《2025年高中总复习优化设计高中化学》

考点二 热化学方程式 燃烧热
1. 热化学方程式
(1)定义
热化学方程式：$2H_2(g) + O_2(g) \xlongequal\ 2H_2O(l) \ \ \Delta H = -571.6 kJ· mol^{-1} $，表示$ 25° C$、$ 101 kPa $下，$2H_2(g) $完全燃烧生成$ H_2O(l) $放出$ 571.6 kJ $的热量。
热化学方程式同时标明了化学反应中的物质变化和能量变化。
(2)书写步骤及要求

一写方程式：写出配平的化学方程式
二标状态：用s、l、g、aq标明物质的聚集状态
三标条件：标明反应的温度和压强($ 101 kPa $、$ 25° C $时可不标注)
四标$\Delta H$：在方程式后写出$\Delta H$，并根据信息注明$\Delta H$的“+”或“-”
五标数值：根据化学计量数计算写出$\Delta H$的值，并注明单位

答案： s、l、g、aq；单位

【应用示例】已知$ 25° C $、$ 101 kPa $下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
$ C(石墨,s) + O_2(g) \xlongequal\ CO_2(g) \ \ \Delta H = -393.51 kJ\cdot mol^{-1} $
$ C(金刚石,s) + O_2(g) \xlongequal\ CO_2(g) \ \ \Delta H = -395.41 kJ\cdot mol^{-1} $
(1)请写出石墨转化为金刚石的热化学方程式$$$C(石墨,s) \xlongequal\ C(金刚石,s) \ \ \Delta H = +1.9 kJ\cdot mol^{-1}$$$。
(2)已知物质的能量越低越稳定，请根据热化学方程式比较金刚石与石墨的稳定性石墨更稳定。

答案： 应用示例：
(1)C(石墨，s) → C(金刚石，s) ΔH = +1.9 kJ·mol⁻¹
(2)石墨更稳定

2. 燃烧热

定义：$101 kPa $时，1mol纯物质完全燃烧生成时所放出的热量
单位$ kJ· mol^{-1} $或$ kJ/mol $
意义：如：C的燃烧热为$\Delta H = -393.5 kJ· mol^{-1} $，表示在$ 25° C $、$ 101 kPa $条件下，1molC完全燃烧生成$CO_2 $放出$ 393.5 kJ $的热量
特点：物质燃烧一定放热，故物质燃烧热的$\Delta$$H$一定为负值

答案： 1mol；稳定氧化物；1molC；稳定的；放热

【应用示例】(1)16g硫粉完全燃烧生成$ SO_2 $气体放出$ 134.9 kJ $的热量，则硫粉燃烧热的热化学方程式为$$$S(s) + O_2(g) \xlongequal\ SO_2(g) \ \ \Delta H = -299.775 kJ\cdot mol^{-1} $。
(2)已知$ \frac{1}{2}CH_4(g) + O_2(g) \xlongequal\ \frac{1}{2}CO_2(g) + H_2O(l) \ \ \Delta H = -445.15 kJ\cdot mol^{-1} $，则$ CH_4 $的燃烧热$\Delta H = -890.3 kJ\cdot mol^{-1} $。

答案： 应用示例：
(1)S(s) + O₂(g) → SO₂(g) ΔH = −269.8 kJ·mol⁻¹
(2)−890.3 kJ·mol⁻¹

3.能源

化石燃料：特点不可再生，属于常规能源
解决办法：开源、节流，开发新能源，节约现有能源
新能源：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、生物质能，优点资源丰富，没有或很少污染，属于清洁能源

答案： 1. 首先分析化石燃料部分：
化石燃料包括煤、石油、天然气。
由“化石燃料：特点不可再生，属于常规能源”可知，第一个空填“常规”。
2. 然后分析新能源部分：
由“新能源：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、生物质能，优点资源丰富，没有或很少污染，属于清洁能源”可知，第二个空填“清洁”。
故答案依次为：煤；石油；天然气；常规；清洁。

考向1 热化学方程式的书写
例1 依据事实写出下列反应的热化学方程式：
(1)1g碳与适量水蒸气反应生成$ CO $和$ H_2 $，需要吸收$ 10.94 kJ $热量，此反应的热化学方程式为$$$C(s) + H_2O(g) \xlongequal\ CO(g) + H_2(g) \ \ \Delta H = +131.28 kJ\cdot mol^{-1}$$$。
(2)已知2.0g燃料肼($ N_2H_4 $)气体完全燃烧生成$ N_2 $和水蒸气时，放出$ 33.4 kJ $的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为$$$N_2H_4(g) + O_2(g) \xlongequal\ N_2(g) + 2H_2O(g) \ \ \Delta H = -534.4 kJ\cdot mol^{-1}$$$。
(3)2mol$ Al(s) $与适量$ O_2(g) $反应生成$ Al_2O_3(s) $，放出$ 1669.8 kJ $的热量。此反应的热化学方程式为$$$4Al(s) + 3O_2(g) \xlongequal\ 2Al_2O_3(s) \ \ \Delta H = -3339.6 kJ\cdot mol^{-1}$$$。
(4)硅粉与$ HCl $在$ 300° C $时反应生成1mol$ SiHCl_3 $气体和$ H_2 $，放出$ 225 kJ $热量，该反应的热化学方程式为$$$Si(s) + 3HCl(g) \xlongequal{300° C} SiHCl_3(g) + \frac{3}{2}H_2(g) \ \ \Delta H = -225 kJ\cdot mol^{-1}$$$。
(5)在$ 1100° C $下用镓与氨气制得氮化镓，该可逆反应每生成1g$ H_2 $放出$ 5.15 kJ $热量。该反应的热化学方程式是$$$2Ga(s) + 2NH_3(g) \rightleftharpoons 2GaN(s) + 3H_2(g) \ \ \Delta H = -30.9 kJ\cdot mol^{-1}$$$。
（已知金属镓的熔点是$ 29.8° C $，沸点是$ 2403° C $；氮化镓的熔点为$ 1700° C $）

答案： 例1 答案
(1)C(s) + H₂O(g) → CO(g) + H₂(g) ΔH = +131.28 kJ·mol⁻¹
(2)N₂H₄(g) + O₂(g) → N₂(g) + 2H₂O(g) ΔH = −534.4 kJ·mol⁻¹
(3)4Al(s) + 3O₂(g) → 2Al₂O₃(s) ΔH = −3 339.6 kJ·mol⁻¹
(4)Si(s) + 3HCl(g) → SiHCl₃(g) + H₂(g) ΔH = −225 kJ·mol⁻¹
(5)2Ga(l) + 2NH₃(g) ⇌ 2GaN(s) + 3H₂(g) ΔH = −30.9 kJ·mol⁻¹
解析
(1)1 g(1/12 mol)碳与适量水蒸气反应生成 CO 和 H₂，需吸收 10.94 kJ 热量，则碳与水蒸气反应的热化学方程式为 C(s) + H₂O(g) → CO(g) + H₂(g) ΔH = +131.28 kJ·mol⁻¹。
(2)2.0 g(1/16 mol)肼气体在氧气中完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出 33.4 kJ 热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为 N₂H₄(g) + O₂(g) → N₂(g) + 2H₂O(g) ΔH = −534.4 kJ·mol⁻¹。
(3)2 mol Al(s)与适量 O₂(g)反应生成 Al₂O₃(s)，放出 1 669.8 kJ 的热量，则此反应的热化学方程式为 4Al(s) + 3O₂(g) → 2Al₂O₃(s) ΔH = −1 669.8 kJ·mol⁻¹ × 2 = −3 339.6 kJ·mol⁻¹。
(4)根据题干知，反应的热化学方程式为 Si(s) + 3HCl(g) → SiHCl₃(g) + H₂(g) ΔH = −225 kJ·mol⁻¹。
(5)镓与氨气在 1 100 ℃下反应生成氮化镓和氢气，反应的方程式为 2Ga(l) + 2NH₃(g) ⇌ 2GaN(s) + 3H₂(g)，每生成 1 g H₂ 放出 5.15 kJ 热量，故生成 3 mol H₂ 放出 30.9 kJ 热量，该反应的热化学方程式为 2Ga(l) + 2NH₃(g) ⇌ 2GaN(s) + 3H₂(g) ΔH = −30.9 kJ·mol⁻¹。