内容正文:
微专题1 反应焓变大小的比较
优化探究
第一章 化学反应的热效应
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。
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(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 (填“>”“<”或“=”,下同)Q2,反应为放热反应,则ΔH1 ΔH2。
>
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(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 (填“>”“<”或“=”)ΔH1。
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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 (填“>”“<”或“=”)ΔH2。
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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 (填“>”“<”或“=”)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 (填“>”“<”或“=”)-98.3 kJ·mol-1。
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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 (填“>”“<”或“=”,下同)-57.3 kJ·mol-1。
(2)H2SO4(浓,aq)+NaOH(aq) ===H2O(l)+Na2SO4(aq) ΔH2。
则ΔH2 -57.3 kJ·mol-1。
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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.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|
A
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B、C、D项错误。
4.(双选)(2024·广东东莞高二检测)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷的能量变化如图所示:
下列推断不正确的是( )
A.2ΔH1≈ΔH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B.ΔH2<ΔH3,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定
C.3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.ΔH4-ΔH3>0,说明 比苯分子稳定
AD
2ΔH1≈ΔH2,但ΔH2≠ΔH3,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目、双键的位置有关,不能简单的说碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比,故A错误;ΔH2<ΔH3,能量越低越稳定,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定,故B正确;如果苯环中有三个完全独立的碳碳双键,则3ΔH1≈ΔH4,依据图中焓变数据可知,
3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键,故C正确;由图示可知,ΔH4-ΔH3对应的化学方程式为 (l)+H2(g) (l),此反应吸
热,则说明 具有的总能量大于 ,能量越低越稳定,则苯分子更稳定,故D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。
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