内容正文:
第1章 化学反应的热效应
第1节 反应热
思维导图
用图表整理章节逻辑,帮助建立系统化认知。
课程学习目标
掌握本节核心知识,为后续学习打好基础。
新知学习
通过预习内容初步理解新知识,培养独立思考能力。
拓展培优
结合例题解析高频考点,掌握易错点,提升能力。
课堂检测
基础训练:确保核心知识掌握,建立信心。
能力提升:提升应用能力,衔接开学后学习。
知识思维导图
第2课时 热化学方程式 燃烧热
课程学习目标
1.了解盖斯定律及其简单应用。
2.能进行反应热的简单计算。
【新知学习】
知识点01热化学方程式
1.概念:表示 和 的关系的化学方程式。
2.意义:表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
例如:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,表示2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
3.书写要求
(1)注明反应的 和 (25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。
(2)注明反应物和生成物的状态:固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。
(3)各物质的化学计量数只表示物质的 ,而不表示分子个数(或原子个数),因此可以写成整数,也可以写成分数。
(4)不用标注“↑”“↓”。
(5)热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH与反应物质的量有关,所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热的数值相等,符号相反。
知识点02燃烧热
1.定义
时, 纯物质 燃烧生成 时所放出的热量。
指定产物:碳元素变为 ,氢元素变为 ,硫元素变为 ,氮元素变为 。
2.单位及符号
单位为 ,ΔH 0。
3.表示的意义
CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol含义:
。
【易错提醒】
①反应条件:25℃、101kPa
②可燃物的用量:1mol
③完全燃烧生成指定的产物:C→CO2(g)、S→SO2(g)、H→H2O(l)、N→N2(g)。
4.书写或判断表示燃烧热的热化学方程式要做到“三看”
一看 可燃物的化学计量数是否为1。
二看 元素完全燃烧是否生成指定产物。
三看 ΔH是否为“—”及单位是否正确。
【归纳总结】
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH及其单位
ΔH<0,单位均为kJ·mol-1
不同点
反应物的量
1 mol可燃物
不一定为1 mol
生成物的量
不确定
生成水的物质的量为1 mol
反应热的含义
101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
在稀溶液里,酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量
表示方法
燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
强酸与强碱反应的中和热
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
【拓展培优】
【典例1】(热化学方程式的书写)(24-25高二上·河南郑州·阶段练习)已知在时,由氢气和氮气反应生成放出热量。则下列热化学方程式中正确的是
A.;
B.;
C.;
D.;
(变式训练1)(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
【典例2】(燃烧热)(25-26高二上·全国·课后作业)下列说法正确的是
A.1molH2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热
B.25℃、101kPa时,1molS和2molS的燃烧热不相等
C.已知S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-269.8kJ/mol,则硫生成SO2的反应热为269.8kJ/mol
D.在101kPa时,碳的燃烧热ΔH=-393.5kJ/mol
(变式训练2)(24-25高二上·浙江丽水·期末)下列说法正确的是
A.一定条件下,将1mol O2 (g)和2 mol SO2 (g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g),放热197.8kJ,其热化学方程式为:O2 (g)+ 2SO2 (g)2SO3 (g) ΔH =-197.8kJ·mol-1
B.已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-890.3kJ·mol-1,则甲烷的燃烧热是890.3kJ·mol-1
C.已知:H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH =-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4(aq)和Ba(OH)2(aq)反应的热化学方程式为:H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH = -114.6 kJ·mol-1
D.已知:C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH =+1.9 kJ·mol-1,则石墨比金刚石稳定
【典例3】(燃烧热化学方程式)(25-26高二上·安徽阜阳·开学考试)25.6g软脂酸[]完全燃烧,恢复至室温,放热997.7 kJ,表示该物质燃烧热的热化学方程式为
A.
B.
C.
D.
(变式训练3)(24-25高二上·贵州贵阳·期末)乙醇是常见的燃料之一。已知乙醇燃烧热的,下列能正确表示乙醇燃烧热的热化学方程式的是
A.
B.
C.
D.
【课堂检测】
【基础训练】
1.(24-25高二上·陕西咸阳·阶段练习)已知101kPa时, 。下列说法正确的是
A.该反应的反应热为221 kJ·mol-1 B.加入合适的催化剂,ΔH将减小
C.碳的燃烧热ΔH<-110.5kJ·mol-1 D.该反应的反应物键能总和大于生成物键能总和
2.(23-24高一上·安徽黄山·阶段练习)已知 ,下列说法中正确的是
A.在相同条件下,键与键键能和小于键键能和
B.标准状况下,2L HF分解成和吸收543kJ的热量
C.与反应生成的反应活化能为
D.在相同条件下,该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量
3.(24-25高二上·河南·阶段练习)下列有关反应热和热化学方程式的描述中正确的是
A.已知N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);ΔH=-92.4kJ·mol-1,则与在一定条件下的密闭容器中充分反应放出92.4kJ的热量
B.已知C(石墨,s)C(金刚石,s) ,则金刚石比石墨稳定
C.已知氢气摩尔燃烧焓ΔH=-285.5kJ·mol-1,则2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH<+571.0kJ·mol-1
D.已知(1);ΔH=-57.3kJ·mol-1则(l);ΔH=-114.6kJ·mol-1
4.(23-24高二上·江苏苏州·阶段练习)已知:
下列有关说法正确的是
A.的燃烧热为
B.
C.等质量的和完全燃烧,放出的热量多
D.
5.(23-24高二上·新疆乌鲁木齐·期末)已知在1×105Pa,298K条件下,1mol氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量,下列热化学方程式正确的是
A.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=+242 kJ⋅mol-1
B.H2O(g)=H2(g)+O2(g) ΔH=+242 kJ⋅mol-1
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-484 kJ⋅mol-1
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=+484 kJ⋅mol-1
6.(24-25高二上·四川眉山·期末)下列热化学方程式正确的是
A.甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为: kJ·mol-1
B.一定条件下, kJ·mol-1,2mol参与分解时,吸收热量9.48kJ
C.同温同压下,在光照和点燃条件下的不相同
D.在稀溶液中: kJ·mol-1,若将含0.5mol的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
7.(24-25高二上·天津西青·期末)下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A.已知正丁烷异丁烷 ,则异丁烷比正丁烷稳定
B. kJ/mol,则的燃烧热kJ/mol
C.已知 ; ,则
D.和的相等
8.(24-25高二上·天津蓟州·期中)下列有关燃烧热的物质转化正确的是
A. B.
C. D.
9.(22-23高二上·天津河西·期中)依据如下反应可知某纯物质的燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
10.(24-25高二上·山东青岛·阶段练习)实现“碳中和、碳达峰”是中国对国际社会的庄严承诺。二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。结合下列有关图示和所学知识回答:
(1)用催化加氢可以制取乙烯:。
①若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的 (用含a、b的式子表示)。
②又知:相关化学键的键能如下表所示,测得上述反应的,表中的 。
化学键
键能kJ/mol
803
436
x
414
464
注:乙烯的结构如图:
(2)完全燃烧生成和液态水时,放出705kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为 。
(3)钌及其化合物在合成工业上有广泛用途,如图所示是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程示意图。每生成92g液态HCOOH放出62.4kJ的热量。根据图写出生成的反应的热化学方程式: 。
(4)二甲醚()是重要的化工原料,也可用CO和制得,反应的热化学方程式如下: ,该条件下,起始时向容器中投入和,测得某时刻该反应中放出的热量为123.6kJ,此时CO的转化率为 。
【能力提升】
1.(25-26高二上·湖北孝感·阶段练习)下列选项正确的是
A.图①可表示 的能量变化
B.若: 则结合图像可推知
C.实验的环境温度为,将物质的量浓度相等、体积分别为、的、溶液混合,测得混合液的最高温度如图③所示(已知)
D.已知稳定性:,某反应由两步构成:,反应过程中的能量变化曲线如图④所示
2.(25-26高二上·湖北孝感·阶段练习)下列说法正确的是
A.在光照或点燃条件下不同
B.在一定条件下,将和置于密闭容器中充分反应生成放热,则其热化学方程式为:
C.已知: , ,则
D.101kPa时,2克氢气完全燃烧生成液态水放出热量,有关氢气燃烧的热化学方程式表示为
3.(22-23高二上·吉林长春·期末)下列有关热化学方程式及其叙述正确的是
A.与溶液反应为
B.氢气燃烧热为-285.5kJ/mol,则分解水的热化学方程式为
C.已知,则在一定条件下将1molN2和3molH2置于一密闭容器中充分反应后最多可放出92.4kJ的热量
D.已知:,则石墨的燃烧热为-110.5kJ/mol
4.(23-24高二上·贵州贵阳·期末)已知反应:① ,② 。下列结论正确的是
A.碳的燃烧热大于
B.①的反应热为
C.稀硫酸与稀溶液反应的中和热为
D.稀醋酸与稀溶液反应生成水,放出热量
5.(24-25高二上·福建龙岩·阶段练习)实现“碳中和、碳达峰”是中国对国际社会的庄严承诺。二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。结合下列有关图示和所学知识回答:
(1)用催化加氢可以制取乙烯:
①若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的ΔH= (用含a、b的式子表示)。
②又知:相关化学键的键能如下表所示,实验测得上述反应的 =-152则表中的 x=
化学键
C=0
H—H
C=C
C—H
H-O
键能 kJ/mol
803
436
x
414
464
(2)完全燃烧生成和液态水时,放出 705kJ的热量。表示其摩尔燃烧焓的热化学方程式为 。
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第1章 化学反应的热效应
第1节 反应热
思维导图
用图表整理章节逻辑,帮助建立系统化认知。
课程学习目标
掌握本节核心知识,为后续学习打好基础。
新知学习
通过预习内容初步理解新知识,培养独立思考能力。
拓展培优
结合例题解析高频考点,掌握易错点,提升能力。
课堂检测
基础训练:确保核心知识掌握,建立信心。
能力提升:提升应用能力,衔接开学后学习。
知识思维导图
第2课时 热化学方程式 燃烧热
课程学习目标
1.了解盖斯定律及其简单应用。
2.能进行反应热的简单计算。
【新知学习】
知识点01热化学方程式
1.概念:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2.意义:表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
例如:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,表示2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
3.书写要求
(1)注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。
(2)注明反应物和生成物的状态:固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。
(3)各物质的化学计量数只表示物质的物质的量,而不表示分子个数(或原子个数),因此可以写成整数,也可以写成分数。
(4)不用标注“↑”“↓”。
(5)热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH与反应物质的量有关,所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热的数值相等,符号相反。
知识点02燃烧热
1.定义
101kPa 时, 1mol 纯物质 完全 燃烧生成 指定产物 时所放出的热量。
指定产物:碳元素变为CO2(g),氢元素变为H2O(l),硫元素变为SO2(g),氮元素变为N2(g)。
2.单位及符号
单位为 KJ/mol ,ΔH < 0。
3.表示的意义
CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol含义:
101 kPa时,1 molCH4(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时所放出的热量为890.3 kJ 。
【易错提醒】
①反应条件:25℃、101kPa
②可燃物的用量:1mol
③完全燃烧生成指定的产物:C→CO2(g)、S→SO2(g)、H→H2O(l)、N→N2(g)。
4.书写或判断表示燃烧热的热化学方程式要做到“三看”
一看 可燃物的化学计量数是否为1。
二看 元素完全燃烧是否生成指定产物。
三看 ΔH是否为“—”及单位是否正确。
【归纳总结】
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH及其单位
ΔH<0,单位均为kJ·mol-1
不同点
反应物的量
1 mol可燃物
不一定为1 mol
生成物的量
不确定
生成水的物质的量为1 mol
反应热的含义
101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
在稀溶液里,酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量
表示方法
燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
强酸与强碱反应的中和热
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
【拓展培优】
【典例1】(热化学方程式的书写)(24-25高二上·河南郑州·阶段练习)已知在时,由氢气和氮气反应生成放出热量。则下列热化学方程式中正确的是
A.;
B.;
C.;
D.;
【答案】A
【分析】已知在时,由氢气和氮气反应生成放出热量,可以写出热化学方程式: ,以此解答。
【详解】A.由分析可知 ,则 ,A正确;
B.由分析可知 ,B错误;
C.热化学方程式中要注明物质的状态,由分析可知 ,则 ,C错误;
D.由分析可知 ,则,D错误;
故选A。
(变式训练1)(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
【详解】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。
【典例2】(燃烧热)(25-26高二上·全国·课后作业)下列说法正确的是
A.1molH2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热
B.25℃、101kPa时,1molS和2molS的燃烧热不相等
C.已知S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-269.8kJ/mol,则硫生成SO2的反应热为269.8kJ/mol
D.在101kPa时,碳的燃烧热ΔH=-393.5kJ/mol
【答案】D
【详解】A.燃烧热要求生成液态水,A错误;
B.燃烧热是物质的属性,与物质的量无关,即硫的燃烧热是一个定值,1 mol和2 mol S参与反应的燃烧热相等,B错误;
C.硫生成SO2的反应热为-269.8kJ/mol,C错误;
D.碳的燃烧热为1 mol 碳单质完全燃烧生成生成CO2的焓变,燃烧为放热反应,ΔH=-393.5kJ/mol,D正确;
故答案为D。
(变式训练2)(24-25高二上·浙江丽水·期末)下列说法正确的是
A.一定条件下,将1mol O2 (g)和2 mol SO2 (g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g),放热197.8kJ,其热化学方程式为:O2 (g)+ 2SO2 (g)2SO3 (g) ΔH =-197.8kJ·mol-1
B.已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-890.3kJ·mol-1,则甲烷的燃烧热是890.3kJ·mol-1
C.已知:H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l) ΔH =-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4(aq)和Ba(OH)2(aq)反应的热化学方程式为:H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH = -114.6 kJ·mol-1
D.已知:C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH =+1.9 kJ·mol-1,则石墨比金刚石稳定
【答案】D
【详解】A.该反应为可逆反应,无法完全转化,放出的热量197.8kJ仅为实际反应量对应的值,而ΔH应为完全反应的理论值,因此ΔH小于197.8kJ/mol,A错误;
B.燃烧热要求生成液态水,而题中生成气态水,ΔH未达到燃烧热的定义,B错误;
C.该反应生成BaSO4沉淀,其溶解热会影响总反应热,ΔH应小于-114.6kJ·mol-1,C错误;
D.ΔH为正值说明石墨转化为金刚石吸热,石墨能量更低更稳定,D正确;
故选D。
【典例3】(燃烧热化学方程式)(25-26高二上·安徽阜阳·开学考试)25.6g软脂酸[]完全燃烧,恢复至室温,放热997.7 kJ,表示该物质燃烧热的热化学方程式为
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】燃烧热定义:1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物(H2O为液态)的焓变,ΔH为负值。25.6g软脂酸[]完全燃烧,恢复至室温,放热997.7kJ,1molCH3(CH2)14COOH(s)的质量为256g,完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)释放的热量为997.7kJ=9977kJ,则ΔH=-9977kJ·mol-1;
故选C。
(变式训练3)(24-25高二上·贵州贵阳·期末)乙醇是常见的燃料之一。已知乙醇燃烧热的,下列能正确表示乙醇燃烧热的热化学方程式的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.乙醇燃烧热的热化学方程式中乙醇应为1mol,且产物水为液态,而方程式中乙醇系数为2,产物水为气态,不符合燃烧热定义,A错误;
B.乙醇燃烧热的热化学方程式中产物水为液态,而方程式中产物水为气态,不符合燃烧热定义,B错误;
C.乙醇燃烧为放热反应,ΔH应小于0,而方程式中ΔH为正值,与燃烧放热矛盾,C错误;
D.1mol乙醇完全燃烧生成CO2和液态水,ΔH=-a kJ/mol,符合燃烧热定义,D正确;
故选D。
【课堂检测】
【基础训练】
1.(24-25高二上·陕西咸阳·阶段练习)已知101kPa时, 。下列说法正确的是
A.该反应的反应热为221 kJ·mol-1 B.加入合适的催化剂,ΔH将减小
C.碳的燃烧热ΔH<-110.5kJ·mol-1 D.该反应的反应物键能总和大于生成物键能总和
【答案】C
【详解】A.该反应的反应热为-221 kJ·mol-1,A错误;
B.催化剂影响反应速率,不影响反应的焓变,B错误;
C.燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量;C完全燃烧生成的稳定氧化物为CO2(g),CO燃烧生成CO2的过程中会继续放出热量,则1mol碳完全燃烧放出热量大于110.5kJ,放热反应焓变为负值,则燃烧热ΔH<-110.5kJ·mol-1,C正确;
D.反应为放热反应,反应焓变等于反应物键能和减去生成物键能和,则该反应的反应物键能总和小于生成物键能总和,D错误;
故选C。
2.(23-24高一上·安徽黄山·阶段练习)已知 ,下列说法中正确的是
A.在相同条件下,键与键键能和小于键键能和
B.标准状况下,2L HF分解成和吸收543kJ的热量
C.与反应生成的反应活化能为
D.在相同条件下,该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量
【答案】A
【详解】A.该反应是放热反应,1mol H-H键与1mol F-F键键能和小于2mol H-F键键能和,A正确;
B.由方程式可知,在25℃、101kPa, 2mol HF气体分解成1mol H2(g)和1mol F2(g)吸收543kJ的热量,标准状况下,2L HF不是气体,其物质的量不是2mol,B错误;
C.该热化学方程式表示与反应生成2mol HF放出543kJ能量,不是表示该反应的活化能,C错误;
D.该反应是放热反应,该反应的反应物的总能量大于生成物的总能量,D错误;
故选A。
3.(24-25高二上·河南·阶段练习)下列有关反应热和热化学方程式的描述中正确的是
A.已知N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);ΔH=-92.4kJ·mol-1,则与在一定条件下的密闭容器中充分反应放出92.4kJ的热量
B.已知C(石墨,s)C(金刚石,s) ,则金刚石比石墨稳定
C.已知氢气摩尔燃烧焓ΔH=-285.5kJ·mol-1,则2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH<+571.0kJ·mol-1
D.已知(1);ΔH=-57.3kJ·mol-1则(l);ΔH=-114.6kJ·mol-1
【答案】C
【详解】A.合成氨反应为可逆反应,反应不完全,与在一定条件下的密闭容器中充分反应放出热量小于92.4kJ,A错误;
B.反应为吸热反应,则金刚石能量更高、石墨能量更低,石墨较为稳定,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;已知氢气摩尔燃烧焓ΔH=-285.5kJ·mol-1,则2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.0kJ·mol-1,而反应中若为气体水,则ΔH<+571.0kJ·mol-1,C正确;
D.中和热是在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量;硫酸和氢氧化钡反应中除生成水之外,还生成硫酸钡沉淀,会影响能量变化,D错误;
故选C。
4.(23-24高二上·江苏苏州·阶段练习)已知:
下列有关说法正确的是
A.的燃烧热为
B.
C.等质量的和完全燃烧,放出的热量多
D.
【答案】C
【详解】A.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;根据 ,可知1mol氢气燃烧生成1mol液态水放出热量为285.8 kJ⋅mol−1,则氢气燃烧热为285.8 kJ⋅mol−1,A错误;
B.反应中有BaSO4(s)生成,而生成BaSO4也是放热的,所以生成1mol水放出的热量比57.3 kJ多,即该反应的△H< ,B错误;
C.等质量的和完全燃烧,设质量均为1g;则氢气放热,甲醇放热,所以H2(g)放出的热量多,C正确;
D.液体水变为气体水需要吸热,故生成气体水放热少,焓变值变大,D错误;
故选C。
5.(23-24高二上·新疆乌鲁木齐·期末)已知在1×105Pa,298K条件下,1mol氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量,下列热化学方程式正确的是
A.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=+242 kJ⋅mol-1
B.H2O(g)=H2(g)+O2(g) ΔH=+242 kJ⋅mol-1
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-484 kJ⋅mol-1
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=+484 kJ⋅mol-1
【答案】B
【分析】在1×105Pa,298K条件下,1mol氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量,其热化学方程式为:,据此解答。
【详解】A.1mol氢气燃烧生成液态水的反应为放热反应,则,A错误;
B.根据分析:,则,B正确;
C.根据分析:,则,反应热对应的产物应为水蒸气,而非液态水,C错误;
D.对应反应热,D错误;
故选B。
6.(24-25高二上·四川眉山·期末)下列热化学方程式正确的是
A.甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为: kJ·mol-1
B.一定条件下, kJ·mol-1,2mol参与分解时,吸收热量9.48kJ
C.同温同压下,在光照和点燃条件下的不相同
D.在稀溶液中: kJ·mol-1,若将含0.5mol的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
【答案】D
【详解】A.甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1,即在25℃、101kPa时,1mol甲烷在氧气中完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时,放热890.3kJ,当生成的水为水蒸气时,放热小于890.3kJ,故A错误;
B.反应为可逆反应,进行不完全,则2mol参与分解时,吸收热量不为9.48kJ,故B错误;
C.反应的焓变与反应条件光照、点燃无关,两者的焓变相同,故C错误;
D.浓硫酸溶于水放出大量的热,则含0.5mol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;
故选D。
7.(24-25高二上·天津西青·期末)下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A.已知正丁烷异丁烷 ,则异丁烷比正丁烷稳定
B. kJ/mol,则的燃烧热kJ/mol
C.已知 ; ,则
D.和的相等
【答案】A
【详解】A.能量越低越稳定,由已知正丁烷(g)→异丁烷(g) ,可得异丁烷能量更低,异丁烷更稳定,A符合题意;
B.燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成指定物质时所放出的热量,根据可知的燃烧热为285.8kJ/mol,B不符合题意;
C.碳完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳时放出的能量多且放热反应,故,C不符合题意;
D.方程式计量数变为原来的n倍,也变为原来的n倍,后面方程式的是前面方程式的2倍,D不符合题意;
故答案选A;
8.(24-25高二上·天津蓟州·期中)下列有关燃烧热的物质转化正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】燃烧热是在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;
【详解】A.CO的稳定氧化物为气态的CO2,符合燃烧热的定义,A正确;
B.氨气的燃烧热过程中产物应该为氮气和和液态水,B错误;
C.S的稳定氧化物为气态的SO2,C错误;
D.气态水不是最稳定状态,应生成液态水,D错误;
故选A。
9.(22-23高二上·天津河西·期中)依据如下反应可知某纯物质的燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】A.碳的燃烧热是1mol碳完全燃烧生成CO2放出的热量,该反应生成的氧化物是一氧化碳不是稳定氧化物,故A错误;
B.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热量,该反应符合要求,故B正确;
C.氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,该反应生成的氧化物是气态水不是稳定氧化物,故C错误;
D.硫化氢的燃烧热是1mol硫化氢完全燃烧生成二氧化硫和液态水放出的热量,该反应生成物是硫和液态水,故D错误;
故选B。
10.(24-25高二上·山东青岛·阶段练习)实现“碳中和、碳达峰”是中国对国际社会的庄严承诺。二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。结合下列有关图示和所学知识回答:
(1)用催化加氢可以制取乙烯:。
①若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的 (用含a、b的式子表示)。
②又知:相关化学键的键能如下表所示,测得上述反应的,表中的 。
化学键
键能kJ/mol
803
436
x
414
464
注:乙烯的结构如图:
(2)完全燃烧生成和液态水时,放出705kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为 。
(3)钌及其化合物在合成工业上有广泛用途,如图所示是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程示意图。每生成92g液态HCOOH放出62.4kJ的热量。根据图写出生成的反应的热化学方程式: 。
(4)二甲醚()是重要的化工原料,也可用CO和制得,反应的热化学方程式如下: ,该条件下,起始时向容器中投入和,测得某时刻该反应中放出的热量为123.6kJ,此时CO的转化率为 。
【答案】(1) 766
(2)
(3)
(4)60%
【详解】(1)①由图,生成物能量低于反应物,为放热反应,则该反应的。
②反应的焓变等于反应物键能和减去生成物键能和,则803×2+436×3- (x+4×414)-4×464=-153,解得x=766;
(2)燃烧热是在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;14g C2H4物质的量为0.5mol,完全燃烧生成和液态水时放出 705kJ的热量,则1mol C2H4完全燃烧生成和液态水时,放出的热量为705kJ×2=1410kJ,C2H4燃烧热的热化学方程式为 ;
(3)由图可知,总反应为氢气和二氧化碳生成甲酸,每生成92g液态HCOOH(为2mol)放出62.4kJ的热量,则生成1mol甲酸放热31.2kJ,故为: ;
(4)起始时向容器中投入和,测得某时刻该反应中放出的热量为123.6kJ,则参与反应的CO为,此时CO的转化率为。
【能力提升】
1.(25-26高二上·湖北孝感·阶段练习)下列选项正确的是
A.图①可表示 的能量变化
B.若: 则结合图像可推知
C.实验的环境温度为,将物质的量浓度相等、体积分别为、的、溶液混合,测得混合液的最高温度如图③所示(已知)
D.已知稳定性:,某反应由两步构成:,反应过程中的能量变化曲线如图④所示
【答案】D
【详解】A.图中反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+26.7kJ·mol-1为吸热反应,与图示不符,A错误;
B.图②表示2C(s)+O2(g)=2CO(g)的ΔH(放热,ΔH<0),C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1(放热,ΔH1<0)。碳完全燃烧放热更多,因焓变为负,故ΔH>2ΔH1,B错误;
C.H2SO4与NaOH反应,恰好中和时H+与OH-物质的量相等,即2V1=V2(V1为H2SO4体积,V2为NaOH体积),结合V1+V2=60mL,得V2=40mL(NaOH体积)时放热最多、温度最高。图③中最高温度点对应NaOH体积为20mL,未达恰好中和,C错误;
D.物质稳定性越高能量越低,稳定性B<A<C,则能量B>A>C。图④中能量顺序为B>A>C(A→B能量升高,B→C能量降低至C<A),与稳定性顺序一致,D正确;
故选D。
2.(25-26高二上·湖北孝感·阶段练习)下列说法正确的是
A.在光照或点燃条件下不同
B.在一定条件下,将和置于密闭容器中充分反应生成放热,则其热化学方程式为:
C.已知: , ,则
D.101kPa时,2克氢气完全燃烧生成液态水放出热量,有关氢气燃烧的热化学方程式表示为
【答案】D
【详解】A.ΔH由反应物和生成物的状态决定,与反应条件无关,因此光照或点燃条件下的ΔH相同,A错误;
B.合成氨是可逆反应,无法完全转化,放出的热量19.3kJ对应实际反应量,不能直接用于计算完全反应的ΔH,B错误;
C.S(g)燃烧比S(s)燃烧释放更多热量(因S升华吸热),故,C错误;
D.2gH2(1mol)完全燃烧放热285.8kJ,可得热化学方程式:ΔH=-285.8kJ/mol,则可得热化学方程式:,D正确;
故选D。
3.(22-23高二上·吉林长春·期末)下列有关热化学方程式及其叙述正确的是
A.与溶液反应为
B.氢气燃烧热为-285.5kJ/mol,则分解水的热化学方程式为
C.已知,则在一定条件下将1molN2和3molH2置于一密闭容器中充分反应后最多可放出92.4kJ的热量
D.已知:,则石墨的燃烧热为-110.5kJ/mol
【答案】B
【详解】A.H2SO4与Ba(OH)2的反应生成BaSO4沉淀和水:,ΔH与其不对应,A错误;
B.氢气燃烧热为-285.5kJ/mol,分解2mol水需吸收热量,热化学方程式为:,B正确;
C.可逆反应无法完全进行,实际放热量小于理论值92.4kJ,C错误;
D.燃烧热必须生成稳定的氧化物,对C来说只能生成二氧化碳,无法据此得出石墨的燃烧热,D错误;
故选B。
4.(23-24高二上·贵州贵阳·期末)已知反应:① ,② 。下列结论正确的是
A.碳的燃烧热大于
B.①的反应热为
C.稀硫酸与稀溶液反应的中和热为
D.稀醋酸与稀溶液反应生成水,放出热量
【答案】A
【详解】A.由反应①可知,1mol碳燃烧生成CO放出的热量为110.5 kJ,CO燃烧生成二氧化碳继续放出热量,故1mol碳完全燃烧放出的热量大于110.5kJ,所以碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol,故A正确;
B.反应热包含符号,①的反应热为-221kJ•mol-1,故B错误;
C.中和反应一定为放热反应,则可表示中和热为57.3kJ•mol-1或中和热△H=-57.3kJ•mol-1,故C错误;
D.醋酸是弱电解质,电离需吸收热量,稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出的热量小于57.3kJ,故D错误; 故选A。
5.(24-25高二上·福建龙岩·阶段练习)实现“碳中和、碳达峰”是中国对国际社会的庄严承诺。二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。结合下列有关图示和所学知识回答:
(1)用催化加氢可以制取乙烯:
①若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的ΔH= (用含a、b的式子表示)。
②又知:相关化学键的键能如下表所示,实验测得上述反应的 =-152则表中的 x=
化学键
C=0
H—H
C=C
C—H
H-O
键能 kJ/mol
803
436
x
414
464
(2)完全燃烧生成和液态水时,放出 705kJ的热量。表示其摩尔燃烧焓的热化学方程式为 。
【答案】(1) -(b-a)kJ/mol 764
(2)
【详解】(1)①由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,故反应放出热量,该反应的ΔH=-(b-a)kJ/mol;
②ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,即803×2+436×3-(x+4×414)-4×464=-152,解得x=764;
(2)物质的量为0.5mol,完全燃烧生成和液态水时,放出 705kJ的热量,则1mol放出的热量为705kJ×2=1410kJ,表示其摩尔燃烧焓的热化学方程式为 。
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