陈三思
(安徽省濉溪县第二中学)
反应热、热化学方程式和利用盖斯定律计算反应热是每年高考必考知识点.其中,热化学方程式的正确书写是解决问题的关键.本文从高考真题出发,总结解题方法,提炼答题技巧,帮助考生更好地掌握这一知识点,提高解题能力.
1 热化学方程式和化学方程式的区别
热化学方程式是表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式,尽管热化学方程式来源于化学方程式,但是两者在书写和具备的意义上均有所不同.如果不进行区分,则很容易将两者相混,导致在书写热化学方程式时,出现“反应条件标错”“反应热漏写”“未标明物质状态”等错误出现.两者的区别如表1所示.
表1 化学方程式和热化学方程式区别汇总表
2 命题剖析
2.1 根据文字描述书写热化学方程式
该类题目通过文字描述,对化学反应过程进行详细描述,包括参与反应的物质、状态、条件等信息,要求考生具有良好的对知识的理解和应用能力,要能准确把握题目中的关键信息.在书写热化学方程式时,需要注意反应物和生成物的配平、反应热量的表示方式、反应条件的标注等规范要求.此外,学生还需要注意热化学方程式中反应热的符号,以准确反映反应的放热或吸热情况.
例1 硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3 气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为_________.
反应涉及的各物质中,硅粉为固体,HCl、SiHCl3 和H2均为气体.反应的条件为300 ℃,压强未强调,默认为常压,不进行标注.结合题干信息,该反应的热化学方程式为
根据文字描述书写热化学方程式,属于简单题型,难度并不大,需要学生从题给信息中提取关键信息.提取信息时,可以遵循如下流程:1)提取反应物和生成物,写出化学方程式.2)提取各物质状态,用“s、l、g、aq”表示在方程式中.3)提取反应的温度和压强信息进行标注.4)提取反应的热量信息,放出热量对应“－”,吸收热量对应“＋”.注意:ΔH的正号不能省略.ΔH 的单位为kJ∙mol－1或J∙mol－1.5)提取反应热量信息对应的“量”,如在该题中,对应1 mol SiHCl3气体和H2,与方程式中对应的化学计量数相等,因此,该反应的热化学方程式为
2.2 根据图像描述书写热化学方程式
根据图像描述书写热化学方程式的题型特征主要体现在题干提供反应物质的能量变化图,要求考生解读图像中的信息,如反应前后能量的变化、反应物与生成物的能量状态等.这类题目考查考生将图像信息转化为热化学方程式的能力.学生需要根据图像中展示的能量变化情况,判断反应的放热或吸热性质,并据此准确写出热化学方程式,同时正确标注出热量变化和反应条件.
例2 (2023年重庆卷,节选)在银催化下,乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA).根据图1写出由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式:______.
图1
由图可知,EO(g)生成AA(g)放出热量,(－219kJ∙mol－1)－(－117kJ∙mol－1)＝－102kJ∙mol－1,热化学方程式为EO(g)＝AA(g)ΔH ＝－102kJ∙mol－1.
1)根据图像,书写反应方程式.2)根据图像,标记各物质状态.3)定条件,若没有明确给出,默认为25℃、101kPa,无须标记.4)计算反应的焓变.在化学反应中,反应的焓变为生成物所具有的总能量与反应物所具有的总能量之差.考查的关键在于学生对图像信息的有效提取.
2.3 运用盖斯定律书写热化学方程式
盖斯定律指出,无论化学反应是一步完成还是多步完成,其总的焓变(ΔH)与反应物和生成物的性质以及状态有关,与反应的具体途径无关.这类题目要求考生通过多个已知的热化学方程式,利用盖斯定律来确定一个未知反应的热化学方程式.题目一般会给出若干个相关的热化学方程式,并提供这些方程式的热量变化值,然后要求考生通过代数运算得出目标反应的热化学方程式及其热量变化.有时也会以图像或者表格的形式,让学生自己书写已知的热化学方程式,然后再进行相关推理和计算.
前两类题型侧重于直接从描述中获取信息并应用化学知识,而“运用盖斯定律书写热化学方程式”题型则侧重于通过已知信息进行逻辑推理和数学运算来解决问题.
例3 (2020年全国Ⅰ卷,节选)钒催化剂参与反应的能量变化如图2所示,V2O5(s)和SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为______.
图2
第1步:写出目标反应方程式.第2步:根据题意标出各物质状态.第3步:根据图像,书写已知的热化学反应方程式.第4步:运用盖斯定律书写热化学方程式.具体求解思路如图3所示.
图3
本文从3个角度对热化学方程式的书写进行详细分析.该类试题虽然不复杂,但要求考生要在多个方面具备扎实的知识和技能.在平时的学习过程中,学生不仅要加强对化学反应本质的理解和热化学方程式的规范书写训练,还要培养图像解析能力和逻辑推理能力,以有效提升解题效率和准确性.
(完)
