内容正文:
第一章 化学反应的热效应
讲评拓展课1 能量图像与反应热比较
探究任务 1.探究能量图像的含义及其分析方法。
2.探究反应热的影响及比较方法。
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01
探究任务1 能量图像的含义及其分析
探究任务2 反应热(ΔH)的比较
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3
[注意] a与b分别为反应物断键吸收的总能量与生成物成键释放的总能量。
探究任务1 能量图像的含义及其分析
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某反应由两步反应A→B→C构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应
B.A→C的ΔH=-(E4-E3-E1+E2)
C.三种化合物的稳定性B<A<C
D.A→B反应,反应条件一定要加热
√
√
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BC [A→B的反应为吸热反应,B→C的反应为放热反应,A错误;A与C的能量差为E4-E3-E1+E2,由题图知反应放热,故ΔH=-(E4-E3-E1+E2),B正确;物质的总能量越低越稳定,三种化合物的稳定性B<A<C,C正确;A→B的反应为吸热反应,但吸热反应不一定要加热,D错误。]
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1.某化学反应的能量变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.该反应可能不需要加热就能够发生
B.该反应断键吸收的总能量大于成键释放的
总能量
C.该反应的反应热ΔH>0
D.该反应的化学方程式可能为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
D [由题图可知该反应为吸热反应,而2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe为放热反应,D错误。]
√
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2.如图所示,E1=393.5 kJ·mol-1,E2=395.0 kJ·mol-1,下列说法或热化学方程式正确的是( )
A.断裂1 mol石墨的化学键吸收的能量比
断裂1 mol金刚石的化学键吸收的能量少
B.石墨与金刚石之间的转化是物理变化
C.金刚石的稳定性强于石墨的稳定性
D.C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1
√
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D [根据题意可得:①C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-395.0 kJ·mol-1,②C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律,将②-①可得:C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1,为吸热反应,可说明石墨总能量较低,金刚石不如石墨稳定,石墨所含共价键键能较大,则断裂1 mol石墨中的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石中的化学键吸收的能量多,故A、C错误,D正确;石墨和金刚石是两种不同的单质,故石墨和金刚石之间的转化是化学变化,故B错误。]
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1.看ΔH的正、负号
带“+”“-”号比较大小:吸热反应ΔH1>0,放热反应ΔH2<0;则ΔH1>ΔH2。
2.看化学计量数
同一化学反应:|ΔH|与化学计量数成正比。对于放热反应,化学计量数越大,ΔH越小;对于吸热反应,化学计量数越大,ΔH越大。
探究任务2 反应热(ΔH)的比较
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3.看物质的聚集状态
同一化学反应中物质的聚集状态不同,反应热数值大小也不同
EA(g)>EA(l)>EA(s)
例如:(1)同一生成物状态不同
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1
A(g)+B(g)===C(l) ΔH2
利用ΔH=E(生成物)-E(反应物)可判断ΔH1>ΔH2。
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(2)同一反应物状态不同
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
利用ΔH=E(生成物)-E(反应物)可判断ΔH1<ΔH2。
4.看反应程度,对于放热反应,反应程度越大,ΔH越小,对于吸热反应,反应程度越大,ΔH越大。
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5.根据盖斯定律找出反应热关系确定ΔH大小
例如:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2
可判断C(s)CO2(g)
C(s)CO(g)CO2(g)
ΔH2+ΔH3=ΔH1,
又ΔH3<0,所以ΔH2>ΔH1。
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已知:CH4在一定条件下可发生一系列反应,如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.ΔH1>ΔH5 B.ΔH3=ΔH2-ΔH5
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4 D.ΔH4>0
√
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B [A.水蒸气的能量大于液态水,甲烷燃烧生成液态水时放热多,所以ΔH1>ΔH5,故A正确;B.根据盖斯定律,ΔH3=ΔH5-ΔH2,故B错误;C.根据盖斯定律,ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4,故C正确;D.液态水转化为水蒸气吸热,所以ΔH4>0,故D正确。]
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1.下列各组热化学方程式中,化学反应的反应热ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2
②C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(g) ΔH3
2C3H8(g)+10O2(g)===6CO2(g)+8H2O(g) ΔH4
③2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH5
NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH6
A.① B.①③ C.②③ D.①②③
√
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C [①C的燃烧反应为放热反应,即ΔH<0,并且C完全燃烧放出的热量较多,所以反应热ΔH:ΔH2>ΔH1,①不符合题意;②C3H8的燃烧反应为放热反应,即ΔH<0,后者反应化学计量数为前者的两倍,则后者放热多,所以反应热ΔH:ΔH3>ΔH4,故②符合题意;③水的分解为吸热反应,即ΔH>0,后者酸碱中和反应为放热反应,即ΔH<0,所以反应热ΔH:ΔH5>ΔH6,故③符合题意。]
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2.Li/Li2O体系的能量循环如图所示。下列说法正确的是( )
A.ΔH3<0
B.ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH6
C.ΔH6>ΔH5
D.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
C [断裂化学键吸收能量,氧气断裂化学键变为氧原子过程中吸收热量,ΔH3>0, A错误;由盖斯定律分析可知:反应一步完成与分步完成的热效应相同,ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH6, B、D错误,C正确。]
√
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02
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19
1.下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
据此判断下列说法中正确的是( )
A.石墨转变为金刚石是吸热反应
B.白磷比红磷稳定
C.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1,S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH>0
A [B项,白磷能量高于红磷,红磷较稳定,错误;C项,从图Ⅲ可知,ΔH1<ΔH2,错误;D项,由图Ⅳ可知ΔH<0,错误。]
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√
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2.2C(s)+O2(g)===2CO(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
√
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5
A.C的燃烧热ΔH为-110.5 kJ·mol-1
B.该反应的热化学方程式是2C(s)+
O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
C.C燃烧热的热化学方程式是C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
D.12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g),放出的热量为110.5 kJ
B [C的燃烧热是1 mol C(s)生成CO2(g)放出的热量,A、C错误;生成14 g CO(0.5 mol CO)放出的热量为55.25 kJ,D错误。]
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3.已知:Mn(s)+O2(g)===MnO2(s) ΔH1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
Mn(s)+S(s)+2O2(g)===MnSO4(s) ΔH3
则下列表述正确的是( )
A.ΔH2>0
B.ΔH3>ΔH1
C.Mn+SO2===MnO2+S ΔH=ΔH2-ΔH1
D.MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=ΔH3-ΔH2-ΔH1
√
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D [A项,S燃烧的反应为放热反应,所以ΔH2<0,错误;B项,ΔH1+ΔH2>ΔH3,因为ΔH2<0,所以ΔH3<ΔH1,错误;C项,根据盖斯定律可知,第一个反应减去第二个反应即可得到反应:Mn(s)+SO2(g)===MnO2(s)+S(s),此反应的ΔH=ΔH1-ΔH2,且热化学方程式中要写出物质的状态,错误;D项,根据盖斯定律可知,第三个反应减去第二个反应再减去第一个反应即可得到反应:MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=ΔH3-ΔH1-ΔH2,正确。]
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4.对于反应a:C2H4(g)⥫⥬C2H2(g)+H2(g),反应b:2CH4(g) ⥫⥬C2H4(g)+2H2(g),当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)+2H2(g)===CH4(g) ΔH1;②2C(s)+H2(g)===C2H2(g) ΔH2;③2C(s)+2H2(g)===C2H4(g) ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH2>ΔH3>ΔH1
C.ΔH2>ΔH1>ΔH3 D.ΔH3>ΔH2>ΔH1
1
2
3
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5
B [对于反应a、反应b,升高温度平衡都向右移动,故二者均为吸热反应,ΔHa>0、ΔHb>0。经分析知a=②-③,ΔHa=ΔH2-ΔH3>0,推知ΔH2>ΔH3;b=③-2×①,故ΔHb=ΔH3-2ΔH1>0,推知ΔH3>2ΔH1>ΔH1。]
√
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5.有关研究需要得到反应C3H8(g) ===3C(石墨,s)+4H2(g)的ΔH,但测定实验难进行。设计如图可计算得到:
1
2
3
4
5
(1)ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。
[解析] 由图可知1 mol C3H8(g)、5 mol O2(g)的总能量低于3 mol C(石墨,s)、4 mol H2(g)和5 mol O2(g)的总能量,故C3H8(g)===3C(石墨,s)+4H2(g)为吸热反应,ΔH>0。
[答案] >
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(2)ΔH=________________(用图中其他反应的反应热表示)。
[解析] 由图可写出下列热化学方程式:
a.C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH1
b.3C(石墨,s)+3O2(g)===3CO2(g) ΔH2
c.4H2(g)+2O2(g)===4H2O(l) ΔH3
根据盖斯定律,由a-b-c可得:
C3H8(g)===3C(石墨,s)+4H2(g)
ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3。
[答案] ΔH1-ΔH2-ΔH3
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(3)将图中的H2O(l)改为H2O(g)则ΔH3______(填“变大”或“变小”)。
[解析] 将H2O(l)改为H2O(g)放出的热量变少,ΔH3变大。
[答案] 变大
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$$