH＝＋242 kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－484 kJ·mol－1C．H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)　ΔH＝＋242 kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O (g)　ΔH＝＋484 kJ·mol－1答案　A解析　选项B中生成物水的状态表述错误，产物H2O应为气态；选项C和D中反应热ΔH的符号错误。2．(2020·武汉联考)已知在25 ℃、1.01×105 Pa下，1 mol 氢气在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如下图所示，下列有关说法正确的是(　　)A．H2O分解为H2与O2时放出热量B．热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－490 kJ·mol－1C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为甲＞乙＞丙D．乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将小于930 kJ答案　B解析　氢气和氧气反应生成1 mol气态水的ΔH＝反应物键能和－生成物键能和＝436 kJ·mol－1＋249 kJ·mol－1－930 kJ·mol－1＝－245 kJ·mol－1，反应放热，所以水分解吸热，A项错误；生成1 mol气态水时放出245 kJ的热量，则热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)====2H2O(g)　ΔH＝－490 kJ·mol－1，B项正确；断键吸收能量，成键释放能量，甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙，C项错误；水蒸气变成液态水会放热，乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将大于930 kJ，D项错误。3．(2020·南宁月考)一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClOeq \o\al(－,x)(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是(　　)A．e是ClOeq \o\al(－,3)B．反应b―→a＋c的活化能为60 kJ·mol－1C．a、b、c、d中c最稳定D．反应b―→d＋a的热化学方程式为3ClO－(aq)===ClOeq \o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)　ΔH＝－116 kJ·mol－1答案　D解析　e中Cl元素化合价为＋7，而ClOeq \o\al(－,3)中Cl元素化合价为＋5，A项错误；依据题图中数据无法判断反应b―→a＋c的活化能，B项错误；a、b、c、d中a的能量最低，所以最稳定，C项错误；b―→d＋a为3ClO－(aq)===ClOeq \o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)，反应热＝(64 kJ·mol－1＋2×0kJ·mol－1)－3×60 kJ·mol－1＝－116 kJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式为3ClO－(aq)===ClOeq \o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)　ΔH＝－116 kJ·mol－1，D项正确。4．CO对人类生存环境的影响很大，CO治理问题属于当今社会的热点问题。镍与CO反应的化学方程式为Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)，镍与CO反应会造成镍催化剂中毒，为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO2除去CO，生成物为S和CO2。已知相关反应过程的能量变化如图所示，则用SO2除去CO的热化学方程式为_______________________________________。答案　SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)　ΔH＝－(2b－a) kJ·mol－1解析　由图1得出①S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，由图2得出②CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g) ===CO2(g)　ΔH＝－b kJ·mol－1，利用盖斯定律，将②×2－①得SO2除去CO的热化学方程式为SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)　ΔH＝－(2b－a) kJ·mol－1。5．(1)在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒，常用SO2将CO氧化，SO2被还原为S。已知：①C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g)　ΔH1＝－126.4 kJ·mol－1②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1③S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3＝－296.8 kJ·mol－1则SO2氧化CO的热化学方程式为___________________________________________。 (2)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效率，减少污染。传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。其中，反应①为2HCl(g)＋CuO(s)===H2O(g)＋CuCl2(s)　ΔH1反应②生成1 mol Cl2的反应热为ΔH2，则总反应的热化学方程式为_______________________________________________________________________(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。 (3)工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：①用焦炭跟水反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；②用天然气跟水蒸气反应：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)已知有关反应的能量变化如下图所示，则方法②中反应的ΔH＝________________________。答案　(1)SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)　ΔH＝－237.4 kJ·mol－1(2)4HCl(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Cl2(g)　ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2(3)(a＋3b－c) kJ·mol－1解析　(2)2HCl(g)＋CuO(s)===H2O(g)＋CuCl2(s)　ΔH1①由图得2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)　2ΔH2②运用盖斯定律：①×2＋②得总反应：4HCl(g)＋O2(g)====2H2O(g)＋2Cl2(g)　ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2。化学键N≡NF—FN—F键能/kJ·mol－1941.7154.8283.0