熱化學(xué)方程式的解題思路探究

反應(yīng)熱、熱化學(xué)方程式和利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱是每年高考必考知識(shí)點(diǎn)．其中，熱化學(xué)方程式的正確書寫是解決問(wèn)題的關(guān)鍵．本文從高考真題出發(fā)，總結(jié)解題方法，提煉答題技巧，幫助考生更好地掌握這一知識(shí)點(diǎn)，提高解題能力．

１ 熱化學(xué)方程式和化學(xué)方程式的區(qū)別

熱化學(xué)方程式是表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式，盡管熱化學(xué)方程式來(lái)源于化學(xué)方程式，但是兩者在書寫和具備的意義上均有所不同．如果不進(jìn)行區(qū)分，則很容易將兩者相混，導(dǎo)致在書寫熱化學(xué)方程式時(shí)，出現(xiàn)“反應(yīng)條件標(biāo)錯(cuò)”“反應(yīng)熱漏寫”“未標(biāo)明物質(zhì)狀態(tài)”等錯(cuò)誤出現(xiàn)．兩者的區(qū)別如表１所示．

２ 命題剖析

２.１ 根據(jù)文字描述書寫熱化學(xué)方程式

該類題目通過(guò)文字描述，對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述，包括參與反應(yīng)的物質(zhì)、狀態(tài)、條件等信息，要求考生具有良好的對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力，要能準(zhǔn)確把握題目中的關(guān)鍵信息．在書寫熱化學(xué)方程式時(shí)，需要注意反應(yīng)物和生成物的配平、反應(yīng)熱量的表示方式、反應(yīng)條件的標(biāo)注等規(guī)范要求．此外，學(xué)生還需要注意熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱的符號(hào)，以準(zhǔn)確反映反應(yīng)的放熱或吸熱情況．

例１ 硅粉與HCl在３００ ℃時(shí)反應(yīng)生成１molSiHCl３ 氣體和H２，放出２２５kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______．

解析 反應(yīng)涉及的各物質(zhì)中，硅粉為固體，HCl、SiHCl３ 和H２ 均為氣體．反應(yīng)的條件為３００℃，壓強(qiáng)未強(qiáng)調(diào)，默認(rèn)為常壓，不進(jìn)行標(biāo)注．結(jié)合題干信息，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si（s）＋３HCl（g）＝３００℃＝SiHCl３（g）＋H２（g）ΔH ＝－２２５kJ·mol－１．

點(diǎn)評(píng) 根據(jù)文字描述書寫熱化學(xué)方程式，屬于簡(jiǎn)單題型，難度并不大，需要學(xué)生從題給信息中提取關(guān)鍵信息．提取信息時(shí)，可以遵循如下流程：１）提取反應(yīng)物和生成物，寫出化學(xué)方程式．２）提取各物質(zhì)狀態(tài)，用“s、l、g、aq”表示在方程式中．３）提取反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)信息進(jìn)行標(biāo)注．４）提取反應(yīng)的熱量信息，放出熱量對(duì)應(yīng)“－”，吸收熱量對(duì)應(yīng)“＋”．注意：ΔH 的正號(hào)不能省略．ΔH 的單位為kJmol－１或J·mol－１．５）提取反應(yīng)熱量信息對(duì)應(yīng)的“量”，如在該題中，對(duì)應(yīng)１ molSiHCl３ 氣體和H２，與方程式中對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等，因此，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si（s）＋３HCl（g）＝３００℃＝SiHCl３（g）＋H２（g）ΔH ＝－２２５kJ·mol－１．

２.２ 根據(jù)圖像描述書寫熱化學(xué)方程式

根據(jù)圖像描述書寫熱化學(xué)方程式的題型特征主要體現(xiàn)在題干提供反應(yīng)物質(zhì)的能量變化圖，要求考生解讀圖像中的信息，如反應(yīng)前后能量的變化、反應(yīng)物與生成物的能量狀態(tài)等．這類題目考查考生將圖像信息轉(zhuǎn)化為熱化學(xué)方程式的能力．學(xué)生需要根據(jù)圖像中展示的能量變化情況，判斷反應(yīng)的放熱或吸熱性質(zhì)，并據(jù)此準(zhǔn)確寫出熱化學(xué)方程式，同時(shí)正確標(biāo)注出熱量變化和反應(yīng)條件．

例２ （２０２３年重慶卷，節(jié)選）在銀催化下，乙烯與氧氣反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷（EO）和乙醛（AA）．根據(jù)圖１寫出由EO （g）生成AA （g）的熱化學(xué)方程式： ______．

解析 由圖可知，EO（g）生成AA（g）放出熱量，（－２１９kJ·mol－１）－ （－１１７kJ·mol－１）＝－１０２kJ·mol－１，熱化學(xué)方程式為EO（g）＝AA（g） ΔH ＝－１０２kJ·mol－１．

點(diǎn)評(píng) １）根據(jù)圖像，書寫反應(yīng)方程式．２）根據(jù)圖像，標(biāo)記各物質(zhì)狀態(tài)．３）定條件，若沒(méi)有明確給出，默認(rèn)為２Kf3uizLL8z1XTx2PNnAVpQ==５℃、１０１kPa，無(wú)須標(biāo)記．４）計(jì)算反應(yīng)的焓變．在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)的焓變?yōu)樯晌锼哂械目偰芰颗c反應(yīng)物所具有的總能量之差．考查的關(guān)鍵在于學(xué)生對(duì)圖像信息的有效提取．

２.３ 運(yùn)用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式

蓋斯定律指出，無(wú)論化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是多步完成，其總的焓變（ΔH ）與反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)以及狀態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的具體途徑無(wú)關(guān)．這類題目要求考生通過(guò)多個(gè)已知的熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律來(lái)確定一個(gè)未知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式．題目一般會(huì)給出若干個(gè)相關(guān)的熱化學(xué)方程式，并提供這些方程式的熱量變化值，然后要求考生通過(guò)代數(shù)運(yùn)算得出目標(biāo)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其熱量變化．有時(shí)也會(huì)以圖像或者表格的形式，讓學(xué)生自己書寫已知的熱化學(xué)方程式，然后再進(jìn)行相關(guān)推理和計(jì)算．

前兩類題型側(cè)重于直接從描述中獲取信息并應(yīng)用化學(xué)知識(shí)，而“運(yùn)用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式”題型則側(cè)重于通過(guò)已知信息進(jìn)行邏輯推理和數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)解決問(wèn)題．

例３ （２０２０年全國(guó)Ⅰ卷，節(jié)選）釩催化劑參與反應(yīng)的能量變化如圖２所示，V２O５（s）和SO２（g）反應(yīng)生成VOSO４（s）和V２O４（s）的熱化學(xué)方程式為______．

解析 根據(jù)題圖有V２O４（s）＋SO３（g）＝V２O５（s）＋SO２（g）ΔH２＝－２４kJ·mol－１， ①V２O４（s）＋２SO３（g）＝２VOSO４（s）ΔH１＝－３９９kJ·mol－１， ②根據(jù)蓋斯定律，由②－①×２得２V２O５（s）＋２SO２（g）＝V２O４（s）＋２VOSO４（s），則ΔH ＝－３９９kJ·mol－１－２×（－２４kJ·mol－１）＝－３５１kJ·mol－１．因此熱化學(xué)方程式為２V２O５（s）＋２SO２（g）＝V２O４（s）＋２VOSO４（s）ΔH ＝－３５１kJ·mol－１．

點(diǎn)評(píng) 第１步：寫出目標(biāo)反應(yīng)方程式．第２步：根據(jù)題意標(biāo)出各物質(zhì)狀態(tài)．第３步：根據(jù)圖像，書寫已知的熱化學(xué)反應(yīng)方程式．第４步：運(yùn)用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式．具體求解思路如圖３所示．

本文從３個(gè)角度對(duì)熱化學(xué)方程式的書寫進(jìn)行詳細(xì)分析．該類試題雖然不復(fù)雜，但要求考生要在多個(gè)方面具備扎實(shí)的知識(shí)和技能．在平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生不僅要加強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解和熱化學(xué)方程式的規(guī)范書寫訓(xùn)練，還要培養(yǎng)圖像解析能力和邏輯推理能力，以有效提升解題效率和準(zhǔn)確性．

（完）