内容正文:
第01讲 反应热
内容导航——预习四步曲
第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
第二步:练
练习题 强方法:教材习题学解题、强化关键解题方法
练考点 会应用:核心考点精准练、快速掌握知识应用
第三步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第四步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1 反应热及其测定
1.体系与环境
被研究的物质系统称为 ,与体系相互影响的其他部分称为 。如:将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应 ;盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作 。热量是指因温度不同而在体系与环境之间 或 的能量。
2.反应热
在等温条件下,化学反应体系向环境 或从环境 的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
3.实验探究:中和反应反应热的测定
(1)测定原理:环境温度不变时,根据测得的 的温度变化和有关物质的 等来计算反应热。即利用公式Q=cmΔt进行计算。
(2)实验装置
①将如图实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
②各部分仪器的作用
a.玻璃搅拌器的作用是使 混合均匀充分接触。
b.隔热层的作用是 热量的散失。
c.温度计的作用是测定反应前后反应体系的 。
(3)实验步骤
①反应物温度测量(t1):测量混合前50 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液的温度,取两温度 ,记录为 温度t1。
②反应后体系温度测量(t2):将酸碱溶液迅速混合,用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录为 温度t2。
③重复实验操作两次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
(4)实验数据处理
某实验小组测定数据如下
温度
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2-t1)/℃
盐酸
NaOH
平均值
温差
平均值
1
25.0
25.2
25.1
28.5
3.4
3.4
2
24.9
25.1
25.0
28.3
3.3
3
25.6
25.4
25.5
29.0
3.5
设溶液的密度均为1 g·cm-3,中和后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,根据实验数据计算出该反应放出的热量Q≈1.42 kJ,则生成1 mol H2O时放出的热量为56.8 kJ。
(5)实验结论
大量实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液,发生中和反应生成1 mol H2O时,放出57.3 kJ的热量。
【易错警示】
(1)为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH溶液。
(2)测量完盐酸的温度后,温度计应冲洗干净并擦干。
(3)酸碱溶液一次迅速混合。
知识点二 反应热与焓变
1.内能
内能是体系内物质的各种能量的总和,受 、 和物质的 等影响。
2.焓与焓变
(1)焓与焓变的定义
焓:与内能有关的物理量——焓(符号为H)
焓变:生成物与反应物的焓值差。用符号 ΔH表示。ΔH 的常用单位是kJ/mol (或kJ·mol -1)。
(2)反应热与焓变的关系
在等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的 ,因此常用ΔH表示反应热。
ΔH =H(生成物)-H(反应物)。
(3)焓变与吸热反应和放热反应的关系
①放热反应:反应体系向环境 能量,反应体系的焓 ,ΔH为负值,即ΔH<0。
②吸热反应:反应体系从环境 能量,反应体系的焓 ,ΔH为正值,即ΔH>0。
【易错警示】
(1)吸热反应和放热反应均为化学变化。
(2)吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系,需要加热的反应也可能是放热反应。
(3)一般来说,物质具有的能量越低,物质越稳定;物质内的总键能越大,物质越稳定。
3.从微观角度理解反应热的实质
以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明,如图所示:
由图可知:
化学键
反应中能量变化
断裂或形成1 mol化学键的能量变化
断裂或形成化学键的总能量变化
H—H
吸收 kJ
共吸收 kJ
Cl—Cl
吸收 kJ
H—Cl
放出 kJ
共放出 kJ
结论
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH= kJ·mol-1
①图示:化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示:
其中,E1表示反应物断裂化学键 的总热量,E2表示生成物形成化学键 的总热量,E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为 反应。
②焓变计算公式:ΔH=E总(断键)-E总(成键)
知识点3 热化学方程式
1.热化学方程式:表明反应所 或 的热量的化学方程式,表明了化学反应中的 变化和 变化。
例:已知25 ℃、101 kPa下,2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,其表示在25 ℃、101 kPa,2 mol H2(气态)与1 mol O2(气态)完全反应生成2 mol 液态水时 的热量是571.6 kJ。
【特别提醒】ΔH的单位中“mol-1”的含义
对一个化学反应,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必须与化学方程式一一对应。
2.意义:不仅表示化学反应中的 变化,也表明了化学反应中的 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,2 mol H2(氢气)与1 mol O2(氧气)完全反应生成2 mol 液态水时 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。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa。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”,溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH,若为 反应,ΔH为“-”;若为 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。
【易错警示】热化学方程式易错点
(1)可逆反应的热效应
可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量一定比该值小。
(2)热化学方程式中物质必须指明聚集状态。
(3)ΔH的单位为kJ·mol-1。
(4)“===”上方不写反应条件,而写发生反应的环境状况、温度和压强。
知识点4 燃烧热
1.概念:在101 kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
单位: ,通常利用 由实验测得。
各元素的指定产物:C→CO2(g) H→H2O(l)
S→SO2(g) N→N2(g)
2.意义
甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,或ΔH=-890.3 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 mol甲烷完全燃烧生成1 mol CO2(g)和2 mol H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。
3.表示燃烧热的热化学方程式的书写
书写表示燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如:
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
【方法技巧】燃烧热的热化学方程式正误判断
“一看”可燃物的化学计量数是否为1。
“二看”元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物。
“三看”ΔH是否为“-”及单位是否正确。
教材习题01(P13)
1.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol Cu(s)与适量O 2 (g)反应生成CuO(s),放出157.3 kJ的热量。
解题方法
教材习题04(P13)
5.氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言,氢能有可能成为人类未来的主要能源。
(1)为什么说氢能是一种理想的绿色能源?
(2)请根据附录Ⅰ所提供的燃烧热数据,计算相同质量的氢气、甲烷、乙醇在25 ℃和101 kPa时完全燃烧放出的热量,据此说明氢气作为能源的优点。
解题方法
考点一 中和反应的反应热及测定
1.某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH=-52.3 kJ·mol-1,造成这一结果的原因不可能的是( )
A.实验装置保温、隔热效果差
B.用量筒量取盐酸时仰视读数
C.分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中
D.用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
2.为了测定酸碱反应的中和热,计算时至少需要的数据是( )
①酸溶液的浓度和体积 ②碱溶液的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量(单位:kg) ⑤生成水的物质的量 ⑥反应前后温度变化 ⑦操作所需的时间
A.①②③⑥ B.①③④⑤
C.③④⑤⑥ D.全部
3.用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸和50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液测定
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)的反应热(ΔH)的实验时,下列说法不正确的是( )
A.酸碱混合时,量筒中NaOH溶液应缓缓倒入量热计内筒中,不断用玻璃搅拌器搅拌
B.装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热,减少热量损失
C.用量筒量取NaOH溶液时,仰视取液,测得的反应热ΔH不变
D.改用25 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行测定,ΔH数值不变
考点二 化学反应中能量变化图像
4.根据下图所示的过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是( )
A.H2(g)转化为氢原子是一个放热过程
B.1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高
C.1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量
D.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH=-183 kJ·mol-1
5.根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况,判断下列说法错误的是( )
A.直观看,该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
B.2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时,能放出498 kJ能量
C.断裂1 mol NO分子中的化学键,需要吸收632 kJ能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)的反应热ΔH=-180 kJ·mol-1
6.关于如图的说法不正确的是( )
A.1 mol固态碘与1 mol氢气化合生成2 mol HI气体时,需要吸收5 kJ的能量
B.2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol氢气时需要吸收12 kJ的能量
C.1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量
D.碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应
考点三 反应热与化学键的关系
7.根据下图所示的过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是( )
A.H2(g)转化为氢原子是一个放热过程
B.1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高
C.1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量
D.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH=-183 kJ·mol-1
8.根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况,判断下列说法错误的是( )
A.直观看,该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
B.2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时,能放出498 kJ能量
C.断裂1 mol NO分子中的化学键,需要吸收632 kJ能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)的反应热ΔH=-180 kJ·mol-1
9.肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O==O为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是( )
A.194 B.391 C.516 D.658
考点四 热化学方程式正误判断
10.下列说法正确的是( )
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式
D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ
11.下列有关H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1的说法正确的是( )
A. 代表所有的酸碱中和反应
B.反应物一定是强酸与强碱
C.强酸与强碱的中和反应的热化学方程式都可以这样表示
D.表示稀的强酸溶液与稀的强碱溶液反应生成可溶性盐和1 mol液态水时放出57.3 kJ热量
12.含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,表示该反应的热化学方程式是( )
A.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+28.7 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-28.7 kJ·mol-1
C.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.4 kJ·mol-1
D.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ·mol-1
考点五 燃烧热及其判断
13.25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH=-393.5 kJ·mol-1、ΔH=-285.8 kJ·mol-1、ΔH=-890.3 kJ·mol-1、ΔH=-2 800 kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ·mol-1
14.航天燃料从液态变为固态,是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭材料,燃烧时放出巨大的能量,已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是(铍的相对原子质量为9)( )
A.Be+O2===BeO ΔH=-564.3 kJ·mol-1
B.Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=+564.3 kJ·mol-1
C.Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
D.Be(s)+O2(g)===BeO(g) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
15.已知在一定条件下,CO的燃烧热为283 kJ·mol-1,CH4的燃烧热为890 kJ·mol-1,由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧,释放的热量为( )
A.2 912 kJ B.2 953 kJ
C.3 236 kJ D.3 867 kJ
知识导图记忆
知识目标复核
【学习目标】
1.能正确认识和判断放热反应和吸热反应。
2.理解反应热测定的原理和方法,会分析产生误差的原因。
3.能辨识化学反应中的能量转化形式,正确理解反应热和焓变的概念。
4.会正确书写热化学方程式和判断正误。
5.理解辨识燃烧热的概念,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式,学会关于燃烧热的相关计算。
【学习重难点】
1.反应热的测定。
2.燃烧热的相关计算。
3.热化学方程式和判断正误。
1.(24-25高二上·山西晋城·期中)某反应过程的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.为反应的活化能
B.反应为放热反应
C.A的能量一定低于B的能量
D.使用催化剂,可改变该反应的
2.(24-25高二上·天津蓟州·期中)下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是
A.化学反应都伴随着能量变化,伴随着能量变化的都是化学反应
B.需加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.化学反应中的能量变化的大小只与反应物的质量多少有关
D.化学键的断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
3.(2025高二上·江苏淮安·学业考试)下列反应或过程中能量的变化如图所示的是
A.
B.
C.
D.
4.(24-25高二上·浙江宁波·期中)某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C.实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器,则测定结果数值偏低
D.若用NaOH固体测定中和反应反应热,则测定结果无影响
5.(24-25高二上·河北沧州·月考)用的盐酸与的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应的反应热。下列说法错误的是
A.环形玻璃搅拌棒的作用是使盐酸与氢氧化钠溶液充分混合
B.氢氧化钠溶液浓度较大的原因是保证盐酸充分反应
C.为了使反应充分发生,可向酸溶液中分次加入碱溶液
D.若用同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验,所测得的中和反应的反应热偏大
6.(24-25高二上·海南海口·期末)下列热化学方程式能表示物质燃烧热(的数值均正确)的是
A.的燃烧热:
B.的燃烧热:
C.的燃烧热:
D.的燃烧热:
7.(24-25高二上·甘肃兰州·期末)下列热化学方程式(数值均正确)能表示可燃物燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
8.(24-25高二上·江苏连云港·期末)已知:25℃、101kPa 时,1gH2完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,下列热化学方程式中书写正确的是
A.2H2(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ΔH=+ 571.6kJ/mol
B.H2(g)+O₂(g)=H2O(g) ΔH= -285.8kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH= -285.8kJ/mol
D.H2(g)+O₂(g)=H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol
9.(24-25高二上·陕西安康·月考)在、下,将通入溶液中充分反应(不考虑气体逸出),测得反应放出的热量,已知该条件下,将通入溶液中充分反应放出的热量。则下列表示与溶液反应生成溶液的热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
10.(24-25高二上·山西太原·期中)下列说法不正确的是
A.稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热为57.3 kJ•mol−1,则表示稀硫酸与稀氢氧化钾溶液中和热的热化学方程式为:H2SO4(l)+KOH(l)=K2SO4(l)+H2O(l) △H=−57.3 kJ•mol−1
B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ/mol,则表示CO(g)燃烧热的热化学方程式为:CO (g)+O2(g)=CO2 (g) ΔH=−283.0 kJ•mol−1
C.已知H−H键键能为436 kJ•mol−1,H−N键键能为391 kJ•mol−1,根据化学方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=−92.4kJ•mol−1,则N≡N键的键能约为946kJ•mol−1
D.一定条件下,反应2CO(g)=CO2(g)+C(s)可自发进行,则该反应的△H<0
11.(24-25高二上·广西·期中)下列说法正确的是
A.1mol物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,叫该物质的燃烧热
B.酸和碱发生中和反应生成2mol水时的反应热叫中和热
C.反应热就是焓变
D.简易量热计由内筒、外壳、隔热层、杯盖、温度计、玻璃搅拌器构成
12.(24-25高二上·浙江温州·期中)根据下图所示的过程中的能量变化情况,判断下列说法不正确的是
A.转化为氯原子是一个吸热过程
B.和的总能量比的总能量高
C.1个分子中的化学键断裂时需要吸收能量
D.和反应生成的反应热
13.(24-25高二上·山西太原·期中)已知:在25℃和101kPa下,强酸的稀溶液和强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol 时,放出57.3kJ的热量;某些物质的燃烧热数据如下表所示:
物质
甲醇
氢气
葡萄糖
-726.5
-285.8
-2800
根据以上信息,下列热化学方程式表示正确的是
A.稀和溶液反应:
B.
C.
D.
14.(24-25高二上·河南焦作·期中)工业上常用硫制取硫酸。下列说法正确的是
A. , ,
B. , ,
C. ,是硫的燃烧热
D. ,是中和反应的反应热
15.(24-25高二上·浙江嘉兴·期中)下列热化学方程式书写正确的是
A.甲醇的标准燃烧热为,其燃烧热化学方程式为:
B.500℃、30MPa下,将0.5mol和1.5mol置于密闭容器中充分反应生成放热19.3kJ,其热化学方程式为
C.在101kPa时,2g完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为
D.和反应的中和热,则稀硝酸溶解在相同条件下的热化学方程式为
16.(24-25高二上·北京·期中)下列能正确表示物质燃烧热的热化学方程式是
A.C(石墨, ΔH
B. ΔH
C. ΔH
D. ΔH
17.(24-25高二上·甘肃兰州·期中)下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+2×283.0kJ/mol
B.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ/mol,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3)kJ/mol
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
18.已知:H2(g)+F2(g)=2HF(g)的能量变化如图所示,有关叙述正确的是
A.HF(g)分解生成H2(g)和F2(g)的反应放热
B.在相同条件下,1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和大于2 mol HF(g)的能量
C.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol HF(l)放出的热量小于
D.断裂1 molH-H键和1 mol F-F键吸收的能量大于形成2 molH-F键放出的能量
19.(24-25高二上·浙江温州·期中)下列说法正确的是
A.同温同压下,在光照和点燃条件下的相同
B. , ;
C.一定条件下,将1mol置于密闭容器中充分反应生成和,吸收热量19.3kJ,其热化学方程式可表示为 kJ/mol
D.在稀溶液中: kJ·mol-1,若将含1molHCl的盐酸与含1mol的氨水混合,放出的热量等于57.3kJ
20.(24-25高二上·浙江杭州·期末)在25℃和下,下列热化学方程式书写正确的是
A.燃烧生成液态水,放出热量:
B.硫粉在中完全燃烧生成,放出热量:
C.乙炔的燃烧热是:
D.中和热为,氢氧化钡稀溶液与稀硫酸反应:
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第01讲 反应热
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第一步:学
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第二步:练
练习题 强方法:教材习题学解题、强化关键解题方法
练考点 会应用:核心考点精准练、快速掌握知识应用
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第四步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1 反应热及其测定
1.体系与环境
被研究的物质系统称为体系,与体系相互影响的其他部分称为环境。如:将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系;盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
2.反应热
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
3.实验探究:中和反应反应热的测定
(1)测定原理:环境温度不变时,根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。即利用公式Q=cmΔt进行计算。
(2)实验装置
①将如图实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
②各部分仪器的作用
a.玻璃搅拌器的作用是使反应物混合均匀充分接触。
b.隔热层的作用是减少热量的散失。
c.温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
(3)实验步骤
①反应物温度测量(t1):测量混合前50 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液的温度,取两温度平均值,记录为起始温度t1。
②反应后体系温度测量(t2):将酸碱溶液迅速混合,用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录为终止温度t2。
③重复实验操作两次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
(4)实验数据处理
某实验小组测定数据如下
温度
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2-t1)/℃
盐酸
NaOH
平均值
温差
平均值
1
25.0
25.2
25.1
28.5
3.4
3.4
2
24.9
25.1
25.0
28.3
3.3
3
25.6
25.4
25.5
29.0
3.5
设溶液的密度均为1 g·cm-3,中和后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,根据实验数据计算出该反应放出的热量Q≈1.42 kJ,则生成1 mol H2O时放出的热量为56.8 kJ。
(5)实验结论
大量实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液,发生中和反应生成1 mol H2O时,放出57.3 kJ的热量。
【易错警示】
(1)为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH溶液。
(2)测量完盐酸的温度后,温度计应冲洗干净并擦干。
(3)酸碱溶液一次迅速混合。
知识点二 反应热与焓变
1.内能
内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
2.焓与焓变
(1)焓与焓变的定义
焓:与内能有关的物理量——焓(符号为H)
焓变:生成物与反应物的焓值差。用符号 ΔH表示。ΔH 的常用单位是kJ/mol (或kJ·mol -1)。
(2)反应热与焓变的关系
在等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的焓变,因此常用ΔH表示反应热。
ΔH =H(生成物)-H(反应物)。
(3)焓变与吸热反应和放热反应的关系
①放热反应:反应体系向环境释放能量,反应体系的焓减小,ΔH为负值,即ΔH<0。
②吸热反应:反应体系从环境吸收能量,反应体系的焓增大,ΔH为正值,即ΔH>0。
【易错警示】
(1)吸热反应和放热反应均为化学变化。
(2)吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系,需要加热的反应也可能是放热反应。
(3)一般来说,物质具有的能量越低,物质越稳定;物质内的总键能越大,物质越稳定。
3.从微观角度理解反应热的实质
以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明,如图所示:
由图可知:
化学键
反应中能量变化
断裂或形成1 mol化学键的能量变化
断裂或形成化学键的总能量变化
H—H
吸收436 kJ
共吸收679 kJ
Cl—Cl
吸收243 kJ
H—Cl
放出431 kJ
共放出862 kJ
结论
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH=-183 kJ·mol-1
①图示:化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示:
其中,E1表示反应物断裂化学键吸收的总热量,E2表示生成物形成化学键放出的总热量,E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。
②焓变计算公式:ΔH=E总(断键)-E总(成键)
知识点3 热化学方程式
1.热化学方程式:表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式,表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
例:已知25 ℃、101 kPa下,2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,其表示在25 ℃、101 kPa,2 mol H2(气态)与1 mol O2(气态)完全反应生成2 mol 液态水时放出的热量是571.6 kJ。
【特别提醒】ΔH的单位中“mol-1”的含义
对一个化学反应,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必须与化学方程式一一对应。
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,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。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa。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”,溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。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。
【易错警示】热化学方程式易错点
(1)可逆反应的热效应
可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量一定比该值小。
(2)热化学方程式中物质必须指明聚集状态。
(3)ΔH的单位为kJ·mol-1。
(4)“===”上方不写反应条件,而写发生反应的环境状况、温度和压强。
知识点4 燃烧热
1.概念:在101 kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
单位:kJ·mol-1,通常利用量热计由实验测得。
各元素的指定产物:C→CO2(g) H→H2O(l)
S→SO2(g) N→N2(g)
2.意义
甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,或ΔH=-890.3 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 mol甲烷完全燃烧生成1 mol CO2(g)和2 mol H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。
3.表示燃烧热的热化学方程式的书写
书写表示燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如:
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
【方法技巧】燃烧热的热化学方程式正误判断
“一看”可燃物的化学计量数是否为1。
“二看”元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物。
“三看”ΔH是否为“-”及单位是否正确。
教材习题01(P13)
1.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol Cu(s)与适量O 2 (g)反应生成CuO(s),放出157.3 kJ的热量。
解题方法
1 mol Cu(s)与0.5 molO 2 (g)反应生成CuO(s),放出157.3 kJ的热量,所以热化学方程式为Cu(s)+0.5O2 (g) =CuO(s) ΔH=-157.3 kJ/mol。
【答案】Cu(s)+0.5O2 (g) =CuO(s) ΔH=-157.3 kJ/mol
教材习题04(P13)
5.氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言,氢能有可能成为人类未来的主要能源。
(1)为什么说氢能是一种理想的绿色能源?
(2)请根据附录Ⅰ所提供的燃烧热数据,计算相同质量的氢气、甲烷、乙醇在25 ℃和101 kPa时完全燃烧放出的热量,据此说明氢气作为能源的优点。
解题方法
(1)氢气本身无毒,极易燃烧,燃烧的产物是水,对环境无污染,由水可制得氢气,原料来源丰富。
(2)1gH2完全燃烧放出的热量是142.9kJ;1g CO完全燃烧放出的热量是10.1kJ;1gCH4完全燃烧放出的热量是
55.6kJ。氢气作为能源的优点:热值高。
【答案】(1)氢气燃烧的产物是水,对环境无污染。(2)氢气作为能源的优点:热值高。
考点一 中和反应的反应热及测定
1.某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH=-52.3 kJ·mol-1,造成这一结果的原因不可能的是( )
A.实验装置保温、隔热效果差
B.用量筒量取盐酸时仰视读数
C.分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中
D.用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
【答案】B
【解析】若装置保温、隔热效果差,会造成较多的热量损失,测得的反应热数值偏小,A项可能;仰视读数时,实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积,会导致放出的热量变多,B项不可能;C项操作会导致较多的热量损失,C项可能;D项操作会导致测得的NaOH溶液的初始温度偏高,最后计算出的反应放出的热量比实际放出的热量少,D项可能。
2.为了测定酸碱反应的中和热,计算时至少需要的数据是( )
①酸溶液的浓度和体积 ②碱溶液的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量(单位:kg) ⑤生成水的物质的量 ⑥反应前后温度变化 ⑦操作所需的时间
A.①②③⑥ B.①③④⑤
C.③④⑤⑥ D.全部
【答案】C
【解析】根据ΔH=- kJ·mol-1可知,C正确。
3.用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸和50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液测定
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)的反应热(ΔH)的实验时,下列说法不正确的是( )
A.酸碱混合时,量筒中NaOH溶液应缓缓倒入量热计内筒中,不断用玻璃搅拌器搅拌
B.装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热,减少热量损失
C.用量筒量取NaOH溶液时,仰视取液,测得的反应热ΔH不变
D.改用25 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行测定,ΔH数值不变
【答案】A
【解析】酸碱混合时要迅速,并且不能搅拌,防止热量的散失,A错误;中和反应反应热测定实验成败的关键是做好保温工作,B正确;用量筒量取NaOH溶液时,仰视取液,氢氧化钠溶液体积高于所需量的体积,但生成水的量不变,放出的热量不变,测得的中和反应反应热ΔH不变,C正确;反应放出的热量与所用酸和碱的量有关,但生成1 mol水时中和反应反应热的大小与参加反应的酸碱用量无关,D正确。
考点二 化学反应中能量变化图像
4.根据下图所示的过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是( )
A.H2(g)转化为氢原子是一个放热过程
B.1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高
C.1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量
D.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH=-183 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】H2(g)转化为氢原子,吸收热量,故A错误;该反应为放热反应,1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高,故B正确;由图可知1 mol HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量,故C错误;D项与图示反应互为逆反应,焓变的数值相同、符号相反,则2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH=+183 kJ·mol-1,故D错误。
5.根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况,判断下列说法错误的是( )
A.直观看,该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
B.2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时,能放出498 kJ能量
C.断裂1 mol NO分子中的化学键,需要吸收632 kJ能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)的反应热ΔH=-180 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】直观看,该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,A正确;互逆过程的热量变化,ΔH数值相等,符号相反,故B、C正确;ΔH=(946+498-2×632) kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,D错误。
6.关于如图的说法不正确的是( )
A.1 mol固态碘与1 mol氢气化合生成2 mol HI气体时,需要吸收5 kJ的能量
B.2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol氢气时需要吸收12 kJ的能量
C.1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量
D.碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应
【答案】D
【解析】1 mol I2(g)+1 mol H2(g)生成2 mol HI(g)放出12 kJ能量,该反应为放热反应,D项错误。
考点三 反应热与化学键的关系
7.根据下图所示的过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是( )
A.H2(g)转化为氢原子是一个放热过程
B.1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高
C.1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量
D.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH=-183 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】H2(g)转化为氢原子,吸收热量,故A错误;该反应为放热反应,1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高,故B正确;由图可知1 mol HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量,故C错误;D项与图示反应互为逆反应,焓变的数值相同、符号相反,则2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH=+183 kJ·mol-1,故D错误。
8.根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况,判断下列说法错误的是( )
A.直观看,该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
B.2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时,能放出498 kJ能量
C.断裂1 mol NO分子中的化学键,需要吸收632 kJ能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)的反应热ΔH=-180 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】直观看,该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,A项正确;互逆过程的热量变化,ΔH数值相等,符号相反,故B、C正确;ΔH=(946+498-2×632) kJ·
mol-1=+180 kJ·mol-1,D项错误。
9.肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O==O为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是( )
A.194 B.391 C.516 D.658
【答案】B
【解析】由图知N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1,可设断裂1 mol N—H所需的能量为x,154 kJ+4x+500 kJ-2 752 kJ=-534 kJ,可求得x=391 kJ。
考点四 热化学方程式正误判断
10.下列说法正确的是( )
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式
D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ
【答案】C
【解析】热化学方程式还应注明各物质的聚集状态,A项错误;有些放热反应在点燃或加热时才能发生,B项错误;ΔH的单位应为kJ·mol-1,D项错误。
11.下列有关H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1的说法正确的是( )
A. 代表所有的酸碱中和反应
B.反应物一定是强酸与强碱
C.强酸与强碱的中和反应的热化学方程式都可以这样表示
D.表示稀的强酸溶液与稀的强碱溶液反应生成可溶性盐和1 mol液态水时放出57.3 kJ热量
【答案】D
【解析】弱酸与弱碱在溶液中主要以分子形式存在,由于电离吸热,生成1 mol液态水时放出的热量小于57.3 kJ,A项错误;该热化学方程式表示的反应不一定是强酸与强碱的反应,也可以是硫酸氢钠与氢氧化钠的反应,故B项错误;该热化学方程式不能表示强酸与强碱生成难溶盐的反应,如硫酸与氢氧化钡的反应,故C项错误;H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1表示稀的强酸溶液与稀的强碱溶液反应生成可溶性盐和1 mol 液态水时放出57.3 kJ热量,故D项正确。
12.含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,表示该反应的热化学方程式是( )
A.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+28.7 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-28.7 kJ·mol-1
C.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.4 kJ·mol-1
D.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,则含1 mol NaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应,放出57.4 kJ的热量。
考点五 燃烧热及其判断
13.25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH=-393.5 kJ·mol-1、ΔH=-285.8 kJ·mol-1、ΔH=-890.3 kJ·mol-1、ΔH=-2 800 kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】根据燃烧热的概念中生成指定产物的含义可知,C→CO2(g),H→H2O(l),故只有D正确。
14.航天燃料从液态变为固态,是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭材料,燃烧时放出巨大的能量,已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是(铍的相对原子质量为9)( )
A.Be+O2===BeO ΔH=-564.3 kJ·mol-1
B.Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=+564.3 kJ·mol-1
C.Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
D.Be(s)+O2(g)===BeO(g) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】1 kg Be的物质的量为= mol,又因为1 kg Be完全燃烧放出的热量为62 700 kJ,则1 mol Be完全燃烧放出的热量为 kJ=564.3 kJ,Be与O2反应生成BeO固体,则其热化学方程式为Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1。
15.已知在一定条件下,CO的燃烧热为283 kJ·mol-1,CH4的燃烧热为890 kJ·mol-1,由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧,释放的热量为( )
A.2 912 kJ B.2 953 kJ
C.3 236 kJ D.3 867 kJ
【答案】B
【解析】 1 mol CO完全燃烧放出的热量为1 mol×283 kJ·mol-1=283 kJ,3 mol CH4完全燃烧放出的热量为 3 mol×890 kJ·mol-1=2 670 kJ,释放的总热量为283 kJ+2 670 kJ=2 953 kJ。
知识导图记忆
知识目标复核
【学习目标】
1.能正确认识和判断放热反应和吸热反应。
2.理解反应热测定的原理和方法,会分析产生误差的原因。
3.能辨识化学反应中的能量转化形式,正确理解反应热和焓变的概念。
4.会正确书写热化学方程式和判断正误。
5.理解辨识燃烧热的概念,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式,学会关于燃烧热的相关计算。
【学习重难点】
1.反应热的测定。
2.燃烧热的相关计算。
3.热化学方程式和判断正误。
1.(24-25高二上·山西晋城·期中)某反应过程的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.为反应的活化能
B.反应为放热反应
C.A的能量一定低于B的能量
D.使用催化剂,可改变该反应的
【答案】A
【解析】如图可知,Ea为反应A→B+C的活化能,A正确;反应物的能量小于生成物的能量,由图可知该反应为吸热反应,B错误;A的能量一定低于B和C的能量之和,但A的能量不一定低于B的能量,C错误;使用催化剂不能改变反应的,D错误;故选A。
2.(24-25高二上·天津蓟州·期中)下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是
A.化学反应都伴随着能量变化,伴随着能量变化的都是化学反应
B.需加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.化学反应中的能量变化的大小只与反应物的质量多少有关
D.化学键的断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
【答案】D
【解析】化学反应均伴随能量变化,但能量变化不一定是化学反应(如冰融化吸热是物理变化),A错误;是否需要加热与反应吸热或者放热无关(如木炭燃烧需引燃但属放热反应),B错误;能量变化还与物质种类、状态及反应条件有关,而仅非质量因素,C错误;化学键断裂(吸能)与形成(放能)的能量差是反应能量变化的主要因素,D正确;故选D。
3.(2025高二上·江苏淮安·学业考试)下列反应或过程中能量的变化如图所示的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】一氧化碳与氧化铜共热反应生成铜和二氧化碳的反应为吸热反应,A不符合题意;碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳的反应为吸热反应,B不符合题意;稀硫酸和氢氧化钠溶液生成硫酸钠和水的中和反应为放热反应,C符合题意;氯化铵与八水氢氧化钡反应生成氯化钡、氨气和水的反应为吸热反应,D不符合题意;故选C。
4.(24-25高二上·浙江宁波·期中)某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C.实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器,则测定结果数值偏低
D.若用NaOH固体测定中和反应反应热,则测定结果无影响
【答案】C
【解析】由实验可知,(a)、 (c)都是放热反应,(b)是吸热反应,故A错误;将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量不变,故B错误;铜易导热,实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器,热量损失大,测定结果数值偏低,故C正确;氢氧化钠固体溶解放热,若用NaOH固体测定中和反应反应热,测定结果数值偏高,故D错误;故选C。
5.(24-25高二上·河北沧州·月考)用的盐酸与的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应的反应热。下列说法错误的是
A.环形玻璃搅拌棒的作用是使盐酸与氢氧化钠溶液充分混合
B.氢氧化钠溶液浓度较大的原因是保证盐酸充分反应
C.为了使反应充分发生,可向酸溶液中分次加入碱溶液
D.若用同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验,所测得的中和反应的反应热偏大
【答案】C
【解析】中和热测定装置中,通过上下移动环形玻璃搅拌棒使盐酸和氢氧化钠溶液充分混合,A项正确;为了保证的盐酸完全被氢氧化钠溶液中和,采用稍过量的氢氧化钠溶液,B项正确;为了使反应充分发生,同时减少热量损失,应向酸溶液中一次性快速加入碱溶液,C项错误;醋酸为弱酸,电离时吸收热量,导致最终放出的热量减少,使反应热数值偏低,偏大,D项正确;故选C。
6.(24-25高二上·海南海口·期末)下列热化学方程式能表示物质燃烧热(的数值均正确)的是
A.的燃烧热:
B.的燃烧热:
C.的燃烧热:
D.的燃烧热:
【答案】B
【解析】表示H2燃烧热的热化学方程式中,H2燃烧应生成液态H2O,而非HCl,A错误;表示S燃烧热的热化学方程式中,S(s)燃烧生成SO2(g),ΔH = -296 kJ·mol-1,硫的指定产物是SO2(g),数值符合标准燃烧热数据,B正确;表示燃烧热的热化学方程式中,燃烧应生成N2,C错误;表示燃烧热的热化学方程式中,的系数应该为1,D错误;故选B。
7.(24-25高二上·甘肃兰州·期末)下列热化学方程式(数值均正确)能表示可燃物燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】CO燃烧热是1molCO完全燃烧生成二氧化碳放出的热量, 能表示可燃物燃烧热,A正确;甲烷的燃烧热是1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的能量,B错误;氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量,C错误;氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量,D错误;故选A。
8.(24-25高二上·江苏连云港·期末)已知:25℃、101kPa 时,1gH2完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,下列热化学方程式中书写正确的是
A.2H2(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ΔH=+ 571.6kJ/mol
B.H2(g)+O₂(g)=H2O(g) ΔH= -285.8kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH= -285.8kJ/mol
D.H2(g)+O₂(g)=H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol
【答案】D
【解析】该反应为放热反应,ΔH<0,故A错误;产物水的状态为液态,故B错误;1gH2完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,则2mol氢气即4g完全燃烧生成液态水放出571.6的热量,则该反应ΔH= -571.6kJ/mol,故C错误;1gH2完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,则1mol氢气即2g完全燃烧生成液态水放出285.8的热量,则该反应ΔH= -285.8kJ/mol,热化学方程式正确,故D正确;故选D。
9.(24-25高二上·陕西安康·月考)在、下,将通入溶液中充分反应(不考虑气体逸出),测得反应放出的热量,已知该条件下,将通入溶液中充分反应放出的热量。则下列表示与溶液反应生成溶液的热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】由题意可知,0.5molCO2通入1L1mol•L-1KOH溶液中反应生成碳酸钾和水,由充分反应放出bkJ的热量可知,反应的反应热ΔH=-=-2bkJ•mol-1,反应的热化学方程式为CO2(g)+2KOH(aq)=K2CO3(aq) ΔH=-2bkJ•mol-1;13.2gCO2(为0.3mol)与400mL1mol•L-1KOH(KOH为0.4mol)溶液中KOH的物质的量比为3:4,则二氧化碳与氢氧化钾溶液反应生成碳酸钾和碳酸氢钾,设生成碳酸氢钾xmol,由碳原子和钾原子的原子个数守恒可得:2(0.3—x)+x=0.4,解得x=0.2mol,则根据碳原子守恒可知,生成0.3mol-0.2mol=0.1mol K2CO3(aq),生成K2CO3(aq)放出热量0.1×2bkJ=0.2bkJ,生成0.2mol KHCO3(aq) 放出热量(a-0.2b)kJ,则生成KHCO3(aq) 反应的反应热ΔH=;故CO2与KOH溶液反应生成KHCO3溶液的热化学方程式CO2(g)+KOH(aq)=KHCO3(aq) ΔH= -(5a-b)kJ•mol-1;故选C。
10.(24-25高二上·山西太原·期中)下列说法不正确的是
A.稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热为57.3 kJ•mol−1,则表示稀硫酸与稀氢氧化钾溶液中和热的热化学方程式为:H2SO4(l)+KOH(l)=K2SO4(l)+H2O(l) △H=−57.3 kJ•mol−1
B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ/mol,则表示CO(g)燃烧热的热化学方程式为:CO (g)+O2(g)=CO2 (g) ΔH=−283.0 kJ•mol−1
C.已知H−H键键能为436 kJ•mol−1,H−N键键能为391 kJ•mol−1,根据化学方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=−92.4kJ•mol−1,则N≡N键的键能约为946kJ•mol−1
D.一定条件下,反应2CO(g)=CO2(g)+C(s)可自发进行,则该反应的△H<0
【答案】A
【解析】表示稀硫酸与稀氢氧化钾溶液中和热的热化学方程式为:H2SO4(aq)+KOH(aq)=K2SO4(aq)+H2O(l) △H=−57.3 kJ•mol−1,故A错误;燃烧热即1mol物质完全燃烧生成稳定物质所放出的热量,CO(g)燃烧热的热化学方程式为:CO (g)+O2(g)=CO2 (g) ΔH=−283.0 kJ•mol−1,故B正确;H−H键键能为436 kJ•mol−1,H−N键键能为391 kJ•mol−1,根据化学方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=−92.4kJ•mol−1,假设N≡N键的键能为x kJ•mol−1,得x+436×3-391×6=−92.4,解得x≈946,故C正确;一定条件下,反应2CO(g)=CO2(g)+C(s)可自发进行,即△G=△H-T△S,△S<0,若是△G<0,则该反应的△H<0,故D正确;故选A。
11.(24-25高二上·广西·期中)下列说法正确的是
A.1mol物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,叫该物质的燃烧热
B.酸和碱发生中和反应生成2mol水时的反应热叫中和热
C.反应热就是焓变
D.简易量热计由内筒、外壳、隔热层、杯盖、温度计、玻璃搅拌器构成
【答案】D
【解析】燃烧热的定义是1mol物质在25℃、101kPa下完全燃烧生成指定产物(如CO2、H2O液态等)时放出的热量,若“指定产物”未明确为稳定状态(如生成气态H2O),则不符合燃烧热定义,A错误;中和热是稀溶液中强酸与强碱反应生成1mol H2O时的反应热,B错误;反应热是化学反应中吸收或释放的热量,而焓变(ΔH)是恒压条件下的热量变化,二者仅在恒压条件下等同,但反应热可能包含其他条件(如恒容),因此不能笼统认为“反应热就是焓变”,C错误;简易量热计的结构包括内筒(盛反应液)、外壳(保护)、隔热层(减少热损失)、杯盖、温度计(测温度变化)和玻璃搅拌器(混合均匀),描述符合实际装置,D正确;故选D。
12.(24-25高二上·浙江温州·期中)根据下图所示的过程中的能量变化情况,判断下列说法不正确的是
A.转化为氯原子是一个吸热过程
B.和的总能量比的总能量高
C.1个分子中的化学键断裂时需要吸收能量
D.和反应生成的反应热
【答案】C
【解析】转化为氯原子是化学键断裂的过程,需要吸收热量,是一个吸热过程,A正确; 和反应生成的反应热ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=436kJ/mol+243kJ/mol-2×431kJ/mol=-183kJ/mol,属于放热反应,因此1molH2和1molCl2的总能量比2molHCl的总能量高,B正确;1mol分子中化学键断裂时需要吸收431kJ能量,而不是1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431kJ能量,C错误;由B分析可知,和反应生成的反应热,D正确;故选C。
13.(24-25高二上·山西太原·期中)已知:在25℃和101kPa下,强酸的稀溶液和强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol 时,放出57.3kJ的热量;某些物质的燃烧热数据如下表所示:
物质
甲醇
氢气
葡萄糖
-726.5
-285.8
-2800
根据以上信息,下列热化学方程式表示正确的是
A.稀和溶液反应:
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】稀和溶液反应除了生成水,还生成了硫酸钡沉淀,故A错误; 甲醇的燃烧热是101kPa时,1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量, ,故B错误;氢气的燃烧热是101kPa时,1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,则 ,故C错误;葡萄糖的燃烧热是101kPa时,1mol葡萄糖完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量, ,故D正确;故选D。
14.(24-25高二上·河南焦作·期中)工业上常用硫制取硫酸。下列说法正确的是
A. , ,
B. , ,
C. ,是硫的燃烧热
D. ,是中和反应的反应热
【答案】A
【解析】两个反应均为放热反应,焓变为负值,由于气态硫单质能量高,气态硫转化为固态硫需要放热,则其反应放热多,故,A正确; 两个反应的反应物不同而生成物相同,则其焓变不同,B错误;燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;硫单质的燃烧热应该为生成二氧化硫而非三氧化硫时的放热,C错误;中和热是在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量;浓硫酸溶解过程中放出热量,导致浓硫酸和氢氧化钠反应过程中放热增多,故该反应热不是中和反应的反应热,D错误;故选A。
15.(24-25高二上·浙江嘉兴·期中)下列热化学方程式书写正确的是
A.甲醇的标准燃烧热为,其燃烧热化学方程式为:
B.500℃、30MPa下,将0.5mol和1.5mol置于密闭容器中充分反应生成放热19.3kJ,其热化学方程式为
C.在101kPa时,2g完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为
D.和反应的中和热,则稀硝酸溶解在相同条件下的热化学方程式为
【答案】C
【解析】燃烧热要求生成物为指定产物,甲醇燃烧应生成液态水[],而非气态[],A错误;合成氨()是可逆反应,0.5mol和1.5mol无法完全进行,题目中实际放热19.3kJ对应的是小于0.5mol反应,但ΔH应基于理论完全反应的焓变,故B中不准确、应小于-38.6kJ/mol,B错误;2g为1mol,完全燃烧生成液态水放热285.8kJ,方程式表示2mol H2燃烧,对应ΔH=−571.6kJ·mol⁻¹,与实验数据一致,C正确;中和热()适用于强酸强碱反应生成可溶性盐。为弱碱,溶解时需额外吸收热量,总焓变的绝对值应小于2×57.3kJ/mol=114.6kJ/mol,故D中不准确,D错误;故选C。
16.(24-25高二上·北京·期中)下列能正确表示物质燃烧热的热化学方程式是
A.C(石墨, ΔH
B. ΔH
C. ΔH
D. ΔH
【答案】A
【分析】在25℃、1.01×105Pa时,1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,据此解答。
【解析】热化学方程式满足燃烧热的条件,故A正确;气态水不是稳定的化合物,故B错误;硫化氢化学计量数为2,所以ΔH不代表燃烧热,故C错误;氨气化学计量数为4,所以ΔH不代表燃烧热,故D错误;故选A。
17.(24-25高二上·甘肃兰州·期中)下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+2×283.0kJ/mol
B.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ/mol,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3)kJ/mol
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
【答案】A
【解析】燃烧热是指25℃、101kPa时,1mol可燃物完全燃烧生成指定产物时放出的热量,反应热与方程式的计量数成正比,CO(g)的燃烧热是-283.0kJ/mol,则2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)反应的=-2×283.0kJ/mol,所以2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的=+2×283.0 kJ•mol-1,A正确;中和热是指在稀溶液中强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量,B错误;有的放热反应也需要反应条件,如碳在空气中的燃烧,则需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,C错误;燃烧热是指25℃、101kPa时,1mol可燃物完全燃烧生成指定产物时放出的热量,1mol甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热,D错误;故选A。
18.已知:H2(g)+F2(g)=2HF(g)的能量变化如图所示,有关叙述正确的是
A.HF(g)分解生成H2(g)和F2(g)的反应放热
B.在相同条件下,1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和大于2 mol HF(g)的能量
C.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol HF(l)放出的热量小于
D.断裂1 molH-H键和1 mol F-F键吸收的能量大于形成2 molH-F键放出的能量
【答案】B
【解析】A.根据图示可知:2 mol HF气体的能量比1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量低,故HF(g)分解生成H2(g)和F2(g)的反应会吸收热量,反应为吸热反应,A错误;
B.根据图示可知在相同条件下,1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和大于2 mol HF(g)的能量,B正确;
C.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol HF(g)放出的热量为,物质由气态转化为液态时又会放出热量,故1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol HF(l)放出的热量大于,C错误;
D.断裂化学键吸收能量,形成化学键会释放能量。根据图示可知:2 mol HF气体的能量比1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量低,说明断裂1 mol H-H键和1 mol F-F键吸收的能量小于形成2 mol H-F键放出的能量,D错误;
故合理选项是B。
19.(24-25高二上·浙江温州·期中)下列说法正确的是
A.同温同压下,在光照和点燃条件下的相同
B. , ;
C.一定条件下,将1mol置于密闭容器中充分反应生成和,吸收热量19.3kJ,其热化学方程式可表示为 kJ/mol
D.在稀溶液中: kJ·mol-1,若将含1molHCl的盐酸与含1mol的氨水混合,放出的热量等于57.3kJ
【答案】A
【解析】反应热生成物具有的能量-反应物具有的能量,只与物质的起始状态有关,与反应条件无关,所以同温同压下,在光照和点燃条件下的相等,A项正确;固态硫燃烧时要先变为气态硫,需要吸收热量,因此气态硫的反应比固态硫的反应产生的热量多,但燃烧反应为放热反应,因此,B项错误;合成氨的反应为可逆反应,不能进行到底,因此无法计算热量的变化,C项错误;是弱碱,存在电离平衡,电离过程是吸热过程,若将含1molHCl的盐酸与含1mol的氨水混合,放出的热量小于57.3kJ,D项错误;故选A。
20.(24-25高二上·浙江杭州·期末)在25℃和下,下列热化学方程式书写正确的是
A.燃烧生成液态水,放出热量:
B.硫粉在中完全燃烧生成,放出热量:
C.乙炔的燃烧热是:
D.中和热为,氢氧化钡稀溶液与稀硫酸反应:
【答案】B
【解析】的物质的量为0.5mol,0.5mol燃烧生成液态水,放出热量,则2mol燃烧生成液态水,放出×4=571.6kJ热量,则,A错误;硫粉的物质的量为=0.125mol,在中完全燃烧生成,放出热量,则1mol硫粉在中完全燃烧生成,放出×8=296kJ热量,则,B正确;乙炔的燃烧热是,则1mol乙炔完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出能量,则,C错误;中和热是指在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量,氢氧化钡稀溶液与稀硫酸反应生成水和硫酸钡沉淀,额外释放热,则Ba(OH)2(aq)+H2SO4(aq)=BaSO4(s)+H2O(l),D错误;故选B。
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