内容正文:
第01讲 反应热 焓变
内容导航
暑期启航·目标明确:暑期提前规划学习任务,明确阶段目标与提升路径
新知先修·体系构建:提前预习核心知识内容,梳理知识脉络,搭建完整框架
重点突破·方法培优:聚焦重难点知识突破,提炼解题思路,培养高效方法
典例精研·即时提升:精选典型例题深度讲解,掌握解题规律,实现即时提升
分层精练·培优拓展:基础巩固与培优拓展结合,分层训练提升综合应用能力
1.知道化学反应中的能量转化形式,能解释化学反应中能量变化的本质。
2.知道体系、环境概念,认识内能,学会使用焓变表示反应热,会用键能计算焓变。
3.理解中和反应反应热的测定原理和方法,会分析产生误差的原因。
4.认识热化学方程式的意义,能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
5.了解燃烧热的概念,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式。
重点01反应热及其测定
1.体系与环境
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
图示
体系
(又称系统)
将容器内的反应物、生成物、催化剂及发生的反应等看作一个反应体系。
环境
与体系互相影响的其他部分,如盛溶液的试管和溶液之外的空气等。
关联
体系与环境之间存在物质交换或能量交换。
2.反应热
(1)定义:在等温条件下,化学反应体系向环境释放或环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
(2)符号:ΔH
(3)单位:kJ·mol—1或kJ/mol。
(4)测定方法:利用量热计直接测定。在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量会使体系的温度升高,这时可以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。
3.中和热概念及其数值
(1)概念:在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时释放的热量称为中和热。
(2)表示方法:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
【方法技巧】
①条件:稀溶液,因浓酸溶液或浓碱溶液稀释时会放出热量。
②反应物:酸与碱 (在中学化学中,只讨论强酸和强碱反应的中和热)。
③生成物及其物质的量:必须是生成1mol的H2O(l)。
④表述:用文字叙述中和热时,不带“-”;用ΔH表示时,带上“-”(如:强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1)。
⑤强酸、强碱发生中和反应时,中和热为一定值,与酸、碱的用量无关,与其中一种过量也无关,但酸和碱放出的热量与其用量有关。
⑥浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解,溶解要放出热量,故放出热量大于57.3kJ。
⑦弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离,电离要吸收热量,故放出热量小于57.3kJ。
⑧若反应过程中生成不溶物质或难电离的物质,生成沉淀会放出热量,故放出热量大于57.3kJ。
4.中和反应反应热的测定
实验目的
测定强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应的反应热,感受化学反应的热效应。
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。通过实验测定一定量的盐酸和NaOH溶液在反应前后的温度变化,根据Q = cm∆t(c为溶液的比热容,m为溶液的质量,∆t为反应前后体系的温度变化)计算放出的热量,再计算生成1mol H2O时放出热量。
实验装置
实验步骤
①反应物温度测量(t1)
分别测量混合前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。
注意点: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酸碱溶液一次性迅速混合。
实验数据处理
实验次数
反应物的温度/℃
反应前体系温度
反应后体系温度
温度差
盐酸
NaOH溶液
t1/℃
t2/℃
(t1-t2)/℃
1
20.1
20.3
20.2
23.7
3.5
2
20.3
20.5
20.4
23.8
3.4
3
21.6
21.6
21.6
24.9
3.3
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,则反应放出的热量Q=cmΔt=c·[m(盐酸)+m(NaOH溶液)]·(t2-t1)=4.18 J·g-1·℃-1×(50 g+50 g)×℃≈1 421 J≈1.42 kJ。
那么生成1 mol H2O放出的热量为==56.8 kJ/mol。
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。
误差分析
由于本实验中仪器的保温、隔热效果不能完全理想化,且温度计本身的精密度有限,实验数据与理论数据存在差异。
①用玻璃搅拌器搅拌,而不用金属棒搅拌,以防止热量损失。
②NaOH 溶液浓度略大于盐酸,保证盐酸反应完全。
③选用HCl 和 NaOH 的稀溶液,减少混合瞬间互相稀释引起的放热。
④NaOH溶液应一次性迅速加入,且不能有液体溅出。
⑤实验中应用同一支温度计,测完酸溶液温度后温度计要用水清洗干净,用滤纸擦干后再测碱溶液的温度,避免温度计上剩余盐酸与碱溶液发生中和反应使测得碱溶液温度升高。
⑥所测反应后体系温度应是混合溶液的最高温度。
⑦对于定量实验,都需要重复实验,一般取3次实验的平均数据。本实验应先求反应后体系温度和反应前体系温度的差值,再取平均值。若某数据与其他数据相差太大,应舍去。
【方法技巧】
①玻璃搅拌器导热性差,可以减少热量的散失,使用时套住温度计上下移动,使溶液混合均匀。
②注意简易量热计内筒杯口应与外壳杯口平齐,减少热量损失。
③可以用温度传感器代替温度计,使测量结果更准确,同时还可以看出反应过程中热量变化的情况。
④不选弱酸或弱碱,以避免弱电解质电离吸热,使放出的热量减少。
⑤不选浓溶液,以避免酸、碱混合互相稀释而放热,使放出的热量增加。
⑥不选有沉淀或微溶物生成的酸、碱组合,以避免发生额外反应,使放出的热量增加。
重点02 反应热与焓变
1.化学反应的实质和特征
2.宏观角度认识反应热
(1)内能
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
等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。
(3)ΔH与吸热反应和放热反应
①放热反应: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:体系从环境中吸收能量,反应体系的焓增大,ΔH为正值,即ΔH>0。
3.微观角度理解反应热
(1)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
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可看作反应物断裂化学键吸收的总能量,E2可看作生成物形成化学键放出的总能量,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(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)
(3)常见的吸热反应和放热反应
①常见的吸热反应:大多数的分解反应,碳和二氧化碳、碳和水的反应,Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应等。
②常见的放热反应:中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。
【方法技巧】
反应热
焓变
概念
等温条件下,化学反应中体系向环境释放或从环境吸收的热量
化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差
单位
kJ/mol或kJ•mol-1
“+”“-”的意义
“+”表示吸热,“-”表示放热
联系
在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变,如敞口容器中进行的化学反应,且不与外界进行电能、光能等其他形式的能量转化。
重点03 热化学方程式
概念
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式
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
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
说明
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。
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.热化学方程式中的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如温度和压强。
【方法技巧】
①物质的能量还与物质所处的温度及压强大小有关。实际上,用温度、压强、聚集状态、物质的量四个量才能表示物质能量。如液态水在60℃与0℃时能量是不同的。
②聚集状态相同也不完全等同于能量相同。如相同条件下,块状与粉末状的铁的能量不一样。
③同素异形体的结构不同,相同条件下具有的能量不同,在化学方程式中,同素异形体的化学式相同时,还需要注明名称,如金刚石表示为“C(金刚石,s)”。
④热化学方程式中的∆H表示反应按照化学计量数所表示的物质的量完全进行所放出或吸收的热量。所以可逆反应实际参与反应的物质的量偏小,反应吸收或放出的热量也比|ΔH|偏小。
⑤∆H的单位中“mol-1”不是指每摩尔反应物或生成物,而是指每摩尔反应。
如反应H₂(g) +Cl₂(g)=HCl(g) ∆H= -92.3 kJ·mol-1,每摩尔反应指mol H₂(g)与mol Cl₂(g)反应生成1 mol HCl(g)。
重点04 燃烧热
概念
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。
单位
kJ·mol-1或kJ/mol
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。
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
燃烧热:①燃料1 mol;②完全燃烧;③生成指定产物。如:C元素→CO2(g)、H元素→H2O(l)、S元素→SO2(g)、N元素→N2(g);④燃烧热的数值与化学计量数无关。
反应热
燃烧热
能量的变化
放热或吸热
放热
ΔH的大小
放热时,ΔH<0;吸热时,ΔH>0
ΔH<0
反应物的量
不限
1 mol纯物质
生成物
无要求
指定产物
热化学方程式
有无数个
唯一
考向01 反应热及其测定
【典例01】(25-26高二上·北京海淀·期末)某实验小组利用教材中的简易量热计测定中和热,加入的试剂为盐酸和溶液,下列说法不正确的是
A.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的溶液
B.测量盐酸的温度后要用水把温度计上的酸冲洗干净再去测溶液的温度
C.实验中可以分多次把溶液倒入简易量热计内筒的盐酸中
D.实验中将最高温度记为反应后体系的温度
【答案】C
【详解】A.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH溶液是合理的,因为NaOH的浓度(0.55 mol/L)略高于盐酸(0.50 mol/L),且体积相同,确保反应完全,A正确;
B.测量盐酸温度后冲洗温度计可避免酸残留污染NaOH溶液或影响温度测量准确性,B正确;
C.分多次倒入NaOH溶液会导致反应缓慢,热量散失到环境中,影响中和热测量精度,应一次性快速倒入并搅拌,C错误;
D.中和反应放热,体系温度升至最高点后可能下降,但实验中通常将最高温度记为反应后体系的温度以计算温度变化,D正确;
故选C。
【即时提升1-1】(25-26高二上·河北廊坊·期末)中和反应中和热测定过程中。能提高中和热测定准确度的是
A.用测量过盐酸温度的温度计直接测量氢氧化钠溶液的温度
B.用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器
C.用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液混合
D.打开杯盖,将NaOH溶液缓缓倒入量热计的内筒,盖上杯盖
【答案】C
【详解】A.测量完盐酸温度的温度计上会附着盐酸,直接测量氢氧化钠溶液温度,会发生中和反应,影响氢氧化钠溶液初始温度的准确性,导致实验误差,A错误;
B.铜是热的良导体,用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器会使热量损失更多,导致实验误差,B错误;
C.用过量的氢氧化钠溶液可以保证盐酸完全反应,从而提高实验的准确度,C正确;
D.打开杯盖,缓缓倒入氢氧化钠溶液,会导致热量损失,应迅速倒入,D错误;
故答案选C。
【即时提升1-2】(25-26高二上·湖北荆州·阶段检测)按要求回答下列问题:
(1)如图表示常温常压下,1 mol NO2和1 mol CO完全反应生成CO2和NO过程中的能量变化,曲线Ⅱ表示______(填“有”或“无”)催化剂作用时的能量变化。
(2)用NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650 kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为______。
(3)实验室用100 mL溶液与100 mL硫酸进行中和反应反应热的测定实验,测得的实验数据如表:
实验序号
起始温度T1/℃
终止温度T2/℃
的硫酸
的KOH溶液
混合溶液
1
20.0
20.2
23.4
2
20.3
20.7
25.4
3
20.4
20.6
23.9
4
20.2
20.4
23.5
①已知:在稀溶液中,可近似认为的KOH溶液和的硫酸的密度都是,反应后生成溶液的比热容。据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和反应反应热ΔH=______(结果保留三位有效数字)。
②分析下列因素会导致测得的中和反应反应热的数值变化情况(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
a.量取硫酸时仰视读数:______。
b.测定KOH溶液温度的温度计未洗涤直接用于测定硫酸的温度:______。
(4)已知弱酸、弱碱的电离过程为吸热过程。若某化学兴趣小组用100 mL醋酸代替100 mL硫酸进行上述实验,所测得的中和反应反应热(ΔH)偏______(“大”或者“小”)。
【答案】(1)有
(2)
(3) -55.2 偏大 偏小
(4)大
【详解】(1)如图表示常温常压下,1 mol NO2和1 mol CO完全反应生成CO2和NO过程中的能量变化,曲线Ⅱ所对应的过程活化能低,曲线Ⅱ表示有催化剂作用时的能量变化。故答案为:有;
(2)用NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650 kJ的热量,由方程式,每摩反应转移10NA个电子,故。其燃烧热的热化学方程式为。故答案为:;
(3)①舍去误差较大的第2组实验数据,反应前后平均温差为 =3.3℃,0.55mol·L−1的KOH溶液100mL与0.25mol·L−1的硫酸100mL反应生成水的物质的量是0.25mol/L×2×0.1L=0.050mol,反应前后平均温差为3.3℃,放出的热量Q=cm△t=4.18J/g·℃×200g×3.3℃=2758.8 J=2.7588kJ,则生成1mol水放出的热量是2.7588kJ÷0.050mol=55.2 kJ,所以中和热是 -55.2kJ·mol−1;故答案为:-55.2;
②a.量取硫酸时仰视读数,实际量取的硫酸的量偏多,参与反应的量也偏多,实验测得的反应放出的热量值偏大。
b.测定KOH溶液温度的温度计未洗涤直接用于测定硫酸的温度,会导致起始温度偏高,结果偏小。
故答案为:偏大;偏小;
(4)醋酸是弱酸,是弱电解质,醋酸的电离是吸热过程,会导致真正放出的热量较少,放热时反应热为负值,若某化学兴趣小组用100 mL醋酸代替100 mL硫酸进行上述实验,所测得的中和反应反应热(ΔH)偏大。故答案为:大。
考向02 反应热与焓变
【典例02】.(24-25高二上·甘肃酒泉·期末)下列说法不正确的是
A.图甲表示该反应 ,化学反应体系从环境中吸收热量
B.图乙可知物质聚集状态改变, 焓也改变
C.图丙表示反应 的能量变化示意图
D.图丁可判断 ,石墨比金刚石稳定
【答案】C
【详解】A.由图甲可知:生成物的焓大于反应物的焓,正反应吸热,该反应ΔH>0,化学反应体系从环境中吸收热量,故A正确;
B.由图乙可知:水的状态不同焓不同,物质聚集状态改变,焓也改变,故B正确;
C.断开化学键所吸收,形成化学键所释放的能量,图丙所示错误,故C错误;
D.由图丁可知:该反应放热,焓变为负值,ΔH1>ΔH2;金刚石的能量大于石墨,石墨比金刚石稳定,故D正确;
故选:C。
【即时提升2-1】(2025高二上·安徽·学业考试)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应能量变化如图所示,下列有关该反应的说法错误的是
A.是吸热反应
B.断开氯化铵中的化学键会吸收能量
C.反应物总能量低于生成物总能量
D.旧键断裂吸收能量小于新键形成释放的能量
【答案】D
【详解】A.由图可知,生成物的能量高于反应物的能量,故反应为吸热反应,A正确;
B.化学键断裂时会吸收能量,B正确;
C.由图可知,反应物总能量低于生成物总能量,C正确;
D.反应为吸热反应,故旧键断裂吸收能量大于新键形成释放的能量,D错误;
故选D。
【即时提升2-2】(25-26高二·全国·暑假作业)从微观角度认识反应热的实质
以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明
反应中能量变化
由图可知
1 mol H2分子中的化学键断裂___________的能量是436 kJ
共吸收___________kJ
1 mol Cl2分子中的化学键断裂___________的能量是243 kJ
1 mol HCl分子中的化学键形成___________的能量是431 kJ
共放出2×431=___________ kJ
结论
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ
【答案】 吸收 679 吸收 释放 862
【分析】化学键断裂要吸收能量;化学键合成要释放能量。
【详解】由图易得1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ;1 mol分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ;共吸收能量(436+243)=679kJ;1 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是431 kJ,共放出能量2×431=862 kJ。
考向03 热化学方程式
【典例03】(25-26高二上·浙江宁波·期末)下列说法或表示方法正确的是
A.已知:500℃、30MPa下, ,则1mol 和3mol 充分反应,放出热量92.4kJ
B.肼可作为火箭的燃料,燃烧热为,燃烧的热化学方程式:
C. ,则正反应的活化能>逆反应的活化能
D.常温常压下,和混合无明显现象,则反应该条件下不自发
【答案】B
【详解】A.合成氨反应为可逆反应,1 mol 和3 mol 不能完全转化为2 mol ,因此充分反应放出的热量小于92.4 kJ,A错误;
B.燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定产物时放出的热量,该热化学方程式中1 mol 完全燃烧,生成稳定产物和液态,,符合燃烧热和热化学方程式书写要求,B正确;
C.反应焓变满足E(正反应活化能)-E(逆反应活化能),该反应,说明正反应活化能小于逆反应活化能,C错误;
D.常温常压下和混合无明显现象是因为反应活化能高,反应速率极慢,并非反应不自发;该反应,该条件下反应自发进行,D错误;
故选答案选B。
【即时提升3-1】(25-26高二上·青海西宁·期末)在298K时,6 g碳与水蒸气完全反应生成CO(g)和(g),同时吸收65.75 kJ热量,下列热化学方程式表示正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】A.该选项的热化学方程式中水为气态(g),符合题意,但ΔH=+65.75对应0.5 mol碳的反应热,而热化学方程式应以1 mol碳为基准,故ΔH值错误;A错误;
B.该选项的热化学方程式中水为液态(l),但题目中反应物为水蒸气(g),状态不符;且ΔH为负值表示放热,但题目中反应吸收热量,故ΔH符号错误;B错误;
C.该选项的热化学方程式中水为气态(g),符合题意;ΔH=+131.5 表示吸热,与题目一致;计算过程:6 g碳(0.5 mol)吸收65.75 kJ热量,则1 mol碳吸收热量为65.75 kJ × 2 = 131.5 kJ,故ΔH值正确;C正确;
D.该选项的热化学方程式中水为液态(l),与题目中水蒸气(g)不符;且ΔH为负值表示放热,但反应实际吸热,故ΔH符号错误;D错误;
故选C。
【即时提升3-2】(25-26高二上·上海·课后作业)根据所给信息,书写对应的热化学方程式。
(1)11.2L(标准状况)在足量中燃烧生成气体,放出91.5热量,其热化学方程式为_______。
(2)25℃、101下,、的稀溶液发生中和反应生成1时,放出57.3的热量,其热化学方程式为_______。
(3)已知: ,请写出1分解的热化学方程式:_______。若1和3在一定条件下发生反应,放出的热量_______92(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_______。
(4)在25℃、101下,1g甲醇()完全燃烧生成气体和液态水时放热22.68,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_______。
【答案】(1)
(2)
(3) 小于 该反应是可逆反应,不能进行完全
(4)
【详解】(1)11.2L(标准状况)的物质的量为0.5mol,其在足量中燃烧生成气体,放出91.5热量,则生成1mol,放出183热量,其热化学方程式为: 。
(2)25℃、101下,、的稀溶液发生中和反应生成1时,放出57.3的热量,其热化学方程式为: 。
(3)根据题意,该反应的逆过程说明2molNH3(g)分解吸收92kJ热量,则1molNH3(g)分解吸收46kJ热量,1分解的热化学方程式: ;由于该反应是可逆反应,不能进行完全,若1和3在一定条件下发生反应,放出的热量小于92。
(4)燃烧热是指在25℃、101kPa条件下,1mol纯物质与氧气完全燃烧生成稳定化合物时释放的热量,在25℃、101下,1g甲醇()完全燃烧生成气体和液态水时放热22.68,则1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放热,故表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。
考向04 燃烧热
【典例04】(25-26高二上·天津河北·期中)下列能表示物质燃烧热(燃烧热数值正确)的热化学方程式是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】A.燃烧热要求1 mol物质完全燃烧生成稳定产物。1 mol C生成(稳定氧化物),A正确;
B.4 mol 燃烧,非1 mol,B错误;
C.甲烷燃烧产物应该是液态水,不是气态,C错误;
D.S的燃烧产物应为而非,D错误;
故答案选A。
【即时提升4-1】(25-26高二上·北京通州·阶段检测)下列热化学方程式中的ΔH表示可燃物燃烧热ΔH的是
A.CO(g) +1/2O2(g)=CO2(g) ΔH= -283 kJ·mol-1
B.CH4(g) +2O2(g)=CO2(g) +2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1
C.
D.H2(g) + Cl2 (g)=2HCl(g) ΔH= -184.6 kJ·mol-1
【答案】A
【分析】燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。需满足三个条件: 1. 可燃物为1 mol; 2. 完全燃烧生成稳定氧化物; 3. 为负值(放热)
【详解】A.该方程式表示1 mol 燃烧生成稳定,且为放热反应,符合定义,故A正确;
B.该方程式中为气态,非稳定状态,故B错误;
C.可燃物为2 mol ,不符合定义,故C错误;
D.反应无氧气参与非燃烧,且生成非氧化物,故D错误;
故选A。
【即时提升4-2】(25-26高二下·云南丽江·期中)已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
回答下列各问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是___(请填序号)。
(2)H2的燃烧热为__;C的燃烧热为_____。
(3)燃烧10 g H2生成液态水,放出的热量为___。
(4)CO的燃烧热为___;其热化学方程式为______。
(5) H2O(l) =H2O(g) ΔH=____。
【答案】 ①②③④ 285.8 kJ·mol-1 393.5 kJ·mol-1 1429 kJ 283 kJ·mol-1 CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-283 kJ·mol-1 +44 kJ·mol-1
【详解】(1)反应①②③④的焓变都小于0,故都为放热反应,因此,本题正确答案是:①②③④;
(2) H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,根据燃烧热概念,可以知道氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,根据燃烧热概念可以知道碳的燃烧热为393.5 kJ·mol-1,因此,本题正确答案是:285.8 kJ·mol-1;393.5 kJ·mol-1;
(3)H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1表示1mol氢气燃烧生成液态水,放出热量285.8kJ,则10g氢气即为5mol,完全燃烧,生成液态水,放出热量1429kJ能量,故本题正确答案是:1429kJ;
(4) ③C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
根据盖斯定律,④-③得到:CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1,所以本题答案为: 283 kJ·mol-1;CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1;
(5) ①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
根据盖斯定律,②-①得到:H2O(l) =H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,所以本题答案为:+44 kJ·mol-1。
【点睛】燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧,生成稳定的氧化物,所放出的热量,所以表示燃烧热的热化学方程式的反应物为1mol,此为易错点。
基础巩固
1.(25-26高二上·广东广州·阶段检测)合成氨的热化学方程式为: ,下列有关叙述错误的是
A.将与置于密闭容器中充分反应后放出热量为
B.生成时放出的热量
C.形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量
D.反应物的总能量大于生成物的总能量
【答案】A
【详解】A.合成氨是可逆反应,反应不可能完全,将与无法完全反应,实际放出的热量小于92.4 kJ,A错误;
B.反应放出的热量与化学反应方程式的计量数成正比,生成时放出92.4 kJ的热量,则生成时放出46.2 kJ的热量,B正确;
C.放热反应中,成键释放的能量大于断键吸收的能量,C正确;
D.放热反应的反应物总能量高于生成物总能量,D正确;
故选A。
2.(25-26高二下·浙江嘉兴·期中)下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.铁在氯气中需要加热才能发生反应,故该反应为吸热反应
B.在一定的条件下将和足量置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2 kJ,则反应的热化学方程式为
C.稀溶液中HCl和NaOH的中和热,则稀溶液中和反应热
D.的燃烧热是,则的反应热
【答案】D
【详解】A.反应的吸放热与反应条件没有必然联系,铁在氯气中燃烧属于放热反应,A错误;
B.与的反应为可逆反应,即使足量,1mol 也无法完全反应,因此2mol 完全反应放出的热量大于158.4kJ,反应的,B错误;
C.和反应除了生成水外,还会生成沉淀,生成沉淀的过程也会放热,因此反应的,C错误;
D.CO(g)的燃烧热是,即1mol CO完全燃烧生成放出283.0kJ热量,逆反应2mol 分解为CO和需要吸收 热量,因此,D正确;
故答案为:D。
3.(25-26高二下·江苏盐城·期中)下列与时反应 相关的说法,正确的是
A.图示能表示反应物与生成物总能量的相对关系
B.
C.(E表示键能)
D.时,的燃烧热
【答案】A
【详解】A.图中纵坐标为能量,可以知道反应物的总能量和生成物的总能量,=生成物总能量-反应物总能量,因此能表示反应物与生成物总能量的相对关系,A正确;
B.观察该图,反应物的总能量小于生成物的总能量,=生成物总能量-反应物总能量,因此,B错误;
C.=反应物总键能-生成物总键能,根据反应可知H2O为反应物,,C错误;
D.燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,即的燃烧热为:,D错误;
故选A。
4.(25-26高二上·天津南开·期末)下图是简易量热计装置示意图,下列反应的反应热不适宜用该装置测定的是
A.和足量的水 B.和足量的稀硫酸
C.和足量的溶液 D.溶液和足量的稀盐酸
【答案】C
【详解】A.CaO和足量的水反应生成氢氧化钙,该反应放热,可用图示简易量热计测定反应热,A错误;
B.ZnO和足量的稀硫酸生成硫酸锌和水,该反应放热,可用图示简易量热计测定反应热,B错误;
C.Al和足量NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气,该反应放热,由于产生气体膨胀,导致热量散失,不适宜用图示简易量热计测定反应热,C正确;
D.KOH溶液和足量的稀盐酸生成氯化钾和水,该反应放热,可用图示简易量热计测定反应热,D错误;
故答案选C。
5(25-26高二上·四川内江·阶段检测)有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是
A.已知;,则
B.已知在一定条件下,;则将和过量的在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ
C.稀溶液中:,若将固体溶于含的稀硫酸中,放出的热量大于57.3 kJ
D.已知1 g甲烷完全燃烧放出55.6 kJ热量,则甲烷燃烧热的热化学方程式为
【答案】C
【详解】A.表示燃烧生成的焓变,表示燃烧生成的焓变。生成比生成放热更多,故的绝对值大于,但和均为负值,因此,A不符合题意;
B.反应为可逆反应,对应完全反应时的焓变。理论上可生成并放热,但可逆反应在实际条件下不能完全进行,实际放热量小于,B不符合题意;
C.稀溶液中为中和热。将固体溶于含的稀硫酸中,溶解过程放热且中和反应生成放热,总放热量大于,C符合题意;
D.1 g甲烷完全燃烧放热,(16 g)放热,但燃烧热要求生成液态水,选项中方程式写为,D不符合题意;
故答案为C。
6.(25-26高二上·北京·期末)一定条件下,气态与的互变反应过程能量变化如下图。下列说法正确的是
A.HNC比HCN更稳定
B.
C.HCN一定需要加热才能转化为HNC
D.中的所有化学键全部断开需要吸收186.5 kJ的热量
【答案】B
【详解】A.能量越低,物质越稳定,根据图可知,气态HCN的能量低于气态HNC的能量,因此气态HCN稳定,故A错误;
B.根据图可知,的焓变为ΔH=(186.5-127.2)kJ·mol-1=+59.3kJ·mol-1,故B正确;
C.气态HCN的能量低于气态HNC的能量,为吸热反应,反应时不一定要加热,故C错误;
D.根据图可知,该反应的活化能为,表示转化为活化络合物需要吸收的能量,并非断开其分子内所有化学键所需的能量,故D错误;
故选B。
7.(25-26高二上·西藏拉萨·期末)下列热化学方程式中,能表示氢气燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】氢气的燃烧热是指1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量。所以 能表示氢气燃烧热,选C。
8.(25-26高二上·西藏拉萨·期末)下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】热化学方程式的书写需满足:物质状态必须标明,ΔH单位为kJ·mol-1,放热反应ΔH为负值,吸热反应为正值。
【详解】A.硫燃烧生成SO2为放热反应,ΔH应为负值,A错误;
B.H+与OH-中和反应放热,ΔH符号正确,但单位应为kJ·mol-1,B错误;
C.甲烷的燃烧热化学方程式符合热化学方程式要求,ΔH符号、单位及物质状态均正确,C正确;
D.合成氨反应未注明物质状态,不符合热化学方程式书写要求;D错误;
故选C。
9.(25-26高二上·浙江·期中)在25℃和101 kPa下,下列热化学方程式书写正确的是
A.4 g硫粉在中完全燃烧生成放出37 kJ热量:
B.完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量:
C.乙炔的燃烧热是:
D.若NaOH溶液和稀盐酸反应的中和热为,则氢氧化钡稀溶液与稀硫酸反应:
【答案】C
【详解】A.4 g硫粉的物质的量为0.125 mol,完全燃烧生成SO2放出37 kJ热量,则1 mol硫燃烧放热为,故热化学方程式为 ,A错误;
B.4 g H2为2 mol,完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量,故热化学方程式为 ,B错误;
C.乙炔的燃烧热为1299.6 kJ∙mol-1,对应1 mol乙炔完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),故热化学方程式为 ,C正确;
D.中和热为生成1 mol H2O(l)时所放出的热量,但Ba(OH)2与H2SO4反应生成BaSO4沉淀会额外放热,故的ΔH应小于-57.3 kJ∙mol-1,D错误;
故答案选C。
10.(24-25高二上·福建泉州·期末)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
选项
热化学方程式
结论
A
分解2 mol液态水,吸收483.6 kJ热量
B
当反应生成2 mol氨气,放出92.4 kJ热量
C
稀硫酸与溶液反应生成1 mol水,放出57.3 kJ热量
D
的燃烧热为
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.热化学方程式描述的是生成2 mol气态水的放热反应,但结论涉及分解2 mol液态水,状态不匹配,A错误;
B.热化学方程式中ΔH = -92.4 kJ·mol⁻¹表示生成2 mol氨气时放出92.4 kJ热量,结论与之相符,B正确;
C.该热化学方程式表示标准中和热,但稀硫酸与反应除中和外还生成沉淀,沉淀热使总放热量大于57.3 kJ,C错误;
D.燃烧热要求完全燃烧生成稳定产物(如),但方程式中产物为,不是完全燃烧,故并非甲醇的燃烧热,D错误;
故答案选B。
11.(25-26高二上·陕西安康·期中)某小组同学在实验室用盐酸和溶液进行中和反应反应热的测定实验,实验装置如图所示。下列说法正确的是
A.若改用盐酸和溶液,测得的中和反应反应热偏大
B.实验过程中,盐酸和NaOH溶液要少量多次混合
C.该实验若改用醋酸溶液和NaOH溶液,则测得的中和反应反应热偏大
D.将NaOH溶液与盐酸混合后,立即测混合液的温度,该温度为反应后的温度
【答案】C
【详解】A.中和热是稀的强酸强碱溶液生成1 mol水时放出的热量,与参与反应的物质的量无关,A错误;
B.为防止热量的散失,应该将NaOH溶液迅速一次性倒入,而不是少量多次混合,B错误;
C.醋酸是弱酸,在水溶液中电离出氢离子要吸热,会使放出的热量Q偏小,则偏大,C正确;
D.混合后,有可能还未完全反应,热量未完全释放转化为溶液温度的变化,正确做法是将反应后的最高温度记为反应后体系的温度,D错误;
故选C。
12.(25-26高二上·福建福州·期中)下列关于热化学反应方程式的描述正确的是
A.若2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2,则ΔH1<ΔH2
B.若C(金刚石,s)=C(石墨,s) ΔH= -1.9 kJ·mol-1,则石墨比金刚石更稳定
C.若H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH= -57.3 kJ·mol-1 ,则NaOH固体和HCl反应的反应热 ΔH= -57.3 kJ·mol-1
D.若C2H2(g)的燃烧热ΔH= -1299.6 kJ·mol-1,则乙炔燃烧的热化学方程式为:2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g) ΔH= -2599.2 kJ·mol-1
【答案】B
【详解】A.生成液态水比气态水释放更多热量,ΔH2更小(更负),故ΔH1>ΔH2,A错误;
B.金刚石转化为石墨放热,说明石墨能量更低更稳定,B正确;
C.NaOH固体溶解会额外放热,反应热ΔH应小于-57.3 kJ·mol-1,C错误;
D.燃烧热要求生成H2O(l),而选项中生成H2O(g),不符合定义,正确的是:2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH= -2599.2 kJ·mol-1,D错误;
故选B。
13.(25-26高二上·贵州遵义·期中)已知:合成氨的热化学方程式: kJ/mol;阿伏加德罗常数的值为。下列有关该反应的说法正确的是
A.反应中放出92.4 kJ的热量时,生成的分子数为
B.反应中放出92.4 kJ的热量时,转移的电子数为
C.1 mol氮气与3 mol氢气充分反应达平衡时,生成的分子数为
D. mol 溶于1 L水时能电离出的数目为
【答案】B
【详解】A.反应中放出92.4 kJ热量对应生成2 mol NH3(热化学方程式系数),分子数为2,A错误;
B.生成2 mol NH3时转移6 mol电子(每个N2分子得6e⁻),放出92.4 kJ热量对应此过程,转移电子数为6,B正确;
C.可逆反应无法完全进行,平衡时NH3分子数小于2,C错误;
D.1mol NH3溶于水,生成的NH3∙H2O部分电离,OH-数目远小于1,D错误;
答案选B。
14.(25-26高二上·海南海口·阶段检测)碳、氮和硫的单质及其化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)已知的燃烧热为, ,则a______726.5(填“>”、“<”或“=”)。
(2)使和通过灼热的炭层,生成和,当有参与反应时放出热量,写出该反应的热化学方程式:______。
(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料, ,则反应过程中,每转移电子放出的热量为______。
(4)科学家已获得了极具理论研究意义的分子,其结构为正四面体(如图所示),与白磷分子相似,化学性质比较活泼。已知断裂键吸收热量,断裂键吸收热量,断裂键吸收热量,断裂键吸收热量,则:
①气体转化为时要放出______能量。
②写出与反应生成的热化学方程式:______。
【答案】(1)<
(2)
(3)98 kJ
(4) 724
【详解】(1)根据题意,燃烧热的热化学方程式为:,液态水变为水蒸气需要吸热,故a<726.5;
(2)和通过灼热的炭层,生成和,化学方程式为:,当有参与反应时放出热量,参与反应时放出热量,该反应的热化学方程式为:;
(3)热化学方程式中Al元素的化合价由0价升高为+3价,4 molAl反应转移12 mol电子,放出的热量为1176 kJ,每转移电子放出的热量为:;
(4)①1 mol分子含6 mol N-N键,2 molN2含2 mol键,气体转化为时的要放出的热量为:;
②与反应生成的化学方程式为:,反应热为:,热化学方程式为:。
15.(25-26高二上·宁夏吴忠·阶段检测)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热,将盐酸与溶液在如图所示的装置中进行中和反应(在稀溶液中,可以近似的认为酸、碱的密度、比热容与水的相等)。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是______。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,生成时所测得中和反应的反应热()将______(填“偏大”“偏小”或“不变”),判断的理由是______。
(3)实验中改用盐酸和溶液进行反应,与上述实验相比,二者实验释放的热值数据______(填“相等”或“不相等”)。
(4)用相同浓度和体积的氨水代替溶液进行上述实验,测得中和反应的中和热的数值与相比较会______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)实验中选用溶液浓度略大于盐酸的原因:______。
【答案】(1)环形玻璃搅拌器
(2) 偏大 放热数值减小,偏大
(3)不相等
(4)偏小
(5)使完全消耗,减小热量损失
【详解】(1)根据量热计的构造可知,该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌器,其作用是搅拌,使强酸和强碱充分反应。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,热量损耗大,测得数值将偏小,中和热为负值,即反应热()将偏大。
(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的用量有关,改用的盐酸和溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量减少,所放出的热量减少,故答案为不相等。
(4)用相同浓度和体积的氨水代替溶液进行上述实验,一水合氨是弱电解质电离会吸热,导致测得中和反应的中和热减小,数值与相比较会偏小。
(5)实验中选用溶液浓度略大于盐酸的原因使完全消耗,减小热量损失。
培优拓展
16.(25-26高二上·河北保定·期中)已知在298 K、101 kPa条件下,1 g乙烯气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出50.4 kJ热量。下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】1 g乙烯完全燃烧生成CO2和液态水时,放出50.4 kJ的热量,则28 g乙烯完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为:,放热反应焓变值为负,据此书写热化学方程式,据此分析;
【详解】A.ΔH为正值表示吸热,但乙烯燃烧是放热反应,A错误;
B.ΔH计算错误,1 g乙烯放热50.4 kJ,1 mol(28 g)放热应为,B错误;
C.ΔH=-1411.2 kJ·mol⁻¹,正确反映1 mol乙烯完全燃烧的放热量,C正确;
D.ΔH为正值,与放热反应矛盾,D错误;
故选C。
17.(25-26高二上·四川成都·期中)下列说法正确的是
A.甲烷的燃烧热 ,则
B. 时,1 mol S和2 mol S的燃烧热相等
C.1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气,放出642 kJ的热量,则
D.在稀溶液中: ,若将含 的醋酸稀溶液与含1 mol NaOH的稀溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ
【答案】B
【详解】A.燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物放出的热量,甲烷的燃烧热ΔH= -890.3 kJ/mol对应生成H2O(l)。选项中的反应生成气态水,由于水从气态变为液态会放热,生成气态水的反应放热较少,ΔH应大于-890.3 kJ/mol,A错误;
B.燃烧热表示单位物质的量的物质完全燃烧生成指定产物时的焓变,与物质的量无关。因此,1 mol S 和 2 mol S 的燃烧热相等,B正确;
C.反应放出642 kJ热量,说明是放热反应,ΔH应为负值(ΔH = -642 kJ/mol)。选项中写ΔH = +642 kJ/mol(吸热),与放热事实矛盾,C错误;
D.中和热ΔH= -57.3 kJ/mol适用于强酸强碱。醋酸(CH3COOH)是弱酸,电离过程吸热,导致与NaOH中和时总放热量小于强酸强碱的中和热。选项中“放出的热量大于57.3 kJ”错误,D错误;
故答案选B。
18(25-26高二上·河北·期中)下列说法正确的是
A.在光照或点燃条件下相同
B.已知的燃烧热是,则反应的
C.稀硫酸与溶液反应:
D.已知: ; ,则
【答案】A
【详解】A.ΔH只与反应物和生成物的状态有关,与反应条件无关。光照或点燃均为反应条件,不影响ΔH,A正确;
B.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,氢的稳定氧化物是液态水,而非气态水,B错误;
C.中和反应为放热反应,ΔH应为负值,正确的ΔH=-57.3kJ⋅mol−1,C错误;
D.固态硫(S(s))转化为气态硫(S(g))需吸热,因此S(g)燃烧释放的热量更多,放热反应的ΔH为负值,放热越多,ΔH越小,因此ΔH1 > ΔH2,D错误;
故答案选A。
19.(25-26高二上·福建厦门·期中)某实验小组学生用 的盐酸与 的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计算反应热,下列说法不正确的是
A.图中实验装置缺少玻璃搅拌器
B.若分多次加入溶液,则测得的数值会偏低
C.实验中,读取混合溶液不再变化的温度为反应后体系的温度
D.若改用 盐酸跟 的溶液进行反应,理论上所求中和热相等
【答案】C
【详解】A.为加速酸碱中和反应,减少热量损失,用环形玻璃搅拌棒搅拌,故图中实验装置缺少环形玻璃搅拌器,A正确;
B.若分多次加入溶液,会导致热量在操作过程中散失增多,从而使测得的温度变化值( Δ �� )偏小,计算出的反应放出的热量( �� )数值偏低,B正确;
C.实验中,应读取混合溶液的最高温度作为反应的终止温度,C错误
D.虽然改用60mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液进行反应,放出的热量增多,但中和热是指生成1mol液态水所放出的热量,故中和热不变,与理论上所求中和热相等,D正确;
答案选C。
20.(25-26高二上·湖北十堰·期中)下列热化学方程式正确的是
选项
已知条件
热化学方程式
A
的燃烧热为
B
、30 MPa下,和充分反应生成并放热38.6 kJ
C
D
31 g白磷()比31 g红磷能量多
(白磷,s)(红磷,s)
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.燃烧热指1 mol 完全燃烧生成液态水时放出的热量,,A错误;
B.合成氨为可逆反应,和无法完全反应,实际放热38.6 kJ小于理论值,故ΔH更负,B错误;
C.与反应生成沉淀,除中和反应外还释放沉淀热,总ΔH应小于,C错误;
D.31 g白磷(0.25 mol)转化为红磷释放b kJ,则1 mol白磷转化为4 mol红磷释放4 b kJ,ΔH=-4 b ,D正确;
故选D。
21.(25-26高二上·广东广州·期中)中和反应反应热测定的实验装置如下图所示。下列说法正确的是
A.烧杯间的碎泡沫塑料的作用是固定烧杯的位置
B.向内筒倒入盐酸和NaOH溶液时应缓慢注入
C.溶液混合后,至温度长时间不再改变,测量并记录反应后体系的温度
D.实验中为保证反应完全,可以使酸或碱适当过量
【答案】D
【详解】A.烧杯间的碎泡沫塑料的作用是保温,防止热量散失,而非固定烧杯位置,A错误;
B.向内筒倒入盐酸和NaOH溶液时应一次性快速注入,以减少热量散失,缓慢注入会导致热量损失增大,B错误;
C.溶液混合后,应记录反应过程中的最高温度,而非温度长时间不再改变时的温度,因反应放热使温度先升至最高后逐渐下降,最高温度才是反应放出热量对应的体系温度,C错误;
D.实验中为保证一种反应物完全反应,可使酸或碱适当过量,以减少因反应物未完全反应导致的误差,D正确;
故选D。
22.(25-26高二上·福建宁德·期中)和反应生成过程中能量变化如下图所示,下列说法不正确的是
A.结合生成时,放出498 kJ能量
B.断裂分子中的化学键,需要吸收632 kJ能量
C.该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量
D.该反应的热化学方程式为
【答案】C
【分析】=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量,该反应的热化学方程式为:
【详解】A.成键放出能量,2mol气态氧原子结合生成时,能放出498 kJ能量,A正确;
B.由图中可知,生成2 mol NO放出能量2×632 kJ,断裂 1 mol NO分子中的化学键,需要吸收632 kJ能量,B正确;
C.此反应为吸热反应,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,C错误;
D.由分析可知,反应的热化学方程式为: ,D正确;
故选C。
23.(25-26高二上·四川·阶段检测)2025年9月22日,全球首艘采用甲醇双燃料动力系统的大型汽车滚装船——中国香港籍“港荣”轮在天津正式启航,开启首航之旅。已知:25℃、101 kPa下,3.2 g甲醇(l)完全燃烧生成液态水和CO2(g),放出72.576 kJ热量。下列能表示甲醇(l)燃烧热的热化学方程式的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】燃烧热需满足1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物[CO2和H2O(l)]。3.2g甲醇(0.1mol)完全燃烧,生成液态水时,放热72.576kJ,则1molCH3OH(l)完全燃烧生成液态水时,放热725.76kJ,ΔH=-725.76 kJ·mol-1。表示燃烧热的热化学方程式为 ,D选项方程式正确且ΔH符号、数值均匹配,故选D。
24.(25-26高二上·安徽合肥·阶段检测)热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。按要求回答下列问题:
(1)下列反应属于放热反应的是___________(填字母)。
A.浓硫酸的稀释 B.Na与水反应
C.与反应 D.铝和稀硫酸反应
(2)长征系列部分火箭采用了肼()作燃料,与有相似的化学性质,试回答下列问题:
通常把拆开1mol某化学键吸收的能量看作是该化学键的键能。下表是常见的键能数据:
化学键
N―H
N≡N
H―H
键能(kJ/mol)
386
946
a
已知合成氨反应 。则a为___________。
(3)在一定温度下的稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol(l),这时的反应热就是中和反应反应热。30 mL硫酸与50 mLNaOH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反应热。试回答下列问题:
①从实验装置上看,图中尚缺少一种玻璃仪器是___________。
②实验中要使用50 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体___________g。
③测得的实验数据如图:
温度
起始温度/℃
终止温度/℃
温度差/℃
实验次数
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度均近似为,中和后生成的溶液比热容c=4.18 J/(g·℃)。则生成1 mol水时的反应热___________kJ·mol-1(取小数点后一位)。
④用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和反应反应热的数值会___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)BD
(2)426
(3) 玻璃搅拌器 1.0 偏小
【详解】(1)A.浓硫酸的稀释是放热的物理变化过程,不属于放热反应,A错误;
B.Na与水反应时会使钠熔化为小球,说明该反应为放热反应,B正确;
C.与反应为吸热反应,C错误;
D.铝(金属)和稀硫酸反应为放热反应,D正确;
故答案为:BD。
(2)根据反应热=反应物键能总和-生成物键能总和,=,解得a=426。
(3)中和热测定实验的原理是利用酸碱反应放出的热量加热溶液,通过溶液的温度变化计算放出的热能,然后计算生成1 mol水时所放出的能量,即中和热。
①从实验装置上看,图中量热计尚缺少一种玻璃仪器是玻璃搅拌器。
②实验中要使用50 mLNaOH溶液,至少需要称量NaOH固体。
③四次实验的温度差分别为4.0℃、6.1℃、3.9℃、4.1℃,第二次数据误差较大,舍去,温度平均值为4.0℃,(物质的量为)与(物质的量为,过量)生成水的物质的量为0.025 mol,则生成1 mol水时的反应热。
④一水合氨()为弱电解质,电离吸热,用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,与结合生成(物质的量相同)放出的热量相同,但电离产生的过程需要吸收部分热量,使实际放出的热量小于NaOH溶液实验过程放出的热量,则测得的中和热的数值偏小。
25.(25-26高二上·湖北·阶段检测)化学反应中均伴随有能量变化。回答下列问题:
(1)用催化加氢可以制取乙烯:。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∆H=___________(用含a、b的式子表示);该反应为___________ 反应。
(2)已知25℃、101 kPa时,相关物质的相对能量如表所示:
物质
(g)
(g)
(g)
(l)
相对能量()
0
0
-242
-286
表示(g)燃烧热的热化学方程式为___________。
(3)二甲醚()是重要的化工原料,也可用CO和制得,总反应的热化学方程式如下: ∆H= -206.0 。
工业中采用“一步法”,通过复合催化剂使下列甲醇合成和甲醇脱水反应同时进行:
ⅰ.甲醇合成反应:___________。
ⅱ.甲醇脱水反应: ∆H= -24.0
①补全甲醇合成反应的热化学方程式:___________。
②若起始时向容器中投入2 mol CO和4 mol ,测得某时刻上述总反应中放出的热量为51.5 kJ,此时CO的转化率为___________。
(4)实验室用50 mL 0.50 盐酸与50 mL 0.50 NaOH溶液在如图所示装置中反应,通过测定该反应过程中放出的热量计算中和反应的反应热。该装置还缺少一种玻璃仪器,该仪器名称为___________;25℃、101 kPa时,稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水放出的热量为57.3 kJ,则0.1的醋酸溶液与0.1的NaOH溶液反应生成1 mol水放出的热量___________(填“大于”“小于”或“等于”)57.3 kJ。
【答案】(1) 放热
(2)∆H= -286
(3) ∆H= -91 25%
(4) 环形玻璃搅拌棒 小于
【详解】(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,∆H = -(b-a) kJ/mol;
(2)25℃ 和101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水所放出的热量为H2的标准燃烧热,所以氢气的标准燃烧热∆H = -286 ,表示H2(g)标准燃烧热的热化学方程式为 ∆H = -286 ;
(3)①总反应减去反应 ⅱ 后再除以2 可得甲醇合成反应,故甲醇合成反应的热化学方程式 ∆H = -91 ;
②由总反应可知,2 mol CO反应放出热量206 kJ,则当放出热量为51.5 kJ时,反应了=0.5 mol CO,故CO转化率为;
(4)酸碱混合反应需要搅拌,该装置缺少的玻璃仪器是环形玻璃搅拌棒;
醋酸是弱电解质,醋酸的电离过程吸热,所以0.1 mol/L醋酸溶液与0.1 mol/L NaOH溶液反应生成1mol水放出的热量小于57.3 kJ。
/
学科网(北京)股份有限公司
$
第01讲 反应热 焓变
内容导航
暑期启航·目标明确:暑期提前规划学习任务,明确阶段目标与提升路径
新知先修·体系构建:提前预习核心知识内容,梳理知识脉络,搭建完整框架
重点突破·方法培优:聚焦重难点知识突破,提炼解题思路,培养高效方法
典例精研·即时提升:精选典型例题深度讲解,掌握解题规律,实现即时提升
分层精练·培优拓展:基础巩固与培优拓展结合,分层训练提升综合应用能力
1.知道化学反应中的能量转化形式,能解释化学反应中能量变化的本质。
2.知道体系、环境概念,认识内能,学会使用焓变表示反应热,会用键能计算焓变。
3.理解中和反应反应热的测定原理和方法,会分析产生误差的原因。
4.认识热化学方程式的意义,能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
5.了解燃烧热的概念,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式。
重点01反应热及其测定
1.体系与环境
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
图示
体系
(又称 )
将容器内的反应物、生成物、催化剂及发生的反应等看作一个反应体系。
环境
与体系互相影响的其他部分,如盛溶液的试管和溶液之外的空气等。
关联
体系与环境之间存在 交换或 交换。
2.反应热
(1)定义:在 条件下,化学反应体系向环境释放或环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称 。
(2)符号:ΔH
(3)单位: 或 。
(4)测定方法:利用 直接测定。在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量会使体系的温度升高,这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的 等来计算反应热。
3.中和热概念及其数值
(1)概念:在 中, 与 发生中和反应生成 mol 时释放的热量称为中和热。
(2)表示方法:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
【方法技巧】
①条件:稀溶液,因浓酸溶液或浓碱溶液稀释时会 热量。
②反应物:酸与碱 (在中学化学中,只讨论 和 反应的中和热)。
③生成物及其物质的量:必须是生成1mol的H2O(l)。
④表述:用文字叙述中和热时, “-”;用ΔH表示时, “-”(如:强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1)。
⑤强酸、强碱发生中和反应时,中和热为一 ,与酸、碱的用量 ,与其中一种过量也 ,但酸和碱放出的热量与其用量 。
⑥浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解,溶解要放出热量,故放出热量 57.3kJ。
⑦弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离,电离要吸收热量,故放出热量 57.3kJ。
⑧若反应过程中生成不溶物质或难电离的物质,生成沉淀会放出热量,故放出热量 57.3kJ。
4.中和反应反应热的测定
实验目的
测定强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应的反应热,感受化学反应的热效应。
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。通过实验测定一定量的盐酸和NaOH溶液在反应前后的 变化,根据 (c为溶液的比热容,m为溶液的质量,∆t为反应前后体系的温度变化)计算放出的热量,再计算生成
mol H2O时放出热量。
实验装置
实验步骤
①反应物温度测量(t1)
分别测量混合前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 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 作为计算依据。
注意点: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酸碱溶液一次性迅速混合。
实验数据处理
实验次数
反应物的温度/℃
反应前体系温度
反应后体系温度
温度差
盐酸
NaOH溶液
t1/℃
t2/℃
(t1-t2)/℃
1
20.1
20.3
20.2
23.7
3.5
2
20.3
20.5
20.4
23.8
3.4
3
21.6
21.6
21.6
24.9
3.3
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,则反应放出的热量Q=cmΔt=c·[m(盐酸)+m(NaOH溶液)]·(t2-t1)=4.18 J·g-1·℃-1×(50 g+50 g)×℃≈1 421 J≈1.42 kJ。
那么生成1 mol H2O放出的热量为==56.8 kJ/mol。
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 kJ的热量。
误差分析
由于本实验中仪器的保温、隔热效果不能完全理想化,且温度计本身的精密度有限,实验数据与理论数据存在差异。
①用玻璃搅拌器搅拌,而不用金属棒搅拌,以防止 。
②NaOH 溶液浓度 盐酸,保证盐酸反应完全。
③选用HCl 和 NaOH 的 溶液,减少混合瞬间互相稀释引起的放热。
④NaOH溶液应一次性 加入,且不能有液体 。
⑤实验中应用同一支温度计,测完酸溶液温度后温度计要用水清洗干净,用滤纸擦干后再测碱溶液的温度,避免温度计上剩余盐酸与碱溶液发生中和反应使测得碱溶液温 。
⑥所测反应后体系温度应是混合溶液的 温度。
⑦对于定量实验,都需要重复实验,一般取3次实验的平均数据。本实验应先求反应后体系温度和反应前体系温度的差值,再取平均值。若某数据与其他数据相差太大,应舍去。
【方法技巧】
①玻璃搅拌器导热性差,可以减少热量的散失,使用时套住温度计上下移动,使溶液混合均匀。
②注意简易量热计内筒杯口应与外壳杯口平齐,减少热量损失。
③可以用温度传感器代替温度计,使测量结果更准确,同时还可以看出反应过程中热量变化的情况。
④不选弱酸或弱碱,以避免弱电解质电离吸热,使放出的热量减少。
⑤不选浓溶液,以避免酸、碱混合互相稀释而放热,使放出的热量增加。
⑥不选有沉淀或微溶物生成的酸、碱组合,以避免发生额外反应,使放出的热量增加。
重点02 反应热与焓变
1.化学反应的实质和特征
2.宏观角度认识反应热
(1)内能
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
等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。
(3)ΔH与吸热反应和放热反应
①放热反应:体系向环境释放能量,反应体系的焓减小,ΔH为 ,即ΔH 0。
②吸热反应:体系从环境中吸收能量,反应体系的焓增大,ΔH为 ,即ΔH 0。
3.微观角度理解反应热
(1)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=
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可看作反应物断裂化学键吸收的总能量,E2可看作生成物形成化学键放出的总能量,E1与E2的差值表示 。上述反应过程表示该反应为 反应。
(2)焓变计算公式:ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)
(3)常见的吸热反应和放热反应
①常见的吸热反应:大多数的分解反应,碳和二氧化碳、碳和水的反应,Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应等。
②常见的放热反应:中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。
【方法技巧】
反应热
焓变
概念
等温条件下,化学反应中体系向环境释放或从环境吸收的热量
化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差
单位
kJ/mol或kJ•mol-1
“+”“-”的意义
“+”表示吸热,“-”表示放热
联系
在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变,如敞口容器中进行的化学反应,且不与外界进行电能、光能等其他形式的能量转化。
重点03 热化学方程式
概念
表明反应所释放或吸收的 的化学方程式
意义
不仅表示化学反应中的 ,也表明了化学反应中的
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 。
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“ ”,液体用“ ”,固体用“ ”,溶液用“ ”。
(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
说明
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。
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.热化学方程式中的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如温度和压强。
【方法技巧】
①物质的能量还与物质所处的温度及压强大小有关。实际上,用温度、压强、聚集状态、物质的量四个量才能表示物质能量。如液态水在60℃与0℃时能量是不同的。
②聚集状态相同也不完全等同于 。如相同条件下,块状与粉末状的铁的能量不一样。
③同素异形体的结构不同,相同条件下具有的能量 ,在化学方程式中,同素异形体的化学式相同时,还需要注明 ,如金刚石表示为“C(金刚石,s)”。
④热化学方程式中的∆H表示反应按照化学计量数所表示的物质的量完全进行所放出或吸收的热量。所以可逆反应实际参与反应的物质的量 ,反应吸收或放出的热量也比|ΔH| 。
⑤∆H的单位中“mol-1”不是指每摩尔反应物或生成物,而是指每摩尔 。
如反应H₂(g) +Cl₂(g)=HCl(g) ∆H= -92.3 kJ·mol-1,每摩尔反应指mol H₂(g)与mol Cl₂(g)反应生成1 mol HCl(g)。
重点04 燃烧热
概念
在101 kPa时,1 mol纯物质 生成指定产物时所放出的热量。
单位
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。
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
燃烧热:①燃料1 mol;②完全燃烧;③生成指定产物。如:C元素→CO2(g)、H元素→H2O(l)、S元素→SO2(g)、N元素→N2(g);④燃烧热的数值与化学计量数无关。
反应热
燃烧热
能量的变化
放热或吸热
放热
ΔH的大小
放热时,ΔH<0;吸热时,ΔH>0
ΔH<0
反应物的量
不限
1 mol纯物质
生成物
无要求
指定产物
热化学方程式
有无数个
唯一
考向01 反应热及其测定
【典例01】(25-26高二上·北京海淀·期末)某实验小组利用教材中的简易量热计测定中和热,加入的试剂为盐酸和溶液,下列说法不正确的是
A.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的溶液
B.测量盐酸的温度后要用水把温度计上的酸冲洗干净再去测溶液的温度
C.实验中可以分多次把溶液倒入简易量热计内筒的盐酸中
D.实验中将最高温度记为反应后体系的温度
【即时提升1-1】(25-26高二上·河北廊坊·期末)中和反应中和热测定过程中。能提高中和热测定准确度的是
A.用测量过盐酸温度的温度计直接测量氢氧化钠溶液的温度
B.用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器
C.用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液混合
D.打开杯盖,将NaOH溶液缓缓倒入量热计的内筒,盖上杯盖
【即时提升1-2】(25-26高二上·湖北荆州·阶段检测)按要求回答下列问题:
(1)如图表示常温常压下,1 mol NO2和1 mol CO完全反应生成CO2和NO过程中的能量变化,曲线Ⅱ表示______(填“有”或“无”)催化剂作用时的能量变化。
(2)用NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650 kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为______。
(3)实验室用100 mL溶液与100 mL硫酸进行中和反应反应热的测定实验,测得的实验数据如表:
实验序号
起始温度T1/℃
终止温度T2/℃
的硫酸
的KOH溶液
混合溶液
1
20.0
20.2
23.4
2
20.3
20.7
25.4
3
20.4
20.6
23.9
4
20.2
20.4
23.5
①已知:在稀溶液中,可近似认为的KOH溶液和的硫酸的密度都是,反应后生成溶液的比热容。据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和反应反应热ΔH=______(结果保留三位有效数字)。
②分析下列因素会导致测得的中和反应反应热的数值变化情况(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
a.量取硫酸时仰视读数:______。
b.测定KOH溶液温度的温度计未洗涤直接用于测定硫酸的温度:______。
(4)已知弱酸、弱碱的电离过程为吸热过程。若某化学兴趣小组用100 mL醋酸代替100 mL硫酸进行上述实验,所测得的中和反应反应热(ΔH)偏______(“大”或者“小”)。
考向02 反应热与焓变
【典例02】.(24-25高二上·甘肃酒泉·期末)下列说法不正确的是
A.图甲表示该反应 ,化学反应体系从环境中吸收热量
B.图乙可知物质聚集状态改变, 焓也改变
C.图丙表示反应 的能量变化示意图
D.图丁可判断 ,石墨比金刚石稳定
【即时提升2-1】(2025高二上·安徽·学业考试)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应能量变化如图所示,下列有关该反应的说法错误的是
A.是吸热反应
B.断开氯化铵中的化学键会吸收能量
C.反应物总能量低于生成物总能量
D.旧键断裂吸收能量小于新键形成释放的能量
【即时提升2-2】(25-26高二·全国·暑假作业)从微观角度认识反应热的实质
以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明
反应中能量变化
由图可知
1 mol H2分子中的化学键断裂___________的能量是436 kJ
共吸收___________kJ
1 mol Cl2分子中的化学键断裂___________的能量是243 kJ
1 mol HCl分子中的化学键形成___________的能量是431 kJ
共放出2×431=___________ kJ
结论
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ
考向03 热化学方程式
【典例03】(25-26高二上·浙江宁波·期末)下列说法或表示方法正确的是
A.已知:500℃、30MPa下, ,则1mol 和3mol 充分反应,放出热量92.4kJ
B.肼可作为火箭的燃料,燃烧热为,燃烧的热化学方程式:
C. ,则正反应的活化能>逆反应的活化能
D.常温常压下,和混合无明显现象,则反应该条件下不自发
【即时提升3-1】(25-26高二上·青海西宁·期末)在298K时,6 g碳与水蒸气完全反应生成CO(g)和(g),同时吸收65.75 kJ热量,下列热化学方程式表示正确的是
A.
B.
C.
D.
【即时提升3-2】(25-26高二上·上海·课后作业)根据所给信息,书写对应的热化学方程式。
(1)11.2L(标准状况)在足量中燃烧生成气体,放出91.5热量,其热化学方程式为_______。
(2)25℃、101下,、的稀溶液发生中和反应生成1时,放出57.3的热量,其热化学方程式为_______。
(3)已知: ,请写出1分解的热化学方程式:_______。若1和3在一定条件下发生反应,放出的热量_______92(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_______。
(4)在25℃、101下,1g甲醇()完全燃烧生成气体和液态水时放热22.68,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_______。
考向04 燃烧热
【典例04】(25-26高二上·天津河北·期中)下列能表示物质燃烧热(燃烧热数值正确)的热化学方程式是
A.
B.
C.
D.
【即时提升4-1】(25-26高二上·北京通州·阶段检测)下列热化学方程式中的ΔH表示可燃物燃烧热ΔH的是
A.CO(g) +1/2O2(g)=CO2(g) ΔH= -283 kJ·mol-1
B.CH4(g) +2O2(g)=CO2(g) +2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1
C.
D.H2(g) + Cl2 (g)=2HCl(g) ΔH= -184.6 kJ·mol-1
【即时提升4-2】(25-26高二下·云南丽江·期中)已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
回答下列各问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是___(请填序号)。
(2)H2的燃烧热为__;C的燃烧热为_____。
(3)燃烧10 g H2生成液态水,放出的热量为___。
(4)CO的燃烧热为___;其热化学方程式为______。
(5) H2O(l) =H2O(g) ΔH=____。
基础巩固
1.(25-26高二上·广东广州·阶段检测)合成氨的热化学方程式为: ,下列有关叙述错误的是
A.将与置于密闭容器中充分反应后放出热量为
B.生成时放出的热量
C.形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量
D.反应物的总能量大于生成物的总能量
2.(25-26高二下·浙江嘉兴·期中)下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.铁在氯气中需要加热才能发生反应,故该反应为吸热反应
B.在一定的条件下将和足量置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2 kJ,则反应的热化学方程式为
C.稀溶液中HCl和NaOH的中和热,则稀溶液中和反应热
D.的燃烧热是,则的反应热
3.(25-26高二下·江苏盐城·期中)下列与时反应 相关的说法,正确的是
A.图示能表示反应物与生成物总能量的相对关系
B.
C.(E表示键能)
D.时,的燃烧热
4.(25-26高二上·天津南开·期末)下图是简易量热计装置示意图,下列反应的反应热不适宜用该装置测定的是
A.和足量的水 B.和足量的稀硫酸
C.和足量的溶液 D.溶液和足量的稀盐酸
5(25-26高二上·四川内江·阶段检测)有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是
A.已知;,则
B.已知在一定条件下,;则将和过量的在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ
C.稀溶液中:,若将固体溶于含的稀硫酸中,放出的热量大于57.3 kJ
D.已知1 g甲烷完全燃烧放出55.6 kJ热量,则甲烷燃烧热的热化学方程式为
6.(25-26高二上·北京·期末)一定条件下,气态与的互变反应过程能量变化如下图。下列说法正确的是
A.HNC比HCN更稳定
B.
C.HCN一定需要加热才能转化为HNC
D.中的所有化学键全部断开需要吸收186.5 kJ的热量
7.(25-26高二上·西藏拉萨·期末)下列热化学方程式中,能表示氢气燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
8.(25-26高二上·西藏拉萨·期末)下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
9.(25-26高二上·浙江·期中)在25℃和101 kPa下,下列热化学方程式书写正确的是
A.4 g硫粉在中完全燃烧生成放出37 kJ热量:
B.完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量:
C.乙炔的燃烧热是:
D.若NaOH溶液和稀盐酸反应的中和热为,则氢氧化钡稀溶液与稀硫酸反应:
10.(24-25高二上·福建泉州·期末)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
选项
热化学方程式
结论
A
分解2 mol液态水,吸收483.6 kJ热量
B
当反应生成2 mol氨气,放出92.4 kJ热量
C
稀硫酸与溶液反应生成1 mol水,放出57.3 kJ热量
D
的燃烧热为
A.A B.B C.C D.D
11.(25-26高二上·陕西安康·期中)某小组同学在实验室用盐酸和溶液进行中和反应反应热的测定实验,实验装置如图所示。下列说法正确的是
A.若改用盐酸和溶液,测得的中和反应反应热偏大
B.实验过程中,盐酸和NaOH溶液要少量多次混合
C.该实验若改用醋酸溶液和NaOH溶液,则测得的中和反应反应热偏大
D.将NaOH溶液与盐酸混合后,立即测混合液的温度,该温度为反应后的温度
12.(25-26高二上·福建福州·期中)下列关于热化学反应方程式的描述正确的是
A.若2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2,则ΔH1<ΔH2
B.若C(金刚石,s)=C(石墨,s) ΔH= -1.9 kJ·mol-1,则石墨比金刚石更稳定
C.若H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH= -57.3 kJ·mol-1 ,则NaOH固体和HCl反应的反应热 ΔH= -57.3 kJ·mol-1
D.若C2H2(g)的燃烧热ΔH= -1299.6 kJ·mol-1,则乙炔燃烧的热化学方程式为:2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g) ΔH= -2599.2 kJ·mol-1
13.(25-26高二上·贵州遵义·期中)已知:合成氨的热化学方程式: kJ/mol;阿伏加德罗常数的值为。下列有关该反应的说法正确的是
A.反应中放出92.4 kJ的热量时,生成的分子数为
B.反应中放出92.4 kJ的热量时,转移的电子数为
C.1 mol氮气与3 mol氢气充分反应达平衡时,生成的分子数为
D. mol 溶于1 L水时能电离出的数目为
14.(25-26高二上·海南海口·阶段检测)碳、氮和硫的单质及其化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)已知的燃烧热为, ,则a______726.5(填“>”、“<”或“=”)。
(2)使和通过灼热的炭层,生成和,当有参与反应时放出热量,写出该反应的热化学方程式:______。
(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料, ,则反应过程中,每转移电子放出的热量为______。
(4)科学家已获得了极具理论研究意义的分子,其结构为正四面体(如图所示),与白磷分子相似,化学性质比较活泼。已知断裂键吸收热量,断裂键吸收热量,断裂键吸收热量,断裂键吸收热量,则:
①气体转化为时要放出______能量。
②写出与反应生成的热化学方程式:______。
15.(25-26高二上·宁夏吴忠·阶段检测)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热,将盐酸与溶液在如图所示的装置中进行中和反应(在稀溶液中,可以近似的认为酸、碱的密度、比热容与水的相等)。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是______。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,生成时所测得中和反应的反应热()将______(填“偏大”“偏小”或“不变”),判断的理由是______。
(3)实验中改用盐酸和溶液进行反应,与上述实验相比,二者实验释放的热值数据______(填“相等”或“不相等”)。
(4)用相同浓度和体积的氨水代替溶液进行上述实验,测得中和反应的中和热的数值与相比较会______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)实验中选用溶液浓度略大于盐酸的原因:______。
培优拓展
16.(25-26高二上·河北保定·期中)已知在298 K、101 kPa条件下,1 g乙烯气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出50.4 kJ热量。下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
17.(25-26高二上·四川成都·期中)下列说法正确的是
A.甲烷的燃烧热 ,则
B. 时,1 mol S和2 mol S的燃烧热相等
C.1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气,放出642 kJ的热量,则
D.在稀溶液中: ,若将含 的醋酸稀溶液与含1 mol NaOH的稀溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ
18(25-26高二上·河北·期中)下列说法正确的是
A.在光照或点燃条件下相同
B.已知的燃烧热是,则反应的
C.稀硫酸与溶液反应:
D.已知: ; ,则
19.(25-26高二上·福建厦门·期中)某实验小组学生用 的盐酸与 的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计算反应热,下列说法不正确的是
A.图中实验装置缺少玻璃搅拌器
B.若分多次加入溶液,则测得的数值会偏低
C.实验中,读取混合溶液不再变化的温度为反应后体系的温度
D.若改用 盐酸跟 的溶液进行反应,理论上所求中和热相等
20.(25-26高二上·湖北十堰·期中)下列热化学方程式正确的是
选项
已知条件
热化学方程式
A
的燃烧热为
B
、30 MPa下,和充分反应生成并放热38.6 kJ
C
D
31 g白磷()比31 g红磷能量多
(白磷,s)(红磷,s)
A.A B.B C.C D.D
21.(25-26高二上·广东广州·期中)中和反应反应热测定的实验装置如下图所示。下列说法正确的是
A.烧杯间的碎泡沫塑料的作用是固定烧杯的位置
B.向内筒倒入盐酸和NaOH溶液时应缓慢注入
C.溶液混合后,至温度长时间不再改变,测量并记录反应后体系的温度
D.实验中为保证反应完全,可以使酸或碱适当过量
22.(25-26高二上·福建宁德·期中)和反应生成过程中能量变化如下图所示,下列说法不正确的是
A.结合生成时,放出498 kJ能量
B.断裂分子中的化学键,需要吸收632 kJ能量
C.该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量
D.该反应的热化学方程式为
23.(25-26高二上·四川·阶段检测)2025年9月22日,全球首艘采用甲醇双燃料动力系统的大型汽车滚装船——中国香港籍“港荣”轮在天津正式启航,开启首航之旅。已知:25℃、101 kPa下,3.2 g甲醇(l)完全燃烧生成液态水和CO2(g),放出72.576 kJ热量。下列能表示甲醇(l)燃烧热的热化学方程式的是
A.
B.
C.
D.
24.(25-26高二上·安徽合肥·阶段检测)热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。按要求回答下列问题:
(1)下列反应属于放热反应的是___________(填字母)。
A.浓硫酸的稀释 B.Na与水反应
C.与反应 D.铝和稀硫酸反应
(2)长征系列部分火箭采用了肼()作燃料,与有相似的化学性质,试回答下列问题:
通常把拆开1mol某化学键吸收的能量看作是该化学键的键能。下表是常见的键能数据:
化学键
N―H
N≡N
H―H
键能(kJ/mol)
386
946
a
已知合成氨反应 。则a为___________。
(3)在一定温度下的稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol(l),这时的反应热就是中和反应反应热。30 mL硫酸与50 mLNaOH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反应热。试回答下列问题:
①从实验装置上看,图中尚缺少一种玻璃仪器是___________。
②实验中要使用50 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体___________g。
③测得的实验数据如图:
温度
起始温度/℃
终止温度/℃
温度差/℃
实验次数
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度均近似为,中和后生成的溶液比热容c=4.18 J/(g·℃)。则生成1 mol水时的反应热___________kJ·mol-1(取小数点后一位)。
④用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和反应反应热的数值会___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
25.(25-26高二上·湖北·阶段检测)化学反应中均伴随有能量变化。回答下列问题:
(1)用催化加氢可以制取乙烯:。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∆H=___________(用含a、b的式子表示);该反应为___________ 反应。
(2)已知25℃、101 kPa时,相关物质的相对能量如表所示:
物质
(g)
(g)
(g)
(l)
相对能量()
0
0
-242
-286
表示(g)燃烧热的热化学方程式为___________。
(3)二甲醚()是重要的化工原料,也可用CO和制得,总反应的热化学方程式如下: ∆H= -206.0 。
工业中采用“一步法”,通过复合催化剂使下列甲醇合成和甲醇脱水反应同时进行:
ⅰ.甲醇合成反应:___________。
ⅱ.甲醇脱水反应: ∆H= -24.0
①补全甲醇合成反应的热化学方程式:___________。
②若起始时向容器中投入2 mol CO和4 mol ,测得某时刻上述总反应中放出的热量为51.5 kJ,此时CO的转化率为___________。
(4)实验室用50 mL 0.50 盐酸与50 mL 0.50 NaOH溶液在如图所示装置中反应,通过测定该反应过程中放出的热量计算中和反应的反应热。该装置还缺少一种玻璃仪器,该仪器名称为___________;25℃、101 kPa时,稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水放出的热量为57.3 kJ,则0.1的醋酸溶液与0.1的NaOH溶液反应生成1 mol水放出的热量___________(填“大于”“小于”或“等于”)57.3 kJ。
/
学科网(北京)股份有限公司
$