内容正文:
微专题1 反应焓变大小的比较
优化探究
第1章 化学反应与能量变化
比较反应焓变大小时的注意事项:
(1)比较焓变比较的是代数值,如放热反应中,焓变为负值,放热越多,焓变越小;比较热量比较的是绝对值(正值)。
(2)焓变的大小与物质种类(用化学式表示)、数量(用化学计量数表示)、聚集状态(用g、l、s或aq表示)以及温度和压强有关,若热化学方程式一
定,则焓变为定值。
一、图像法比较反应焓变大小
1.使用范围:快捷方便解决物质聚集状态不同的情况下的比较。
2.比较方法
(1)同一反应,生成物的聚集状态不同
[例1] A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0
A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0
由物质的能量(E)的大小知热量:Q1 (填“>”“<”或“=”,下同)Q2,反应为放热反应,所以ΔH1 ΔH2。
<
>
(2)同一反应,反应物的聚集状态不同
[例2] 如S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
由物质的能量(E)的大小知热量:Q1 Q2,反应为放热反应,则ΔH1
ΔH2。
>
<
1.ΔH的大小比较时包含“+”“-”的比较。
2.物质的聚集状态、化学计量数不同,则ΔH不同。
3.先画出物质的能量(E)的草图,比较热量的大小,再根据吸、放热加上“+”“-”,进行比较。
4.可逆反应的ΔH为完全反应时的值,因不能完全反应,吸收或放出的能量一般小于|ΔH|。
[例3] 已知:C(s,金刚石)===C(s,石墨) ΔH=-1.9 kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH2
根据上述反应所得出的结论正确的是( )
A.ΔH1=ΔH2 B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH1<ΔH2 D.金刚石比石墨稳定
C
已知:C(s,金刚石)===C(s,石墨) ΔH=-1.9 kJ·mol-1,则等量的金刚石和石墨,金刚石的能量高,燃烧放出的热量多,则ΔH1<ΔH2<0,能量越高越不稳定,则石墨比金刚石稳定。
二、盖斯定律法比较反应焓变大小
1.适用范围:对于已知热化学方程式的焓变。
2.比较方法
根据盖斯定律有ΔH2-ΔH1=ΔH,若ΔH>0,则ΔH2>ΔH1,若ΔH<0,则ΔH2
<ΔH1。
[例4] 已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2
CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3<0
则ΔH2 ΔH1。
>
三、其他方法比较反应焓变大小
1.根据反应类型比较:吸热反应的焓变为正值,放热反应的焓变为负值,则吸热反应的焓变大于放热反应的焓变。
[例5] C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2
则ΔH1 ΔH2。
<
2.根据化学计量数比较:同一化学反应:ΔH与化学计量数成正比。
[例6] H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1
则ΔH1 ΔH2。
>
3.根据可逆反应的特点比较
[例7] 工业生产硫酸过程中,SO2在接触室中被催化氧化为SO3,已知该反应为可逆反应,现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器中充分反应后,放出的热量为98.3 kJ,2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH,则ΔH_______
-98.3 kJ·mol-1。
<
4.根据电解质的强弱比较:弱电解质的电离是吸热的。
[例8] (1)CH3COOH(aq)+NaOH(aq)===H2O(l)+CH3COONa(aq) ΔH1。
则ΔH1 -57.3 kJ·mol-1。
(2)H2SO4(浓,aq)+NaOH(aq)===H2O(l)+Na2SO4(aq) ΔH2。
则ΔH2 -57.3 kJ·mol-1。
>
<
1.下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者小于后者的是( )
①S(g)+O2(g)===SO2(g);S(s)+O2(g)===SO2(g)
②C(s)+O2(g)===CO(g);C(s)+O2(g)===CO2(g)
③2KOH(aq)+H2SO4(浓,aq)===K2SO4(aq)+2H2O(l);
2KOH(aq)+H2SO4(aq)===K2SO4(aq)+2H2O(l)
④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);H2(g)+O2(g)===H2O(l)
A.①③④ B.②③④
C.①②③ D.①②③④
A
放热反应中ΔH<0,放出热量越多,ΔH越小。①由于S(g)―→S(s)放热,则前者放出的热量多,ΔH前者<ΔH后者,正确;②后者完全反应,放出的热量多,
ΔH前者>ΔH后者,错误;③浓硫酸稀释放热,ΔH前者<ΔH后者,正确;④消耗的氢气越多,放出的热量越多,ΔH前者<ΔH后者,正确。
2.相同温度时,下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示,则( )
①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH1=-Q1 kJ/mol
②2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=+Q2 kJ/mol
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2
C.2Q1<Q2 D.Q2=Q1
C
相同温度时,①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1,为放热反应,ΔH1<0,即Q1>0,则H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH3=+Q1 kJ·mol-1,
Q1>0,ΔH3>0,即为吸热反应,2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH4=
+2Q1 kJ·mol-1,ΔH4>0,为吸热反应,气态水转变为液态水需要放热,相对于反应2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=+Q2 kJ·mol-1,吸收的热量少一些,即ΔH4<ΔH2,2Q1<Q2。
3.(双选)已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH1=-57.3 kJ· mol-1,H2SO4
(浓,aq)+NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH2=m kJ· mol-1。下列说法正确的是( )
A.上述热化学方程式中的化学计量数表示对应物质的物质的量
B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH2>-57.3 kJ· mol-1
D.|ΔH1|>|ΔH2|
AC
热化学方程式中的化学计量数表示对应物质的物质的量,A项正确;浓硫酸溶于水放热,故含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液反应生成1 mol H2O(l)时,放出的热量大于57.3 kJ,但是ΔH为负值,所以ΔH1>ΔH2,|ΔH1|<|ΔH2|,故C正确,B、D项错误。
4.NH4X(X代表卤素原子)的能量关系如图所示。下列说法正确的是
( )
A.ΔH1<ΔH5
B.ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH5
C.已知NH4Cl溶于水吸热,则ΔH6>0
D.|ΔH6|=|ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5|
D
一般而言,分解反应为吸热反应,形成化学键需要放热,则ΔH1>0,ΔH5<0,即ΔH1>ΔH5,故A项错误;结合盖斯定律可知,-ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5,|ΔH6|=|ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5|,故B项错误,D项正确;N(g)+X-(g)―→NH4X(s)为化学键的形成过程,则ΔH6<0,故C项错误。
5.已知:298 K时,2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH=-Q1 kJ/mol,在相同温度下,向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2,达到平衡时放出热量Q2 kJ,则下列关系式正确的是( )
A.Q1>Q2 B.Q1<Q2
C.Q1=Q2 D.无法比较
A
Q1代表2 mol SO2全部转化成SO3放出的热量,Q2代表可逆反应,2 mol SO2不能全部转化成SO3,则放出的热量小于完全转化时放出的热量,因此Q1>Q2,故A正确。
6.已知:H2S在与不足量的O2反应时,生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(l) ΔH2
2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(g) ΔH3
判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系正确的是( )
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH1>ΔH3
A
等量H2S燃烧时,完全燃烧放出的热量比不完全燃烧时放出的热量多,焓变小;生成液态水比生成气态水时放出的热量多,焓变小,故三者的大小关系为ΔH3>ΔH2>ΔH1。
7.已知:Ⅰ.C10H18(l)===C10H12(l)+3H2(g) ΔH1
Ⅱ.C10H12(l)===C10H8(l)+2H2(g) ΔH2
若同温同压下,ΔH2>ΔH1>0,下列示意图正确的是( )
D
由ΔH2>ΔH1>0可知,反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应。图示的反应Ⅱ为放热反应,A错误;图示的ΔH1>ΔH2>0,B错误;图示的反应Ⅰ、Ⅱ均为放热反应,C错误;图示的反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,且ΔH2>ΔH1>0,D正确。
$$