内容正文:
第一章 章末综合提升
优化探究
第一章 化学反应的热效应
一、反应热
1.(2023·广东卷,节选)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度的变化,用公式Q=cρV总·ΔT计算获得。
(1)热量的测定:取0.500 0 mol·L-1 NaOH溶液和0.550 0 mol·L-1盐酸各50 mL进行反应,测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为 J(c和ρ分别取4.18 J·g-1·℃-1和1.0 g·mL-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。
418(T1-T0)
(1)由Q=cρV总·ΔT可得Q=4.18 J·g-1·℃-1×1.0 g·mL-1×(50 mL+50 mL)
×(T1-T0) ℃=418(T1-T0) J。
(2)借鉴(1)的方法,甲同学测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq) ===FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响)。实验结果如表所示。
序号 反应试剂 体系温度/℃
反应前 反应后
ⅰ 0.20 mol·L-1 CuSO4溶液100 mL 1.20 g Fe粉 a b
ⅱ 0.56 g Fe粉 a c
①温度:b (填“>”“<”或“=”)c。
②ΔH= (选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
>
-20.9(b-a) kJ·mol-1[或-41.8(c-a) kJ·mol-1]
(2)①100 mL 0.20 mol·L-1CuSO4溶液中含有溶质的物质的量为0.02 mol,1.20 g Fe粉的物质的量约为0.021 mol,0.56 g Fe粉的物质的量为0.01 mol,实验ⅰ中有0.02 mol CuSO4发生反应,实验ⅱ中有0.01 mol CuSO4发生反应,实验ⅰ放出的热量多,则b>c;②若按实验ⅰ进行计算,
ΔH=- kJ·mol-1=-20.9 (b-a)kJ·mol-1;若按实验ⅱ进行计算,
ΔH=- kJ·mol-1=-41.8 (c-a) kJ·mol-1。
二、反应热的计算
反
应
热
的
计
算
2.(2023·新课标卷,节选)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答问题:
根据图中数据计算反应N2(g)+H2(g) ⥫⥬NH3(g)的ΔH= kJ·mol-1。
-45
该反应的ΔH=断裂旧键吸收的总能量-形成新键释放的总能量=(473+654)kJ·mol-1-(339+397+436)kJ·mol-1=-45 kJ·mol-1。
3.(2023·湖南卷,节选)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。
苯乙烯的制备
已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g) ===8CO2(g)+5H2O(g) ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH===CH2(g)+10O2(g) ===8CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g) ===H2O(g) ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g) ⥫⥬C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=
kJ·mol-1。
根据盖斯定律,由①-②-③可得④,则ΔH4=-4 386.9 kJ·mol-1-(-4 263.1 kJ·mol-1)-(-241.8 kJ·mol-1)=+118 kJ·mol-1。
+118
$$