内容正文:
第一章 化学反应与能量转化
第一节 化学反应的热效应
第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算
第一章 化学反应的热效应
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目录
contents
Part 01 夯基固本 新知探究
Part 02 检测效果 素养提升
Part 03 课时作业
第一章 化学反应的热效应
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夯基固体 新知探究
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物质的变化
反应的焓变
l
aq
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对应成比例
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反应热
始态和终态
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煤
石油
开源
节流
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固体垃圾
干馏
气化
液化
隔绝空气
可燃性气体
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1mol
1mol
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检测效果 素养提升
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课时作业(二)
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学习目标
核心素养
1.能用热化学方程式表示反应中的能量变化,理解热化学方程式的意义和书写规则。2.了解盖斯定律及其简单应用,能进行反应焓变的简单计算。3.能运用反应焓变合理选择和利用化学反应,了解人类社会所面临的能源危机及未来新型能源。
1.变化观念:认识化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化。能多角度、动态地分析化学变化。2.宏观辨识与微观探析:能从宏观和微观相结合的视角分析与解决反应热的热效应问题,及盖斯定律的认识问题。3.科学态度与社会责任:通过应用盖斯定律和反应热的有关计算,形成具有节约资源、保护环境的可持续发展意识,认识到资源利用的问题,从自身做起,形成简约适度、绿色低碳的生活方式。
知识点一 热化学方程式
1.概念
在热化学中,常用热化学方程式把一个化学反应中 和
同时表示出来。
2.意义
热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,还表明了化学反应中的能量变化。
3.常用的聚集状态符号
g(气态)、 (液态)、s(固态)、 (溶液)。
4.实例
已知在298 K时,由N2、H2反应生成1 molNH3(g)放热46.1 kJ,请将下列化学方程式写成热化学方程式:
eq \f(3,2)H2+ eq \f(1,2)N2===NH3: ;
3H2+N2===2NH3: ;
NH3=== eq \f(3,2)H2+ eq \f(1,2)N2: 。
结论:①ΔH与化学系数 。
②反应逆向进行时,与正向相比,ΔH符号相反,绝对值相等。
3H2(g)+N2(g)===2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·mol-1
eq \f(3,2)H2(g)+ eq \f(1,2)N2(g)===NH3(g) ΔH=-46.1kJ·mol-1
NH3(g)=== eq \f(3,2)H2(g)+ eq \f(1,2)N2(g)ΔH=+46.1kJ·mol-1
注意事项:
(1)要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的聚集状态。
(2)ΔH的单位是kJ·mol-1或K·mol-1。
(3)根据焓的性质,对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH也不同。若化学方程式中各物质的系数加倍,则ΔH的数值也加倍;若反应逆向进行,则ΔH改变符号,但绝对值不变。
(4)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数,只表示物质的量,它可以是整数也可以是简单分数。
(5)书写热化学方程式时必须标明ΔH的符号,放热反应中ΔH为“—”,吸热反应中ΔH为“+”。
[思考探究]
已知有下列方程式:
(1)H2+Cl2 eq \o(=====,\s\up15(点燃))2HCI;
(2)H2 (g)+Cl2 (g)-2HCl(g)
ΔH=-184.6 kJ·mol-1;
(3) eq \f(1,2)H2(g)+ eq \f(1,2)Cl2(g)===HCl(g)
ΔH=-92.3 kJ·mol-1;
(4)H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1;
(5)H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)
ΔH=-285.8 kJ·mol-1。
2.以上方程式中,哪几个不属于热化学方程式?方程式中的g、l等表示什么意思?固体(态)和水溶液中溶质如何表示?
提示:(2)(3)(4)(5)属于热化学方程式,方程式中的g、l分别表示气态和液态,固体(态)和水溶液中溶质分别用s和aq表示。
1.什么是热化学方程式?
提示:把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式。
3.方程式(3)应该怎么读? eq \f(1,2)代表什么意义?如果是2 mol H2和2 mol Cl2完全反应,则ΔH为多少?
提示:表示在25 ℃和101 kPa下,0.5 mol H2(g)与0.5 mol Cl2(g)完全反应生成1 mol HCl(g)时放出92.3 kJ的热量。 其中 eq \f(1,2)代表H2(g)和Cl2(g)物质的量,不能代表分子数。如果是2 mol H2和2 mol Cl2完全反应,ΔH=-4×92.3 kJ·mol-1。
4.由方程式(4)可得到H2O(g)===H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)的ΔH为多少?
提示:ΔH=+241.8 kJ·mol-1。
5.方程式(4)和(5)的ΔH的大小不相同,为什么?
提示:因为生成H2O的状态不同,所以反应的焓变和物质的聚焦状态有关。
1.热化学方程式书写
eq \a\vs4\al([名师点拨])根据焓的性质,对于相同反应,当化学计量数不同时,其ΔH也不同,ΔH的数值必须与化学计量数对应,若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改变符号,但绝对值不变。
如,已知H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)
ΔH=-285.8 kJ·mol-1
则2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1;
H2O(l)===H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)
ΔH=+285.8 kJ·mol-1。
另外,热化学方程式中不用“↑”“↓”,“===”上不用标明反应条件。
2.热化学方程式正误判断的“五看”
“一看”反应物、生成物状态是否注明;
“二看”ΔH的“+”“-”是否与吸热、放热一致;
“三看”ΔH与化学计量数是否对应;
“四看”热化学方程式是否配平;
“五看”ΔH的单位是否为kJ·mol-1。
[典例1] 下列热化学方程式正确的是( )
A.2SO2+O2⥫⥬2SO3ΔH=-196.6 kJ·mol-1
B.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=393.5 kJ·mol-1
C.H2 (g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ
D.2H2 (g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
[解析] A项,没有标示出物质的状态,故错误;B项,该反应为放热反应,ΔH应为负号,故错误;C项,ΔH的单位是kJ·mol-1,故错误;D项,符合热化学反应方程式的要求,故正确。
[答案] D
1.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol N2(g)与适量H2(g)反应,生成2 mol NH3(g),放出92.4 kJ热量,其热化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)23 g C2H6O(l)和一定量的氧气混合点燃,恰好完全反应,生成CO2(g)和H2O(l),放出683.5 kJ的热量,其热化学方程式为__________________________。
(3)稀溶液中,1 mol H2SO4与NaOH完全反应时,放出114.6 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:__________________________
答案:(1)N2(g)+3H2(g) ⥫⥬2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ·mol-1
(2)C2H6O(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 367 kJ·mol-1
(3)H2SO4(aq)+2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1
知识点二 反应焓变的计算
1.盖斯定律
(1)定义:对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,
都是一样的。
(2)盖斯定律的特点
①化学反应的焓变只与反应的 有关,与反应的途径无关。
②反应焓变一定。如图分别有三个途径:(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)。
则有ΔH= 。
微点拨:化学反应的焓变与反应的过程、条件无关。
2.盖斯定律的应用
(1)科学意义:对于无法或较难通过实验测定的反应的焓变,可应用盖斯定律计算求得。
ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
(2)方法——“叠加法”
若一个化学反应的化学方程式可由另外几个化学反应的化学方程式相加减而得到,则该化学反应的焓变即为另外几个化学反应焓变的代数和。
[思考探究]
1.已知:①C(石墨,s)+O2(g)===CO2 (g)
ΔH1=-393.1 kJ·mol-1
②C(金刚石,s)+O2(g)===CO2 (g)
ΔH2=-395.0 kJ·mol-1
由石墨变成金刚石是放热反应还是吸热反应?判断金刚石和石墨哪种物质稳定性更强。
提示:由①-②得:C(石墨,s)===C(金刚石,s)
ΔH=+1.9 kJ·mol-1,石墨变成金刚石是吸热反应;石墨的稳定性更强。
2.已知①H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)
ΔH1=-241.8 kJ·mol-1
②H2O(g)===H2O(l)
ΔH2=-44 kJ·mol-1
根据①和②,如何求出H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)的反应热?
提示:要计算热化学方程式H2 (g)+ eq \f(1,2)O2(g)=H2O(l)的反应热,此时需要将气态水转化为液态水。如图所示:
由图示可知,反应H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)可由两步实现,先是H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g),然后是H2O(g)===H2O(l),由此可以得出H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)的反应热为ΔH=ΔH1+ΔH2=(-241.8 kJ·mol-1)+(-44 kJ·mol-1)=-285.8 kJ·mol-1。
3.相同质量的H2分别与O2完全反应时生成液态水和气态水,哪一个放出的热量多?
提示:生成液态水放出的热量多。
应用盖斯定律的常用方法
(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)加和法
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。
eq \x(先确定待求的反应方程式)
⇒ eq \x(找出待求方程式中各物质在已知方程式中的位置)
⇒根据待求方程式中各物质的计量数和位置对已知方程式
进行处理,得到变形后的新方程式
⇒ eq \x(将新得到的方程式进行加减(反应热也需要相应加减))
⇒ eq \x(写出待求的热化学方程式)
根据待求方程式中各物质的计量数和位置对已知方程式进行处理,得到变形后的新方程式
进行处理,得到变形后的新方程式
eq \a\vs4\al([名师点拨]) 运用盖斯定律计算反应热的三个关键
(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)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变,但数值不变。
[典例2] 肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料,反应时N2O4为氧化剂,生成N2和水蒸气。已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g)
ΔH=+8.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-534.0 kJ·mol-1
下列表示肼与N2O4反应的热化学方程式,正确的是( )
A.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-542.7 kJ·mol-1
B.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2 (g)+4H2O(g)ΔH=-1059.3 kJ·mol-1
C.N2H4(g)+ eq \f(1,2)N2O4(g)=== eq \f(3,2)N2(g)+2H2O(g)ΔH=-1076.7 kJ·mol-1
D.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1076.7 kJ·mol-1
[解析] 根据盖斯定律,由②×2-①得
2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1076.7 kJ·mol-1。
[答案] D
2.近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:
Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuCl2(s)=CuCl(s)+ eq \f(1,2)Cl2(g)
ΔH1=+83 kJ·mol-1
CuCl(s)+ eq \f(1,2)O2(g)=CuO(s)+ eq \f(1,2)Cl2(g)
ΔH2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)
ΔH3=-121 kJ·mol-1
则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
解析:将题给三个反应依次编号为:反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ,根据盖斯定律知,(反应Ⅰ+反应Ⅱ+反应Ⅲ)×2得4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=(ΔH1+ΔH2+ΔH3)×2=-116 kJ·mol-1。
答案:-116
知识点三 能源的开发和有效利用
1.能源及能源的综合利用
(1)能源的概念:能为人类提供能量的物质或物质运动,包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、化石燃料等。
(2)我国的能源现状:目前,我国能源消费结构以 为主,以
、天然气为辅,以水能、核能、风能、太阳能为补充。
(3)能源的可持续发展:一方面必须“ ”,即开发核能、风能、太阳能等新能源;另一方面需要“ ”,加大节能减排的力度,提高能源的利用效率。
2.煤的综合利用
(1)直接燃煤的危害:利用效率低,而且会产生大量 和多种有害气体。
(2)煤的综合利用方法:工业上通过煤的
、 和 等方法来实现煤的综合利用。
(3)煤的干馏:在 的条件下,煤高温干馏生产焦炭,同时获得煤气、煤焦油等。
(4)煤的气化:将煤转化为 的过程。
(5)煤的液化:在一定条件下,将固体煤转化为液体有机物的过程。
CO2(g)
H2O(l)
3.摩尔燃烧焓
(1)概念:在一定反应温度和压强条件下, 纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变,并指定物质中含有的氮元素氧化为 、氢元素氧化为 、碳元素氧化为 。
(2)意义:甲烷的摩尔燃烧焓为-890.3 kJ·mol-1,或ΔH=-890.3 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时, 甲烷完全燃烧生成
和 时放出890.3 kJ的热量。
CO2(g)
N2(g)
H2O(l)
[思考探究]
燃料的合理选择和综合利用
(1)人们通常会从哪些角度、依据什么标准来合理选择燃料?
(2)摩尔燃烧焓:某物质的摩尔燃烧焓指在一定反应温度和压强条件下,1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变,并指定物质中所含有的氮元素氧化为N2 (g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2 (g)。
请你结合教材表1—1—1中摩尔燃烧焓数据,评价煤、天然气、氢气、一氧化碳作为燃料的优缺点。
(3)煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程,主要反应为C(s)+H2O(g) eq \o(=====,\s\up15(高温))CO(g)+H2(g)
①你认为煤的气化对于提高能源利用效率有哪些价值?
②已知298 K、101 kPa时,1 mol H2O(l)变为H2O(g)需要吸收44.0 kJ的热量。则上述煤的气化反应的焓变是多少?
提示:(1)可从物质的摩尔燃烧焓、燃料的储量、开采、运输的条件、价格、对生态环境的影响等各方面综合考虑。
(2)甲烷的摩尔燃烧焓最大,煤的第二,氢气和一氧化碳最小。甲烷、一氧化碳、氢气作为气体可以用管道运输,而煤运输起来比较麻烦。
(3)①将煤进行气化处理,提高煤的综合利用效率,提高了燃烧效率,减少了资源的浪费。
②ΔH=131.3 kJ·mol-1
1.能源
(1)沼气和天然气的主要成分都是甲烷,沼气是可再生能源,天然气是不可再生能源。
(2)未来最理想的新能源是氢能。
2.书写表示摩尔燃烧焓的热化学方程式的注意事项
(1)注意摩尔燃烧焓的符号,ΔH一定为负值,单位为kJ·mol-1。
(2)指定物质中含有的氮元素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2(g)。
(3)可燃物的化学计量数必须为1,然后配平其他物质的化学计量数。
[典例3] 能源是人类生存和发展的重要支撑因素。常规能源(煤、石油、天然气等)日益减少,促使人们去研究能源的利用率、新能源开发及新能源(如太阳能、氢能、核能等)的利用率。
(1)我国目前最主要的能源品种是____________,能源利用中存在的主要问题有________________。
(2)某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣:
①3FeCl2+4H2O(g) eq \o(=====,\s\up15(500 ℃))Fe3O4+6HCl+H2;
②2Fe3O4+3Cl2+12HCI===6FeCl3+6H2O+O2;
③6FeCl3 eq \o(=====,\s\up15(300 ℃))6FeCl2+3Cl2。
科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是________,该物质作为燃料的优点有________、________、________。
[答案] (1)煤 人均能源占有量小,能源利用率低,单位产值能耗高(答案合理即可)
(2)H2 1 g H2完全燃烧放出的热量高 无污染 资源 丰富
3.(1)在标准状况下的11.2 L甲烷完全燃烧生成CO2和液态水放出444.8 kJ热量(298 K),能表示其摩尔燃烧焓的热化学方程式是 。
(2)氨是制备氮肥、硝酸等的重要原料
已知:N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)===2NO(g)
ΔH=+180 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1
试写出表示氨的摩尔燃烧焓的热化学方程式:
解析:(2)本题考查热化学反应方程式的计算,从盖斯定律入手,①N2(g)+3H2(g)===2NH3(g),
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(1),
②× eq \f(3,4)- eq \f(①,2)得出
NH3(g)+ eq \f(3,4)O2(g)=== eq \f(1,2)N2(g)+ eq \f(3,2)H2O(l) ΔH= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-571.6×\f(3,4)+\f(92.4,2)))kJ·mol-1=-382.5 kJ·mol-1。
答案:(1)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-889.6 kJ·mol-1
(2)NH3(g)+ eq \f(3,4)O2(g)=== eq \f(1,2)N2(g)+ eq \f(3,2)H2O(l)ΔH=-382.5 kJ·mol-1
[课堂检测]
1.已知热化学方程式2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1=-571.6 kJ·mol-1,则下列关于热化学方程式2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2的说法正确的是( )
A.热化学方程式中的系数表示分子数
B.该反应中ΔH2>0
C.该反应中ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
D.该反应与题述反应互为可逆反应
解析:选B 热化学方程式中的系数表示物质的量,不表示分子数。该反应是2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1=-571.6 kJ·mol-1逆向进行的反应,其反应热ΔH2=+571.6 kJ·mol-1,但该反应与题述反应不互为可逆反应,因为二者的反应条件不同。
2.实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每生成160 g固体铁红放出130 kJ的热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是( )
A.2FeCO3(s)+ eq \f(1,2)O2(g)===Fe2O3(s)+2CO2(g)ΔH=-130kJ
B.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+260 kJ·mol-1
C.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=-260 kJ·mol-1
D.4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+130 kJ·mol-1
解析:选C 160 g铁红的物质的量为1 mol,每生成160 g固体铁红放出130 kJ的热量,生成2 mol Fe2O3放出260 kJ的热量,所以热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g)===2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=-260 kJ·mol-1。
3.在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+ eq \f(3,2)O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1;2H2S(g)+SO2(g)=== eq \f(3,2)S2(g)+2H2O(g) ΔH2;
H2S(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3;2S(g)===S2(g) ΔH4。
则ΔH4的正确表达式为( )
A.ΔH4= eq \f(2,3)(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4= eq \f(2,3)(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4= eq \f(3,2)(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4= eq \f(3,2)(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
解析:选A 给题中方程式依次编号为①、②、③、④,①+②-③×3得3S(g)= eq \f(3,2)S2(g) ΔH′4=ΔH1+ΔH2-3ΔH3,故2S(g)=S2(g) ΔH4= eq \f(3,2)(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。
4.液氢和液氧是绿色的高能火箭推进剂,已知:
①H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)
ΔH1=-242 kJ·mol-1;
②H2(g)===H2(l)
ΔH2=-0.92 kJ·mol-1;
③H2O(g)===H2O(l)
ΔH3=-44 kJ·mol-1。
下列说法错误的是( )
A.上述三个变化均会放出热量
B.1 mol液态H2的能量低于1 mol气态H2的能量
C.若①中H2(g)为H2 (l),则ΔH1<-242kJ·mol-1
D.若①中的水为液态,则ΔH1<-242 kJ·mol-1
解析:选C 三个变化的ΔH都小于O,都放出热量,A项正确;由②知1 mol液态H2的能量低于1 mol气态H2的能量,B项正确;等量的气态H2、液态H2完全燃烧时,前者放出的热量多,C项错误;液态水的能量低于等量的气态水的能量,D项正确。
5.根据图中的能量关系,可求得C—H的键能为( )
A.414 kJ·mol-1
B.377 kJ·mol-1
C.235 kJ·mol-1
D.197 kJ·mol-1
解析:选A 由能量关系图,C(s)键能为717 kJ·mol-1,C(s)+2H2(g)===CH4(g)
ΔH=-75 kJ·mol-1,设C—H的键能为x,则反应热ΔH=反应物总键能-生成物总键能=(717 kJ·mol-1+864 kJ·mol-1)-4x=-75 kJ·mol-1,解得x=414 kJ·mol-1。
6.已知0.4 mol液态肼(N2H4)和足量H2O2反应,生成氮气和水蒸气,放出256.65 kJ的热量。
(1)写出H2O2电子式:____________;上述反应的热化学方程式为__________________________
(2)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,则16 g液态胼燃饶生成氮气和液态水时,放出的热量是________。
(3)已知N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)
ΔH=+67.7 kJ·mol-1;
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-534 kJ·mol-1;
根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式
解析:(1)双氧水是一种含有氧氧共价键和氧氢共价键的非极性分子,电子式为H∶O,,, ∶O,,, ∶H;已知0.4 mol液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出256.65 kJ的热量,1 mol液态肼反应放出的热量为 eq \f(256.65,0.4) kJ≈641.63 kJ,则肼和双氧水反应的热化学方程式:N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63 kJ·mol-1;
(2)16 g液态肼物质的量是 eq \f(16 g,32 g·mol-1)=0.5 mol,由①N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63 kJ·mol-1;②H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,结合盖斯定律,将①-4×②得,N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l)
ΔH=-817.63 kJ·mol-1,所以0.5 mol液态肼与足量双氧水反应生成氮气和液态水时,放出的热量=0.5 mol×817.63 kJ·mol-1≈408.8 kJ;
(3)①N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1;②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1;根据盖斯定律,将②×2-①得2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=2×(-534 kJ·mol-1)-(+67.7 kJ·mol-1)=-1135.7 kJ·mol-1,肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式为2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1135.7 kJ·mol-1。
答案:(1)H∶O,,, ∶O,,, ∶H
N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-641.63 kJ·mol-1
(2)408.8
(3)2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1135.7 kJ·mol-1
$$