内容正文:
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
课程学习目标
1.了解反应热及其测定,掌握中和反应反应热的测定方法;能根据实验中测定并记录的数据计算反应热。
2.能从宏观和微观两个角度构建模型,了解反应热与焓变的含义,能够进行反应热的简单计算。
3.认识热化学方程式,了解热化学方程式表示的意义,能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
4.认识燃烧热,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式。
学科核心素养
1.宏观辨识与微观探析:能从宏观和微观相结合的视角分析化学反应中的能量变化。
2.变化观念与平衡思想:化学变化需要一定的条件;化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化。
3.科学态度与社会责任:具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。形成简约适度、绿色低碳的生活方式。
4.宏观辨识与微观探析:能从宏观角度认识热化学方程式表示的意义;能把握书写热化学方程式的规则。
【新知学习】
自然界的能量存在形式有很多种:势能、生物能、热能、太阳能、风能等。其中热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式,如下表。
钠与水反应
H2在Cl2中燃烧
氯化铵与氢氧化钡反应
煅烧石灰石
反应放热
反应放热
反应吸热
反应吸热
如何定量描述化学反应过程释放或吸收的热量?
一.反应热及其测定
1.体系与环境
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
体系
体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。
如将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系,简称体系(系统)
环境
环境是与体系相互影响的其他部分。
如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。
关联
体系与环境之间存在物质交换或能量交换。
2.反应热概念
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
热量:指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
3.反应热测定
通常可用量热计直接测定。
4.中和反应反应热的测定
测定原理
环境温度不变时,根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。
计算公式:Q=cmΔt
实验装置
各部分仪器的作用
a.玻璃搅拌器的作用是使反应物混合均匀充分接触。
b.隔热层的作用是减少热量的散失。
c.温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
实验步骤
①反应物温度测量(t1)
测量混合前50 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液的温度,取两温度平均值,记录为起始温度t1
②反应后体系温度测量(t2)
将酸碱溶液迅速混合,用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录为终止温度t2
③重复实验操作两次
记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据
说明:❶为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH溶液;❷测量完盐酸的温度后,温度计应冲洗干净并擦干;❸酸碱溶液一次迅速混合。
实验数据处理
实验次数
反应物的温度/℃
反应前体系温度
反应后体系温度
温度差
盐酸
NaOH溶液
t1/℃
t2/℃
(t1-t2)/℃
1
25.0
25.2
25.1
28.5
3.4
2
24.9
25.1
25.0
28.3
3.3
3
25.6
25.4
25.5
29.0
3.5
设溶液的密度均为1 g·cm-3,中和后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,则反应放出的热量Q=cmΔt=c·[m(盐酸)+m(NaOH溶液)]·(t2-t1)=4.18 J·g-1·℃-1×(50 g+50 g)×℃≈1 421 J≈1.42 kJ。
那么生成1 mol H2O放出的热量为==56.8 kJ。
实验结论
大量实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液,发生中和反应生成1 mol H2O时,放出57.3 kJ的热量。
提高中和反应反应热的测定准确度的措施
原理方面
为使测得的数据更准确,酸、碱溶液应当使用强酸、强碱的稀溶液。
测定实验中若用弱酸或弱碱,因其电离吸热使测定数值偏小;若用浓酸或浓碱,因其溶解放热使测定数值偏大。
为保证盐酸被完全中和,碱的浓度应稍大。
操作方面
酸碱溶液混合要迅速,防止热量散失。
在测量反应混合液的温度时,温度计不要贴在容器壁上或插入容器底部,要随时读取温度值,记录下最高温度值。
仪器方面
不可将温度计当搅拌器使用;玻璃搅拌器应上下移动。
应使用玻璃搅拌器,不能用金属质搅拌器代替。
典例1(23-24高二上·宁夏·期末)某实验小组学生用的稀硝酸与的溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中放出的热量可计算中和反应的反应热。下列说法不正确
A.图中实验装置缺少玻璃搅拌器
B.若用铜丝做成搅拌器,求得的反应热偏大
C.把稀硝酸体积改为,所求中和反应的反应热改变
D.烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失,减小实验误差
化学反应的实质和特征
化学反应为什么会产生反应热?
化学反应前后体系的的内能发生了变化。
二.反应热与焓变
1.内能
①内能是体系内物质的各种能量的总和。
②符号:U
③影响因素:温度、压强和物质的聚集状态。
2.焓与焓变
❶反应热与焓变的关系——等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变,因此常用ΔH表示反应热。
❷焓只有正值,而焓变的值可能带“+”或“-”号,即ΔH>或ΔH<0。
❸化学反应有焓变,物质的溶解、物质的聚集状态变化、化学键的断裂或形成,电解质的电离等都有能量变化。如H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1。
3.焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系
①放热反应:反应体系向环境释放能量,反应体系的焓减小,ΔH为负值,即ΔH<0。
②吸热反应:反应体系从环境中吸收能量,反应体系的焓增大,ΔH为正值,即ΔH>0。
4.从微观角度理解反应热的实质
以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明,如图所示:
由图可知:
化学键
反应中能量变化
断裂或形成1 mol化学键的能量变化
断裂或形成化学键的总能量变化
H—H
吸收436 kJ
共吸收679 kJ
Cl—Cl
吸收243 kJ
H—Cl
放出431 kJ
共放出862 kJ
结论
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热ΔH=-183 kJ·mol-1
①图示:化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示:
其中,E1表示反应物断裂化学键吸收的总热量,E2表示生成物形成化学键放出的总热量,E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。
②焓变计算公式:ΔH=E总(断键)-E总(成键)或ΔH=E总(反应物)-E总(生成物)。
1.吸热反应和放热反应均为化学变化。
2.吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系,需要加热的反应也可能是放热反应。
3.一般来说,物质具有的能量越低,物质越稳定;物质内的总键能越大,物质越稳定。
4.加入催化剂可以使反应历程—能量曲线的“山峰”降低,改变了反应历程,但加入催化剂前后反应物和生成物的总能量差不变,即前后的“落差”不变,故加入催化剂不影响反应的ΔH,如图所示(图中b曲线表示加入催化剂后的能量变化)。
5.一般情况下,热化学方程式中不用“↑”、“↓”来表示气体和沉淀。
典例2(22-23高二上·天津蓟州·阶段练习)下列说法正确的是
A.在化学反应中发生物质变化的同时,一定发生能量变化
B.H>0表示放热反应,H<0表示吸热反应
C.H的大小与热化学方程式中化学计量数无关
D.生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时,H>0
典例3(23-24高一下·河南郑州·阶段练习)物质变化与能量变化是化学反应的两大特征,下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是
A.所有的化学反应都有能量变化,一个反应不是吸热就是放热
B.反应A+B=C的过程如图所示,可知该反应为放热反应
C.乙醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应,说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2(g)和H2O(l)放出的总能量少
D.吸热反应需要加热才能进行,放热反应都不需要加热
三.热化学方程式
概念
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式
意义
不仅表示化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化
热化学方程式的书写方法
(1)写出相应的化学方程式。
热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量,可以是整数或分数。
(2)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa。
不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。
(3)标注各物质聚集状态。
在物质后面用括号标注各物质的聚集状态:气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。
化学方程式后面空一格标注ΔH,若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。
(5)计算ΔH的数值。
根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol-1
说明
ΔH的单位中“mol-1”的含义:
对一个化学反应,ΔH的单位中“mol-1”不是指每摩尔具体物质,而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。
典例4(22-23高二上·天津蓟州·阶段练习)下列说法中正确的是
A.反应热指的是反应过程中放出的热量
B.热化学方程式中各物质前的化学计量数的意义之一是表示分子的个数
C.在热化学方程中生成物必须标明聚集状态,反应物不需标明
D.所有的化学反应都伴随着能量变化
典例5(23-24高二下·广东深圳·阶段练习)已知是一种高效清洁的火箭燃料。完全燃烧生成和时,放出热量。则下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
热化学方程式易错点
1.可逆反应的热效应
可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量一定比该值小。
2.热化学方程式中的物质必须指明聚集状态。
3.ΔH的单位为kJ·mol-1。
4.“=”上方不写反应条件,而写发生反应的环境状况如温度和压强。
四.燃烧热
概念
在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
单位
kJ·mol-1或kJ/mol
意义
甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,或ΔH=-890.3 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 mol甲烷完全燃烧生成1 mol CO2(g)和2 mol H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。
书写
书写表示燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如:H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
典例6(23-24高二上·四川成都·阶段练习)依据如下反应可知某纯物质的燃烧热的是(燃烧热数值正确)
A.2C(s)+O2(g)=2CO(g) =﹣221kJ•mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) =﹣890.3kJ•mol-1
C.4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) =﹣1265.2kJ•mol-1
D.2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s) =-632kJ•mol-1
燃烧热:①燃料1 mol;②完全燃烧;③生成指定产物。如:C元素→CO2(g)、H元素→H2O(l)、S元素→SO2(g)、N元素→N2(g);④燃烧热的数值与化学计量数无关。
反应热
燃烧热
能量的变化
放热或吸热
放热
ΔH的大小
放热时,ΔH<0;吸热时,ΔH>0
ΔH<0
反应物的量
不限
1 mol纯物质
生成物
无要求
指定产物
热化学方程式
有无数个
唯一
【效果检测】
1.下列反应属于吸热反应的是
A.硫酸与氢氧化钠反应 B.氢气的燃烧
C.氧化钙和水反应 D.Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl固体反应
2.已知化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是
A.该反应有可能是放热反应
B.1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a-b) kJ
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.断裂1 mol A-A和1 mol B-B键,放出a kJ能量
3.下列有关反应热的说法不正确的是
A.在等温、等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变(△H)
B.反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=−184.6 kJ·mol−1,表示每摩尔反应放出184.6 kJ的热量
C.在等温条件下,酸碱中和反应是放热反应,反应体系内能减少
D.所有反应的反应热都可以通过量热计直接测量
4.下列说法不正确的是
A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化
B.放热反应不需要加热就能发生,吸热反应不加热就不能发生
C.吸热反应在一定条件(如常温、加热等)也能发生
D.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同
5.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应时:H+(aq) +OH- (aq) =H2O(l) △H= -57.3kJ/mol。向1 L0.5 mol/L的NaOH溶液中分别加入下列物质至恰好完全反应:①稀醋酸②浓硫酸③稀硝酸。 下列说法正确的是
A.三者放出的热量均为28. 65kJ B.浓硫酸反应放出的热量小于28. 65kJ
C.稀硝酸反应放出的热量为28.65kJ D.稀醋酸放出的热量大于28. 65kJ
6.在测定中和热的实验中,下列说法正确的是
A.用0.55mol·L1NaOH溶液分别与0.5mol·L1的盐酸、醋酸溶液反应,如所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值相同
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.在测定中和热实验中需要使用的仪器有:天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计
D.使用环形玻璃搅拌棒是为了使反应物混合均匀,加快反应速率,减小实验误差
7.下列说法正确的是
A.反应热指的是反应过程中放出的热量
B.热化学方程式的化学计量数可表示分子的个数
C.在热化学方程式中无论反应物还是生成物都必须标明聚集状态
D.所有化学反应均伴随热量变化
8.已知0.1 mol硫黄完全燃烧时放出的热量为29.6 kJ,对应的热化学方程式是
A.S+O2=SO2 ΔH=-296 kJ·mol-1
B.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-29.6kJ·mol-1
C.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ·mol-1
D.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=+296kJ·mol-1
9.下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
10.已知:,则的反应热是
A. B.
C. D.
11.实验测得:101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是
A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ
C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=890.3 kJ·mol-1
12.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为:。下列说法正确的是
A.该反应是吸热反应
B.该反应的生成物的总能量低于反应物的总能量
C.该化学方程式表示和完全反应吸收的能量
D.由题给热化学方程式可推出
13.下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ/mol,则H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热△H=2×(-57.3)kJ/mol
B.甲烷的燃烧热△H=-890.3kJ/mol,则CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H<-890.3kJ/mol
C.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的△H=+566.0kJ/mol
D.已知:500℃、30MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol-1;将1molH2和过量的N2在此条件下充分反应,会放出热量92.4kJ
14.依据事实写出下列反应的热化学方程式:
(1)1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ热量_______
(2)1molC(石墨,s)与适量H2O(g)完全反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3KJ热量;_______
(3)25℃,101KPa条件下,1g甲醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放热22.68KJ,则甲醇的燃烧热的热方程式为_______
15.根据所给信息,书写对应的热化学方程式。
(1)11.2L(标准状况)在足量中燃烧生成HCl气体,放出91.5kJ热量,其热化学方程式:_______。
(2)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67kJ的热量,其热化学方程式:_______。
(3)已知: ,请写出分解对应的热化学方程式:_______。若和在一定条件下发生反应,放出的热量_______92kJ(填“大于”“小于”或“等于”)。
16.简答题,依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molN2(g)与适量H2(g)反应生成NH3(g)放出92.4kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_______________________
(2)1molC(s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.5kJ热量,写出该反应的热化学方程式:____________________
(3)常温常压下,乙烯(C2H4)燃烧热△H=—1411.0kJ·mol-1,则表示乙烯燃烧热的热化学方程式_______________
(4)常温常压下,乙醇【C2H5OH】(l)的燃烧热△H=—1366.8kJ·mol-1,则表示乙醇燃烧热的热化学方程式____________________
(5)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成固体SiO2和液态H2O。已知室温下,2gSiH4自燃放出89.2kJ热量,写出该反应的热化学方程式______________________
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第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
课程学习目标
1.了解反应热及其测定,掌握中和反应反应热的测定方法;能根据实验中测定并记录的数据计算反应热。
2.能从宏观和微观两个角度构建模型,了解反应热与焓变的含义,能够进行反应热的简单计算。
3.认识热化学方程式,了解热化学方程式表示的意义,能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
4.认识燃烧热,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式。
学科核心素养
1.宏观辨识与微观探析:能从宏观和微观相结合的视角分析化学反应中的能量变化。
2.变化观念与平衡思想:化学变化需要一定的条件;化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化。
3.科学态度与社会责任:具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。形成简约适度、绿色低碳的生活方式。
4.宏观辨识与微观探析:能从宏观角度认识热化学方程式表示的意义;能把握书写热化学方程式的规则。
【新知学习】
自然界的能量存在形式有很多种:势能、生物能、热能、太阳能、风能等。其中热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式,如下表。
钠与水反应
H2在Cl2中燃烧
氯化铵与氢氧化钡反应
煅烧石灰石
反应放热
反应放热
反应吸热
反应吸热
如何定量描述化学反应过程释放或吸收的热量?
一.反应热及其测定
1.体系与环境
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
体系
体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。
如将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系,简称体系(系统)
环境
环境是与体系相互影响的其他部分。
如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。
关联
体系与环境之间存在物质交换或能量交换。
2.反应热概念
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
热量:指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
3.反应热测定
通常可用量热计直接测定。
4.中和反应反应热的测定
测定原理
环境温度不变时,根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。
计算公式:Q=cmΔt
实验装置
各部分仪器的作用
a.玻璃搅拌器的作用是使反应物混合均匀充分接触。
b.隔热层的作用是减少热量的散失。
c.温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
实验步骤
①反应物温度测量(t1)
测量混合前50 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液的温度,取两温度平均值,记录为起始温度t1
②反应后体系温度测量(t2)
将酸碱溶液迅速混合,用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录为终止温度t2
③重复实验操作两次
记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据
说明:❶为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH溶液;❷测量完盐酸的温度后,温度计应冲洗干净并擦干;❸酸碱溶液一次迅速混合。
实验数据处理
实验次数
反应物的温度/℃
反应前体系温度
反应后体系温度
温度差
盐酸
NaOH溶液
t1/℃
t2/℃
(t1-t2)/℃
1
25.0
25.2
25.1
28.5
3.4
2
24.9
25.1
25.0
28.3
3.3
3
25.6
25.4
25.5
29.0
3.5
设溶液的密度均为1 g·cm-3,中和后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,则反应放出的热量Q=cmΔt=c·[m(盐酸)+m(NaOH溶液)]·(t2-t1)=4.18 J·g-1·℃-1×(50 g+50 g)×℃≈1 421 J≈1.42 kJ。
那么生成1 mol H2O放出的热量为==56.8 kJ。
实验结论
大量实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液,发生中和反应生成1 mol H2O时,放出57.3 kJ的热量。
提高中和反应反应热的测定准确度的措施
原理方面
为使测得的数据更准确,酸、碱溶液应当使用强酸、强碱的稀溶液。
测定实验中若用弱酸或弱碱,因其电离吸热使测定数值偏小;若用浓酸或浓碱,因其溶解放热使测定数值偏大。
为保证盐酸被完全中和,碱的浓度应稍大。
操作方面
酸碱溶液混合要迅速,防止热量散失。
在测量反应混合液的温度时,温度计不要贴在容器壁上或插入容器底部,要随时读取温度值,记录下最高温度值。
仪器方面
不可将温度计当搅拌器使用;玻璃搅拌器应上下移动。
应使用玻璃搅拌器,不能用金属质搅拌器代替。
典例1(23-24高二上·宁夏·期末)某实验小组学生用的稀硝酸与的溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中放出的热量可计算中和反应的反应热。下列说法不正确
A.图中实验装置缺少玻璃搅拌器
B.若用铜丝做成搅拌器,求得的反应热偏大
C.把稀硝酸体积改为,所求中和反应的反应热改变
D.烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失,减小实验误差
【答案】C
【解析】A.中和实验需要用玻璃搅拌棒搅拌使反应充分,图中实验装置缺少玻璃搅拌棒,A正确;
B.若用铜丝做成环形搅拌棒,因金属导热,实验过程中的热量损失,测得的反应热偏大,B正确;
C.中和热与所用酸和碱的体积无关,把稀硝酸体积改为60mL,中和热不变,C错误;
D.烧杯间填满碎纸条起保温作用,减少实验过程中的热量损失,减小实验误差,D正确;
故选C。
化学反应的实质和特征
化学反应为什么会产生反应热?
化学反应前后体系的的内能发生了变化。
二.反应热与焓变
1.内能
①内能是体系内物质的各种能量的总和。
②符号:U
③影响因素:温度、压强和物质的聚集状态。
2.焓与焓变
❶反应热与焓变的关系——等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变,因此常用ΔH表示反应热。
❷焓只有正值,而焓变的值可能带“+”或“-”号,即ΔH>或ΔH<0。
❸化学反应有焓变,物质的溶解、物质的聚集状态变化、化学键的断裂或形成,电解质的电离等都有能量变化。如H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1。
3.焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系
①放热反应:反应体系向环境释放能量,反应体系的焓减小,ΔH为负值,即ΔH<0。
②吸热反应:反应体系从环境中吸收能量,反应体系的焓增大,ΔH为正值,即ΔH>0。
4.从微观角度理解反应热的实质
以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明,如图所示:
由图可知:
化学键
反应中能量变化
断裂或形成1 mol化学键的能量变化
断裂或形成化学键的总能量变化
H—H
吸收436 kJ
共吸收679 kJ
Cl—Cl
吸收243 kJ
H—Cl
放出431 kJ
共放出862 kJ
结论
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热ΔH=-183 kJ·mol-1
①图示:化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示:
其中,E1表示反应物断裂化学键吸收的总热量,E2表示生成物形成化学键放出的总热量,E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。
②焓变计算公式:ΔH=E总(断键)-E总(成键)或ΔH=E总(反应物)-E总(生成物)。
1.吸热反应和放热反应均为化学变化。
2.吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系,需要加热的反应也可能是放热反应。
3.一般来说,物质具有的能量越低,物质越稳定;物质内的总键能越大,物质越稳定。
4.加入催化剂可以使反应历程—能量曲线的“山峰”降低,改变了反应历程,但加入催化剂前后反应物和生成物的总能量差不变,即前后的“落差”不变,故加入催化剂不影响反应的ΔH,如图所示(图中b曲线表示加入催化剂后的能量变化)。
5.一般情况下,热化学方程式中不用“↑”、“↓”来表示气体和沉淀。
典例2(22-23高二上·天津蓟州·阶段练习)下列说法正确的是
A.在化学反应中发生物质变化的同时,一定发生能量变化
B.H>0表示放热反应,H<0表示吸热反应
C.H的大小与热化学方程式中化学计量数无关
D.生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时,H>0
【答案】A
【解析】A.任何化学变化,其过程均伴随着能量的变化,故A正确;
B.△H表示反应热,ΔH>0为吸热反应,ΔH<0为放热反应,故B错误;
C.对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH也不同,故C错误;
D.生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时,表示放热反应,ΔH<0,故D错误;
答案选A。
典例3(23-24高一下·河南郑州·阶段练习)物质变化与能量变化是化学反应的两大特征,下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是
A.所有的化学反应都有能量变化,一个反应不是吸热就是放热
B.反应A+B=C的过程如图所示,可知该反应为放热反应
C.乙醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应,说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2(g)和H2O(l)放出的总能量少
D.吸热反应需要加热才能进行,放热反应都不需要加热
【答案】D
【解析】A.依据化学反应的实质分析,化学反应过程中一定有新物质生成,断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,反应过程中一定伴随能量变化,反应不是吸热就是放热,故A正确;
B.由图可知A+B的总能量高于C,该反应为放热反应,故B正确;
C.乙醇燃烧为放热反应,反应物断键所吸收的总能量低于生成物形成键所放出的总能量,故C正确;
D.反应的吸放热与反应条件无关,吸热反应不一定需要加热,如氯化铵与氢氧化钡晶体常温下即可反应;放热反应有些也需要加热甚至高温,如铝热反应,故D错误;
故选:D。
三.热化学方程式
概念
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式
意义
不仅表示化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化
热化学方程式的书写方法
(1)写出相应的化学方程式。
热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量,可以是整数或分数。
(2)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa。
不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。
(3)标注各物质聚集状态。
在物质后面用括号标注各物质的聚集状态:气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。
化学方程式后面空一格标注ΔH,若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。
(5)计算ΔH的数值。
根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol-1
说明
ΔH的单位中“mol-1”的含义:
对一个化学反应,ΔH的单位中“mol-1”不是指每摩尔具体物质,而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。
典例4(22-23高二上·天津蓟州·阶段练习)下列说法中正确的是
A.反应热指的是反应过程中放出的热量
B.热化学方程式中各物质前的化学计量数的意义之一是表示分子的个数
C.在热化学方程中生成物必须标明聚集状态,反应物不需标明
D.所有的化学反应都伴随着能量变化
【答案】D
【解析】A.反应热是反应过程中吸收或放出的热量,故A错误;
B.热化学方程式中计量数只表示物质的量不能表示微粒数,不能表示分子的个数,所以可以用分数表示,故B错误;
C.物质的聚集状态和反应能量变化有关,需要标注物质聚集状态,在热化学方程式中无论反应物还是生成物必须标明聚集状态,故C错误;
D.化学反应的实质是断裂旧化学键,形成新的化学键的过程,一定伴随能量变化,所有的化学反应都伴随着能量的变化,故D正确;
故选D。
典例5(23-24高二下·广东深圳·阶段练习)已知是一种高效清洁的火箭燃料。完全燃烧生成和时,放出热量。则下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A.N2H4完全燃烧生成氮气和气态水时,放出热量,其焓变应为负值,故A错误;
B.N2H4完全燃烧生成氮气和气态水时,放出热量,其焓变应为负值,故B错误;
C.0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则1molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ×4=534kJ热量,其热化学方程式为,故C正确;
D.0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则1molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ×4=534kJ热量,其热化学方程式为,故D错误;
故答案为:C。
热化学方程式易错点
1.可逆反应的热效应
可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量一定比该值小。
2.热化学方程式中的物质必须指明聚集状态。
3.ΔH的单位为kJ·mol-1。
4.“=”上方不写反应条件,而写发生反应的环境状况如温度和压强。
四.燃烧热
概念
在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
单位
kJ·mol-1或kJ/mol
意义
甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,或ΔH=-890.3 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 mol甲烷完全燃烧生成1 mol CO2(g)和2 mol H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。
书写
书写表示燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如:H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
典例6(23-24高二上·四川成都·阶段练习)依据如下反应可知某纯物质的燃烧热的是(燃烧热数值正确)
A.2C(s)+O2(g)=2CO(g) =﹣221kJ•mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) =﹣890.3kJ•mol-1
C.4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) =﹣1265.2kJ•mol-1
D.2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s) =-632kJ•mol-1
【答案】C
【解析】A.碳的燃烧热是1mol碳完全燃烧生成CO2放出的热量,该反应生成的氧化物是一氧化碳不是稳定氧化物,A错误;
B.甲烷的燃烧热是1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量,该反应生成的是气态水,B错误;
C.氨气的燃烧热是1mol氨气在氧气中燃烧生成氮气和液态水放出的热量,C正确;
D.硫化氢的燃烧热是1mol硫化氢完全燃烧生成二氧化硫和液态水放出的热量,该反应生成物是硫和液态水,D错误;
故答案为:C。
燃烧热:①燃料1 mol;②完全燃烧;③生成指定产物。如:C元素→CO2(g)、H元素→H2O(l)、S元素→SO2(g)、N元素→N2(g);④燃烧热的数值与化学计量数无关。
反应热
燃烧热
能量的变化
放热或吸热
放热
ΔH的大小
放热时,ΔH<0;吸热时,ΔH>0
ΔH<0
反应物的量
不限
1 mol纯物质
生成物
无要求
指定产物
热化学方程式
有无数个
唯一
【效果检测】
1.下列反应属于吸热反应的是
A.硫酸与氢氧化钠反应 B.氢气的燃烧
C.氧化钙和水反应 D.Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl固体反应
【答案】D
【解析】
A.酸碱中和反应是放热反应,故硫酸与氢氧化钠反应是放热反应,A错误;
B.物质的燃烧是放热反应,故氢气的燃烧是放热反应,B错误;
C.金属氧化物与水反应是放热反应,故氧化钙和水反应是放热反应,C错误;
D.Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl固体反应属于吸热反应,D正确;
故选D。
2.已知化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是
A.该反应有可能是放热反应
B.1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a-b) kJ
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.断裂1 mol A-A和1 mol B-B键,放出a kJ能量
【答案】B
【解析】
A.由图可知,生成物的总能量大于反应物的总能量,该反应为吸热反应,A项错误;
B.该反应为吸热反应,1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a-b) kJ,B项正确;
C.由图可知,生成物的总能量高于反应物的总能量,C项错误;
D.断裂化学键吸收能量,根据图示可知断裂1 mol A-A和1 mol B-B键,吸收a kJ能量,D项错误;
答案选B。
3.下列有关反应热的说法不正确的是
A.在等温、等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变(△H)
B.反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=−184.6 kJ·mol−1,表示每摩尔反应放出184.6 kJ的热量
C.在等温条件下,酸碱中和反应是放热反应,反应体系内能减少
D.所有反应的反应热都可以通过量热计直接测量
【答案】D
【解析】
A.在等温、等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变(△H),A正确;
B.反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=−184.6 kJ·mol−1,表示每摩尔反应放出184.6 kJ的热量,B正确;
C.在等温条件下,酸碱中和反应是放热反应,热量散失维持体系温度不变,故反应体系内能减少,C正确;
D.部分反应的反应热可以通过量热计直接测量,一些不稳定存在的物质参与的反应,其反应热无法通过量热计直接测量,D错误;
故选D。
4.下列说法不正确的是
A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化
B.放热反应不需要加热就能发生,吸热反应不加热就不能发生
C.吸热反应在一定条件(如常温、加热等)也能发生
D.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同
【答案】B
【解析】
A.根据质能守恒定律,化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化,故A正确;
B.有的放热反应需要加热甚至高温才能发生,如铝热反应;有的吸热反应不加热也能发生,如NaHCO3和盐酸的反应, 故B错误;
C.吸热反应在一定条件(如常温、加热等)也能发生, 如Ba(OH)2▪8H2O和NH4Cl的反应在常温下就能发生,HI分解需要加热发生,故C正确;
D.一个反应的反应热和反应物生成物的能量有关,和反应条件无关,所以同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同,故D正确;
故选B。
5.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应时:H+(aq) +OH- (aq) =H2O(l) △H= -57.3kJ/mol。向1 L0.5 mol/L的NaOH溶液中分别加入下列物质至恰好完全反应:①稀醋酸②浓硫酸③稀硝酸。 下列说法正确的是
A.三者放出的热量均为28. 65kJ B.浓硫酸反应放出的热量小于28. 65kJ
C.稀硝酸反应放出的热量为28.65kJ D.稀醋酸放出的热量大于28. 65kJ
【答案】C
【解析】
强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:,分别向的溶液中加入:稀醋酸、浓、稀硝酸,因醋酸的电离吸热、浓硫酸溶于水放热,则恰好完全反应时的放出的热量为,故答案选。
6.在测定中和热的实验中,下列说法正确的是
A.用0.55mol·L1NaOH溶液分别与0.5mol·L1的盐酸、醋酸溶液反应,如所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值相同
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.在测定中和热实验中需要使用的仪器有:天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计
D.使用环形玻璃搅拌棒是为了使反应物混合均匀,加快反应速率,减小实验误差
【答案】D
【解析】
A.醋酸是弱酸,电离吸热,测出的中和热数值偏小,A错误;
B.温度计水银球测烧杯内液体温度,不能与小烧杯底部接触,会使测量结果不准确,B错误;
C.测定中和热实验中需要的仪器有:量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒和烧杯,用不到天平和滴定管,C错误;
D.环形玻璃搅拌棒不导热,能加快反应速率,减小实验误差,D正确;
答案选D。
7.下列说法正确的是
A.反应热指的是反应过程中放出的热量
B.热化学方程式的化学计量数可表示分子的个数
C.在热化学方程式中无论反应物还是生成物都必须标明聚集状态
D.所有化学反应均伴随热量变化
【答案】C
【解析】
A.反应热指的是反应过程中放出或吸收的热量,A错误;
B.热化学方程式的化学计量数仅表示物质的量,不能表示分子的个数,因此化学计量数可以是分数,也可以是整数,B错误;
C.反应过程的能量变化不仅与反应的物质种类有关,也与物质的多少及物质的存在状态有关,因此在热化学方程式中无论反应物还是生成物都必须标明聚集状态,C正确;
D.化学反应的过程就是原子重新组合的过程,在这个过程中有化学键的断裂与形成,断键吸热,成键放热,因此所有化学反应过程中均伴随能量变化,但不一定都是热量变化,D错误;
故合理选项是C。
8.已知0.1 mol硫黄完全燃烧时放出的热量为29.6 kJ,对应的热化学方程式是
A.S+O2=SO2 ΔH=-296 kJ·mol-1
B.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-29.6kJ·mol-1
C.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ·mol-1
D.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=+296kJ·mol-1
【答案】C
【解析】
0.1mol硫黄完全燃烧时放出的热量为29.6kJ,则1mol硫磺完全燃烧放出296kJ的热量,焓变ΔH<0,热化学方程式为:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ·mol-1,答案选C。
9.下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
A.没有标出物质的聚集状态,且反应条件可以省略,A错误;
B.H2的燃烧为放热反应,物质的聚集状态及ΔH都有标注,符合热化学方程式的书写要求,B正确;
C.反应热的单位为kJ/mol, C错误;
D.C的燃烧为放热反应,ΔH应为负值,D错误;
故选:B。
10.已知:,则的反应热是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
由已知可得,逆反应与正反应的热效应相反,则=,故选:A。
11.实验测得:101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是
A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ
C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=890.3 kJ·mol-1
【答案】A
【解析】
A.1mol氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,热化学反应方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,故A正确;
B.焓变的单位是kJ/mol,不是kJ,故B错误;
C.根据题意,甲烷燃烧生成液态水时的热化学反应方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,气态水转化成液态水放出热量,因此CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH>-890.3 kJ·mol-1,故C错误;
D.甲烷燃烧是放热反应,ΔH<0,故D错误;
答案为A。
12.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为:。下列说法正确的是
A.该反应是吸热反应
B.该反应的生成物的总能量低于反应物的总能量
C.该化学方程式表示和完全反应吸收的能量
D.由题给热化学方程式可推出
【答案】B
【解析】
A.由题干信息可知,该反应的<0,则该反应是放热反应,A错误;
B.由A项分析可知,该反应是放热反应,则该反应的生成物的总能量低于反应物的总能量,B正确;
C.由A项分析可知,该化学方程式表示和完全反应生成1mol液态H2O时放出的能量,C错误;
D.已知反应热的数值与反应的计量系数成正比,则由题给热化学方程式可推出,D错误;
故答案为:B。
13.下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ/mol,则H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热△H=2×(-57.3)kJ/mol
B.甲烷的燃烧热△H=-890.3kJ/mol,则CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H<-890.3kJ/mol
C.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的△H=+566.0kJ/mol
D.已知:500℃、30MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol-1;将1molH2和过量的N2在此条件下充分反应,会放出热量92.4kJ
【答案】C
【解析】
A.中和热概念是强酸、强碱的稀溶液完全反应生成1mol水放出的热量,中和热△H=−57.3kJ/mol,反应中还生成硫酸钡沉淀会影响能量变化,故A错误;
B.燃烧热反应中对应生成的水为液态水,且气态水的能量比液态水的能量高,则CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g) △H≠−890.3kJ⋅mol−1,故B错误;
C.若两个反应互为逆反应时,焓变的数值相同、符号相反,且物质的量与热量成正比,由CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,可知2CO2(g)═2CO(g)+O2(g)反应的△H=+566.0kJ/mol,故C正确;
D.合成氨为可逆反应,氮气过量时,1.5molH2也不能完全转化,则此条件下充分反应,放出热量小于46.2kJ,故D错误;
故选C。
14.依据事实写出下列反应的热化学方程式:
(1)1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ热量_______
(2)1molC(石墨,s)与适量H2O(g)完全反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3KJ热量;_______
(3)25℃,101KPa条件下,1g甲醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放热22.68KJ,则甲醇的燃烧热的热方程式为_______
【答案】(1)C2H5OH(l) +3O2(g)=2CO2(g) +3H2O(l) ΔH=−1366.8 kJ∙mol−1
(2)C(石墨,s) +H2O(g) =CO(g) +H2(g) ΔH=+131.3 kJ∙mol−1
(3)CH3OH(l) +1.5O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) ΔH=−725.76 kJ∙mol−1
【解析】
(1)
1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ热量,则热化学方程式为C2H5OH(l) +3O2(g)=2CO2(g) +3H2O(l) ΔH=−1366.8 kJ∙mol−1;故答案为:C2H5OH(l) +3O2(g)=2CO2(g) +3H2O(l) ΔH=−1366.8 kJ∙mol−1。
(2)
1molC(石墨,s)与适量H2O(g)完全反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3KJ热量,则热化学方程式为C(石墨,s) +H2O(g) =CO(g) +H2(g) ΔH=+131.3 kJ∙mol−1;故答案为:C(石墨,s) +H2O(g) =CO(g) +H2(g) ΔH=+131.3 kJ∙mol−1。
(3)
25℃,101KPa条件下,1g甲醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放热22.68KJ,则1mol甲醇燃烧放出热量为725.76kJ,则甲醇的燃烧热的热方程式为CH3OH(l) +1.5O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) ΔH=−725.76 kJ∙mol−1;故答案为:CH3OH(l) +1.5O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) ΔH=−725.76 kJ∙mol−1。
15.根据所给信息,书写对应的热化学方程式。
(1)11.2L(标准状况)在足量中燃烧生成HCl气体,放出91.5kJ热量,其热化学方程式:_______。
(2)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67kJ的热量,其热化学方程式:_______。
(3)已知: ,请写出分解对应的热化学方程式:_______。若和在一定条件下发生反应,放出的热量_______92kJ(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-183 kJ/mol
(2)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-906.8 kJ/mol
(3) NH3(g)N2(g)+H2(g) △H=+46 kJ/mol 小于
【解析】
(1)
由题意知,0.5 mol H2在Cl2中完全燃烧放热91.5 kJ,则1 mol H2在Cl2中完全燃烧放热91.5 kJ×2=183 kJ,对应的热化学方程式为:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-183 kJ/mol;
(2)
n(NH3)=,由题意知,0.1 mol NH3催化氧化生成NO和H2O(g)放热22.67 kJ,故4 mol NH3催化氧化放热906.8 kJ,对应热化学方程式为:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-906.8 kJ/mol;
(3)
由题意得2 mol NH3完全分解吸热92 kJ,则1 mol NH3完全分解吸热46 kJ,对应热化学方程式为:NH3(g)N2(g)+H2(g) △H=+46 kJ/mol;由于该反应为可逆反应,故1 mol N2不可能完全转化为NH3,故放出的热量小于92 kJ。
16.简答题,依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molN2(g)与适量H2(g)反应生成NH3(g)放出92.4kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_______________________
(2)1molC(s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.5kJ热量,写出该反应的热化学方程式:____________________
(3)常温常压下,乙烯(C2H4)燃烧热△H=—1411.0kJ·mol-1,则表示乙烯燃烧热的热化学方程式_______________
(4)常温常压下,乙醇【C2H5OH】(l)的燃烧热△H=—1366.8kJ·mol-1,则表示乙醇燃烧热的热化学方程式____________________
(5)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成固体SiO2和液态H2O。已知室温下,2gSiH4自燃放出89.2kJ热量,写出该反应的热化学方程式______________________
【答案】(1)N2(g)+H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92.4kJ/mol
(2)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=+131.5kJkJ/mol
(3)C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H=-1411.0kJ·mol-1
(4)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1366.8kJ·mol-1
(5)SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l)△H=-1427.2kJ·mol-1
【解析】
书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外,还应注意必须注明各反应物、生成物的状态(s、1、g、aq)等要质的量与热量成正比,还要主要吸热放热的+、-号,还要注意中和热(1molH2O)、燃烧热(1mol可燃物)的热化学方程式的书写,根据热化学方程式的书写方法解答;
(1)
1molN2(g)与适量H2(g)反应生成NH3(g)放出92.4kJ热量,该反应的热化学方程式:N2(g)+H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92.4kJ/mol;
(2)
1molC(s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.5kJ热量,该反应的热化学方程式:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=+131.5kJkJ/mol;
(3)
常温常压下,乙烯(C2H4)燃烧热△H=-1411.0kJ·mol-1,乙烯燃烧热的热化学方程式:C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H=-1411.0kJ·mol-1;
(4)
常温常压下,乙醇【C2H5OH】的燃烧热△H=-1366.8kJ·mol-1,乙醇燃烧热的热化学方程式:C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1366.8kJ·mol-1;
(5)
写出该反应化学方程式为:SiH4+2O2=SiO2+2H2O,2gSiH4自燃放出89.2kJ热量,1molSiH4放出的热量为:kJ=1427.2kJ,该反应的热化学方程式为:SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l)△H=-1427.2kJ·mol-1;
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