内容正文:
专题01 化学反应的热效应
考点01 反应热 焓变
考点02 热化学方程式
考点03 反应热的测量
考点04 盖斯定律及其应用
考点05 能源 标准燃烧热和热值
▉考点01 反应热 焓变
1.体系与环境
被研究的物质系统称为体系,体系以外的其他部分称为环境或外界。
2.内能
内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。
3.反应热
在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,吸收或释放的热称为化学反应的热效应,也称反应热。
4.焓、焓变
(1)焓
焓是与内能有关的物理量,用符号H表示。
(2)焓变
在恒压的条件下,化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变,用ΔH表示,单位常采用kJ·mol-1。
注意:(1)焓变为恒压条件下的反应热。(2)反应热、焓变的单位均为kJ·mol-1,热量的单位为kJ。
5.焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系
(1)化学反应过程中的能量变化。
一个化学反应是吸收能量还是释放能量,取决于反应物总能量和生成物总能量之间的相对大小。若反应物的总能量小于生成物的总能量,则反应过程中吸收能量;若反应物的总能量大于生成物的总能量,则反应过程中释放能量。
(2)焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系。
宏观角度:ΔH=生成物总能量-反应物总能量。
①吸收热的反应称为吸热反应,ΔH>0;
②放出热的反应称为放热反应,ΔH<0。
微观角度:反应物的键能总和>生成物的键能总和 ,E1>E2,吸收热量
反应物的键能总和<生成物的键能总和,E1<E2,放出热量
用图示理解如下:
宏观角度 吸热反应 放热反应 微观角度 吸热反应 放热反应
▉考点02 热化学方程式
1.概念
能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。
2.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。
实例:已知25 ℃、101 kPa下,热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,其表示在25 ℃、101 kPa下,2_mol_H2(氢气)与1_mol_O2(氧气)完全反应生成2_mol_液态水时放出的热量是571.6_kJ。
3.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。
没有特殊说明是在25 ℃、101 kPa条件下的反应热。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”,水溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。
热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。
注意:ΔH的单位中“mol-1”的含义
对一个热化学反应,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必须与热化学方程式一一对应。
(6)下面是25 ℃、101 kPa下的四个热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ•mol-1
②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
④H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH=241.8 kJ•mol-1
①②相比,反应热(焓变)数值不同的原因是生成物中水的状态不同。
②③相比,若化学方程式的化学计量数扩大一倍,则反应热数值扩大一倍,符号不变。
①④相比,可得出的结论是正向、逆向反应的焓变数值相同,符号相反。
热化学方程式书写的注意事项
(1)注意标明物质的聚集状态:方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s),不用标“↑”或“↓”,水溶液用aq表示。
(2)注意注明必要的反应条件:焓变与温度和压强等测定条件有关,所以书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强(298 K、101 kPa时,可不注明)。
(3)注意明确化学计量数的含义:化学计量数只表示该物质的物质的量,不表示分子个数或原子个数,因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。
(4)注意ΔH的单位及符号:ΔH的单位常采用kJ·mol-1,ΔH只能写在化学方程式的右边,表示正向反应的焓变。ΔH<0表示为放热反应;ΔH>0表示为吸热反应。
(5)注意同一反应中化学计量数与ΔH数值的对应关系:化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则ΔH的数值也加倍;若反应逆向进行,则ΔH的符号改变,但数值不变。
(6)可逆反应的ΔH表示的是当反应物按化学计量数完全反应时产生的热效应,实际反应中,若按化学计量数放入反应物,产生的热量偏小,如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,若2 mol SO2与1 mol O2反应,放出的热量小于196.6 kJ。
▉考点03 反应热的测量
1.量热计和简易量热计的构造
(1)将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
(2)仪器各部分的作用
①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使反应物混合均匀充分接触。
②保温层的作用是减少热量的散失。
③温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
2.实验步骤及测量数据
(1)初始温度(T1):测量混合前50 mL 0.50 mol•L-1盐酸、50 mL 0.50 mol•L-1氢氧化钠溶液的温度,取两温度平均值为T1。
(2)终止温度(T2):将酸碱溶液迅速混合,用环形玻璃搅拌棒不断搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录为终止温度T2。
(3)重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据,异常数据要舍去。
(4)实验数据处理
为了简便计算反应热,近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度和比热与水相同,并忽略实验装置的比热,则:50 mL 0.50 mol•L-1盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.50 mol•L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。反应前后溶液温度变化ΔT=T2-T1。
反应后体系的热容C=(m1+m2)×4.18/(J•℃-1)
生成1 mol H2O时的反应热为ΔH=- kJ•mol-1。
(5)实验预测
用同样的方法分别测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热,所测得的中和反应的反应热相同,理由是:参与反应的物质都是强酸,强碱,它们在水中完全电离,中和反应的离子方程式都是氢离子和氢氧根离子反应生成水,并且反应的其他条件相同,所以反应热也相同。
3、反应热的测量实验原理(以中和热测定为例)
中和热定义:在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所释放的热量为中和热。
4、中和热相关理解
(1)中和热定义中的“稀溶液”一般是指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于1 mol/L的溶液。
(2)中和热不包括其他离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时所伴随的热效应。
(3)中和热以生成1 mol H2O为基准,是一个定值。
▉考点04 盖斯定律及其应用
1.盖斯定律的理解
(1)大量实验证明,一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相等的。
(2)化学反应的焓变(ΔH)只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
(3)始态和终态相同的反应途径有如下三种:
ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
2.运用盖斯定律计算反应热的3个关键
(1)热化学方程式的化学计量数加倍,ΔH也相应加倍。
(2)热化学方程式相加减,同种物质之间可加减,反应热也相应加减。
(3)将热化学方程式颠倒时,ΔH的正负必须随之改变。
3.盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:
(1)有些反应速率很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。
4.运用盖斯定律计算反应热的方法
利用盖斯定律计算反应热的两种方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D,可以有两个途径
①由A直接变成D,反应热为ΔH;
②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示:
则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
▉考点05 能源 标准燃烧热和热值
一、能源的充分利用
1.概念
能源是可以提供能量的自然资源,它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐等。
2.分类
(1)根据能源性质可分为不可再生能源(如化石燃料等)和可再生能源(太阳能、风能、氢能、生物质能等)。
(2)我国目前使用的主要能源是化石燃料。
(3)新能源的特点:资源丰富、可再生、无污染或少污染。
3.能源危机的解决方法
降低能耗,开发新能源,节约现有能源,提高能源的利用率。
4.燃料的选择
(1)生活中选择何种物质作为燃料,考虑热值大小;
(2)考虑燃料的稳定性、来源、价格、运输、对环境的影响、使用的安全性等多方面的因素。
二、标准燃烧热和热值
1.标准燃烧热
(1)概念。
在101_kPa下,1_mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。
(2)完全燃烧的标准。
N→N2(g)、H→H2O(l)、C→CO2(g)。
(3)单位。
标准燃烧热是反应热的一种,单位为kJ·mol-1或kJ/mol。
注意:标准燃烧热是反应热的一种类型,标准燃烧热规定可燃物必须是1 mol,生成物必须是稳定产物。
2. 标准燃烧热的热化学方程式以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数,故在其热化学方程式中常出现分数系数。
“表示标准燃烧热的热化学方程式”与“可燃物燃烧的热化学方程式”的书写不同。前者可燃物的化学计量数必须为1,后者不强调可燃物的物质的量,可为任意值。
2.热值
1_g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。
3.标准燃烧热和热值的意义
标准燃烧热或热值可以衡量燃料燃烧放出热量的大小。
利用标准燃烧热可计算一定量燃料燃烧能放出多少热量:由标准燃烧热定义可知,25 ℃、101 kPa时,可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×|其标准燃烧热|,即Q放=n(可燃物)×|ΔH|;或变换一下求物质的标准燃烧热:ΔH=-。此公式中的ΔH是指物质的标准燃烧热,而不是指一般反应的反应热。
1.(24-25高二上·广东东莞·阶段练习)化学反应总是伴随着能量变化。下列有关能量转化关系说法错误的是
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.民间焰火——打铁花,反应过程中化学能全部转化为热能
C.液氨可做制冷剂,是因为液氨发生了吸热反应
D.理想的能源应具有可再生、无污染等特点
【答案】B
【解析】A.太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能,A正确;
B.民间焰火——打铁花,是高温下铁和氧气反应,反应过程中化学能转化为光能和热能,B错误;
C.氨易液化,液氨变为氨气时吸收大量的热,可做制冷剂,C正确;
D.理想的新能源应具有可再生、无污染、原料易得等特点,D正确;
故答案选B。
2.(24-25高二上·广东汕头·期中)化学反应常常伴随着热量的释放或吸收。下列说法正确的是
A.催化剂可降低反应的,加快反应速率
B.C(s,石墨)=C(s,金刚石) ,则石墨比金刚石稳定
C.的燃烧热为,则
D.稀盐酸与稀氨水发生中和反应,生成时放出的热量等于57.3kJ
【答案】B
【解析】A.催化剂不能改变反应物和生成物的能量,加入催化剂,该反应的不变,A错误;
B.由C(s,石墨)=C(s,金刚石)ΔH=+1.9kJ•mol-1,可知该反应吸热,可知金刚石的能量比石墨的能量高,能量越低越稳定,所以石墨比金刚石稳定,B正确;
C.氢气的燃烧热是完全燃烧1mol氢气生成液态水所放出的能量,气态水变为液态水释放热的,所以则H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH<-285.8kJ•mol-1,C错误;
D.一水合氨是弱碱,电离过程需吸收能量,稀盐酸与稀氨水发生中和反应,生成时放出的热量小于57.3kJ,D错误;
故选B。
3.(24-25高二上·四川乐山·阶段练习)下列一些诗句、成语、谚语等包含的反应过程为反应物总能量比生成物总能量高的是
①野火烧不尽,春风吹又生;②春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干;③千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲;④爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏;⑤只要功夫深,铁杵磨成针;⑥火树银花。
A.只有③ B.③④⑤ C.⑤⑥ D.①②④⑥
【答案】D
【分析】若反应物总能量比生成物总能量高,说明物质变化过程中放出能量,据此分析判断。
【解析】①野火烧不尽,春风吹又生是说物质燃烧反应,物质燃烧放出热量,是放热反应,①符合题意;
②春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干中,蜡炬燃烧会放出大量热量,反应为放热反应,②符合题意;
③千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲,是CaCO3高温煅烧分解产生CaO和CO2,该反应为吸热反应,③不符合题意;
④爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏涉及炸药的爆炸反应,是剧烈氧化还原反应,放出大量热量,反应为放热反应,④符合题意;
⑤只要功夫深,铁杵磨成针是物质在摩擦过程中产生热量,没有新物质产生,因此不是放出热量的化学反应,⑤不符合题意;
⑥火树银花为形容张灯结彩或大放焰火的灿烂夜景,是放热反应,⑥符合题意;
综上所述可知:发生的是放出热量的化学反应的只有①②④⑥,故合理选项是D。
4.(24-25高二上·重庆·阶段练习)几种物质间的转化焓变如图所示,下列说法不正确的是
A.ΔH3>ΔH4 B.ΔH1<ΔH6
C.ΔH1+ΔH5 = -(ΔH2+ΔH3+ΔH4 ) D.ΔH1+ΔH5 =ΔH6
【答案】B
【解析】A.反应3为断键吸热过程ΔH3大于0,反应4为成键放热过程ΔH4小于0,则ΔH3>ΔH4,A正确;
B.ΔH1>0,ΔH5 <0,ΔH6>0,根据盖斯定律,ΔH1+ΔH5=ΔH6 ,故ΔH1>ΔH6,B错误;
C.反应焓变与途径无关,根据盖斯定律,ΔH1+ΔH5 = -(ΔH2+ΔH3+ΔH4),C正确;
D.根据盖斯定律,ΔH1+ΔH5 =ΔH6,D正确;
故选B。
5.(24-25高二上·江西上饶·阶段练习)已知热化学方程式:
①C(金刚石,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1
②C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2
③C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH3=+1.9kJ∙mol-1
下列说法正确的是
A.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应 B.金刚石比石墨稳定
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2 D.ΔH1>ΔH2
【答案】A
【解析】A.石墨转化为金刚石ΔH3=+1.9kJ∙mol-1,是吸热反应,故A正确;
B.物质所具有的能量越低越稳定,由反应③知,石墨的能量低,比金刚石稳定,故B错误;
C.根据盖斯定律,③=②-①,故ΔH3=ΔH2-ΔH1,故C错误;
D.根据C选项分析可知,ΔH3=ΔH2-ΔH1>0,则ΔH1<ΔH2,故D错误;
故选A。
6.(24-25高二上·宁夏银川·期中)下列说法正确的是
A.已知甲烷的燃烧热 ,
B.已知:;,则
C.已知:500℃、30MPa下,,将0.5mol N2和过量的H2在此条件下充分反应,放出热量46.2kJ
D.已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH1=−57.3 kJ∙mol−1,稀醋酸和稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时的反应热为ΔH2,则ΔH1<ΔH2
【答案】D
【解析】A.燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成指定稳定的物质(H2O为液态)时放出的热量,已知甲烷的燃烧热 ,液态水到气态水为吸热过程,故,A错误;
B.已知等质量的固体硫具有的总能量比气态硫的更低,故;,则,B错误;
C.已知:500℃、30MPa下,,由于该反应是一个可逆反应,故将0.5mol N2和过量的H2在此条件下充分反应N2不可能完全反应,故放出热量小于46.2kJ,C错误;
D.由于醋酸是弱电解质,其电离过程为吸热过程,故已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH1=−57.3 kJ∙mol−1,稀醋酸和稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时的反应热为ΔH2,则ΔH1<ΔH2,D正确;
故答案为:D。
7.(24-25高二上·甘肃庆阳·期中)已知一定条件下的下列热化学方程式: , 。为提供分解1 mol KNO3所需的能量,理论上需完全燃烧碳
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】依据反应∆H=+58kJ/mol,分解1molKNO3所需要吸收的热量为,碳燃烧需要放出,依据热化学方程式计算,已知∆H=-393.5kJ/mol,需要燃烧碳的物质的量为,故选B。
8.(24-25高二上·河北保定·期中)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A.已知,则氢气的燃烧热为
B.一定条件下,将和置于密闭容器中充分反应生成放热,其热化学方程式为
C.已知,则
D.已知 (白磷,s) (红磷,s),则白磷比红磷稳定
【答案】B
【解析】A.氢气的燃烧热为1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,则氢气的燃烧热大于241.8kJ/mol,A错误;
B.和置于密闭容器中充分反应生成放热,则生成2mol放出热量,故该反应热化学方程式为,B正确;
C.等物质的量的碳完全燃烧放出的热量多于不完全燃烧放出的热量,焓变为负,则碳完全燃烧的焓变小于不完全燃烧的焓变,所以a小于b,C错误;
D.由方程式可知,白磷转化为红磷的反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,所以能量低的红磷比白磷稳定,D错误;
故选B。
9.(24-25高二上·辽宁·期中)101kPa时,几种物质燃烧或相互反应的热化学方程式如下:
①2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H1=-2602 kJ·mol-1
②2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l) H2=-3123 kJ·mol-1
③ H3=-286kJ·mol-1
④C2H2(g)+2H2(g)=C2H6(g) H4
下列叙述错误的是
A.乙炔的燃烧热H=-2602 kJ·mol-1
B.等物质的量完全燃烧放出的热量:C2H6>C2H2
C.C2H2(g)+2H2(g)=C2H6(g) H4<0
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H>-572 kJ·mol-1
【答案】A
【解析】A.1molC2H2(g)完全燃烧生成CO2(g)、H2O(l)放出的热量叫燃烧热,乙炔的燃烧热为1301kJ·mol-1,故A错误;
B.由①和②可知,等物质的量C2H6和C2H2完全燃烧放出的热量:C2H6>C2H2,故B正确;
C.由盖斯定律可知,④=,H4=,故C正确;
D.③×2得到 H3=-572kJ·mol-1,生成气态水时放出热量比生成液态水放热少,焓变为负,则2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H>-572 kJ·mol-1,故D正确;
故选A。
10.(24-25高二上·辽宁·期中)实验室用50mL0.5mol·L-1盐酸和50mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液反应测定中和反应的反应热,装置如图甲所示。HF在水溶液中电离历程的能量变化如图乙所示。下列叙述正确的是
A.其他条件不变,改用铜制搅拌器测得的H偏小
B.上下移动搅拌器能加快中和反应
C.用HF溶液替代盐酸,测得H偏大
D.NaOH溶液过量越多,测得的结果越准确
【答案】C
【解析】A.铜的导热性较强,用铜制搅拌器容易造成热量的散失,其他条件不变的情况下,用铜制搅拌器测得的ΔH会偏大,A错误;
B.上下移动搅拌器能使反应更充分,但是不改变反应物的浓度等因素,不能加快中和反应速率,B错误;
C.HF为弱酸,电离吸热,用HF溶液代替盐酸,反应释放的总热量偏少,测得的ΔH偏大,C正确;
D.从实验中酸碱的用量可知,NaOH过量,盐酸的量决定了反应放出热量的多少,NaOH溶液过量越多,并不是测得的结果越准确,D错误;
故答案选C。
11.(24-25高二上·天津西青·期中)已知:
C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-Q3 kJ·mol⁻¹
若使23g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(单位:kJ)
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】由盖斯定律可知,①×3-②+③可得热化学方程式C2H5OH(1) +3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) 则ΔH=(3Q1-Q2+Q3) kJ•mol-1,23g乙醇的物质的量为=0.5mol,由热化学方程式可知完全燃烧生成液态水放出的热量为0.5mol×(3Q1—Q2+Q3) kJ•mol-1=(1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3) kJ;
故选D。
12.(24-25高二上·江苏泰州·期中)各相关物质的燃烧热数据如表。下列热化学方程式正确的是
物质
-1559.8
-1411
-285.8
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】A.为气态,不是稳定的氧化物,A错误;
B.由的燃烧热为-1559.8、的燃烧热为-1411、的燃烧热为-285.8分别可得:①,②,③,根据盖斯定律,①-②-③,可得,B正确;
C.由的燃烧热为-285.8,可得,则,C错误;
D.由的燃烧热为-1559.8可得:,则,D错误;
故答案为:B。
13.(24-25高二上·四川南充·阶段练习)完成下列问题:
(1)和反应生成和过程中能量变化如图所示,该反应物的总焓 (填“小于”或“大于”)生成物的总焓。请写出和CO反应的热化学方程式: 。
(2)已知:,当反应中有2mol 被氧化时,放出57.8kJ的热量,则反应的热化学方程式是 。
(3)有如下三个热化学方程式:
①请写出b、c的关系式 。
②试比较 (填“>”或“<”)。
【答案】(1)大于
(2)
(3)或 >
【解析】(1)该反应是放热反应,故反应物的总焓大于生成物的总焓;反应的焓变△H=E1-E2=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol,所以热化学方程式为;
(2)当反应中有2mol 被氧化时,放出57.8kJ的热量,则4mol 被氧化时,放出115.6kJ的热量,反应的热化学方程式为 ;
(3)第3个反应是第2个反应的逆反应,且计量数加倍,故反应热b和c的关系为;第1个反应和第2个反应都是放热反应,生成液态水时放热多,小,故>。
14.(24-25高二上·安徽合肥·期中)2023年,中国航天又迎来了突飞猛进的一年,在火星探测、月球探测与载人航天等领域均取得了重大进展。请根据所学知识回答下列问题:
Ⅰ.2023年7月12日,朱雀二号发射升空,它是世界首次将载荷送入轨道的、使用燃料M的新型火箭。已知在标准状况下,3.36L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量为在常温常压下完全燃烧生成和时,放出的热量。
(1)M的分子式为 。该气体的燃烧热为 。(保留一位小数)
Ⅱ.长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料。可用在高温下与水蒸气反应制得,是目前大规模制取氢气的方法之一。
已知:在25℃、下,
(2)25℃、下,与水蒸气反应转化为和的热化学方程式为 。
Ⅲ.火箭发射常用(肼)作燃料,与氧化剂反应生成和水蒸气。
已知:
(3)请写出作为火箭燃料与反应生成气态水的热化学方程式 。
(4)与足量反应生成和液态水时转移了电子,那放出的热量为 kJ。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)327.6
【解析】(1)标况下,3.36L气态燃料M的物质的量为:,质量为,故其摩尔质量为:,M仅由C、H两种元素组成,故M的分子式为CH4;0.15molCH4完全燃烧生成和时,放出的热量,故1mol CH4完全燃烧生成和时,放出的热量,即燃烧热为:;
(2)与水蒸气反应转化为和的化学方程式为:,令上述热化学方程式依次为反应i、ii、iii,则目标反应=i-ii+iii,该斯定律可知,故热化学方程式为: ;
(3)作为火箭燃料与反应生成气态水的化学方程式:,根据图像可写出如下热化学方程式:,,令上述热化学方程式依次为反应i、ii,则目标反应=2ii-i,根据盖斯定律,,故热化学方程式为: ;
(4)根据: 和H2O(l)=H2O(g) 可知: ,消耗2molN2H4时转移8mol电子,放出的热量为1310.4kJ,当转移2mol电子时,放出的热量为:。
15.(24-25高二上·江苏泰州·期中)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。
(1)天然气中普遍含有H2S,需回收处理并加以利用。
①已知下列反应的热化学方程式:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
计算H2S热分解反应Ⅳ:的 。
②较普遍采用处理H2S的方法是克劳斯工艺,即利用反应Ⅰ和Ⅱ生成硫单质。相比克劳斯工艺,利用反应Ⅳ处理H2S的优点是 ,缺点是 。
(2)CO2和H2在催化剂作用下可合成CH4,已知:
化学键
C—H
H—H
C=O
H—O
键能(kJ·mol-1)
a
b
c
d
则反应的 。
(3)工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。
反应分两步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
反应过程中能量变化如图所示:
①反应ⅰ为 反应;反应ⅱ为 反应。(填“吸热”或“放热”)
②写出CO2和NH3合成尿素总反应的热化学方程式 。
【答案】(1)+170kJ⋅mol-1 获得的H2可作燃料 能耗较高
(2)
(3)放热 吸热
【解析】(1)①根据盖斯定律,将×(反应Ⅰ+反应Ⅱ-3×反应Ⅲ)可得,2H2S(g)=S2(g)+2H2(g) ∆H4=×[(-1036kJ/mol)+(+94kJ/mol)-3×(-484kJ/mol)]=+170kJ/mol。
②较普遍采用处理H2S的方法是克劳斯工艺,即利用反应Ⅰ和Ⅱ生成硫单质。相比克劳斯工艺,利用反应Ⅳ处理H2S的优点是生成硫单质、同时生成H2,获得的H2可作燃料;缺点是反应Ⅳ是吸热反应、能耗较高。
(2)根据∆H=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的∆H=(2c+4b-4a-4d)kJ/mol。
(3)①由图可知,反应ⅰ反应物的总能量大于生成物的总能量,反应ⅰ为放热反应;反应ⅱ反应物的总能量小于生成物的总能量,反应ⅱ为吸热反应。
②由图可知,反应ⅰ的热化学方程式为CO2(l)+2NH3(l)=NH2COONH4(l) ∆H=E1-E2;反应ⅱ的热化学方程式为NH2COONH4(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l) ∆H=E3-E4;将反应ⅰ+反应ⅱ可得总反应的热化学方程式为CO2(l)+2NH3(l)= CO(NH2)2(l)+H2O(l) ∆H=E1-E2+E3-E4。
16.(24-25高二上·广西桂林·阶段练习)中和反应反应热的测定是中学化学重要的定量实验。实验步骤如下:
Ⅰ.反应物温度的测量
用量筒量取盐酸,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,测量并记录温度,洗净温度计,擦干备用。用另一量筒量取的溶液,用温度计测其温度并记录。
Ⅱ.反应后体系温度的测量
打开杯盖,将溶液迅速倒入量热计内筒,立即盖上杯盖,密切关注温度变化,记录反应后体系温度()。
Ⅲ.重复上述步骤三次
Ⅳ.数据处理
取盐酸、溶液平均温度记为反应前体系温度,计算温度差,填入下表:
实验次数
反应物温度/℃
反应前体系温度
反应后体系温度
温度差
盐酸
溶液
/℃
/℃
/℃
1
26.9
27.1
30.3
2
27.1
27.1
30.3
3
27.0
27.0
29.3
4
27.1
27.1
30.5
请回答下列问题:
(1)仪器a搅拌的目的是 ;取反应时溶液的 (填“最低温度”“最高温度”或“平均温度”)作为反应后体系温度。
(2)量热计内筒与外壳上口相平且垫隔热层的原因是 ;若将盐酸浓度改为,溶液浓度改为,测得的温度差 (填“更大”“更小”或“相同”,下同),测得的中和反应反应热 。
(3)设实验所用的酸、碱溶液的密度均为,且比热容与水的相同,发生中和反应后溶液的比热容,上述实验测得的中和反应反应热 [提示]。又知25℃、下,中和反应反应热为,实验值与理论值相差较大的原因可能是 (任写一点)。
(4)进行中和反应反应热的测定时,保持其他条件相同,使用下列酸碱组合:
①稀硫酸、溶液 ②醋酸溶液、氨水 ③稀硫酸、溶液
理论上测得的中和反应反应热由大到小的顺序为 (填标号)。
【答案】(1)加快反应速率以减小误差 最高温度
(2)尽可能减少热量散失,以减小误差 更大 相同
(3)-55.176 实验操作太慢、热量散失
(4)②>③>①
【解析】(1)根据量热计构造可知,仪器a为玻璃搅拌器,搅拌的目的是加快反应速率以减小误差,酸碱恰好完全反应时放热最多,溶液温度最高,所以取反应时溶液的最高温度作为反应后体系温度,故答案为:加快反应速率以减小误差;最高温度;
(2)量热计内筒与外壳上口相平且垫隔热层的原因是尽可能减少热量散失,以减小误差;反应消耗的酸和碱的物质的量更大,生成的水的物质的量更大,放出的热量更多,但中和反应反应热与生成的水的量无关,所以若将盐酸浓度改为1.0mol•L-1,NaOH溶液浓度改为1.1mol•L-1,测得的温度差更大,但测得的中和反应反应热ΔH相同,故答案为:尽可能减少热量散失,以减小误差;更大;相同;
(3)由表中数据可知,4次温度差(t2-t1)分别为:3.3、3.2、2.3、3.4,实验3的数据误差较大,属于错误数据,则温度差(t2-t1)的平均值为(3.3+3.2+3.4)℃=3.3℃,根据盐酸的浓度和体积计算n(H2O)=0.05L×0.50mol•L-1=0.025mol,混合后溶液质量为100mL×1g/mL=100g,反应放出的热量Q=4.18J/(g•℃)×100g×3.3℃=1379.4J=1.3794kJ,中和热ΔH=-=-55.176kJ/mol>-57.3kJ•mol-1,则反应过程中有热量损耗,如实验操作太慢、热量散失,装置隔热效果差等,故答案为:-55.176;实验操作太慢、热量散失;
(4)稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成硫酸钡和水,放出的热量最多;醋酸为弱酸,一水合氨为弱碱,二者在水中电离均需要吸收热量,二者反应放出的热量最少,中和热ΔH为最大,所以理论上测得的中和反应反应热ΔH由大到小的顺序为:②>③>①,故答案为:②>③>①。
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专题01 化学反应的热效应
考点01 反应热 焓变
考点02 热化学方程式
考点03 反应热的测量
考点04 盖斯定律及其应用
考点05 能源 标准燃烧热和热值
▉考点01 反应热 焓变
1.体系与环境
被研究的物质系统称为体系,体系以外的其他部分称为环境或外界。
2.内能
内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。
3.反应热
在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,吸收或释放的热称为化学反应的热效应,也称反应热
4.焓、焓变
(1)焓
焓是与内能有关的物理量,用符号H表示。
(2)焓变
在恒压的条件下,化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变,用ΔH表示,单位常采用kJ·mol-1。
注意:(1)焓变为恒压条件下的反应热。(2)反应热、焓变的单位均为kJ·mol-1,热量的单位为kJ。
5.焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系
(1)化学反应过程中的能量变化。
一个化学反应是吸收能量还是释放能量,取决于反应物总能量和生成物总能量之间的相对大小。若反应物的总能量小于生成物的总能量,则反应过程中吸收能量;若反应物的总能量大于生成物的总能量,则反应过程中释放能量。
(2)焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系。
宏观角度:ΔH=生成物总能量-反应物总能量。
①吸收热的反应称为吸热反应,ΔH>0;
②放出热的反应称为放热反应,ΔH<0。
微观角度:反应物的键能总和>生成物的键能总和 ,E1>E2,吸收热量
反应物的键能总和<生成物的键能总和,E1<E2,放出热量
用图示理解如下:
宏观角度 吸热反应 放热反应 微观角度 吸热反应 放热反应
▉考点02 热化学方程式
1.概念
能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。
2.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。
实例:已知25 ℃、101 kPa下,热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,其表示在25 ℃、101 kPa下,2molH2(氢气)与1molO2(氧气)完全反应生成2mol液态水时放出的热量是571.6kJ。
3.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。
没有特殊说明是在25 ℃、101 kPa条件下的反应热。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”,水溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。
热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。
注意:ΔH的单位中“mol-1”的含义
对一个热化学反应,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必须与热化学方程式一一对应。
(6)下面是25 ℃、101 kPa下的四个热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ•mol-1
②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
④H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH=241.8 kJ•mol-1
①②相比,反应热(焓变)数值不同的原因是生成物中水的状态不同。
②③相比,若化学方程式的化学计量数扩大一倍,则反应热数值扩大一倍,符号不变。
①④相比,可得出的结论是正向、逆向反应的焓变数值相同,符号相反。
热化学方程式书写的注意事项
(1)注意标明物质的聚集状态:方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s),不用标“↑”或“↓”,水溶液用aq表示。
(2)注意注明必要的反应条件:焓变与温度和压强等测定条件有关,所以书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强(298 K、101 kPa时,可不注明)。
(3)注意明确化学计量数的含义:化学计量数只表示该物质的物质的量,不表示分子个数或原子个数,因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。
(4)注意ΔH的单位及符号:ΔH的单位常采用kJ·mol-1,ΔH只能写在化学方程式的右边,表示正向反应的焓变。ΔH<0表示为放热反应;ΔH>0表示为吸热反应。
(5)注意同一反应中化学计量数与ΔH数值的对应关系:化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则ΔH的数值也加倍;若反应逆向进行,则ΔH的符号改变,但数值不变。
(6)可逆反应的ΔH表示的是当反应物按化学计量数完全反应时产生的热效应,实际反应中,若按化学计量数放入反应物,产生的热量偏小,如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,若2 mol SO2与1 mol O2反应,放出的热量小于196.6 kJ。
▉考点03 反应热的测量
1.量热计和简易量热计的构造
(1)将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
(2)仪器各部分的作用
①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使反应物混合均匀充分接触。
②保温层的作用是减少热量的散失。
③温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
2.实验步骤及测量数据
(1)初始温度(T1):测量混合前50 mL 0.50 mol•L-1盐酸、50 mL 0.50 mol•L-1氢氧化钠溶液的温度,取两温度平均值为T1。
(2)终止温度(T2):将酸碱溶液迅速混合,用环形玻璃搅拌棒不断搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录为终止温度T2。
(3)重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据,异常数据要舍去。
(4)实验数据处理
为了简便计算反应热,近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度和比热与水相同,并忽略实验装置的比热,则:50 mL 0.50 mol•L-1盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.50 mol•L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。反应前后溶液温度变化ΔT=T2-T1。
反应后体系的热容C=(m1+m2)×4.18/(J•℃-1)
生成1 mol H2O时的反应热为ΔH=- kJ•mol-1。
(5)实验预测
用同样的方法分别测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热,所测得的中和反应的反应热相同,理由是:参与反应的物质都是强酸,强碱,它们在水中完全电离,中和反应的离子方程式都是氢离子和氢氧根离子反应生成水,并且反应的其他条件相同,所以反应热也相同。
3、反应热的测量实验原理(以中和热测定为例)
中和热定义:在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所释放的热量为中和热。
4、中和热相关理解
(1)中和热定义中的“稀溶液”一般是指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于1 mol/L的溶液。
(2)中和热不包括其他离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时所伴随的热效应。
(3)中和热以生成1 mol H2O为基准,是一个定值。
▉考点04 盖斯定律及其应用
1.盖斯定律的理解
(1)大量实验证明,一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相等的。
(2)化学反应的焓变(ΔH)只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
(3)始态和终态相同的反应途径有如下三种:
ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
2.运用盖斯定律计算反应热的3个关键
(1)热化学方程式的化学计量数加倍,ΔH也相应加倍。
(2)热化学方程式相加减,同种物质之间可加减,反应热也相应加减。
(3)将热化学方程式颠倒时,ΔH的正负必须随之改变。
3.盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:
(1)有些反应速率很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。
4.运用盖斯定律计算反应热的方法
利用盖斯定律计算反应热的两种方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D,可以有两个途径
①由A直接变成D,反应热为ΔH;
②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示:
则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
▉考点05 能源 标准燃烧热和热值
一、能源的充分利用
1.概念
能源是可以提供能量的自然资源,它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐等。
2.分类
(1)根据能源性质可分为不可再生能源(如化石燃料等)和可再生能源(太阳能、风能、氢能、生物质能等)。
(2)我国目前使用的主要能源是化石燃料。
(3)新能源的特点:资源丰富、可再生、无污染或少污染。
3.能源危机的解决方法
降低能耗,开发新能源,节约现有能源,提高能源的利用率。
4.燃料的选择
(1)生活中选择何种物质作为燃料,考虑热值大小;
(2)考虑燃料的稳定性、来源、价格、运输、对环境的影响、使用的安全性等多方面的因素。
二、标准燃烧热和热值
1.标准燃烧热
(1)概念。
在101_kPa下,1mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。
(2)完全燃烧的标准。
N→N2(g)、H→H2O(l)、C→CO2(g)。
(3)单位。
标准燃烧热是反应热的一种,单位为kJ·mol-1或kJ/mol。
注意:标准燃烧热是反应热的一种类型,标准燃烧热规定可燃物必须是1 mol,生成物必须是稳定产物。
2. 标准燃烧热的热化学方程式以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数,故在其热化学方程式中常出现分数系数。
“表示标准燃烧热的热化学方程式”与“可燃物燃烧的热化学方程式”的书写不同。前者可燃物的化学计量数必须为1,后者不强调可燃物的物质的量,可为任意值。
2.热值
1g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。
3.标准燃烧热和热值的意义
标准燃烧热或热值可以衡量燃料燃烧放出热量的大小。
利用标准燃烧热可计算一定量燃料燃烧能放出多少热量:由标准燃烧热定义可知,25 ℃、101 kPa时,可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×|其标准燃烧热|,即n(可燃物)×|ΔH|;或变换一下求物质的标准燃烧热:ΔH=-。此公式中的ΔH是指物质的标准燃烧热,而不是指一般反应的反应热。
1.(24-25高二上·广东东莞·阶段练习)化学反应总是伴随着能量变化。下列有关能量转化关系说法错误的是
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.民间焰火——打铁花,反应过程中化学能全部转化为热能
C.液氨可做制冷剂,是因为液氨发生了吸热反应
D.理想的能源应具有可再生、无污染等特点
2.(24-25高二上·广东汕头·期中)化学反应常常伴随着热量的释放或吸收。下列说法正确的是
A.催化剂可降低反应的,加快反应速率
B.C(s,石墨)=C(s,金刚石) ,则石墨比金刚石稳定
C.的燃烧热为,则
D.稀盐酸与稀氨水发生中和反应,生成时放出的热量等于57.3kJ
3.(24-25高二上·四川乐山·阶段练习)下列一些诗句、成语、谚语等包含的反应过程为反应物总能量比生成物总能量高的是
①野火烧不尽,春风吹又生;②春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干;③千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲;④爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏;⑤只要功夫深,铁杵磨成针;⑥火树银花。
A.只有③ B.③④⑤ C.⑤⑥ D.①②④⑥
4.(24-25高二上·重庆·阶段练习)几种物质间的转化焓变如图所示,下列说法不正确的是
A.ΔH3>ΔH4 B.ΔH1<ΔH6
C.ΔH1+ΔH5 = -(ΔH2+ΔH3+ΔH4 ) D.ΔH1+ΔH5 =ΔH6
5.(24-25高二上·江西上饶·阶段练习)已知热化学方程式:
①C(金刚石,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1
②C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2
③C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH3=+1.9kJ∙mol-1
下列说法正确的是
A.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应 B.金刚石比石墨稳定
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2 D.ΔH1>ΔH2
6.(24-25高二上·宁夏银川·期中)下列说法正确的是
A.已知甲烷的燃烧热 ,
B.已知:;,则
C.已知:500℃、30MPa下,,将0.5mol N2和过量的H2在此条件下充分反应,放出热量46.2kJ
D.已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH1=−57.3 kJ∙mol−1,稀醋酸和稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时的反应热为ΔH2,则ΔH1<ΔH2
7.(24-25高二上·甘肃庆阳·期中)已知一定条件下的下列热化学方程式: , 。为提供分解1 mol KNO3所需的能量,理论上需完全燃烧碳
A. B. C. D.
8.(24-25高二上·河北保定·期中)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A.已知,则氢气的燃烧热为
B.一定条件下,将和置于密闭容器中充分反应生成放热,其热化学方程式为
C.已知,则
D.已知 (白磷,s) (红磷,s),则白磷比红磷稳定
9.(24-25高二上·辽宁·期中)101kPa时,几种物质燃烧或相互反应的热化学方程式如下:
①2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H1=-2602 kJ·mol-1
②2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(l) H2=-3123 kJ·mol-1
③ H3=-286kJ·mol-1
④C2H2(g)+2H2(g)=C2H6(g) H4
下列叙述错误的是
A.乙炔的燃烧热H=-2602 kJ·mol-1
B.等物质的量完全燃烧放出的热量:C2H6>C2H2
C.C2H2(g)+2H2(g)=C2H6(g) H4<0
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H>-572 kJ·mol-1
10.(24-25高二上·辽宁·期中)实验室用50mL0.5mol·L-1盐酸和50mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液反应测定中和反应的反应热,装置如图甲所示。HF在水溶液中电离历程的能量变化如图乙所示。下列叙述正确的是
A.其他条件不变,改用铜制搅拌器测得的H偏小
B.上下移动搅拌器能加快中和反应
C.用HF溶液替代盐酸,测得H偏大
D.NaOH溶液过量越多,测得的结果越准确
11.(24-25高二上·天津西青·期中)已知:
C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-Q3 kJ·mol⁻¹
若使23g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(单位:kJ)
A.
B.
C.
D.
12.(24-25高二上·江苏泰州·期中)各相关物质的燃烧热数据如表。下列热化学方程式正确的是
物质
-1559.8
-1411
-285.8
A.
B.
C.
D.
13.(24-25高二上·四川南充·阶段练习)完成下列问题:
(1)和反应生成和过程中能量变化如图所示,该反应物的总焓 (填“小于”或“大于”)生成物的总焓。请写出和CO反应的热化学方程式: 。
(2)已知:,当反应中有2mol 被氧化时,放出57.8kJ的热量,则反应的热化学方程式是 。
(3)有如下三个热化学方程式:
①请写出b、c的关系式 。
②试比较 (填“>”或“<”)。
14.(24-25高二上·安徽合肥·期中)2023年,中国航天又迎来了突飞猛进的一年,在火星探测、月球探测与载人航天等领域均取得了重大进展。请根据所学知识回答下列问题:
Ⅰ.2023年7月12日,朱雀二号发射升空,它是世界首次将载荷送入轨道的、使用燃料M的新型火箭。已知在标准状况下,3.36L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量为在常温常压下完全燃烧生成和时,放出的热量。
(1)M的分子式为 。该气体的燃烧热为 。(保留一位小数)
Ⅱ.长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料。可用在高温下与水蒸气反应制得,是目前大规模制取氢气的方法之一。
已知:在25℃、下,
(2)25℃、下,与水蒸气反应转化为和的热化学方程式为 。
Ⅲ.火箭发射常用(肼)作燃料,与氧化剂反应生成和水蒸气。
已知:
(3)请写出作为火箭燃料与反应生成气态水的热化学方程式 。
(4)与足量反应生成和液态水时转移了电子,那放出的热量为 kJ。
15.(24-25高二上·江苏泰州·期中)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。
(1)天然气中普遍含有H2S,需回收处理并加以利用。
①已知下列反应的热化学方程式:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
计算H2S热分解反应Ⅳ:的 。
②较普遍采用处理H2S的方法是克劳斯工艺,即利用反应Ⅰ和Ⅱ生成硫单质。相比克劳斯工艺,利用反应Ⅳ处理H2S的优点是 ,缺点是 。
(2)CO2和H2在催化剂作用下可合成CH4,已知:
化学键
C—H
H—H
C=O
H—O
键能(kJ·mol-1)
a
b
c
d
则反应的 。
(3)工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。
反应分两步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
反应过程中能量变化如图所示:
①反应ⅰ为 反应;反应ⅱ为 反应。(填“吸热”或“放热”)
②写出CO2和NH3合成尿素总反应的热化学方程式 。
16.(24-25高二上·广西桂林·阶段练习)中和反应反应热的测定是中学化学重要的定量实验。实验步骤如下:
Ⅰ.反应物温度的测量
用量筒量取盐酸,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,测量并记录温度,洗净温度计,擦干备用。用另一量筒量取的溶液,用温度计测其温度并记录。
Ⅱ.反应后体系温度的测量
打开杯盖,将溶液迅速倒入量热计内筒,立即盖上杯盖,密切关注温度变化,记录反应后体系温度()。
Ⅲ.重复上述步骤三次
Ⅳ.数据处理
取盐酸、溶液平均温度记为反应前体系温度,计算温度差,填入下表:
实验次数
反应物温度/℃
反应前体系温度
反应后体系温度
温度差
盐酸
溶液
/℃
/℃
/℃
1
26.9
27.1
30.3
2
27.1
27.1
30.3
3
27.0
27.0
29.3
4
27.1
27.1
30.5
请回答下列问题:
(1)仪器a搅拌的目的是 ;取反应时溶液的 (填“最低温度”“最高温度”或“平均温度”)作为反应后体系温度。
(2)量热计内筒与外壳上口相平且垫隔热层的原因是 ;若将盐酸浓度改为,溶液浓度改为,测得的温度差 (填“更大”“更小”或“相同”,下同),测得的中和反应反应热 。
(3)设实验所用的酸、碱溶液的密度均为,且比热容与水的相同,发生中和反应后溶液的比热容,上述实验测得的中和反应反应热 [提示]。又知25℃、下,中和反应反应热为,实验值与理论值相差较大的原因可能是 (任写一点)。
(4)进行中和反应反应热的测定时,保持其他条件相同,使用下列酸碱组合:
①稀硫酸、溶液 ②醋酸溶液、氨水 ③稀硫酸、溶液
理论上测得的中和反应反应热由大到小的顺序为 (填标号)。
(
17
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