内容正文:
专题01 化学反应的热效应
题型1 焓变、反应热的理解
题型2 化学反应能量变化的图像分析
题型3 热化学方程式的书写与判断
题型4 燃烧热、中和热的概念理解
题型5 中和热的测定
题型6 盖斯定律及其应用
题型7 键能与反应热的互算
题型8 化学反应的热效应综合题
▉题型1 焓变、反应热的理解
【例1】已知反应X+Y=M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是
A.X的焓一定高于M
B.Y的焓一定高于N
C.X和Y的总焓一定高于M和N的总焓
D.因为该反应为放热反应,故不必加热就可发生
【变式1-1】下列反应中,生成物的总焓大于反应物总焓的是
A.硫在氧气中燃烧
B.氢氧化钡晶体与氯化铵混合
C.NaOH溶液与H2SO4溶液混合
D.Al在高温条件下与Fe2O3反应
【变式1-2】下列说法或表示法正确的是
A.1molS完全燃烧放热297.3kJ,其热化学方程式:S+O2=SO2,ΔH=-297.3kJ/mol
B.氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水,前者放出热量多
C.需要加热的反应说明它是吸热反应
D.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol,若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
【变式1-3】图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法错误的是
A. B.比稳定
C. D.转化为是吸热过程
▉题型2 化学反应能量变化的图像分析
【例2】已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(l)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是
A.每生成2mol气态AB放出bkJ热量
B.向密闭容器中充入1molA2和1molB2充分反应,吸收的热量为(a-b)kJ
C.向密闭容器中充入一定量的A2和B2,、生成2molAB(g)吸收的热量小于(a-b)kJ
D.AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应
【变式2-1】已知25℃,101时, ,请结合水的聚集状态变化时的焓变示意图分析,下列说法不正确的是
A.A过程为熔化,B过程焓增大
B.的燃烧热为571.6
C.1g冰经过A和B两个过程后化学键数目不变
D.的单位中“”指每摩尔反应
【变式2-2】已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ∆H=-566 kJ/mol ②Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+O2(g) ∆H=-226 kJ/mol;根据热化学方程式判断,下列说法或表示正确的是
A.Na2O2(s)+CO2(s)=Na2CO3(s)+O2(g) ∆H>-226 kJ/mol
B.由图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.CO的燃烧热为283kJ
D.CO(g)+Na2O2(s)=Na2CO3(s) ∆H=+509 kJ/mol
【变式2-3】已知反应的能量情况如图所示,曲线和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是
A.该反应的
B.反应物的总能量大于生成物的总能量
C.加入催化剂,该反应的变小
D.如果该反应生成液态,则增大
▉题型3 热化学方程式的书写与判断
【例3】下列有关热化学方程式说法不正确的是
A.已知 , 则
B.表示的燃烧热:
C.一定条件下 ,则和置于密闭容器中充分反应放热小于
D.已知 , ,则
【变式3-1】用与适量反应,生成,放出78.5kJ的热量,该反应的热化学方程式表达正确的是
A.
B.
C.
D.
【变式3-2】下列有关热化学反应的描述,正确的是
A.甲醇的燃烧热为△H=-725.76kJ•mol-1,其燃烧热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-725.76kJ•mol-1
B.已知2Li2O(s)=4Li(s)+O2(g) △H=+1196kJ•mol-1,则有:2Li(s)+O2(g)=Li2O(s) △H=-598kJ•mol-1
C.稀盐酸和稀NaOH溶液的反应热△H=-57.3kJ•mol-1,则稀硝酸溶解Cu(OH)2在相同条件下的热化学方程式为:2H+(aq)+Cu(OH)2(s)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=-114.6kJ•mol-1
D.已知CH3CH2CH2CH3(g)转化为CH3CH(CH3)2(g)的热化学方程式为:CH3CH2CH2CH3(g)=CH3CH(CH3)2(g) △H=-8kJ•mol-1,则稳定性关系为:CH3CH2CH2CH3(g)>CH3CH(CH3)2(g)
▉题型4 燃烧热、中和热的概念理解
【例4】已知充分燃烧a g乙炔气体生成44 g二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则乙炔燃烧的热化学方程式是
A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=2b kJ∙mol−1
B.C2H2(g)+ O2(g)=2CO2(g)+H2O(l);ΔH=−2b kJ∙mol−1
C.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=4b kJ∙mol−1
D.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=−b kJ∙mol−1
【变式4-1】各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是
物质
/kJ·mol-1
-1559.8
-1411
-285.8
A. kJ·mol-1
B. kJ·mol-1
C. kJ⋅mol-1
D. kJ⋅mol-1
【变式4-2】25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2 800 kJ/mol,则下列热化学方程式中正确的是 ( )
A.C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ/mol
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ/mol
D.C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ/mol
【变式4-3】已知的燃烧热,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成液态水的反应热,下列表达正确的是
A.
B.
C.
D.高温分解:
▉题型5 中和热的测定
【例5】中和热测定实验中,用盐酸和溶液进行实验,下列说法错误的是
A.用稍过量的溶液的原因是为保证盐酸完全被中和
B.若保温瓶绝热效果不好,则所测偏大
C.改用的盐酸与的溶液进行反应,求出的中和热和原来的相同
D.为了使酸碱充分反应,应当缓慢分次倒入溶液并搅拌
【变式5-1】在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是
A.为了加快反应速率,可以用铜丝搅拌,减小实验误差
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内筒底部接触
C.在测定中和反应反应热的实验中,需要使用的仪器有天平、量筒、量热计、温度计
D.用0.5mol/L NaOH溶液分别与0.5mol/L的盐酸、醋酸溶液反应,若所取的溶液体积都相等,则盐酸测得的中和热比醋酸的小
【变式5-2】某小组学生用如图所示简易量热计进行中和反应反应热的测定。近似处理实验所用酸、碱溶液的密度为、比热容为,忽略量热计的比热容。
【药品】:盐酸、溶液、溶液。
【实验数据】学生甲进行的三次实验数据如下表所示:
实验次数
反应前体系的温度/℃
反应后体系温度/℃
温度差平均值/℃
盐酸
溶液
平均值
1
24.9
25.1
28.4
2
25.1
25.0
26.3
3
25.0
25.0
28.4
(1)从实验装置上看,还缺少的仪器名称是 。
(2)学生甲实测数据处理
① ℃
②放出的热量 kJ(保留一位数)。
③比该反应理论上放热为Q kJ略微偏小,其原因可能是 (写一条)
(3)学生乙选用KOH溶液,其他均与学生甲同,且操作规范,预测实验放出热量的数值 Q(填“<”或“=”或“>”)。
(4)综合上述实验,以理论上生成时,强酸与强碱的稀溶液中和反应的反应热的热化学方程式为(用含Q的代数式表示) 。
▉题型6 盖斯定律及其应用
【例6】已知下列数据
Fe(s)O2(g)=FeO(s);ΔH1=-272kJ/mol
2Al(s)O2(g)=Al2O3(s);ΔH2=-1675kJ/mol
则2Al(s)+3FeO(s)=Al2O3(s)+3Fe(s)的ΔH3的是
A.+859kJ/mol B.-859kJ/mol
C.-1403kJ/mol D.+1403kJ/mol
【变式6-1】黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1
已知碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1
S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1
则x为
A.3a+b-c B.c+3a-b C.a+b-c D.c+a-b
【变式6-2】化学用语是学习化学的重要工具。下列用来表示物质变化的化学用语错误的是
A.相同条件下,等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,反应的热效应
B.在稀溶液中, ,若将含0.5mol硫酸的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
C.热化学方程式为: ,一定条件下,将和置于密闭的容器中反应生成,则放热46.2kJ
D.CO(g)的燃烧热是,则
【变式6-3】我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子,脱附后催化剂复原)催化水煤气变换反应。,低温获得高转化率与高反应速率。反应过程示意如图
下列说法正确的是
A.图示显示,状态I的分子在变换过程中均参与了反应
B.若未使用催化剂时水煤气变换反应的焓变为,则
C.从状态I到状态V,存在非极性共价键的断裂和生成
D.
▉题型7 键能与反应热的互算
【例7】历史上曾用“地康法”制氯气,相关反应为,已知相关化学键的键能(E)如表所示。则该反应的为
化学键
Cl―Cl
O=O
O―H
H―Cl
247
497
463
431
A. B.
C. D.
【变式7-1】如图1、图2分别表示1 mol H2O和1 mol CO2分解时的能量变化情况(单位:kJ)。下列说法错误的是( )
A.CO的燃烧热ΔH=-285 kJ·mol-1
B.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=+134 kJ·mol-1
C.O===O的键能为494 kJ·mol-1
D.无法求得CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)的反应热
【变式7-2】将和置于密闭容器中,在250℃下只发生如下两个反应:
一段时间后,和恰好全部消耗,共放出热量。
已知:部分化学键的键能(化学键断裂时吸收或释放的能量)如下表所示:
化学键
F—F
Cl—Cl
F—Cl(中)
F—Cl(中)
键能
157
X
248
172
则X的值为
A.168 B.243 C.258 D.308
【变式7-3】生物天然气是一种生物质能,它是由秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵后产生的,主要成分为。回答下列问题:
(1)。若1mol水蒸气转化为液态水放热44kJ,则表示燃烧热的热化学方程式为 。
(2)甲烷可用于生产合成气,其反应 ΔH=+206kJ/mol,已知断裂1mol相关化学键所需的能量如下表,则a= kJ/mol。
化学键
键能/kJ/mol
436
465
a
1076
▉题型8 化学反应的热效应综合题
【例8】研究大气中含硫化合物(主要是和)的转化具有重要意义。
(1)工业上采用高温热分解的方法制取,在膜反应器中分离,发生的反应为
已知:① ;②
则 (用含、的式子表示)。
(2)土壤中的微生物可将大气中的经两步反应氧化成,两步反应的能量变化示意图如下:
则 。1mol全部被氧化为的热化学方程式为 。
(3)将和空气的混合气体通入、、的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。
①该循环过程中的作用是 ,图示总反应的化学方程式为 。
②已知反应③生成1mol时放出akJ热量,则反应③中转移个电子时,放出 kJ热量。(用含a的式子表示)
【变式8-1】完成下列问题。
(1)已知充分燃烧ag乙炔气体时生成二氧化碳气体和液态水,并放出热量,乙炔的燃烧热热化学方程式为 。
(2)在发射“神舟”十一号的火箭推进器中装有肼和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。
已知: ;
若用液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水,则整个过程中放出的热量为 。
(3)已知:I.
II.
III.
则由和反应生成的焓变为 。(用,,,表达)
(4)研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:
反应I:
反应III:
反应II的热化学方程式: 。
(5)我国科学家实现了在铜催化剂条件下将转化为。计算机模拟单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示。(单位为)
该反应的热化学方程式: 。(用相对能量的变化来表示)
(6)甲硅烷是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成和液态水。已知室温下甲硅烷自燃放出热量,则该反应的热化学方程式为 。
【变式8-2】2023年,中国航天又迎来了突飞猛进的一年,在载人航天、火星探测与月球探测等领域均取得了重大成就。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,1.68L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量为1.2g,M在常温常压下完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出66.77kJ的热量。
(1)M的分子式为 。该气体的燃烧热Q= 。(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。H2可用CO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℃、101kPa下,
H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH1=+241.8kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH2=-110.5kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5kJ·mol-1
(2)25℃、101kPa下,CO与水蒸气反应转化为H2和CO2的热化学方程式为 。
III.火箭发射常用N2H4(l)(肼)作燃料,与氧化剂NO2反应生成N2和水蒸气。
已知:
(3)请写出N2H4作为火箭燃料与NO2反应的热化学方程式 。
(4)1molN2H4与足量NO2反应生成N2和液态水时,放出的热量是 kJ。
(5)上述N2H4与NO2反应能够成功用于火箭推进器的原因:①反应释放大量的热;② 。
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专题01 化学反应的热效应
题型1 焓变、反应热的理解
题型2 化学反应能量变化的图像分析
题型3 热化学方程式的书写与判断
题型4 燃烧热、中和热的概念理解
题型5 中和热的测定
题型6 盖斯定律及其应用
题型7 键能与反应热的互算
题型8 化学反应的热效应综合题
▉题型1 焓变、反应热的理解
【例1】已知反应X+Y=M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是
A.X的焓一定高于M
B.Y的焓一定高于N
C.X和Y的总焓一定高于M和N的总焓
D.因为该反应为放热反应,故不必加热就可发生
【答案】C
【解析】A.焓变是反应物焓之和与生成物焓之和的差值,X和Y的焓之和一定高于M和N的焓之和,故A错误;B.焓变是反应物焓之和与生成物焓之和的差值,不能确定Y的焓是否高于N,故B错误;C.该反应为放热反应,X和Y的总焓一定高于M和N的总焓,故C正确;D.放热反应有的也需要条件,入燃烧,故D错误;故答案为C。
【变式1-1】下列反应中,生成物的总焓大于反应物总焓的是
A.硫在氧气中燃烧 B.氢氧化钡晶体与氯化铵混合
C.NaOH溶液与H2SO4溶液混合 D.Al在高温条件下与Fe2O3反应
【答案】B
【分析】生成物的总焓大于反应物总焓,说明反应为吸热反应,据此分析。
【解析】A.硫在氧气中燃烧为放热反应,故A错误;
B.氢氧化钡晶体与氯化铵混合为吸热反应,故B正确;
C.NaOH溶液与H2SO4溶液混合为放热反应,故C错误;
D.Al在高温条件下与Fe2O3反应为放热反应,故D错误。
故选B。
【变式1-2】下列说法或表示法正确的是
A.1molS完全燃烧放热297.3kJ,其热化学方程式:S+O2=SO2,ΔH=-297.3kJ/mol
B.氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水,前者放出热量多
C.需要加热的反应说明它是吸热反应
D.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol,若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
【答案】D
【解析】A. 1molS完全燃烧放热297.3 kJ,其热化学方程式为:S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-297.3 kJ/mol,故A错误;
B. 因为液态水变为气态水的过程是吸热的,所以氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水,后者放出热量多,故B错误;
C. 铝热反应需要高温下才能发生,但是它是放热反应,故C错误;
D. 浓硫酸溶于水放热,所以将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ,故D正确;
故答案选D。
【变式1-3】图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法错误的是
A. B.比稳定
C. D.转化为是吸热过程
【答案】C
【解析】A.反应物总能量大于生成物的总能量为放热反应,,A正确;B.物质的能量越低越稳定,比稳定,B正确;C.两个反应均为放热反应,焓变均小于0,根据纵坐标分析,绝对值大于的绝对值,,C错误;D.能量低于,转化为是吸热过程,D正确;故选C。
▉题型2 化学反应能量变化的图像分析
【例2】已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(l)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是
A.每生成2mol气态AB放出bkJ热量
B.向密闭容器中充入1molA2和1molB2充分反应,吸收的热量为(a-b)kJ
C.向密闭容器中充入一定量的A2和B2,、生成2molAB(g)吸收的热量小于(a-b)kJ
D.AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应
【答案】D
【解析】A.根据图象可知,每生成2mol液态AB吸收(a-b)kJ热量,A选项错误;
B.向密闭容器中充入1mol A2和1mol B2充分反应,由于生成物状态未知,因此吸收的热量也未知,B选项错误;
C.由于2molAB(g)再转化为2molAB(l)会放出热量,则向密闭容器中充入一定量的A2和B2,生成2molAB(g)时吸收的热量大于(a-b)kJ,C选项错误;
D.A2(g)和B2(g)化合生成AB(l)的反应为吸热反应,则逆反应AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应,D选项正确;
答案选D。
【变式2-1】已知25℃,101时, ,请结合水的聚集状态变化时的焓变示意图分析,下列说法不正确的是
A.A过程为熔化,B过程焓增大
B.的燃烧热为571.6
C.1g冰经过A和B两个过程后化学键数目不变
D.的单位中“”指每摩尔反应
【答案】B
【解析】A.由图可知,A过程为冰熔化为液态水的过程、B过程为液态水气化为水蒸气的过程,都是吸热、焓增大的过程,A正确;
B.氢气的燃烧热为1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,由热化学方程式可知,氢气的燃烧热△H=—571.6kJ/mol×=—285.8kJ/mol,即285.8kJ/mol,B错误;
C.由图可知,A过程和B过程都没有破坏化学键,化学键数目不变,C正确;
D.焓变△H的单位中“”是指每摩尔反应,即把反应方程式看成一个整体,D正确;
故选B。
【变式2-2】已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ∆H=-566 kJ/mol ②Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+O2(g) ∆H=-226 kJ/mol;根据热化学方程式判断,下列说法或表示正确的是
A.Na2O2(s)+CO2(s)=Na2CO3(s)+O2(g) ∆H>-226 kJ/mol
B.由图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.CO的燃烧热为283kJ
D.CO(g)+Na2O2(s)=Na2CO3(s) ∆H=+509 kJ/mol
【答案】A
【解析】A. 反应Na2O2(s)+CO2(s)=Na2CO3(s)+O2(g)中,固态二氧化碳具有能量较低,则该反应放出的热量减小,即△H>−226kJ/mol,故A正确;
B. 图象中的焓变应是2molCO燃烧的反应热,图象中物质的量和焓变不统一,故B错误;
C. 燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,单位为kJ/mol,CO的燃烧热为283kJ/mol,故C错误;
D. 由盖斯定理可知,①+②可以得到CO(g)+Na2O2(s)=Na2CO3(s) ∆H=-566 kJ/mol-226 kJ/mol=-509 kJ/mol,故D错误;
故选A。
【变式2-3】已知反应的能量情况如图所示,曲线和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是
A.该反应的
B.反应物的总能量大于生成物的总能量
C.加入催化剂,该反应的变小
D.如果该反应生成液态,则增大
【答案】B
【解析】A.由图示可知,该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,反应为放热反应,而ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,焓变为负值,A错误;
B.由图示可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,B正确;
C.加入催化剂,降低了反应的活化能,化学反应速率加快,ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,催化剂不影响反应的ΔH,C错误;
D.如果该反应生成液态CH3OH,会放出更多的热量,反应为放热反应,ΔH<0,则ΔH减小,D错误;
答案选B。
▉题型3 热化学方程式的书写与判断
【例3】下列有关热化学方程式说法不正确的是
A.已知 , 则
B.表示的燃烧热:
C.一定条件下 ,则和置于密闭容器中充分反应放热小于
D.已知 , ,则
【答案】B
【解析】A.,,则,故A正确;
B.燃烧热是指1mol可燃物充分燃烧生成稳定产物时放出的热量,H元素的稳定产物为液态水,因此该热化学方程式不满足燃烧热要求,故B错误;
C.该反应为放热反应,反应物不能完全反应,则充分反应时放热小于,故C正确;
D.的能量小于,则燃烧生成时放热更多,放热反应,放热越多,越小,则,故D正确;
故选:B。
【变式3-1】用与适量反应,生成,放出78.5kJ的热量,该反应的热化学方程式表达正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】A.没有标出反应物和生成物的聚集状态,A错误;
B.该反应为放热反应,ΔH<0,B错误;
C.反应热与反应物、生成物的物质的量成正比,2molCu(s)参加反应,ΔH=-(78.5×4)kJ/mol=-314.0kJ/mol,C错误;
D.反应物、生成物的状态都已标出,2molCu(s)参加反应,ΔH=-(78.5×4)kJ/mol=-314.0kJ/mol,D正确;故选D。
【点睛】书写热化学方程式要注意:物质的聚集状态必须标出;“加热”“点燃”等反应条件不写;ΔH与反应物、生成物的物质的量成正比,“+”“-”要标对,单位为“kJ/mol”或“kJ·mol-1”。
【变式3-2】下列有关热化学反应的描述,正确的是
A.甲醇的燃烧热为△H=-725.76kJ•mol-1,其燃烧热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-725.76kJ•mol-1
B.已知2Li2O(s)=4Li(s)+O2(g) △H=+1196kJ•mol-1,则有:2Li(s)+O2(g)=Li2O(s) △H=-598kJ•mol-1
C.稀盐酸和稀NaOH溶液的反应热△H=-57.3kJ•mol-1,则稀硝酸溶解Cu(OH)2在相同条件下的热化学方程式为:2H+(aq)+Cu(OH)2(s)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=-114.6kJ•mol-1
D.已知CH3CH2CH2CH3(g)转化为CH3CH(CH3)2(g)的热化学方程式为:CH3CH2CH2CH3(g)=CH3CH(CH3)2(g) △H=-8kJ•mol-1,则稳定性关系为:CH3CH2CH2CH3(g)>CH3CH(CH3)2(g)
【答案】B
▉题型4 燃烧热、中和热的概念理解
【例4】已知充分燃烧a g乙炔气体生成44 g二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则乙炔燃烧的热化学方程式是
A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=2b kJ∙mol−1
B.C2H2(g)+ O2(g)=2CO2(g)+H2O(l);ΔH=−2b kJ∙mol−1
C.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=4b kJ∙mol−1
D.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=−b kJ∙mol−1
【答案】B
【解析】A.放热反应焓变为负,故A错误;
B.充分燃烧a g乙炔气体生成44 g二氧化碳气体(物质的量为1mol)和液态水,并放出热量b kJ,则说明1mol乙炔气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,并放出热量2b kJ,则若化学方程式为C2H2(g)+ O2(g)=2CO2(g)+H2O(l);ΔH=−2b kJ∙mol−1,故B正确;
C.放热反应焓变为负,2mol乙炔气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水应放出4bkJ的热量,故C错误;
D.2mol乙炔气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水应放出4bkJ的热量,故D错误。
综上所述,答案为B。
【变式4-1】各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是
物质
/kJ·mol-1
-1559.8
-1411
-285.8
A. kJ·mol-1
B. kJ·mol-1
C. kJ⋅mol-1
D. kJ⋅mol-1
【答案】C
【分析】在某一温度和压强下lmol某物质B完全燃烧时的反应热,称为该物质的燃烧热,据此计算;
【解析】A.,kJ·mol-1,A错误;B.,kJ·mol-1,B错误;C.①,kJ·mol-1,②,kJ·mol-1,③,kJ⋅mol-1,①-②-③得 kJ⋅mol-1,C正确;D.,kJ⋅mol-1,则 kJ⋅mol-1,D错误;故选D。
【变式4-2】25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2 800 kJ/mol,则下列热化学方程式中正确的是 ( )
A.C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ/mol
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ/mol
D.C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ/mol
【答案】D
【解析】根据燃烧热的概念及生成指定产物的含义可知,碳元素应变为CO2,生成的H2O应该为液态,故只有D项正确。
【变式4-3】已知的燃烧热,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成液态水的反应热,下列表达正确的是
A.
B.
C.
D.高温分解:
【答案】A
【解析】A.燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,选项中,气态水不是稳定的氧化物,液态水转化为气态水要吸收热量,则 ,故A正确;B.生成物S不是稳定的氧化物,故B错误;C.为弱酸,电离过程会吸收热量,则反应所放出的热量小于2bkJ,则,故C错误;D.高温分解的反应为吸热反应,,故D错误;故选A。
▉题型5 中和热的测定
【例5】中和热测定实验中,用盐酸和溶液进行实验,下列说法错误的是
A.用稍过量的溶液的原因是为保证盐酸完全被中和
B.若保温瓶绝热效果不好,则所测偏大
C.改用的盐酸与的溶液进行反应,求出的中和热和原来的相同
D.为了使酸碱充分反应,应当缓慢分次倒入溶液并搅拌
【答案】D
【解析】A.测定中和热实验中为保证盐酸完全被中和常用稍过量的溶液,或者为了使完全被中和常用稍微过量的稀盐酸,A项正确;
B.若保温瓶绝热效果不好,会使测得的温度偏低,焓变小于0,故会偏大,B项正确;
C.中和热是强酸和强碱反应生成水时放出的热量,与酸碱的用量无关,中和热数值相等,C项正确;
D.为了使酸碱充分反应,应当快速一次倒入溶液并搅拌,防止热量散失,D项错误;
答案选D。
【变式5-1】在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是
A.为了加快反应速率,可以用铜丝搅拌,减小实验误差
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内筒底部接触
C.在测定中和反应反应热的实验中,需要使用的仪器有天平、量筒、量热计、温度计
D.用0.5mol/L NaOH溶液分别与0.5mol/L的盐酸、醋酸溶液反应,若所取的溶液体积都相等,则盐酸测得的中和热比醋酸的小
【答案】D
【解析】A.铜丝导热性好,使用铜丝搅拌热量损失更大,实验误差更大,故A错误;B.温度计水银球测的是溶液的温度,应浸入溶液中但不能与内筒底部接触,故B错误;C.在测定中和反应反应热的实验中,需要用量筒量取一定体积的酸、碱溶液,在量热计中混合反应,需要温度计测量反应前后的温度差,不需要天平,故C错误;D.盐酸是强酸,醋酸是弱酸,醋酸电离吸热,若与氢氧化钠溶液反应生成等物质的量的水,则氢氧化钠和盐酸反应放出的热量更多,中和热是负值,故盐酸的中和热比醋酸的小,故D正确;答案选D。
【变式5-2】某小组学生用如图所示简易量热计进行中和反应反应热的测定。近似处理实验所用酸、碱溶液的密度为、比热容为,忽略量热计的比热容。
【药品】:盐酸、溶液、溶液。
【实验数据】学生甲进行的三次实验数据如下表所示:
实验次数
反应前体系的温度/℃
反应后体系温度/℃
温度差平均值/℃
盐酸
溶液
平均值
1
24.9
25.1
28.4
2
25.1
25.0
26.3
3
25.0
25.0
28.4
(1)从实验装置上看,还缺少的仪器名称是 。
(2)学生甲实测数据处理
① ℃
②放出的热量 kJ(保留一位数)。
③比该反应理论上放热为Q kJ略微偏小,其原因可能是 (写一条)
(3)学生乙选用KOH溶液,其他均与学生甲同,且操作规范,预测实验放出热量的数值 Q(填“<”或“=”或“>”)。
(4)综合上述实验,以理论上生成时,强酸与强碱的稀溶液中和反应的反应热的热化学方程式为(用含Q的代数式表示) 。
【答案】(1)温度计
(2)3.4 1.4 实验装置保温、隔热效果差或量取溶液的体积时俯视读数(合理即可)
(3)=
(4)
【分析】用一定物质的量的盐酸和NaOH反应,通过测定反应放出的热量计算中和反应的反应热。
【解析】(1)该实验中,需要测出反应前盐酸和NaOH溶液的温度,还要测出混合液最高温度,所以还缺少的仪器名称是温度计,故答案为:温度计;
(2)①三次数据中反应前后温度差分别为3.4℃、1.2℃、3.4℃,第2次数据属于异常数据,舍去不用,则取1、3两次数据的平均值3.4℃,故答案为:3.4;
②盐酸的质量 =50g,溶液的质量 =50g,反应后生成的溶液比热容为,则反应放出的热量 = (50+50)g3.4℃=1428J=1.4kJ,故答案为:1.4;
③由热量的计算公式可知,影响放出热量大小的因素有酸和碱的质量及温度差,这两个因素又与实验操作有关,所以比该反应理论上放热为Q kJ略微偏小的原因可能是实验装置保温、隔热效果差或量取溶液的体积时俯视读数,故答案为:实验装置保温、隔热效果差或量取溶液的体积时俯视读数(合理即可);
(3)KOH和NaOH均为强碱,且均过量,强酸与强碱的稀溶液中和反应生成等物质的量的水,所以实验放出热量的数值=Q,故答案为:=;
(4)盐酸和溶液反应,NaOH溶液过量,盐酸完全反应,生成水的物质的量为0.5mol/L0.05L=0.025mol,生成1mol水放出的热量为 =40QkJ,因此以理论上生成时,强酸与强碱的稀溶液中和反应的反应热的热化学方程式为,故答案为:。
▉题型6 盖斯定律及其应用
【例6】已知下列数据
Fe(s)O2(g)=FeO(s);ΔH1=-272kJ/mol
2Al(s)O2(g)=Al2O3(s);ΔH2=-1675kJ/mol
则2Al(s)+3FeO(s)=Al2O3(s)+3Fe(s)的ΔH3的是
A.+859kJ/mol B.-859kJ/mol
C.-1403kJ/mol D.+1403kJ/mol
【答案】B
【解析】①Fe(s)O2(g)═FeO(s)ΔH1=-272.0kJ•mol-1;②2Al(s)O2(g)═Al2O3(s)ΔH2=-1675kJ•mol-1;依据盖斯定律计算②-①×3得到:3FeO(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+3Fe(s)ΔH3=-859kJ/mol;故选:B。
【变式6-1】黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1
已知碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1
S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1
则x为
A.3a+b-c B.c+3a-b C.a+b-c D.c+a-b
【答案】A
【解析】已知碳的燃烧热为ΔH1=a kJ·mol-1,则碳燃烧的热化学方程式为:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1,②S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1,根据盖斯定律,可得ΔH=3ΔH1+ΔH2—ΔH3,即x=3a+b-c,答案选A。
【变式6-2】化学用语是学习化学的重要工具。下列用来表示物质变化的化学用语错误的是
A.相同条件下,等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,反应的热效应
B.在稀溶液中, ,若将含0.5mol硫酸的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
C.热化学方程式为: ,一定条件下,将和置于密闭的容器中反应生成,则放热46.2kJ
D.CO(g)的燃烧热是,则
【答案】C
【解析】A.等质量的硫蒸气和硫固体,硫蒸气所具有的能量更高,放出的能量更多,反应的热效应,A正确;B.浓硫酸溶于水放出热量,含0.5mol硫酸的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ,B正确;C.该反应为可逆反应,和不能完全反应,放出热量小于46.2kJ,C错误;D.CO(g)的燃烧热是,则 ,D正确;答案选C。
【变式6-3】我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子,脱附后催化剂复原)催化水煤气变换反应。,低温获得高转化率与高反应速率。反应过程示意如图
下列说法正确的是
A.图示显示,状态I的分子在变换过程中均参与了反应
B.若未使用催化剂时水煤气变换反应的焓变为,则
C.从状态I到状态V,存在非极性共价键的断裂和生成
D.
【答案】A
【解析】A.根据图知,状态Ⅰ和状态Ⅱ存在水分子中的化学键断裂,状态Ⅲ中有水分子生成,状态Ⅰ的H2O分子在变换过程中均参与了反应,故A正确;B.催化剂虽然能降低正逆反应的活化能,但不能改变反应的始态和终态,不能改变反应的焓变,即∆H′=∆H,故B错误;C.从状态I到状态V,存在O-H极性键断裂,C=O、H-H键的形成,则不存在非极性共价键的断裂,故C错误;D.终态Ⅳ中得到的物质没有解吸,而解吸过程吸热,根据盖斯定律可知,∆H>∆H1+∆H2+∆H3,故D错误;故选:A。
▉题型7 键能与反应热的互算
【例7】历史上曾用“地康法”制氯气,相关反应为,已知相关化学键的键能(E)如表所示。则该反应的为
化学键
Cl―Cl
O=O
O―H
H―Cl
247
497
463
431
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】=反应物总键能-生成物总键能=氢氯键键能×4+氧氧双键键能×1-氯氯键键能×2-氢氧键键能×4=431×4+497×1-247×2-463×4=-125kJ/mol;
故答案选B;
【变式7-1】如图1、图2分别表示1 mol H2O和1 mol CO2分解时的能量变化情况(单位:kJ)。下列说法错误的是( )
A.CO的燃烧热ΔH=-285 kJ·mol-1
B.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=+134 kJ·mol-1
C.O===O的键能为494 kJ·mol-1
D.无法求得CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)的反应热
【答案】D
【解析】由图1可知,H—H键能为436 kJ/mol,O===O键的键能为247 kJ/mol×2=494 kJ/mol,1 mol H2O(g)分解生成O2(g)和H2(g)的热化学方程式为H2O(g)===O2(g)+H2(g) ΔH=+243 kJ·mol-1,即O2(g)+H2(g)===H2O(g) ΔH=-243 kJ·mol-1;由图2可知,CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-285 kJ/mol,C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-394 kJ/mol;根据分析可知,①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-394 kJ/mol,②H2O(g)===O2(g)+H2(g) ΔH=+243 kJ·mol-1,③CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-285 kJ/mol,由盖斯定律①+②-③可得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=-394+243-(-285)=+134 kJ·mol-1,故B正确;由图1可知,O===O键的键能为247 kJ/mol×2=494 kJ/mol,C正确;根据盖斯定律,将两式H2O(g)===O2(g)+H2(g) ΔH=+243 kJ·mol-1、CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-285 kJ/mol相加可得CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)的反应热ΔH=243+(-285)=-42 kJ·mol-1,D错误。
【变式7-2】将和置于密闭容器中,在250℃下只发生如下两个反应:
一段时间后,和恰好全部消耗,共放出热量。
已知:部分化学键的键能(化学键断裂时吸收或释放的能量)如下表所示:
化学键
F—F
Cl—Cl
F—Cl(中)
F—Cl(中)
键能
157
X
248
172
则X的值为
A.168 B.243 C.258 D.308
【答案】B
【解析】根据反应热与键能的关系△H=反应物的总键能−生成物的总键能,由题意Cl2+F2═2ClF ΔH1=akJ/mol;Cl2+3F2═2ClF3 ΔH2=bkJ/mol可知;ΔH1=(X+157−2×248)kJ/mol=(X-339)kJ/mol,ΔH2=(X+3×157−2×3×172)kJ/mol=(X−561)kJ/mol,即a=X-339,b=X−561,设参与Cl2+F2═2ClF ΔH1=akJ/mol的氯气物质的量为m,则消耗的氟气也为m,剩下的氯气和氟气正好按Cl2+3F2═2ClF3 ΔH2=bkJ/mol的系数比反应,即=,解之得,m=1.5mol,则有1.5mol×(339-X) kJ/mol+0.5mol×(561-X)kJ/mol=303kJ,解之得x=243,故答案选B。
【变式7-3】生物天然气是一种生物质能,它是由秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵后产生的,主要成分为。回答下列问题:
(1)。若1mol水蒸气转化为液态水放热44kJ,则表示燃烧热的热化学方程式为 。
(2)甲烷可用于生产合成气,其反应 ΔH=+206kJ/mol,已知断裂1mol相关化学键所需的能量如下表,则a= kJ/mol。
化学键
键能/kJ/mol
436
465
a
1076
【答案】(1)
(2)415
【解析】(1) ①;1mol水蒸气转化为液态水放热44kJ,则有: ②;反应①+②2得到,,根据盖斯定律可计算出,该反应的==,则表示燃烧热的热化学方程式为 ;
(2)=反应物键能总和-生成物键能总和,则==+206,则a=415。
▉题型8 化学反应的热效应综合题
【例8】研究大气中含硫化合物(主要是和)的转化具有重要意义。
(1)工业上采用高温热分解的方法制取,在膜反应器中分离,发生的反应为
已知:① ;②
则 (用含、的式子表示)。
(2)土壤中的微生物可将大气中的经两步反应氧化成,两步反应的能量变化示意图如下:
则 。1mol全部被氧化为的热化学方程式为 。
(3)将和空气的混合气体通入、、的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。
①该循环过程中的作用是 ,图示总反应的化学方程式为 。
②已知反应③生成1mol时放出akJ热量,则反应③中转移个电子时,放出 kJ热量。(用含a的式子表示)
【答案】(1)
(2)-442.39
(3)催化作用
【解析】(1)已知:①;②,根据盖斯定律,①×2+②得为,其;
(2)根据第一步反应的能量图可知 ,则的焓变为;
根据第二步反应的能量图可知 ,将第一步反应和第二步反应相加得到
(3)整个循环过程中没有被消耗,是催化剂,起催化作用;反应③的方程式为: ,已知反应③生成1mol时放出akJ热量,根据反应方程式可知生成1mol转移2mol电子,所以转移个电子时,放出热量。
【变式8-1】完成下列问题。
(1)已知充分燃烧ag乙炔气体时生成二氧化碳气体和液态水,并放出热量,乙炔的燃烧热热化学方程式为 。
(2)在发射“神舟”十一号的火箭推进器中装有肼和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。
已知: ;
若用液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水,则整个过程中放出的热量为 。
(3)已知:I.
II.
III.
则由和反应生成的焓变为 。(用,,,表达)
(4)研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:
反应I:
反应III:
反应II的热化学方程式: 。
(5)我国科学家实现了在铜催化剂条件下将转化为。计算机模拟单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示。(单位为)
该反应的热化学方程式: 。(用相对能量的变化来表示)
(6)甲硅烷是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成和液态水。已知室温下甲硅烷自燃放出热量,则该反应的热化学方程式为 。
【答案】(1)C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-2bkJ/mol
(2)163.52kJ
(3)
(4)
(5)
(6)
【解析】(1)a g乙炔(C2H2)的物质的量为mol,充分燃烧生成mol二氧化碳和液态水,已知二氧化碳气体的物质的量为1mol,则a=13g,即0.5mol乙炔充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出b kJ的热量,由此算出1mol乙炔完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时可以放出2bkJ的热量,所以乙炔燃烧热的热化学方程式为:C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-2bkJ/mol;
(2)液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式为:,6.4g液态肼的物质的量为0.2mol,放出热量163.52kJ。
(3)石墨和氢气反应生成1molC2H2(g):,由盖斯定律可知,此反应可由上述反应经得到,故焓变为。
(4)由图中物质的转化过程可知,反应II中二氧化硫和水歧化生成硫酸和硫,由盖斯定律,热化学方程式为,可计算。故热化学方程式为:。
(5)由图可知,反应物相对总能量为0,生成物相对总能量为-1.02eV(单个分子),故热化学方程式为:。
(6)1g甲硅烷自燃放出热量44.6kJ,1mol甲硅烷自燃放出热量32×44.6kJ,热化学方程式为。
【变式8-2】2023年,中国航天又迎来了突飞猛进的一年,在载人航天、火星探测与月球探测等领域均取得了重大成就。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,1.68L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量为1.2g,M在常温常压下完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出66.77kJ的热量。
(1)M的分子式为 。该气体的燃烧热Q= 。(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。H2可用CO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℃、101kPa下,
H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH1=+241.8kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH2=-110.5kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5kJ·mol-1
(2)25℃、101kPa下,CO与水蒸气反应转化为H2和CO2的热化学方程式为 。
III.火箭发射常用N2H4(l)(肼)作燃料,与氧化剂NO2反应生成N2和水蒸气。
已知:
(3)请写出N2H4作为火箭燃料与NO2反应的热化学方程式 。
(4)1molN2H4与足量NO2反应生成N2和液态水时,放出的热量是 kJ。
(5)上述N2H4与NO2反应能够成功用于火箭推进器的原因:①反应释放大量的热;② 。
【答案】(1)CH4 890.3 kJ・mol-1
(2)CO(g) +H2O(g) = H2(g)+ CO2(g) ΔH = -41.2 kJ·mol-1
(3)2N2H4(l) +2NO2(g) = 3N2(g) +4H2O(g) ΔH = -1134.4 kJ·mol-1
(4)655.2
(5)能快速产生大量气体
【解析】(1)标准状况下,气态燃料的物质的量为,其摩尔质量。该燃料仅由、元素组成,则其分子式为。根据题干可知完全燃烧生成和放出热量,则完全燃烧放出的热量为,则其燃烧热为。答案为:;。
(2)令上述热化学方程式分别为反应i、ii、iii,则i-ii+iii即得到反应iv:,根据盖斯定律可知。答案为:。
(3)根据图像可写出如下热化学方程式:
(1)
(2)
根据盖斯定律,(2)2-(1)即可得到反应式(3):,则。答案为:。
(4)已知反应(4),用上述反应(3)+(4)即可得到目标式:。根据热化学方程式的含义可知:与足量反应生成和液态水时,放出的热量为。答案为:。
(5)根据上述与反应,该反应能够成功用于火箭推进剂的原因除了反应释放大量的热之外,还能快速产生大量气体。答案为:能快速产生大量气体。
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