内容正文:
第一章 化学反应的热效应
复习讲义
复习目标
1.从化学键断裂/形成(微观)和体系内能变化(宏观)双角度解释反应热产生原因。
2.能规范书写热化学方程式,标注物质状态和焓变(ΔH)数值。
3.运用盖斯定律设计反应路径,结合键能或燃烧热数据计算反应热。
重点和难点
重点:反应热的本质;热化学方程式的规范书写;盖斯定律的应用;中和热测定及误差分析。
难点:焓变(ΔH)与反应热的关系;应用键能计算反应热;多步反应ΔH计算。
█知识点一 放热反应与吸热反应的判断
1.理论分析判断法
(1)ΔH=旧化学键断裂吸收的能量-新化学键形成释放的能量,当ΔH>0时,反应吸热,当ΔH<0时,反应放热。
(2)ΔH=生成物具有的总能量-反应物具有的总能量,当ΔH>0时,反应吸热,当ΔH<0时,反应放热。
(3)ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和。反应物的键能越小,稳定性越弱,破坏它时需要的能量就越少;生成物的键能越大,稳定性越强,形成它时释放的能量就越多,所以当ΔH>0时, 反应吸热,当ΔH<0时,反应放热。
(4)根据反应物和生成物的相对稳定性判断:由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为放热反应。
2.反应条件判断法
一个化学反应开始需要加热,而停止加热后,反应亦可进行,则为放热反应;若反应需要持续不断地加热才能进行,则为吸热反应。
3.根据规律判断法
(1)常见的放热反应类型:a.金属与H2O或酸的反应;b.酸碱中和反应;c.燃烧反应;d.多数化合反应。
(2)常见的吸热反应类型:a.多数分解反应;b.C参与的一些反应,如C+H2O(g)CO+H2、CO2+C2CO;c.NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应。
效果检测特别提醒/易错提醒/教材延伸
记忆常见的放热反应和吸热反应
放热反应
吸热反应
①可燃物的燃烧
②酸碱中和反应
③金属与酸的置换反应
④物质的缓慢氧化
⑤铝热反应
⑥大多数化合反应
①弱电解质的电离
②盐类的水解反应
③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
④C和H2O(g)、C和CO2的反应
⑤大多数分解反应
1.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是
A.碳和二氧化碳在高温下的反应 B.碳酸钙高温分解
C.氢氧化钠和盐酸的反应 D.铝片和稀硫酸反应
【答案】A
【分析】常见的放热反应有:燃烧反应、活泼金属与酸或水反应、中和反应、绝大多数化合反应和铝热反应;常见的吸热反应有:绝大多数分解反应,碳与二氧化碳反应、碳与水蒸气反应、Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体反应等;氧化还原反应指反应前后有元素化合价发生改变的反应,据此分析解题。
【解析】A.碳和二氧化碳在高温下的反应中C元素的化合价变化,为氧化还原反应,且为吸热反应,A符合题意;B.碳酸钙高温分解中没有元素的化合价发生改变,不是氧化还原反应,属于吸热反应,B不合题意;C.氢氧化钠和盐酸的反应中没有元素的化合价发生改变,不是氧化还原反应,且属于放热反应,C不合题意;D.铝片和稀硫酸反应中Al、H的化合价发生改变,是氧化还原反应,但属于放热反应,D不合题意;故答案为:A。
2.下列反应属于放热反应的是
A. B.浓硫酸溶于水
C.镁与稀盐酸的反应 D.石灰石分解制备氧化钙
【答案】C
【解析】A.碳与反应属于吸热反应,A不符合题意;B.浓硫酸溶于水放出热量,但该过程属于物理变化,不属于化学反应,B不符合题意;C.镁与稀盐酸的反应属于放热反应,C符合题意;D.石灰石分解属于吸热反应,D不符合题意;故选C。
█知识点二 热化学方程式的书写与正误判断
1.根据已知信息书写热化学方程式的一般思路
(1)根据反应物和生成物写出化学方程式,并标明各物质的聚集状态。
(2)根据题中一定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化,求出指定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化。
(3)标明该反应的ΔH。
(4)注意特殊要求。如表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的化学计量数必须是1。
2.“五审”突破热化学方程式的正误判断
一审“+”“-”:放热反应一定为“-”吸热反应一定为“+”;
二审单位:单位一定为“kJ·mol-1”或“kJ/mol”,易错写成“kJ”或漏写;
三审状态:物质的聚集状态必须正确注明,特别是溶液中的反应易写错;
四审数值:△H的数值必须与热化学方程式中物质前的化学计量数相对应,即化学计量数与△H成正比;当反应逆向进行时,其反应热的数值与正反应的反应热的数值的符号相反,绝对值相等;
五审是否符合概念:表示燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数必须是1;表示中和热的热化学方程式中,水的化学计量数必须是1。
效果检测
1.下列热化学方程式正确的是
A.已知1 g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ: kJ⋅mol-1
B.12g碳与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,需吸收120 kJ的热量: kJ⋅mol-1
C.通常状况下,将1g氢气在氯气中完全燃烧,放出92.4 kJ热量: kJ⋅mol-1
D.已知充分燃烧a g乙炔气体生成1 mol二氧化碳气体和液态水,放出b kJ热量: kJ⋅mol-1
【答案】D
【解析】A.1 g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ,则反应的焓变ΔH=—=—890kJ/mol,故A错误;B.没有注明反应物和生成物的聚集状态,所以热化学方程式书写错误,故B错误;C.由题意可知,氢气在氯气中完全燃烧的反应为放热反应,反应的焓变ΔH小于0,故C错误;D.充分燃烧ag乙炔气体生成1 mol二氧化碳气体和液态水,放出b kJ热量,则反应的焓变ΔH=—4bkJ/mol,反应的热化学方程式为 kJ⋅mol-1,故D正确;故选D。
2.下列有关热化学方程式说法不正确的是
A.25℃,101kPa时 ,则氢能源是一种理想的绿色能源
B.密闭容器中进行 ,投入时,则充分反应吸收akJ热量
C.25℃,101kPa时 ,则的燃烧热为890.3kJ/mol
D.已知 , ,则
【答案】B
【解析】A.由热化学方程式可知,氢气燃烧放热多且生成水,无污染,为一种理想的绿色能源,故A正确;B.反应为可逆反应,进行不完全,则投入时,则充分反应吸收小于akJ热量,故B错误;C.燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;25℃,101kPa时 ,故的燃烧热为890.3kJ/mol,故C正确;D.氯原子得到电子为放热过程,钠原子失去电子为吸热过程,故,故D正确;故选B。
█知识点三 反应热大小比较的技巧
技巧一 根据反应物的性质比较
等物质的量的不同金属或非金属与同一种物质反应,金属或非金属越活泼,反应越容易发生,放出的热量就越多,△H越小。
技巧二 根据反应进行的程度比较
1对于多步进行的放热反应,反应越完全,则放出的热量越多,△H越小。对于可逆反应,若正反应是放热反应,反应程度越大,反应放出的热量越多;若正反应是吸热反应,反应程度越大,反应吸收的热量越多。
2可逆反应实际放出(吸收)的热量小于相应的热化学方程式中△H的绝对值。
技巧三 根据反应规律和影响△H大小的因素直接比较
1.吸热反应的△H肯定比放热反应的△H大(前者大于0,后者小于0);
2.同一个放热反应(吸热反应),其他条件相同时,参加反应的反应物的物质的量越大,放出(吸收)的热量越多,△H越小(越大)。
3.其他条件相同时,可燃物的燃烧产物越稳定,放出的热量越多,△H越小。如等量的C(s)完全燃烧生成CO2放出的热量肯定比不完全燃烧生成CO放出的热量多。
4.生成等量的水时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或强酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。
技巧四 根据图像进行比较
△H=E生成物-E反应物,画出化学反应过程中的能量变化图后.依据反应物的总能量与生成物的总能量的大小关系比较△H的大小。
示例
S(s)+O2(g)=SO2(g) △H1=-akJ·mol-1
S(g)+O2(g)=SO2(g) △H2=-bkJ·mol-1
H2(g)+(1/2)O2(g)=H2O(g) △H3=-ckJ·mol-1
H2(g)+(1/2)O2(g)=H2O(l) △H1=-dkJ·mol-1
图像
△H的绝对值大小
a<b
c<d
△H大小
△H1>△H2
△H3>△H4
技巧五 应用盖斯定律进行比较
热化学方程式像代数式一样,可进行移项、合并项和加、减、乘、除等数学运算。依据进行数学运算后所得新反应的△H可以比较运算前各反应△H的大小,这种方法称为盖斯定律法。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
△H的符号、数值和单位属于一个整体,不能随意分割,在比较两个热化学方程式中△H的大小时,比的是其代数值,要带正、负号进行比较;在比较两个反应放出或吸收的热量多少时,比的是其绝对值。
效果检测
1.已知几种离子反应的热化学方程式如下
①
②
③
④
下列有关判断正确的是
A., B.
C. D.
【答案】C
【解析】A.反应②生成沉淀,为放热反应,,反应③为与强酸发生的中和反应,为放热反应,,故A错误;B.②生成沉淀是放热反应,反应④除了生成沉淀放热,还有中和放热,放出热量更多,放出的热量大于反应②的,即,故B错误;C.根据盖斯定律可知,已知,,故,故C正确;D.反应③可表示与强酸发生的中和反应,为弱碱,电离需吸收能量,故,故D错误;故答案为C。
2.已知NaHCO3溶液与盐酸,反应生成CO2吸热,Na2CO3溶液与盐酸反应生成CO2放热。关于下列△H的判断正确的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.和均只存在化学键的形成,形成化学键会释放能量,所以,A错误;B.将与相加可得:,该反应属于吸热反应,即,B正确;C.
这三个方程式相加得到:,该反应属于放热反应,则,C错误;D.已知:① 。②,根据盖斯定律,将①-④,整理可得,该反应属于吸热反应,则△H1-△H4 >0,所以△H1>△H4,D错误;故合理选项是B。
█知识点四 反应热的计算方法
1.运用盖斯定律计算
计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。高考题中往往给出几个已知的热化学方程式,然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热,此时可应用盖斯定律进行计算。
2.根据热化学方程式计算
计算依据:对于相同的反应,反应热与反应物参加反应的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式,则按照热化学方程式与ΔH的关系计算反应热;若没有给出热化学方程式,则根据条件先得出热化学方程式,再计算反应热。
3.根据反应物和生成物的能量计算
①计算公式:ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
②根据燃烧热计算,要紧扣反应物为“1 mol”、生成物为指定产物。Q放=n(可燃物)×|ΔH|(注意此公式中的ΔH是指物质的燃烧热,而不是指一般反应的反应热)。
4.根据反应物和生成物的键能计算
①计算公式:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。
②根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的种类和数目。掌握几种常考物质所含共价键的种类和数目:
①常见分子:根据成键原则画出结构式即可判断
分子式
Cl2
O2
N2
H2O
结构式
Cl-Cl
O=O
N≡N
H-O-H
分子式
H2O2
CO2
HCN
NH3
结构式
H-O-O-H
O=C=O
H-C≡N
分子式
CH4
C2H4
C2H6
N2H4
结构式
②信息分子:根据分子结构示意图数共价键个数
物质
硫化磷
雄黄(As4S4)
P4O10
结构
键数
12个P-S键
2个P=S键
2个As-As键
8个S-As键
4个P=O键
12个P-O键
物质
S8单质
N4分子
P4O6
结构
键数
8个S-S键
8个N-N键
12个P-O键
③特殊物质:选修物质结构内容
物质/mol
白磷
金刚石
晶体硅
SiO2
石墨
结构
键数/mol
6
2
2
4
1.5
5.根据燃烧热和中和热数据,计算反应放出的热量
计算公式:Q =n×△H(n为可燃物或生成H2O的物质的量物质的量)
6.根据能量变化图像进行计算
(1)能量-反应历程图计算法:若图像标注反应物能量为E1,生成物能量为E2,则 ΔH=E2-E1(单位:kJ/mol)。
(2)能垒图(活化能图)计算法:ΔH = Ea(正) - Ea(逆) [Ea(正):正反应活化能(反应物至过渡态能量差) Ea(逆):逆反应活化能(生成物至过渡态能量差)]。
(3)热化学循环图像法:根据中间步骤能量变化间接计算目标反应ΔH:将分步反应的能量变化线性组合,同步运算ΔH。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
反应热计算的常见失误点
(1)根据已知的热化学方程式进行计算时,要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系,然后进行计算。
(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时,要注意断键和成键的总数,计算时必须是断键和成键时吸收和放出的总能量。
(3)运用盖斯定律进行计算,在调整方程式时,要注意ΔH的值也要随之调整。
(4)物理变化也会有热效应:在物理变化过程中,也会有能量变化,虽然不属于吸热反应或放热反应,但在进行相关反应热计算时,必须要考虑发生物理变化时的热效应,如物质的三态变化或物质的溶解过程中的能量变化等。
(5)不可忽视化学键的物质的量:根据键能计算反应热时,要注意弄清各种化学键的物质的量,既要考虑热化学方程式中物质的化学计量数,又要考虑物质中各种化学键的个数,再进行计算。反应热(ΔH)等于反应物中的键能总和减去生成物中的键能总和,即ΔH=ΣE反-ΣE生(E表示键能)。如反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH=3E(H—H)+E(N≡N)-6E(N—H)。
(6)严格保证热化学方程式与ΔH变化的一致性
a.热化学方程式乘以某一个数时,反应热数值也必须乘上该数。
b.热化学方程式相加减时,相同状态的同种物质之间可相加减,反应热也随之相加减。
c.将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变。
效果检测
1.已知:
其他数据如下表:
化学键
C=O
O=O
C-H
O-H
C=C
键能/()
798
x
413
463
615
下列说法正确的是A.乙烯的燃烧热为
B.
C.
D.当生成4molO-H键时,该反应放出热量一定为akJ
【答案】B
【解析】A.表示燃烧热时,水应为液态,A项错误;
B.根据等于反应物键能总和减生成物键能总和:,可得出,B项正确;C.生成,,C项错误;D.生成4molO-H键,即生成,水的状态不能确定,D项错误;故选B。
2.已知固体溶于水放热,有关过程能量变化如图
下列说法正确的是
A.反应①, B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.由于R2O与H2O反应放热,因此反应①为吸热反应,H>0,又由于液体的混乱度大于固体,反应①,A错误;B.表示ROH破坏离子键的过程,应为钠离子半径小于钾离子,破坏离子键氢氧化钠吸收的能量要多,则,B正确;C.表示氢氧根离子从气态离子转化为溶液中离子的热量变化,,C错误;D.由盖斯定律可知,D错误;答案选B。
█知识点五 反应热图像种种
1.标注能量的三种方式
(1)以横坐标为基准标注(如图①)
(2)以反应体系的最高能量(即活化能)为基准标注(如图②)
(3)直接标注反应物与生成物间的总能量差(如图③)
2.图像的三种形状
(1)由反应物(起点)直接递变(逐渐上升或逐渐下降)到生成物(终点)(如图①、③、⑤、⑦)
(2) 由反应物(起点)逐渐上升至过渡态,再逐渐下降到生成物(终点)(如图②、⑥)
(3)没有随反应过程而变化的曲线,只有反应物和生成物的能量直线(如图④)
3.同时显示多条曲线的三种情况
(1)同分异构体(或同素异形体)发生的同种反应的能量变化曲线(如图⑤)
(2)使用与不使用催化剂的同一反应的能量变化曲线(如图⑥)
(3)多步反应或有中间产物的反应的能量变化曲线(如图⑦)
4.图像变化趋势三规律
(1)放热反应曲线的起点(或水平直线)即反应物的能量点(或能量线)高,终点(或水平直线)即生成物的能量点(或能量线)低,如图①~⑦所表示的反应均为放热反应;吸热反应曲线的起点(或水平直线)即反应物的能量点(或能量线)低,终点(或水平直线)即生成物的能量点(或能量线)高。
(2)表明活化能的曲线总是先升后降,不会先降后升,且活化能(即过渡态的能量)线是曲线的最高限度。如图②、⑥所示。
(3)同一反应,使用催化剂与不使用催化剂,曲线的起止点相同,但不使用催化剂的曲线在上,使用催化剂的曲线在下。如图⑥所示,曲线a表示未使用催化剂能量变化曲线,曲线b表示使用了催化剂能量变化曲线。
5.图解反应热与活化能的关系
(1)在无催化剂的情况下,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。
(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
解答能量变化图像题的“5关键”
(1)反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小,即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。
(2)反应是否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时就可以进行。
(3)催化剂只能影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的ΔH。
(4)涉及反应热的有关计算时,要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。
(5)注意活化能在图示(如右图)中的意义。
①从反应物至最高点的能量变化(E1)表示正反应的活化能。
②从最高点至生成物的能量变化(E2)表示逆反应的活化能。
效果检测
1.工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由热化学方程式可知,反应物、生成物均为气态,焓变为负,为放热反应,且生成物为液态时放出热量更多,选项A中图符合。故答案选A。
2.由和反应生成和的能量变化如图所示。下列说法不正确的是
A.反应物能量之和大于生成物能量之和
B.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
C.反应生成时转移
D.
【答案】C
【解析】A.根据能量变化图,反应物的总能量大于生成物的总能量,此反应属于放热反应,A正确;B.断键吸收能量,成键释放能量,此反应是放热反应,因此断键吸收能量之和小于成键释放能量之和,B正确;C.由图可知反应为N2O+NO=N2+NO2,反应中生成1mol N2时转移电子2mol,C错误;D.根据能量变化图,反应的热化学方程式为: ,D正确;故选C。
█考点一 放热反应与吸热反应的判断
【例1】下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是
A.碳酸氢钠与盐酸反应 B.灼热的炭与二氧化碳反应
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 D.铁与氯气在加热下反应
【答案】B
【解析】A.碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,是非氧化还原反应,A不符合题意;B.灼热的炭与CO2的反应生成CO,是氧化还原反应也是吸热反应,B符合题意;C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应不是氧化还原反应,C不符合题意;D.铁与氯气的反应是放热反应,D不符合题意;答案选B。
解题要点
1.放热反应和吸热反应的判断
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析,如图所示。
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
2.记忆常见的放热反应和吸热反应
放热反应
吸热反应
①可燃物的燃烧
②酸碱中和反应
③金属与酸的置换反应
④物质的缓慢氧化
⑤铝热反应
⑥大多数化合反应
①弱电解质的电离
②盐类的水解反应
③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
④C和H2O(g)、C和CO2的反应
⑤大多数分解反应
【变式1-1】下列图示变化为吸热反应的是
A.B.C. D.
【答案】A
【解析】A.由图可知,生成物的总能量高于反应物的总能量,只能通过吸收能量才能实现,A符合题意;B.B图中生成物的总能量低于反应物的总能量,反应是放热反应,B不符合题意;C.浓硫酸溶于水要放出热量,但此过程是物理变化,没有发生化学反应,C不符合题意;D.金属锌与稀盐酸反应是放热反应,D不符合;答案选A。
【变式1-2】某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放,一定条件下该反应(均为气体)经历三个基元反应阶段,反应历程如下图所示(TS表示过渡态)。下列说法错误的是
A.该过程包含一个吸热反应和两个放热反应
B.反应②放出能量为513.5 kJ·mol-1
C.该过程的总反应为
D.反应③生成2mol时,转移电子数为
【答案】D
【分析】从图中可得出三个热化学方程式:反应①:2NO=N2O2 △H1=+199.2kJ∙mol-1;反应②:N2O2+CO=CO2+N2O △H2=-513.5kJ∙mol-1;反应③:CO2+N2O+CO=2CO2+N2 △H3=-306.6kJ∙mol-1据此分析解题。
【解析】A.由图可知,三个基元反应中,反应②和反应③的反应物总能量大于生成物的总能量,属于放热反应,①属于吸热反应,A正确;B.根据分析可知,反应②放出能量为513.5 kJ·mol-1,B正确;C.根据盖斯定律,反应①+②+③得总反应为,C正确;D.根据反应③:CO2+N2O+CO=2CO2+N2,N的化合价+1→0价,生成2mol时,转移电子数为,D错误;答案选D。
█考点二 考查热化学方程式的正误判断
【例2】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】A.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;B.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;C.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;D.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。
解题要点
判断热化学方程式正误的“五看”
一看状态―→看各物质的聚集状态是否正确;
二看符号―→看ΔH的“+”“-”是否正确;
三看单位―→看反应热的单位是否为kJ/mol;
四看数值―→看反应热数值与化学计量数是否相对应;
五看概念―→看燃烧热、中和热的热化学方程式。
【变式2-1】下列热化学方程式的书写及其对应关系均正确的是(的绝对值均正确)
A.常温下乙醇燃烧:
B.硫粉与空气反应:
C.中和反应:
D.在一定条件下分解:
【答案】B
【解析】A.乙醇燃烧放热,反应热的单位是kJ/mol,A错误;B.硫粉与空气反应生成SO2,热化学方程式为: ,B正确;C.中和反应是放热反应,△H<0,C错误;D.热化学方程式应该注明物质的状态,D错误;答案选B。
【变式2-2】下列热化学方程式正确的是
A.甲烷的燃烧热为,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:
B.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.已知在下,燃烧生成水蒸气放出热量,其热化学方程式为:
D.时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为,硫酸溶液与氢氧化钾溶液反应的热化学方程式为:
【答案】C
【解析】A.根据燃烧热的定义可知,燃烧热中生成的水必须为液态,故甲烷的燃烧热为,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为: ,A错误;B.已知合成氨的反应是一个可逆反应,故下,将和置于密闭容器中充分反应生成,反应中并未完全反应,放热,其热化学方程式为: ,B错误;C.已知在下,的物质的量为燃烧生成水蒸气放出热量,其热化学方程式为: ,C正确;D.中和热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成时放出的热量,故时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为,硫酸溶液与氢氧化钾溶液反应的热化学方程式为: ,D错误;故答案为:C。
█考点三 考查中和热测定及误差分析和数据处理
【例3】在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量可测定中和反应反应热。下列关于该实验的说法正确的是
A.烧杯间的碎泡沫塑料的作用是固定烧杯的位置
B.如果没有玻璃搅拌器,酸碱混合后可用温度计轻轻搅拌
C.完成一次中和反应热测定实验,温度计需要使用2次,分别用于测混合液的初始温度和反应最高温度
D.用溶液和NaOH溶液反应测定中和热 kJ/mol
【答案】D
【解析】A.中和热测定实验成败的关键是保温工作,大小烧杯之间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失,故A错误;B.温度计为计量仪器,不能用于搅拌,故B错误;C.中和热的测定中,需要测出反应前酸溶液的温度,测反应前碱溶液的温度,混合反应后测最高温度,所以总共需要测量3次,故C错误;D.醋酸溶于水发生电离反应为吸热反应,所以用醋酸和氢氧化钠反应来测定的热量数值偏小,则计算得出的中和热ΔH>-57.3kJ/mol,故D正确;故答案为D。
解题要点
测定中和热的易错细节
(1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。
(2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.1~0.5 mol·L-1)。若溶液浓度过大,溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大,电离程度达不到100%,这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量,造成较大误差。
(3)使用两只量筒分别量取酸和碱。
(4)使用同一支温度计,分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度,测完一种溶液后,必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。
(5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算,而不是结果的平均值,计算时应注意单位的统一。
【变式3-1】实验室用50mL0.5mol/L盐酸和50mL0.55mol/LNaOH溶液反应测定中和反应的反应热,装置如图所示。HF(aq)⇌H+(aq)+F-(aq) △H,能量变化如图所示。
下列叙述正确的是
A.其他条件不变,用铜质搅拌器测得△H结果偏低
B.上下移动搅拌器能加快中和反应
C.用氢氟酸替代盐酸,测得结果△H偏高
D.分多次向稀盐酸中加稀NaOH溶液,测得结果更准确
【答案】B
【解析】A.铜导热率高于玻璃,使热量损失更多,测得△H结果偏高,A项不正确;B.该实验具有特殊性,上下移动搅拌器进行搅拌,可促进反应物之间的混合,加快反应,B项正确;C.由图像可知,HF电离是放热过程,如果用氢氟酸替代盐酸,测得放出热量偏多,△H偏低,C项不正确;D.分多次加入稀NaOH溶液会导致热量损失,应一次性向稀盐酸中加入稀NaOH溶液,D项不正确;故本题选B。
【变式3-2】已知中和热测定实验中用盐酸和溶液进行实验,下列说法不正确的是
A.酸碱混合时,量筒中NaOH溶液应立即倒入小烧杯中,不断用玻璃搅拌器搅拌
B.某同学通过实验测出中和反应生成反应热,造成这一结果原因可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液温度
C.用量筒量取NaOH溶液时,仰视取液,测得的中和反应反应热不变
D.改用盐酸跟溶液进行反应,求出的中和热和原来相同
【答案】B
【解析】A.酸碱混合时为了减少实验过程中的热量损失,要将量筒中NaOH溶液迅速倒入量热计内筒中,并且迅速盖上盖板,且反应过程用环形玻璃搅拌器上下搅拌混合液,使得酸碱混合均匀、充分反应,使溶液各处温度相同,A正确;B.某同学通过实验测出中和反应生成反应热,则生成1 mol水时中和反应反应热的数值偏大,实验中测得的热量偏大,造成这一结果原因不可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液温度引起的,因为:若用温度计测定稀盐酸溶液起始温度后直接测定稀氢氧化钠溶液的温度,则氢氧化钠溶液的起始温度偏高,测得的热量偏小,B错误;C.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,但由于碱过量,反应产生水的量以不足量的HCl为标准,故产生的水的量不变,则放出的热量不变,测得的中和反应反应热ΔH不变,C正确;D.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;故合理选项是B。
█考点四 考查反应热大小比较
【例4】在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是
选项
Ⅰ
Ⅱ
A
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) ΔH2
B
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1
SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH2
C
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
D
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1
C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH2
【答案】A
【解析】A.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)为吸热反应,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)为放热反应,ΔH1>ΔH2,A正确;B.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、SO2(g)+O2(g)SO3(g)均为放热反应,ΔH1=2ΔH2,ΔH1﹤ΔH2,B错误;C.相同物质的量的乙炔完全燃烧,生成液态水放热更多,ΔH1﹤ΔH2,C错误;D.C(s)+O2(g)=CO2(g)、C(s)+O2(g)=CO(g),均为放热反应,生成CO属于不完全燃烧,因此ΔH1﹤ΔH2,D错误;故选A。
解题要点
反应热大小的比较的四个注意点
(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下:
(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。
(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。
(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。
【变式4-1】关于下列的判断正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】中和反应都是放热反应,则,,碳酸氢根的电离是吸热反应,则是放热反应,;而,反应物断键吸收的能量大于生成物形成键放出的能量,故为吸热反应,即.
【解析】A.因为醋酸电离吸热,所以,A正确;B.根据分析知,,。即,B错误;C.中和反应都是放热反应,则,,C错误;D.根据分析知,,,D错误;故选A。
【变式4-2】肼是一种常见的火箭燃料。如图是反应 的能量变化图。下列说法正确的是
A.
B.反应物的总能量低于生成物的总能量
C.若产物为(1),相应的焓变为,则
D.与曲线b相比,曲线a是使用了催化剂的能量变化曲线
【答案】C
【解析】A.该反应,根据图示可知,,A错误;B.由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量,属于放热反应,B错误;C.若产物为,能量低于,放出热量多,,C正确;D.使用催化剂可降低反应的活化能,故与曲线a相比,曲线b为使用了催化剂的图像,D错误;答案选C。
█考点五 考查反应热的计算
【例5】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。解题要点
运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。
二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调:调整中间物质的化学计量数。
一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH加起来
【变式5-1】已知: , 。某和CO的混合气体完全燃烧时放出85.45热量,同时生成4.4g,则原混合气体中和CO的物质的量之比为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由4.4g可知原混合物中含的物质的量为0.1,反应中放热为,其余的热量是燃烧放出的,根据反应 ,可得含的物质的量为,所以和CO的物质的量之比为,答案选A。
【变式5-2】天然气—水蒸气转化法是目前获取的主流方法,反应原理为 ,已知该反应需要经过两步反应转化,其能量变化如图所示:
则等于
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】天然气—水蒸气转化法是目前获取的主流方法,反应原理为 ,由图可知,该反应第一步为;该反应第二步为,由盖斯定律,第一步反应+第二步反应=总反应,则,则,D正确;故答案选D。
█考点六 考查化学反应中能量变化图形探析
【例6】标准状态下,与反应生成和的反应历程与相对能量的示意图如下。下列说法正确的是
A.
B.正反应活化能最大的一步在历程Ⅰ中
C.没有稳定
D.历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为
【答案】D
【解析】A.根据图示,、对应两者的反应物、生成物均不同,焓变不同,故,A错误;B.根据图示正反应活化能最大的一步在历程Ⅱ中,B错误;C.物质的能量越低越稳定,的能量更低,比更稳定,C错误;D.活化能低的步骤速率快,历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为 ,D正确;故选D。
解题要点
反应过程能量分析的注意事项
❶焓变与反应发生的条件、反应是否彻底无关。
❷催化剂能降低反应的活化能,但不影响焓变的大小。
❸在化学反应中,反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。
❹有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热,但不属于放热反应。
【变式6-1】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】A.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;
B.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;C.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;D.由B分析可知,和反应生成的反应热,D正确;故选C。
【变式6-2】下列图像均表示化学反应中的能量变化,其中描述正确的是
A.图丁中反应物的总能量高于生成物的总能量
B.图乙说明金刚石生成石墨是吸热反应
C.根据图丙可以判断放出的能量
D.图甲可以表示生石灰溶于水反应的能量变化
【答案】D
【解析】A.图丁中反应物的总能量低于生成物的总能量,故A错误;B.由图乙可知,金刚石的能量高于石墨,说明金刚石生成石墨是放热反应,故B错误;C.由图丙可知,2A(g)=B(l)-akJ/mol,气态B的能量高于液态B,液态A的能量低于气态A,结合图像可知2A(l)=B(g)的反应放热小于akJ,故C错误;D.由图甲可知,该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,生石灰溶于水生成氢氧化钙,为放热反应,故D正确;故选D。
基础应用
1.(24-25高二上·四川绵阳·期中)下列有关反应热的描述中正确的是
A.已知:常温下,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol,醋酸与氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式中的反应热H大于-57.3kJ/mol
B.H2的燃烧热为285.8KJ/mol,则H2燃烧热的热化学方程式可表示为H=-571.6kJ/mol
C.已知:HCN(g)HNC(g) H >0 ,则HNC比HCN稳定
D. H= -216kJ/mol,则E(反)总<E(生)总
【答案】A
【解析】A.已知:常温下,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol,由于CH3COOH是弱酸,其边反应边电离,电离是一个吸热过程,故醋酸与氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式中的反应热H大于-57.3kJ/mol,A正确;B.已知燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成指定稳定的物质(H2O为液体水)时放出的热量,H2的燃烧热为285.8KJ/mol,则H2燃烧热的热化学方程式可表示为H=-285.8kJ/mol,B错误;C.已知:HCN(g)HNC(g) H >0,则说明HNC具有的总能量比HCN高,能量越高越不稳定,故HCN比HNC稳定,C错误;D.已知反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量,故 H= -216kJ/mol,则E(反)总>E(生)总,D错误;故答案为:A。
2.(24-25高二上·广东广州·期中)下列说法正确的是
A.C(石墨s)C(金刚石,s) ,则金刚石比石墨稳定
B.同温同压下,在光照和点燃条件下的不同
C.用溶液和NaOH溶液反应测定中和热的
D. ,则碳的燃烧热等于
【答案】C
【解析】A.C(石墨s)C(金刚石,s),石墨具有的能量低于金刚石,则石墨比金刚石稳定,故A错误;B.同温同压下,在光照和点燃的条件下相同,与反应条件无关,只与反应物和生成物所具有的总能量有关,故B错误;C.CH3COOH是一元弱酸,电离过程吸热,使放出热量减小,测定中和热的,故C正确;D.燃烧热是1mol纯净的可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量,碳燃烧的指定产物是二氧化碳,而一氧化碳不是指定产物,故D错误;故答案为C。
3.(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】A.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;B.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;C.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;D.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。
4.(24-25高二上·湖北黄冈·期中)下列有关热化学方程式及其叙述正确的是
A.的燃烧热为890kJ/mol,其热化学方程式为
B.已知,则C的燃烧热为
C.的燃烧热为,则电解的热化学方程式为
D.与NaOH溶液反应:
【答案】C
【解析】A.的燃烧热为890kJ/mol,则其热化学方程式为,A项错误;B.已知,生成的不是C完全燃烧生成的指定的产物,故无法计算C的燃烧热, B项错误;C.的燃烧热为,的燃烧热的热化学方程式为,那么电解的热化学方程式为,C项正确;D.为弱电解质,电离时吸热,故该反应的反应热,D项错误;答案选C。
5.(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】A.如图可知,Ea为反应A→B+C的活化能,A正确;B.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;C.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;D.使用催化剂不能改变反应的,D错误;故选A。
6.(24-25高二上·浙江嘉兴·期中)假设反应体系的始态为甲,中间态为乙,终态为丙,它们之间的变化如图所示,则下列说法不正确的是
A. B.
C. D.甲→丙的
【答案】B
【解析】A.根据盖斯定律:不论是一步完成的还是几步完成的,其热效应总是相同的(反应热的总值相等),则△H3=-(△H1+△H2),所以|△H1|<|△H3|,故A正确;B.根据盖斯定律:△H3=-(△H1+△H2),△H1、△H2是分步反应的反应热,两者大小无法确定,故|△H1|和|△H2|的大小无法确定,故B错误;C.根据盖斯定律:不论是一步完成的还是几步完成的,其热效应总是相同的,以甲为起点,最终又回到甲,整个过程没有能量变化,则△H1+△H2+△H3=0,故C正确;D.甲→丙的△H=△H1+△H2,△H1和△H2都小于0,故△H1+△H2小于0,故D正确;答案选B。
7.(24-25高二上·北京延庆·期中)利用如图装置,分别取50mL的0.50mol/L盐酸与50mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液混合进行中和反应反应热的测定,下列说法不正确的是
A.稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应
B.仪器A的名称是环形玻璃搅拌器
C.酸碱混合时,量筒中氢氧化钠溶液应迅速倒入小烧杯中,盖上盖板后不断搅拌
D.用物质的量相等的氢氧化钠固体代替氢氧化钠溶液进行反应,结果无影响
【答案】D
【解析】A.酸、碱发生中和反应时,酸电离产生的H+与碱电离产生的OH-反应的物质的量的比是1:1,为保证酸电离产生的H+完全反应,NaOH溶液要稍微过量,A正确;B.根据图示可知仪器A的名称是环形玻璃搅拌器,B正确;C.在测定中和热时,为减少酸、碱混合时反应放出热量的损失,量筒中NaOH溶液应快速一次性迅速倒入小烧杯中,并迅速盖上塑料盖板,不断用环形玻璃搅拌棒搅拌,C正确;D.氢氧化钠固体溶解会释放热量,对实验结果有影响,D错误;故选D。
8.(24-25高二上·上海静安·期中)用50mL0.5mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L NaOH溶液反应,实验中测得起始温度为20.1℃,终止温度为23.4℃,盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1g·cm-3,反应后溶液的比热容为4.18J·g-1·C-1,则中和反应生成1mol水时放热约为
A.1.38kJ B.50.2kJ C.55.2kJ D.57.3kJ
【答案】C
【解析】用50mL0.5mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L~NaOH溶液反应,生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol,溶液的质量为100mL×1g/cm3=100g,温度变化的值为△T=23.4℃-20.1℃=3.3℃,则生成0.025mol水放出的热量为:Q=m•c•△T=100g×4.18J/(g•℃)×3.3℃=1379.4J,即1.3794KJ,则中和反应生成1mol水时放热约为kJ。
答案选C。
9.(24-25高二上·广东广州·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)中将硬纸板取走,方便搅拌,对实验结果没有影响
D.若用NaOH固体测定中和反应的反应热,则测定的反应热ΔH的绝对值偏高
【答案】D
【解析】A. 由实验可知,(a)、(c)所涉及的反应是放热反应,(b)所涉及的反应是吸热反应,故A测;B. 将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后,反应物接触面积增大,Al与盐酸反应速率加快,但反应释放出的热量不变,故B错误;C. 实验(c)中将纸板取走,热量会散失到空气中,因此测出的温度偏低,对实验结果有影响,故C错误;D. 若用NaOH固体测定中和反应的反应热,由于NaOH固体溶解会释放出热量,测出温度偏高,因此测定的反应热ΔH的绝对值偏高,故D正确;故选D。
10.(23-24高二上·河南·期中)已知如下热化学方程式:
①
②
③
④
高氯酸铵是发射火箭的固体能源,发生爆炸的反应如下: ,可表示为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,等于目标反应,对应反应热也有类似的加和关系,得:,A正确;故选A。
11.(24-25高二上·重庆·期中)化学反应在有新物质生成的同时,一定伴随能量的变化。下列说法正确的是
A.已知,现将1molI2(g)和1molH2(g)充入密闭容器中充分反应后,放出的热量小于11kJ
B.已知,用含0.5molH2SO4的浓硫酸与足量稀NaOH溶液反应,放出57.3kJ热量
C.H2(g)与O2(g)充分反应生成等量的气态水比液态水放出的热量更多
D.已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol,则表示H2燃烧热的热化学方程式为:
【答案】A
【解析】A.氢气与碘蒸气生成碘化氢的反应为可逆反应,可逆反应不可能完全反应,所以1mol氢气与1mol碘蒸气充入密闭容器中充分反应后放出的热量小于11kJ,A正确;B.浓硫酸稀释时会放出热量,则0.5mol的浓硫酸与足量稀氢氧化钠溶液反应放出热量大于57.3kJ,B错误;C.气态水比液态水的能量高,则氢气与氧气充分反应生成等量的液态水比气态水放出的热量更多,C错误;D.氢气的燃烧热为1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为,D错误;故选A。
12.(24-25高二上·四川资阳·期中)2021年我国首次实现以为原料人工合成淀粉,该过程涉及加氢(电解水得氢气)转化为甲醇的过程,其能量变化如图所示。下列叙述正确的是
A.该反应中,寻找高效催化剂可以改变和的大小
B.该反应中正反应活化能比逆反应的活化能大
C.该反应中,破坏反应物化学键吸收的能量大于形成产物化学键释放的能量
D.上述过程中存在电能转化为化学能、化学能转化为热能的能量转化形式
【答案】D
【解析】A.催化剂能降低反应的活化能,即能减小的值,但是不能改变焓变,即不能改变的大小,故A错误;B.由图可知该反应是放热反应,正反应的活化能比逆反应的活化能小,故B错误;C.由图可知该反应是放热反应,破坏反应物化学键吸收的能量小于形成产物化学键释放的能量,故C错误;D.该过程涉及CO2加氢(电解水得氢气),电能转化为化学能,反应放热,化学能转化为热能,故D正确;答案选D。
13.(23-24高二上·四川绵阳·期末)在25℃和101kPa时,几种燃料的燃烧热如下表:
燃料
―283.0
―285.8
―890.3
―726.5
下列说法正确的是
A.相同质量的上述四种燃料完全燃烧时,甲烷放出的热量最多
B.CO燃烧的热化学方程式为:
C.常温常压下,1mol甲醇液体完全燃烧生成气体和水蒸气放出热量726.5kJ
D.标准状况下,相同体积的CO、、完全燃烧的碳排放量:
【答案】D
【分析】燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成指定的氧化物时所放出的热量;【解析】A.CO、H2、CH4、CH3OH的相对分子质量分别为28、2、16、32,又因为它们每1mol分别完全燃烧时,放出的热量依次为283.0kJ、285.8kJ、890.3kJ、726.5kJ,所以1gCO、H2、CH4、CH3OH完全燃烧时,放出热量分别为:10.0kJ、142.9kJ、55.6kJ、22.7kJ,则相同质量的以上四种燃料,完全燃烧时放出热量最多的是H2,A错误;B.CO燃烧热∆H为-283.0 kJ·mol-1,表示1molCO完全燃烧释放283.0 kJ热量,则CO燃烧的热化学方程式为:∆H=-566.0kJ/mol,B错误;C.甲醇燃烧热的数据指的是1mol甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时释放热量726.5kJ,若生成气态水,释放的热量小于726.5kJ,C错误;D.标准状况下,相同体积的CO、H2、CH4物质的量相同,根据C元素守恒,完全燃烧的碳排放量:CO=CH4>H2,D正确;故选D。
能力提升
14.(24-25高二上·河南焦作·期中)已知的燃烧热为,在一定量的氧气中完全反应生成等物质的量的、气体,放出热量。下列说法正确的是
A.燃烧放出的热量一定是
B.的燃烧热为
C.等质量的完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多
D.
【答案】D
【解析】A.的燃烧热为,即1mol完全燃烧,生成时放出的热量为,因此若完全燃烧生成时,放出的热量为,题干中并未说明是完全燃烧的,因此放出的热量不一定是,A项错误;B.的燃烧热为,可得热化学方程式①,在一定量的氧气中完全反应生成等物质的量的、气体,放出热量,可得热化学方程式②,由盖斯定律可知,得反应,设CO的燃烧热热化学方程式为,据盖斯定律,反应+反应=反应,即=,B项错误;C.1mol完全燃烧,生成时放出的热量为,由热化学方程式知,若1mol不完全燃烧只生成CO时放出的热量为,但若不完全燃烧时生成CO2和CO的混合物,则放的热大于110.5kJ、小于393.5kJ,由此可知等质量的完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,但多的热小于等于,C项错误;D.由B选项可知,D项正确;答案选D。
15.(24-25高二上·北京延庆·期中)N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是
A.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH =+267kJ/mol
B.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534kJ/mol
C.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH =-534kJ/mol
D.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH =-133.5kJ/mol
【答案】C
【解析】0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水,放出133.5kJ热量,则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水,放出534kJ热量,N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ•mol-1;故选C。
16.(24-25高二上·天津河西·期中)已知: 。下列有关说法正确的是
A.该反应过程的能量变化可用上图表示
B.
C.完全分解产生和,放出热量
D.在相同条件下,和的能量总和大于的能量
【答案】D
【解析】A.是放热反应,该反应过程的能量变化不能用上图表示,故A错误;B.气态HF的能量大于液态HF的能量,所以 ,故B错误;C.是放热反应,完全分解产生和,吸收热量,故C错误;D.是放热反应,在相同条件下,和的能量总和大于的能量,故D正确;选D。
17.(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】A.由实验可知,(a)、 (c)都是放热反应,(b)是吸热反应,故A错误;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不变,故B错误;C.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;D.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;选C。
18.(24-25高二上·江苏南京·期中)2024年10月30日凌晨我国进行了“神舟十九号”载人飞船发射,获得了圆满成功。火箭推进剂在航天和军事等领域具有广泛的应用:
(1)液氧甲烷可以作为火箭推进剂。已知、下甲烷燃烧生成和液态水放出热量,则甲烷的燃烧热 ,甲烷燃烧的热化学方程式为 。
(2)长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料,工业上可用在高温下与水蒸气反应制得。
已知:在、下:
则与水蒸气反应转化为和的热化学方程式为 。
(3)用于神舟系列飞船发射的长征二号F使用肼类燃料,已知:
①正反应的话化能,则逆反应的话化能 。
②与反应生成和水蒸气的热化学方程式 。
③与足量反应生成和液态水时,放出的热量是 。(计算结果保留1位小数)
【答案】(1)
(2)
(3)① ② ③20.5
【解析】(1)已知、下甲烷燃烧生成和液态水放出热量,则放出的热量为,则甲烷的燃烧热,甲烷燃烧的热化学方程式为:。
故答案为:;。
(2)根据盖斯定律,目标热化学方程式为已知反应一+反应三-反应二所得,。
故答案为:。
(3)①根据反应历程图可知:正反应的话化能,整个反应吸收了,则逆反应的话化能;②根据反应历程图得反应I:,反应II:,与反应生成和水蒸气的热化学方程式为反应II2反应I:;③根据第三个反应历程,1mol气态水转化为1mol液态水时还要放出44kJ的热量,则与足量反应生成和液态水时,放出的热量为:。
故答案为:;;20.5 。
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第一章 化学反应的热效应
复习讲义
复习目标
1.从化学键断裂/形成(微观)和体系内能变化(宏观)双角度解释反应热产生原因。
2.能规范书写热化学方程式,标注物质状态和焓变(ΔH)数值。
3.运用盖斯定律设计反应路径,结合键能或燃烧热数据计算反应热。
重点和难点
重点:反应热的本质;热化学方程式的规范书写;盖斯定律的应用;中和热测定及误差分析。
难点:焓变(ΔH)与反应热的关系;应用键能计算反应热;多步反应ΔH计算。
█知识点一 放热反应与吸热反应的判断
1.理论分析判断法
(1)ΔH= 化学键断裂吸收的能量- 化学键形成释放的能量,当ΔH 0时,反应吸热,当ΔH 0时,反应放热。
(2)ΔH= 具有的总能量- 具有的总能量,当ΔH 0时,反应吸热,当ΔH 0时,反应放热。
(3)ΔH= 的键能之和- 的键能之和。反应物的键能越小,稳定性越 ,破坏它时需要的能量就越 ;生成物的键能越大,稳定性越 ,形成它时释放的能量就越 ,所以当ΔH 0时, 反应吸热,当ΔH 0时,反应放热。
(4)根据反应物和生成物的相对稳定性判断:由 的物质生成 的物质的反应为 反应,反之为 反应。
2.反应条件判断法
一个化学反应开始需要加热,而停止加热后,反应亦可进行,则为 反应;若反应需要持续不断地加热才能进行,则为 反应。
3.根据规律判断法
(1)常见的放热反应类型:a. 反应;b.酸碱中和反应;c. 反应;d.多数 反应。
(2)常见的吸热反应类型:a.多数 反应;b.C参与的一些反应,如C+H2O(g)CO+H2、CO2+C2CO;c.NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应。
效果检测特别提醒/易错提醒/教材延伸
记忆常见的放热反应和吸热反应
放热反应
吸热反应
①可燃物的燃烧
②酸碱中和反应
③金属与酸的置换反应
④物质的缓慢氧化
⑤铝热反应
⑥大多数化合反应
①弱电解质的电离
②盐类的水解反应
③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
④C和H2O(g)、C和CO2的反应
⑤大多数分解反应
1.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是
A.碳和二氧化碳在高温下的反应 B.碳酸钙高温分解
C.氢氧化钠和盐酸的反应 D.铝片和稀硫酸反应
2.下列反应属于放热反应的是
A. B.浓硫酸溶于水
C.镁与稀盐酸的反应 D.石灰石分解制备氧化钙
█知识点二 热化学方程式的书写与正误判断
1.根据已知信息书写热化学方程式的一般思路
(1)根据反应物和生成物写出化学方程式,并标明各物质的 。
(2)根据题中一定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化,求出指定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化。
(3)标明该反应的 。
(4)注意特殊要求。如表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的化学计量数必须是 。
2.“五审”突破热化学方程式的正误判断
一审“+”“-”:放热反应一定为“ ”吸热反应一定为“ ”;
二审单位:单位一定为“ ”或“ ”,易错写成“kJ”或漏写;
三审状态:物质的 状态必须正确注明,特别是溶液中的反应易写错;
四审数值:△H的数值必须与热化学方程式中物质前的化学计量数相 ,即化学计量数与△H成 比;当反应逆向进行时,其反应热的数值与正反应的反应热的数值的符号 ,绝对值 ;
五审是否符合概念:表示燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数必须是 ;表示中和热的热化学方程式中, 的化学计量数必须是1。
效果检测
1.下列热化学方程式正确的是
A.已知1 g甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ: kJ⋅mol-1
B.12g碳与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,需吸收120 kJ的热量: kJ⋅mol-1
C.通常状况下,将1g氢气在氯气中完全燃烧,放出92.4 kJ热量: kJ⋅mol-1
D.已知充分燃烧a g乙炔气体生成1 mol二氧化碳气体和液态水,放出b kJ热量: kJ⋅mol-1
2.下列有关热化学方程式说法不正确的是
A.25℃,101kPa时 ,则氢能源是一种理想的绿色能源
B.密闭容器中进行 ,投入时,则充分反应吸收akJ热量
C.25℃,101kPa时 ,则的燃烧热为890.3kJ/mol
D.已知 , ,则
█知识点三 反应热大小比较的技巧
技巧一 根据反应物的性质比较
等物质的量的不同金属或非金属与同一种物质反应,金属或非金属越 ,反应越容易发生,放出的热量就越 ,△H越 。
技巧二 根据反应进行的程度比较
1对于多步进行的放热反应,反应越 ,则放出的热量越 ,△H越 。对于可逆反应,若正反应是放热反应,反应程度越 ,反应放出的热量越 ;若正反应是吸热反应,反应程度越 ,反应吸收的热量越 。
2可逆反应实际放出(吸收)的热量 相应的热化学方程式中△H的绝对值。
技巧三 根据反应规律和影响△H大小的因素直接比较
1.吸热反应的△H肯定比放热反应的△H (前者 0,后者 0);
2.同一个放热反应(吸热反应),其他条件相同时,参加反应的反应物的物质的量越 ,放出(吸收)的热量越 ,△H越 (越 )。
3.其他条件相同时,可燃物的燃烧产物越 ,放出的热量越 ,△H越 。如等量的C(s)完全燃烧生成CO2放出的热量肯定比不完全燃烧生成CO放出的热量多。
4.生成等量的水时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或强酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量 。
技巧四 根据图像进行比较
△H=E生成物-E反应物,画出化学反应过程中的能量变化图后.依据反应物的总能量与生成物的总能量的大小关系比较△H的大小。
示例
S(s)+O2(g)=SO2(g) △H1=-akJ·mol-1
S(g)+O2(g)=SO2(g) △H2=-bkJ·mol-1
H2(g)+(1/2)O2(g)=H2O(g) △H3=-ckJ·mol-1
H2(g)+(1/2)O2(g)=H2O(l) △H1=-dkJ·mol-1
图像
△H的绝对值大小
a b
c d
△H大小
△H1 △H2
△H3 △H4
技巧五 应用盖斯定律进行比较
热化学方程式像代数式一样,可进行移项、合并项和加、减、乘、除等数学运算。依据进行数学运算后所得新反应的△H可以比较运算前各反应△H的大小,这种方法称为盖斯定律法。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
△H的符号、数值和单位属于一个整体,不能随意分割,在比较两个热化学方程式中△H的大小时,比的是其代数值,要带正、负号进行比较;在比较两个反应放出或吸收的热量多少时,比的是其绝对值。
效果检测
1.已知几种离子反应的热化学方程式如下
①
②
③
④
下列有关判断正确的是
A., B.
C. D.
2.已知NaHCO3溶液与盐酸,反应生成CO2吸热,Na2CO3溶液与盐酸反应生成CO2放热。关于下列△H的判断正确的是
A. B.
C. D.
█知识点四 反应热的计算方法
1.运用盖斯定律计算
计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。高考题中往往给出几个已知的热化学方程式,然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热,此时可应用盖斯定律进行计算。
2.根据热化学方程式计算
计算依据:对于相同的反应,反应热与反应物参加反应的物质的量成正比。若题目给出了相应的热化学方程式,则按照热化学方程式与ΔH的关系计算反应热;若没有给出热化学方程式,则根据条件先得出热化学方程式,再计算反应热。
3.根据反应物和生成物的能量计算
①计算公式:ΔH= 的总能量- 的总能量。
②根据燃烧热计算,要紧扣反应物为“1 mol”、生成物为指定产物。Q放= ×|ΔH|(注意此公式中的ΔH是指物质的燃烧热,而不是指一般反应的反应热)。
4.根据反应物和生成物的键能计算
①计算公式:ΔH= 的键能总和- 的键能总和。
②根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的种类和数目。掌握几种常考物质所含共价键的种类和数目:
①常见分子:根据成键原则画出结构式即可判断
分子式
Cl2
O2
N2
H2O
结构式
Cl-Cl
O=O
N≡N
H-O-H
分子式
H2O2
CO2
HCN
NH3
结构式
H-O-O-H
O=C=O
H-C≡N
分子式
CH4
C2H4
C2H6
N2H4
结构式
②信息分子:根据分子结构示意图数共价键个数
物质
硫化磷
雄黄(As4S4)
P4O10
结构
键数
个P-S键
个P=S键
个As-As键
个S-As键
个P=O键
个P-O键
物质
S8单质
N4分子
P4O6
结构
键数
个S-S键
个N-N键
个P-O键
③特殊物质:选修物质结构内容
物质/mol
白磷
金刚石
晶体硅
SiO2
石墨
结构
键数/mol
5.根据燃烧热和中和热数据,计算反应放出的热量
计算公式:Q =
6.根据能量变化图像进行计算
(1)能量-反应历程图计算法:若图像标注反应物能量为E1,生成物能量为E2,则 ΔH= (单位:kJ/mol)。
(2)能垒图(活化能图)计算法:ΔH = [Ea(正):正反应活化能(反应物至过渡态能量差) Ea(逆):逆反应活化能(生成物至过渡态能量差)]。
(3)热化学循环图像法:根据中间步骤能量变化间接计算目标反应ΔH:将分步反应的能量变化 ,同步运算ΔH。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
反应热计算的常见失误点
(1)根据已知的热化学方程式进行计算时,要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系,然后进行计算。
(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时,要注意断键和成键的总数,计算时必须是断键和成键时吸收和放出的总能量。
(3)运用盖斯定律进行计算,在调整方程式时,要注意ΔH的值也要随之调整。
(4)物理变化也会有热效应:在物理变化过程中,也会有能量变化,虽然不属于吸热反应或放热反应,但在进行相关反应热计算时,必须要考虑发生物理变化时的热效应,如物质的三态变化或物质的溶解过程中的能量变化等。
(5)不可忽视化学键的物质的量:根据键能计算反应热时,要注意弄清各种化学键的物质的量,既要考虑热化学方程式中物质的化学计量数,又要考虑物质中各种化学键的个数,再进行计算。反应热(ΔH)等于反应物中的键能总和减去生成物中的键能总和,即ΔH=ΣE反-ΣE生(E表示键能)。如反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH=3E(H—H)+E(N≡N)-6E(N—H)。
(6)严格保证热化学方程式与ΔH变化的一致性
a.热化学方程式乘以某一个数时,反应热数值也必须乘上该数。
b.热化学方程式相加减时,相同状态的同种物质之间可相加减,反应热也随之相加减。
c.将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变。
效果检测
1.已知:
其他数据如下表:
化学键
C=O
O=O
C-H
O-H
C=C
键能/()
798
x
413
463
615
下列说法正确的是A.乙烯的燃烧热为
B.
C.
D.当生成4molO-H键时,该反应放出热量一定为akJ
2.已知固体溶于水放热,有关过程能量变化如图
下列说法正确的是
A.反应①, B.
C. D.
█知识点五 反应热图像种种
1.标注能量的三种方式
(1)以横坐标为基准标注(如图①)
(2)以反应体系的最高能量(即活化能)为基准标注(如图②)
(3)直接标注反应物与生成物间的总能量差(如图③)
2.图像的三种形状
(1)由反应物(起点)直接递变(逐渐上升或逐渐下降)到生成物(终点)(如图①、③、⑤、⑦)
(2) 由反应物(起点)逐渐上升至过渡态,再逐渐下降到生成物(终点)(如图②、⑥)
(3)没有随反应过程而变化的曲线,只有反应物和生成物的能量直线(如图④)
3.同时显示多条曲线的三种情况
(1)同分异构体(或同素异形体)发生的同种反应的能量变化曲线(如图⑤)
(2)使用与不使用催化剂的同一反应的能量变化曲线(如图⑥)
(3)多步反应或有中间产物的反应的能量变化曲线(如图⑦)
4.图像变化趋势三规律
(1)放热反应曲线的起点(或水平直线)即反应物的能量点(或能量线)高,终点(或水平直线)即生成物的能量点(或能量线)低,如图①~⑦所表示的反应均为放热反应;吸热反应曲线的起点(或水平直线)即反应物的能量点(或能量线)低,终点(或水平直线)即生成物的能量点(或能量线)高。
(2)表明活化能的曲线总是先升后降,不会先降后升,且活化能(即过渡态的能量)线是曲线的最高限度。如图②、⑥所示。
(3)同一反应,使用催化剂与不使用催化剂,曲线的起止点相同,但不使用催化剂的曲线在上,使用催化剂的曲线在下。如图⑥所示,曲线a表示未使用催化剂能量变化曲线,曲线b表示使用了催化剂能量变化曲线。
5.图解反应热与活化能的关系
(1)在无催化剂的情况下,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。
(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
解答能量变化图像题的“5关键”
(1)反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小,即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。
(2)反应是否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时就可以进行。
(3)催化剂只能影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的ΔH。
(4)涉及反应热的有关计算时,要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。
(5)注意活化能在图示(如右图)中的意义。
①从反应物至最高点的能量变化(E1)表示正反应的活化能。
②从最高点至生成物的能量变化(E2)表示逆反应的活化能。
效果检测
1.工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图正确的是
A. B.
C. D.
2.由和反应生成和的能量变化如图所示。下列说法不正确的是
A.反应物能量之和大于生成物能量之和
B.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
C.反应生成时转移
D.
█考点一 放热反应与吸热反应的判断
【例1】下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是
A.碳酸氢钠与盐酸反应
B.灼热的炭与二氧化碳反应
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
D.铁与氯气在加热下反应
【变式1-1】下列图示变化为吸热反应的是
A.B.C. D.
【变式1-2】某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放,一定条件下该反应(均为气体)经历三个基元反应阶段,反应历程如下图所示(TS表示过渡态)。下列说法错误的是
A.该过程包含一个吸热反应和两个放热反应
B.反应②放出能量为513.5 kJ·mol-1
C.该过程的总反应为
D.反应③生成2mol时,转移电子数为
█考点二 考查热化学方程式的正误判断
【例2】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
【变式2-1】下列热化学方程式的书写及其对应关系均正确的是(的绝对值均正确)
A.常温下乙醇燃烧:
B.硫粉与空气反应:
C.中和反应:
D.在一定条件下分解:
【变式2-2】下列热化学方程式正确的是
A.甲烷的燃烧热为,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:
B.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.已知在下,燃烧生成水蒸气放出热量,其热化学方程式为:
D.时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为,硫酸溶液与氢氧化钾溶液反应的热化学方程式为:
█考点三 考查中和热测定及误差分析和数据处理
【例3】在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量可测定中和反应反应热。下列关于该实验的说法正确的是
A.烧杯间的碎泡沫塑料的作用是固定烧杯的位置
B.如果没有玻璃搅拌器,酸碱混合后可用温度计轻轻搅拌
C.完成一次中和反应热测定实验,温度计需要使用2次,分别用于测混合液的初始温度和反应最高温度
D.用溶液和NaOH溶液反应测定中和热 kJ/mol
【变式3-1】实验室用50mL0.5mol/L盐酸和50mL0.55mol/LNaOH溶液反应测定中和反应的反应热,装置如图所示。HF(aq)⇌H+(aq)+F-(aq) △H,能量变化如图所示。
下列叙述正确的是
A.其他条件不变,用铜质搅拌器测得△H结果偏低
B.上下移动搅拌器能加快中和反应
C.用氢氟酸替代盐酸,测得结果△H偏高
D.分多次向稀盐酸中加稀NaOH溶液,测得结果更准确
【变式3-2】已知中和热测定实验中用盐酸和溶液进行实验,下列说法不正确的是
A.酸碱混合时,量筒中NaOH溶液应立即倒入小烧杯中,不断用玻璃搅拌器搅拌
B.某同学通过实验测出中和反应生成反应热,造成这一结果原因可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液温度
C.用量筒量取NaOH溶液时,仰视取液,测得的中和反应反应热不变
D.改用盐酸跟溶液进行反应,求出的中和热和原来相同
█考点四 考查反应热大小比较
【例4】在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是
选项
Ⅰ
Ⅱ
A
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) ΔH2
B
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1
SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH2
C
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
D
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1
C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH2
【变式4-1】关于下列的判断正确的是
A. B.
C. D.
【变式4-2】肼是一种常见的火箭燃料。如图是反应 的能量变化图。下列说法正确的是
A.
B.反应物的总能量低于生成物的总能量
C.若产物为(1),相应的焓变为,则
D.与曲线b相比,曲线a是使用了催化剂的能量变化曲线
█考点五 考查反应热的计算
【例5】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.
【变式5-1】已知: , 。某和CO的混合气体完全燃烧时放出85.45热量,同时生成4.4g,则原混合气体中和CO的物质的量之比为
A. B. C. D.
【变式5-2】天然气—水蒸气转化法是目前获取的主流方法,反应原理为 ,已知该反应需要经过两步反应转化,其能量变化如图所示:
则等于
A. B.
C. D.
█考点六 考查化学反应中能量变化图形探析
【例6】标准状态下,与反应生成和的反应历程与相对能量的示意图如下。下列说法正确的是
A.
B.正反应活化能最大的一步在历程Ⅰ中
C.没有稳定
D.历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为
【变式6-1】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
【变式6-2】下列图像均表示化学反应中的能量变化,其中描述正确的是
A.图丁中反应物的总能量高于生成物的总能量
B.图乙说明金刚石生成石墨是吸热反应
C.根据图丙可以判断放出的能量
D.图甲可以表示生石灰溶于水反应的能量变化
基础应用
1.(24-25高二上·四川绵阳·期中)下列有关反应热的描述中正确的是
A.已知:常温下,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol,醋酸与氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式中的反应热H大于-57.3kJ/mol
B.H2的燃烧热为285.8KJ/mol,则H2燃烧热的热化学方程式可表示为H=-571.6kJ/mol
C.已知:HCN(g)HNC(g) H >0 ,则HNC比HCN稳定
D. H= -216kJ/mol,则E(反)总<E(生)总
2.(24-25高二上·广东广州·期中)下列说法正确的是
A.C(石墨s)C(金刚石,s) ,则金刚石比石墨稳定
B.同温同压下,在光照和点燃条件下的不同
C.用溶液和NaOH溶液反应测定中和热的
D. ,则碳的燃烧热等于
3.(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
4.(24-25高二上·湖北黄冈·期中)下列有关热化学方程式及其叙述正确的是
A.的燃烧热为890kJ/mol,其热化学方程式为
B.已知,则C的燃烧热为
C.的燃烧热为,则电解的热化学方程式为
D.与NaOH溶液反应:
5.(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
6.(24-25高二上·浙江嘉兴·期中)假设反应体系的始态为甲,中间态为乙,终态为丙,它们之间的变化如图所示,则下列说法不正确的是
A. B.
C. D.甲→丙的
7.(24-25高二上·北京延庆·期中)利用如图装置,分别取50mL的0.50mol/L盐酸与50mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液混合进行中和反应反应热的测定,下列说法不正确的是
A.稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应
B.仪器A的名称是环形玻璃搅拌器
C.酸碱混合时,量筒中氢氧化钠溶液应迅速倒入小烧杯中,盖上盖板后不断搅拌
D.用物质的量相等的氢氧化钠固体代替氢氧化钠溶液进行反应,结果无影响
8.(24-25高二上·上海静安·期中)用50mL0.5mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L NaOH溶液反应,实验中测得起始温度为20.1℃,终止温度为23.4℃,盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1g·cm-3,反应后溶液的比热容为4.18J·g-1·C-1,则中和反应生成1mol水时放热约为
A.1.38kJ B.50.2kJ C.55.2kJ D.57.3kJ
9.(24-25高二上·广东广州·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)中将硬纸板取走,方便搅拌,对实验结果没有影响
D.若用NaOH固体测定中和反应的反应热,则测定的反应热ΔH的绝对值偏高
10.(23-24高二上·河南·期中)已知如下热化学方程式:
①
②
③
④
高氯酸铵是发射火箭的固体能源,发生爆炸的反应如下: ,可表示为
A. B.
C. D.
11.(24-25高二上·重庆·期中)化学反应在有新物质生成的同时,一定伴随能量的变化。下列说法正确的是
A.已知,现将1molI2(g)和1molH2(g)充入密闭容器中充分反应后,放出的热量小于11kJ
B.已知,用含0.5molH2SO4的浓硫酸与足量稀NaOH溶液反应,放出57.3kJ热量
C.H2(g)与O2(g)充分反应生成等量的气态水比液态水放出的热量更多
D.已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol,则表示H2燃烧热的热化学方程式为:
12.(24-25高二上·四川资阳·期中)2021年我国首次实现以为原料人工合成淀粉,该过程涉及加氢(电解水得氢气)转化为甲醇的过程,其能量变化如图所示。下列叙述正确的是
A.该反应中,寻找高效催化剂可以改变和的大小
B.该反应中正反应活化能比逆反应的活化能大
C.该反应中,破坏反应物化学键吸收的能量大于形成产物化学键释放的能量
D.上述过程中存在电能转化为化学能、化学能转化为热能的能量转化形式
13.(23-24高二上·四川绵阳·期末)在25℃和101kPa时,几种燃料的燃烧热如下表:
燃料
―283.0
―285.8
―890.3
―726.5
下列说法正确的是
A.相同质量的上述四种燃料完全燃烧时,甲烷放出的热量最多
B.CO燃烧的热化学方程式为:
C.常温常压下,1mol甲醇液体完全燃烧生成气体和水蒸气放出热量726.5kJ
D.标准状况下,相同体积的CO、、完全燃烧的碳排放量:
能力提升
14.(24-25高二上·河南焦作·期中)已知的燃烧热为,在一定量的氧气中完全反应生成等物质的量的、气体,放出热量。下列说法正确的是
A.燃烧放出的热量一定是
B.的燃烧热为
C.等质量的完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多
D.
15.(24-25高二上·北京延庆·期中)N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是
A.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH =+267kJ/mol
B.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-534kJ/mol
C.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH =-534kJ/mol
D.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH =-133.5kJ/mol
16.(24-25高二上·天津河西·期中)已知: 。下列有关说法正确的是
A.该反应过程的能量变化可用上图表示
B.
C.完全分解产生和,放出热量
D.在相同条件下,和的能量总和大于的能量
17.(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
18.(24-25高二上·江苏南京·期中)2024年10月30日凌晨我国进行了“神舟十九号”载人飞船发射,获得了圆满成功。火箭推进剂在航天和军事等领域具有广泛的应用:
(1)液氧甲烷可以作为火箭推进剂。已知、下甲烷燃烧生成和液态水放出热量,则甲烷的燃烧热 ,甲烷燃烧的热化学方程式为 。
(2)长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料,工业上可用在高温下与水蒸气反应制得。
已知:在、下:
则与水蒸气反应转化为和的热化学方程式为 。
(3)用于神舟系列飞船发射的长征二号F使用肼类燃料,已知:
①正反应的话化能,则逆反应的话化能 。
②与反应生成和水蒸气的热化学方程式 。
③与足量反应生成和液态水时,放出的热量是 。(计算结果保留1位小数)
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