1.1 化学反应的热效应 第3课时(讲义)化学鲁科版选择性必修1
2026-07-28
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精品
摘要:
本讲义聚焦热化学方程式及燃烧热核心知识点,系统梳理热化学方程式的书写规则(聚集状态、ΔH符号与数值、计量数),衔接燃烧热概念(1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物),构建从概念理解到方程式书写再到简单计算的完整学习支架。
资料通过“随学随练”即时巩固热化学方程式书写规范,“题型示例”强化燃烧热概念辨析与计算,培养学生严谨的化学观念和证据推理的科学思维。课中辅助教师突破ΔH与计量数关系等难点,课后助力学生通过对比反应热、燃烧热表格查漏补缺,提升知识应用能力。
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3课时 热化学方程式及燃烧热
课标要点
1.理解热化学方程式含义,能正确书写并标注聚集状态、ΔH 符号与数值。
2.掌握燃烧热(摩尔燃烧焓)概念:1mol 纯物质、完全燃烧、生成稳定氧化物(C→CO₂、H→H₂O (l)、S→SO₂)。
3.能进行热化学方程式与燃烧热的简单计算,认识其在能源中的应用。
学习重难点
重点:
1.热化学方程式书写规则(状态、ΔH、计量数)。
2.燃烧热概念辨析与对应热化学方程式书写。
3.热化学方程式正误判断与简单计算。
难点:
1. ΔH 符号、数值与化学计量数成正比的理解。
2.燃烧热中 “1mol 可燃物、稳定产物” 的严格限定。
3.结合盖斯定律进行焓变综合计算与方程式叠加
知识点 热化学方程式
1.概念:表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
2.意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。例如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25℃和101kPa下,1mol气态H2和0.5mol气态O2反应生成1mol液态H2O时,放出285.8kJ的热量。
3.热化学方程式的书写
(1)遵循一般化学方程式的书写规则,一般不写反应条件,不标气体和沉淀符号
(2)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“+”
(3)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
(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)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa,该条件可以不标注,但其他条件必须标注
(5)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
(6)热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应,若化学计量数加倍,则ΔH的数值也要加倍
如:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
(7)逆反应的ΔH数值与正反应的相等、符号相反
特别提醒
ΔH的单位中“mol-1”的含义
对于一个化学反应:aA+bB===cC+dD,ΔH的单位中“mol-1”既不是指“每摩尔A”,也不是指“每摩尔B(或C、D)”,而是指“每摩尔反应”。例如:对于反应:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1,“每摩尔反应”放出184.6 kJ的热量。而对于反应H2(g)+Cl2(g)===HCl(g) ΔH=-92.3 kJ·mol-1,“每摩尔反应”放出92.3 kJ的热量。这就是ΔH必须与化学方程式一一对应的原因。
随学随练
1.氢能是最具前景的清洁能源之一,目前水分解制氢技术及贮氢材料的开发应用都取得了很大进展。已知:2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔH = -571.6 kJ·mol-1。下列说法错误的是
A.氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点
B.利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段
C.贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点
D.1 mol H2O(l)分解制得1 mol H2需要吸收571.6 kJ的能量
【答案】D
【详解】A.氢气燃烧热值高,燃烧产物只有水无污染,可通过水分解得到氢气,资源丰富且可再生,具有所述优点,A正确;
B.利用太阳能光催化分解水制氢,可将太阳能转化为氢能,能耗低、无污染,是理想的制氢手段,B正确;
C.贮氢材料的核心性能就是可以大量、快速、高效率地吸收和释放氢气,满足贮氢、用氢的需求,C正确;
D.由热化学方程式可知,2mol 分解生成2mol 和1mol 需要吸收571.6kJ能量,因此1mol 分解制得1mol 需要吸收的能量为kJ,不是571.6kJ,D错误;
故答案选D。
2.热化学方程式的书写
(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________,可以是整数或________。
(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“________”,液体用“________”,固体用“________”,溶液用“________”。
(4)标注的正负。化学方程式后面空一格标注,若为放热反应,为“________”;若为吸热反应,为“________”。
(5)计算的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出的数值。单位是。
【答案】 物质的量 分数 g l s aq - +
【详解】(1) 热化学方程式的化学计量数仅表示对应物质的物质的量,不代表微粒个数,因此既可以是整数,也可以是分数。
(3) 反应的焓变与物质的聚集状态有关,因此热化学方程式必须标注各物质状态:规定气态用g表示,液态用l表示,固态用s表示,水溶液用aq表示。
(4) 放热反应中体系总能量降低,焓减少,因此为负值;吸热反应中体系总能量升高,焓增加,因此为正值。
知识点 燃烧热
1.概念:在101 kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位是kJ/mol。
指定产物:碳元素→CO2(g),氢元素→H2O(l),硫元素→SO2(g),氮元素→N2(g)。
2.意义:25 ℃和101 kPa时,甲烷的燃烧热ΔH为-890.3 kJ/mol,热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol,表示25℃和101kPa时,1mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.3kJ的热量。
3.反应热、燃烧热和中和热的比较
反应热
燃烧热
中和热
概念
化学反应过程中放出或吸收的热量
25 ℃、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
在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol液态水时所放出的热量
能量的变化
放热或吸热
放热
放热
ΔH的大小
放热时,ΔH<0;
吸热时,ΔH>0
ΔH<0
ΔH<0
反应条件
一定压强下
25 ℃、101 kPa
稀溶液
反应物的量
不限
1 mol纯物质
不一定是1 mol
生成物的量
不限
不限
1 mol液态水
表示方法
ΔH=-a kJ·mol-1或ΔH=+a kJ·mol-1
燃烧热为a kJ·mol-1或ΔH=-a kJ·mol-1
中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1
【特别提醒】
1.①对物质的量的限制:燃烧的物质一定为1mol
②1mol纯物质:是指1mol纯净物(单质或化合物)
③“完全燃烧”:指可燃物在O2中充分燃烧
④生成物必须为“稳定氧化物”:碳的稳定氧化物是CO2而不是CO;氢的稳定氧化物是液态水而不是气态水;硫的稳定氧化物是SO2而不是SO3
⑤物质的燃烧都是放热反应,所以表示物质的燃烧热的△H均为负值,即△H<0
2.(1)用“焓变(ΔH)”表示反应热时,ΔH>0表示吸热,ΔH<0表示放热,因而,ΔH后所跟数值需要带“+”、“-”符号
(2)描述反应热时,无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用ΔH表示,其后所跟数值需要带“+”、“-”符号
(3)用文字描述中和热和燃烧热时,不带“-”号,但用ΔH表示时必须带“-”符号
如:CH4的燃烧热为890.3KJ/mol、甲烷的燃烧热ΔH=-890.3KJ/mol
随学随练
1.在和下,燃烧生成液态水放出的热量,则下列能表示氢气燃烧的热化学方程式是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】A.2 mol完全燃烧生成液态水放出的热量为571.6kJ,应为,A错误;
B.题干明确氢气燃烧生成液态水,该选项产物为气态水,B错误;
C.1 mol完全燃烧生成液态水放出的热量为,放热反应,热化学方程式书写无误,C正确;
D.氢气燃烧为放热反应,应为负值,D错误;
故答案选C。
2.、时,的摩尔燃烧焓为,下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】A.该反应中可燃物物质的量为1 mol,完全燃烧生成稳定氧化物和,焓变数值、单位均符合摩尔燃烧焓的定义,A正确;
B.2 mol 完全燃烧需要消耗4 mol ,选项中系数错误,且焓变与系数成正比,对应应为,B错误;
C.摩尔燃烧焓要求C元素完全氧化为稳定产物,该反应产物为,不是完全燃烧的稳定氧化物,焓变数值错误,C错误;
D.摩尔燃烧焓要求H元素对应的稳定氧化物为,该反应产物为,焓变数值不符合,D错误;
故选A。
拓展 热化学方程式的书写
1.注意事项
(1)需注明反应时的温度和压强。因为反应时的温度和压强不同,其ΔH也不同。但常用的ΔH的数据,一般都是25℃和101kPa时的数据,因此可不特别注明。
(2)需注明反应物和生成物的聚集状态。因为物质的聚集状态不同时,它们所具有的内能、焓也均不同。常用s、l、g和aq分别表示固态、液态、气态和溶液。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是整数,也可以是分数。
(4)需注明ΔH的“+”“-”符号和单位。若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。
2.书写热化学方程式易错点
(1)可逆反应的热效应
可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量一定比该值小。
(2)热化学方程式中物质必须指明聚集状态。
(3)ΔH的单位为kJ·mol-1。
(4)“===”上方不写反应条件,而写发生反应的环境状况、温度和压强。
活学活用
1.已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.0kJ/mol
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8kJ/mol
③C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5kJ/mol
④C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
回答下列各问题:
(1)C的标准燃烧热ΔH=_______。
(2)燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为_________。
(3)CO的标准燃烧热ΔH=___________,其热化学方程式为_____________。
(4)发射火箭时用气态肼(N2H4)作燃料,二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。
已知32g N2H4(g)完全发生上述反应放出568kJ的热量,热化学方程式为________________。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4) (或 )
【详解】(1)C的标准燃烧热是指1molC完全燃烧生成二氧化碳所放出的热量,从上述数据可以看出,其为;
(2)10gH2的物质的量为=5mol,根据①可知燃烧1mol氢气生成液态水所释放的热量为285.0kJ,所以燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为=;
(3)根据反应③和反应④,结合盖斯定律可知,反应④-反应③得到的热化学方程式为:CO(g)+ O2(g)= CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol-(-110.5kJ/mol)=,即标准燃烧热为ΔH=;
(4)32g N2H4(g)的物质的量为=1mol,则根据题意可书写其热化学方程式为: (或 )。
2.将生活垃圾焚烧发电是处理混合生活垃圾的主流方式,焚烧垃圾中1 mol某种固态有机物()产生和,放出热量,则该过程的热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】A.热化学方程式需要标注各物质的聚集状态,该选项未标注物质状态,不符合书写规范,A错误;
B.反应物标注固态(s)、标注气态(g),产物标注气态(g)、标注液态(l),1 mol可燃物完全燃烧放出热量,故,符合题意,B正确;
C.题干明确生成液态,该选项中为气态(g),状态不符合,且生成气态水时放出的热量小于,焓变数值错误,C错误;
D.燃烧反应为放热反应,应为负值,该选项为正值,表示吸热,不符合反应事实,D错误;
故答案选B。
题型 热化学方程式的概念及意义
▌例1 下列说法错误的是
A.时,完全燃烧生成液态水和二氧化氮气体放出的热量是肼的燃烧热
B.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多
C.在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量是反应热
D.热化学方程式中化学计量数可以是分数
【答案】A
【详解】A.燃烧热要求生成指定产物,肼燃烧的稳定产物应为N2,A错误;
B.硫蒸气能量高于硫固体,等质量的硫蒸气燃烧释放更多热量,B正确;
C.等温条件下反应热即体系与环境交换的热量,C正确;
D.热化学方程式中化学计量数是指消耗相关物质的量的物质时的热效应,因此热化学方程允许分数计量数,D正确;
故选A。
解题贴士
热化学方程式是标注物质聚集状态与反应焓变的化学方程式,既能体现物质变化,也能定量表示反应吸放热。书写务必标注 s、l、g、aq,ΔH 单位为 kJ・mol⁻¹,吸热为正、放热为负。计量数仅代表物质的量,数值缩放时 ΔH 同步变化。易错点:混淆气态水与液态水、漏写状态、ΔH 符号写反;不可标注沉淀气体符号,反应逆向进行时焓变数值不变、正负互换。
▌对点练1-1 已知 ,下列说法中正确的是
A.该反应为吸热反应
B.该反应为放热反应,故不必加热就可发生反应
C.在该条件下,1个氢分子与1个氯分子反应生成2个氯化氢分子放出184.6 kJ热量
D.在该条件下,1 mol氢气与1 mol氯气的能量总和大于2 mol氯化氢气体的能量
【答案】D
【详解】A.,则该反应为放热反应,A错误;
B.反应条件和反应是否放热或吸热无直接关系,B错误;
C.ΔH的单位是kJ·mol-1,对应1 mol反应放出184.6 kJ热量,而非单个分子,C错误;
D.放热反应中反应物总能量高于产物总能量,则1 mol H2和1 mol Cl2的总能量大于2 mol HCl的总能量,D正确;
故答案选D。
▌对点练1-2 热化学方程式 表示
A.碳和氧气反应放出110.5 kJ能量
B.1 mol碳和 mol氧气反应生成1 mol一氧化碳放出110.5 kJ热量
C.25 ℃、101 kPa时1 mol固态碳单质和 mol氧气反应生成1 mol一氧化碳气体,并放出110.5 kJ热量
D.1个固态碳原子和个氧气分子反应放出110.5 kJ热量
【答案】C
【详解】A.未指明物质的量及物质的状态,A错误;
B.未指明物质的状态(如O2为气态),B错误;
C.明确了物质的量、物质的状态及反应条件,与热化学方程式完全对应,C正确;
D.热化学方程式的化学计量数对应的是物质的量而非微粒个数,D错误;
故答案选C。
题型 热化学方程式正误判断
▌例2 下列由热化学方程式得出的结论正确的是
A. ,则的燃烧热为
B.同温同压下发生反应,光照和点燃条件下不同
C.已知(白磷s)(红磷s) ,则白磷比红磷稳定
D. ,若该反应中有被氧化,则放出热量
【答案】D
【详解】A.燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧生成稳定化合物时的焓变,碳的完全燃烧产物应为CO2,A错误;
B.ΔH是状态函数,只取决于反应的始态和终态,与反应条件无关,因此ΔH相同,B错误;
C.ΔH = -16.74 kJ·mol-1为负值,表明白磷转化为红磷是放热反应,红磷的能量更低,更稳定,C错误;
D.ΔH = -905 kJ·mol-1表示反应进度为1摩尔时放出905 kJ热量,因此当4 mol NH3被氧化时,放出热量905 kJ正确,D正确;
故选D。
解题贴士
判断热化学方程式按四步核查:先看是否标注 s、l、g、aq 聚集状态,状态写错直接排除;核对 ΔH 正负,放热负、吸热正,单位必须为 kJ・mol⁻¹;观察化学计量数与焓变是否成比例,倍数变化 ΔH 同步缩放;逆向反应焓变数值不变、符号相反。额外留意,方程式不能标注↑、↓,燃烧热方程式可燃物计量数需为 1,忽略液态、气态水差异是常见错误。
▌对点练2-1在25℃和101kPa下,下列关于化学反应的热效应叙述正确的是
A.已知,则该反应消耗后放出热量
B.已知,则
C.软脂酸的燃烧热为,则
D.;,则
【答案】A
【详解】A.ΔH=-92.4 kJ/mol表示消耗1 mol N2反应放出92.4 kJ热量,则该反应消耗2 mol N2放出184.8 kJ热量,A正确;
B.原反应为放热反应,其逆反应为吸热反应,已知,则,B错误;
C.燃烧热是指在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,H元素的指定产物为H2O(l),不是H2O(g),则选项中热化学方程式的ΔH不等于-9977 kJ/mol,C错误;
D.1 mol N2H4(l)和1 mol O2(g)反应生成1 mol N2(g)、2 mol H2O(g)或2 mol H2O(l),生成H2O(l)比H2O(g)放热更多,但ΔH为负值,则ΔH1>ΔH2,D错误;
故选A。
▌对点练2-2N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下,8gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时,放出133.5kJ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】N2H4的摩尔质量为32 g/mol,8 g N2H4的物质的量为=0.25 mol,0.25 mol N2H4完全燃烧生成氮气和液态水时放出133.5 kJ热量,则1 mol N2H4完全燃烧生成氮气和液态水时放出热量为133.5 kJ × 4 = 534 kJ,热化学方程式为,据此回答。
【详解】A.由分析知,A中方程式状态标注正确,值正确,A正确;
B.反应为放热反应,应为负值,B错误;
C.方程式未标明物质的状态,热化学方程式需标明物质的状态,不符合规范,C错误;
D.值错误,未换算为1 mol的量,D错误;
故答案选A。
题型 燃烧热的计算及化学方程式
▌例3已知苯[]的燃烧热。下列表示燃烧热的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,产物呈液态,含碳物质生成,单位为。
【详解】A.单位为,不是,A错误;
B.产物呈液态,不是气态,B错误;
C.含碳物质生成,不是,C错误;
D.化学方程式,产物及状态,反应热格式均正确,D正确;
故选D。
解题贴士
书写燃烧热方程式先固定可燃物计量数为 1,产物必须是稳定氧化物,水写液态。计算时紧扣定义,已知燃烧热可直接求对应物质放热;已知热量反推燃烧热,用总热量除以可燃物物质的量。注意计量数扩大几倍,焓变同步乘倍数。做题区分燃烧热与普通反应热,切勿用水蒸气作生成物,看清题干物质状态,计算 ΔH 符号始终为负值,避开状态写错、计量数不为 1 两类陷阱。
▌对点练3-1 已知:
①
②
③
回答下列问题:
(1)上述反应中属于吸热反应的是___________(填序号,下同)。
(2)表示C的燃烧热的热化学方程式为___________。
(3)完全燃烧生成水蒸气,放出的热量为___________。若生成,则放出的热量___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)写出燃烧的热化学方程式:___________。
(5)用煤炭与水蒸气反应可制取水煤气,反应的热化学方程式为 。
①___________。
②煤炭使用前须粉碎,其目的是___________。
【答案】(1)① (2)③ (3) 1209kJ 增大
(4)
(5) 增大反应速率,使煤炭充分反应
【详解】(1)吸热反应的特征是,放热反应的,题中反应①的,故反应①是吸热反应;
(2)燃烧热的定义是1摩尔可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量。碳的稳定氧化物是二氧化碳,反应③表示了一摩尔碳完全燃烧生成二氧化碳,符合燃烧热的定义,故答案为反应③;
(3)根据反应①可得到氢气完全燃烧生成水蒸气的热化学方程式为,的物质的量为,则放出的热量为;因为,所以若生成,则放出的热量增大;
(4)燃烧生成,其反应式为,可通过反应③-反应②得到该反应的,即,故答案为:;
(5) ,该反应的可通过反应①+反应②得到,即;煤炭使用前须粉碎,其目的是增大反应物接触面积,增大反应速率,使煤炭充分反应。
▌对点练3-2 回答下列问题:
(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,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:_______。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)燃烧热为纯物质完全燃烧生成指定物质时放出的热量,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,即甲烷完全燃烧生成CO2和液态水放出444.8 kJ热量,由此可知甲烷完全燃烧生成CO2和液态水放出889.6 kJ热量,因此热化学方程式为;
(2)由题目可知①、②③,氨完全燃烧生成氮气和液态水,则氨的摩尔燃烧焓可由3③-2①得到,热化学方程式为。
基础通关
1.一定条件下,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。
2.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。
3.在25℃和101kPa下,燃烧生成液态水放出的热量,则下列热化学方程式中书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】已知(即)燃烧生成液态水放出热量,则燃烧生成液态水放出热量,对应的热化学方程式为:,B符合题意;
故选B。
4.燃烧热和中和热是常见的两种反应热,下列说法正确的是
A.已知 ΔH,该式表示Mg的燃烧热为809.7 kJ·mol-1
B.已知 ; ,则1 mol碳不完全燃烧,产物中CO和CO2体积比为1:2时,放出的热量为225.5 kJ
C.已知中和热,即
D.已知 ; 。则HF在水溶液中电离过程的
【答案】D
【详解】A.燃烧热的定义是“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”,应该是Mg与氧气的反应,A错误;
B.根据盖斯定律可得C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5 kJ· mol-1,设CO的物质的量为x mol,CO2为2x mol,由碳守恒得,,放出热量为,计算错误,B错误;
C.中和热是“生成1 mol H2O时的反应热”,该反应生成2 mol H2O,△H应为-57.3×2 kJ·mol-1=-114.6 kJ·mol-1,C错误;
D.HF电离的△H可通过“HF与NaOH反应的△H-HCl与NaOH反应的△H”计算:△H=-67.7 kJ·mol-1-(-57.3) kJ·mol-1=-10.4 kJ·mol-1,D正确;
故选D。
5.(多选)已知:CO的燃烧热的燃烧热。下列说法正确的是
A.表示CO燃烧热的热化学方程式为
B.燃烧生成和时放出726.5 kJ的热量
C.石墨和CO的燃烧热:(石墨)
D.
【答案】CD
【详解】A.燃烧热指1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,即CO中的碳元素变为,则表示CO燃烧热的热化学方程式为:,,A错误;
B.的燃烧热,即1 mol(即32 g)完全燃烧生成1 mol和时放出726.5 kJ的热量,此时碳元素应变为,不是,B错误;
C.燃烧反应均为放热反应,石墨不完全燃烧可生成CO,则1 mol石墨和CO完全燃烧生成时,石墨放出的热量更多,但ΔH为负值,则石墨和CO的燃烧热:ΔH(石墨)<ΔH(CO),C正确;
D.表示CO燃烧热的热化学方程式为:①,;表示燃烧热的热化学方程式为:② ,由②-①式可得反应:,则由盖斯定律可得该反应的,D正确;
故选CD。
6.下列有关反应热说法正确的是
A.、下, ,将和过量的在此条件下充分反应,放出热量46.2kJ
B.已知 , ,则
C.已知: ,则甲烷的燃烧热为
D.在稀溶液中: ,若将含的醋酸溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量等于57.3 kJ
【答案】B
【详解】A.该反应为可逆反应,1.5mol H2最多生成1.0mol NH3,理论放热为,实际放热小于46.2kJ,A错误;
B.放热反应焓变为负值,生成CO2的ΔH1比生成CO的ΔH2更负(因CO燃烧为CO2会额外放热),故ΔH1 < ΔH2,B正确;
C.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;甲烷的燃烧热反应中应生成液态水,而题中生成气态水,ΔH绝对值应更大,C错误;
D.醋酸为弱酸,电离吸热,的醋酸溶液与含1 mol NaOH的溶液混合反应实际放热小于57.3kJ,D错误;
故选B。
7.已知在时,辛烷()的摩尔燃烧焓()为,则下列表示辛烷摩尔燃烧焓的热化学方程式正确的为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】燃烧热是指1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。由题目信息可知,1 mol辛烷(,l)完全燃烧生成液态水放热为,则辛烷燃烧热的热化学方程式正确的为 ,故选A。
8.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
【详解】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。
9.关于热化学方程式,下列说法正确的是
A.已知 ,则更稳定
B.的单位中“mol-1”是指“每摩尔反应”
C.,,则大于
D.的燃烧热为,则燃烧的热化学方程式为
【答案】B
【详解】A.ΔH>0说明该反应吸热,HCN(g)能量低于HNC(g),HCN更稳定,A错误;
B.的单位中“mol-1”是指“每摩尔反应”,符合热化学方程式定义,B正确;
C.气态硫燃烧释放热量比固态硫更多,ΔH1和ΔH2均为负值,ΔH1更小(更负),故ΔH1<ΔH2,C错误;
D.燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物(如应为液态)时所放出的热量。题干中的燃烧热为,则其热化学方程式为,D错误;
故选B。
10.23g在氧气中完全燃烧后降至室温,放出683.5kJ的热量,下列表示燃烧热的热化学方程式为
A. kJ·mol-1
B. kJ·mol-1
C. kJ·mol-1
D. kJ·mol-1
【答案】D
【详解】燃烧热是指在25℃、100kPa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,23g的物质的量为=0.5mol,在氧气中完全燃烧后降至室温,放出683.5kJ的热量,则1mol完全燃烧生成CO2(g)、H2O(l)时释放683.5kJ×2=1367kJ热量,表示燃烧热的热化学方程式为 kJ·mol-1,故选D。
素养提升
11.下列热化学方程式,正确的是
A.4g固体硫完全燃烧生成SO2,放出37kJ热量:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ
B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s),ΔH=+1.9kJ·mol-1,则石墨比金刚石稳定
C.1mol N2与3mol H2在某密闭容器中反应放出73kJ热量,则反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-73kJ/mol
D.甲烷的燃烧热为890.3kJ/mol,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1
【答案】B
【详解】A.4g固体硫的物质的量为,计算得1mol硫完全燃烧放热296kJ,但热化学方程式中焓变单位应为,该选项单位错误,A错误;
B.石墨转化为金刚石的,说明石墨的能量低于金刚石,物质能量越低越稳定,因此石墨比金刚石稳定,B正确;
C.与合成氨的反应为可逆反应,1mol和3mol不能完全反应,若完全反应放出的热量大于73kJ,故反应的,C错误;
D.燃烧热要求1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物,H元素对应的稳定氧化物为液态水,该选项生成气态水,D错误;
故选B。
12.下列说法正确的是
A.C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH=+1.9kJ· mol-1,则金刚石比石墨稳定
B.已知 C2H5OH()的燃烧热是 1367 kJ· mol-1,则
C.已知:,2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH1,2SO2(g)+O2(g)=2SO3(l) ΔH2,则
D.在一定温度和压强下,0.5mol N2和1.5mol H2充分反应生成NH3(g),放出热量19.3kJ,则其热化学方程式为
【答案】C
【详解】A.石墨转化为金刚石的,反应吸热,说明石墨能量低于金刚石,能量越低物质越稳定,因此石墨比金刚石稳定,A错误;
B.燃烧热定义为1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,H元素对应的稳定氧化物为液态水,而该反应生成气态水,因此B错误;
C.同种物质气态时能量高于液态,因此生成液态时放出的热量更多,放热反应的焓变为负值,放出热量越多焓变越小,故,C正确;
D.合成氨为可逆反应,0.5 mol和1.5 mol无法完全反应,因此1 mol完全反应放出的热量大于38.6 kJ,热化学方程式的,D错误;
故答案选C。
13.胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得:101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量; 1 mol CH3OH(l)完全燃烧生成液态水和CO2,放出725.76 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是
A.CH3OH(l)+O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+725.76 kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
C.2CH3OH(l)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1451.52 kJ·mol-1
D.2H2+O2=2H2O ΔH=-285.8 kJ/mol
【答案】B
【详解】A.甲醇燃烧是放热反应,应当为负值;同时方程式碳原子不守恒,生成物应为系数1,正确热化学方程式为,A错误;
B.,物质状态、计量数、焓变符号与数值均与题干信息一致,B正确;
C.将1 mol液态甲醇燃烧方程式扩大2倍,,但方程式氧气计量数错误,正确应为,C错误;
D.热化学方程式必须标注各物质聚集状态;且放热,放热应为,焓变数值错误,正确热化学方程式为D错误;
故选B。
14.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出157.3kJ的热量。______________________________________________________。
(2)4g硫粉(摩尔质量为32g/mol)在氧气中完全燃烧生成SO2气体,放出37kJ的热量。
______________________________________________________。
(3)CH2=CH2气体是衡量一个国家石油化工产业水平的重要标志,已知其燃烧热是。
______________________________________________________。
(4)工业上常以水煤气(CO和H2)为原料合成甲醇。已知: ; ,则与制备水煤气的热化学方程式为____________。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)热化学方程式需标注各物质聚集状态,放热反应为负值,1mol Cu反应放热157.3 kJ,计量数与反应热数值对应即可,热化学方程式为。
(2)先计算1mol S完全燃烧的放热量:,1mol S放热为,标注各物质状态,放热反应为负值,热化学方程式为。
(3)燃烧热定义为1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的反应热,C的稳定氧化物为,H的稳定氧化物为,放热反应为负值,配平后对应反应热即可,热化学方程式为。
(4)根据盖斯定律,将已知第一个反应乘以,减去第二个反应乘以得到目标反应,反应热同步运算:,吸热反应为正值,热化学方程式为。
15.下列关于化学反应的描述中正确的是
A.由C(金刚石)=C(石墨)可知,石墨比金刚石稳定
B.已知为放热反应,则SO2的能量一定高于SO3的能量
C.CH4的燃烧热是,则表示CH4的燃烧热的热化学方程式为:
D.已知1 mol SO2在O2中完全反应放出49.15 kJ的热量,则
【答案】A
【详解】A.金刚石转化为石墨:C(金刚石)=C(石墨),,该反应是放热反应,证明金刚石的能量高于石墨的能量,能量越低越稳定,故石墨比金刚石稳定,A正确;
B.放热反应是反应物总能量高于生成物总能量,该反应放热说明和的总能量高于的总能量,不能得出的能量一定高于的能量的结论,B错误;
C.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,水的稳定状态为液态,该热化学方程式中生成气态水,不能表示的燃烧热,则表示CH4的燃烧热的热化学方程式为:,C错误;
D.在O2中完全反应生成SO3放出49.15 kJ热量,题干中未说明反应的条件和物质状态,故无法写出对应的热化学方程式;D错误;
故选A。
迁移创新
16.下列说法正确的是
A.常温常压下,124 g白磷比124 g红磷能量多x kJ,则(白磷,s)(红磷,s)
B.甲烷燃烧热为,则
C.在稀溶液中: ,若将含的稀溶液与含1 mol NaOH的稀溶液混合,放出的热量小于57.3 kJ
D.恒温恒容时,和充分反应生成,放出热量77.2 kJ,其热化学方程式可表示为
【答案】A
【详解】A.124 g白磷为1 mol ,124g红磷对应4 mol P原子,1 mol白磷能量比等质量红磷高,反应放热,,A正确;
B.甲烷燃烧为放热反应,焓变应为负值,正确的热化学方程式为,B错误;
C.0.6 mol稀可电离出1.2 mol ,与1 mol NaOH反应生成1 mol ,强酸强碱稀溶液的中和反应,放出热量等于57.3 kJ,C错误;
D.合成氨是可逆反应,与不能完全反应,实际放出热量,说明完全反应放热大于,因此,正确热化学方程式可表示为,D错误;
故选A。
17.试运用热化学知识完成下列问题。
(1)石墨转化为金刚石要吸收能量,则石墨比金刚石_______(填“稳定”或“不稳定”)。
(2)25℃和101 kPa下,能量变化如图,根据图示回答下列问题:
反应的焓变_______。
(3)已知:① ;
② ;
③ ;
④ 。
完全燃烧生成液态水,放出的热量为___________________kJ;写出CO燃烧热的热化学方程式:_________________________________________。
(4)盐酸与溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过实验可测定中和反应过程中放出的热量。回答下列问题:
①实验装置上看,尚缺少一种玻璃仪器,该仪器的名称是_______。
②实验中,溶液过量的目的是_______。
③若操作时忘记盖上杯盖,测得的中和反应反应热的数值(绝对值)_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)稳定 (2)
(3) 1429
(4) 环形玻璃搅拌棒 保证盐酸完全被中和,减小实验误差 偏小
【详解】(1)物质能量越低稳定性越强,1 mol石墨转化为金刚石吸收能量,说明石墨能量低于金刚石,因此石墨更稳定;
(2)焓变反应物总键能生成物总键能,代入数据计算: ;
(3)根据盖斯定律,将反应②减反应①,得到燃烧生成液态水的热化学方程式: ,
10 g 物质的量为,放出热量为;
用反应④减反应③,得到1 mol CO完全燃烧的热化学方程式, ;
(4)① 中和热测定需要环形玻璃搅拌棒搅拌,使溶液混合均匀、反应充分;
② 过量NaOH可保证盐酸完全反应,减小实验误差;
③ 忘记盖杯盖会导致热量散失,测得的反应前后升高的温度差偏小,因此反应热绝对值偏小。
18.氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:CH4(g)+H2O(g)= CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol-1 ①
CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol-1 ②
又知CH4的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1
(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式:___________。
(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法,CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为___________。
(3)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B分别表示___________,等物质的量的A、H2能量较低的是___________。
【答案】(1)
(2)
(3) H、O H2
【详解】(1)燃烧热定义为1 mol纯可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,甲烷完全燃烧的稳定产物为气态和液态,结合题给燃烧热数值即可写出热化学方程式:;
(2)根据盖斯定律,将反应①乘以2再减去反应②,可消去中间产物得到目标反应,焓变对应计算为;故答案为:;
(3)由图像可知,高温下水先分解为和,温度继续升高时,和的共价键断裂,分解为氢原子、氧原子;氢原子物质的量是氧原子的2倍,则体积分数更大的A为H,B为O;断裂键需要吸收能量,即转化为氢原子时要吸收能量,故等物质的量时能量更低;故答案为:H、O;H2。
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第一章
化学反应与能量转化
第一节 化学反应的热效应
第3课时 热化学方程式及燃烧热
课标要点
1.理解热化学方程式含义,能正确书写并标注聚集状态、ΔH 符号与数值。
2.掌握燃烧热(摩尔燃烧焓)概念:1mol 纯物质、完全燃烧、生成稳定氧化物(C→CO₂、H→H₂O (l)、S→SO₂)。
3.能进行热化学方程式与燃烧热的简单计算,认识其在能源中的应用。
学习重难点
重点:
1.热化学方程式书写规则(状态、ΔH、计量数)。
2.燃烧热概念辨析与对应热化学方程式书写。
3.热化学方程式正误判断与简单计算。
难点:
1. ΔH 符号、数值与化学计量数成正比的理解。
2.燃烧热中 “1mol 可燃物、稳定产物” 的严格限定。
3.结合盖斯定律进行焓变综合计算与方程式叠加
知识点 热化学方程式
1.概念:表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
2.意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。例如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25℃和101kPa下,1mol气态H2和0.5mol气态O2反应生成1mol液态H2O时,放出285.8kJ的热量。
3.热化学方程式的书写
(1)遵循一般化学方程式的书写规则,一般________反应条件,不标________和________
(2)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“+”
(3)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
(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)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa,该条件可以不标注,但其他条件必须标注
(5)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
(6)热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应,若化学计量数加倍,则ΔH的数值________
如:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
(7)逆反应的ΔH数值与正反应的相等、符号相反
特别提醒
ΔH的单位中“mol-1”的含义
对于一个化学反应:aA+bB===cC+dD,ΔH的单位中“mol-1”既不是指“每摩尔A”,也不是指“每摩尔B(或C、D)”,而是指“每摩尔反应”。例如:对于反应:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1,“每摩尔反应”放出184.6 kJ的热量。而对于反应H2(g)+Cl2(g)===HCl(g) ΔH=-92.3 kJ·mol-1,“每摩尔反应”放出92.3 kJ的热量。这就是ΔH必须与化学方程式一一对应的原因。
随学随练
1.氢能是最具前景的清洁能源之一,目前水分解制氢技术及贮氢材料的开发应用都取得了很大进展。已知:2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔH = -571.6 kJ·mol-1。下列说法错误的是
A.氢气作为新能源具有热值高、无污染、资源丰富、可再生等优点
B.利用太阳能光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段
C.贮氢材料具有能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气的特点
D.1 mol H2O(l)分解制得1 mol H2需要吸收571.6 kJ的能量
2.热化学方程式的书写
(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________,可以是整数或________。
(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“________”,液体用“________”,固体用“________”,溶液用“________”。
(4)标注的正负。化学方程式后面空一格标注,若为放热反应,为“________”;若为吸热反应,为“________”。
(5)计算的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出的数值。单位是。
知识点 燃烧热
1.概念:在101 kPa时,________纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位是kJ/mol。
指定产物:碳元素→________,氢元素→H2O(l),硫元素→________,氮元素→N2(g)。
2.意义:25 ℃和101 kPa时,甲烷的燃烧热ΔH为-890.3 kJ/mol,热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol,表示25℃和101kPa时,1mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.3kJ的热量。
3.反应热、燃烧热和中和热的比较
反应热
燃烧热
中和热
概念
化学反应过程中放出或吸收的热量
25 ℃、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
在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol液态水时所放出的热量
能量的变化
放热或吸热
放热
放热
ΔH的大小
放热时,ΔH<0;
吸热时,ΔH>0
ΔH<0
ΔH<0
反应条件
一定压强下
25 ℃、101 kPa
稀溶液
反应物的量
不限
1 mol纯物质
不一定是1 mol
生成物的量
不限
不限
1 mol液态水
表示方法
ΔH=-a kJ·mol-1或ΔH=+a kJ·mol-1
燃烧热为a kJ·mol-1或ΔH=-a kJ·mol-1
中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1
【特别提醒】
1.①对物质的量的限制:燃烧的物质一定为1mol
②1mol纯物质:是指1mol纯净物(单质或化合物)
③“完全燃烧”:指可燃物在O2中充分燃烧
④生成物必须为“稳定氧化物”:碳的稳定氧化物是CO2而不是CO;氢的稳定氧化物是液态水而不是气态水;硫的稳定氧化物是SO2而不是SO3
⑤物质的燃烧都是放热反应,所以表示物质的燃烧热的△H均为负值,即△H<0
2.(1)用“焓变(ΔH)”表示反应热时,ΔH>0表示吸热,ΔH<0表示放热,因而,ΔH后所跟数值需要带“+”、“-”符号
(2)描述反应热时,无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用ΔH表示,其后所跟数值需要带“+”、“-”符号
(3)用文字描述中和热和燃烧热时,不带“-”号,但用ΔH表示时必须带“-”符号
如:CH4的燃烧热为890.3KJ/mol、甲烷的燃烧热ΔH=-890.3KJ/mol
随学随练
1.在和下,燃烧生成液态水放出的热量,则下列能表示氢气燃烧的热化学方程式是
A.
B.
C.
D.
2.、时,的摩尔燃烧焓为,下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
拓展 热化学方程式的书写
1.注意事项
(1)需注明反应时的温度和压强。因为反应时的温度和压强不同,其ΔH也不同。但常用的ΔH的数据,一般都是25℃和101kPa时的数据,因此可不特别注明。
(2)需注明反应物和生成物的聚集状态。因为物质的聚集状态不同时,它们所具有的内能、焓也均不同。常用s、l、g和aq分别表示固态、液态、气态和溶液。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是整数,也可以是________。
(4)需注明ΔH的“+”“-”符号和单位。若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。
2.书写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________。
(2)热化学方程式中物质必须指明聚集状态。
(3)ΔH的单位为kJ·mol-1。
(4)“===”上方不写反应条件,而写发生反应的环境状况、温度和压强。
活学活用
1.已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.0kJ/mol
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8kJ/mol
③C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5kJ/mol
④C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
回答下列各问题:
(1)C的标准燃烧热ΔH=_______。
(2)燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为_________。
(3)CO的标准燃烧热ΔH=___________,其热化学方程式为_____________。
(4)发射火箭时用气态肼(N2H4)作燃料,二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。
已知32g N2H4(g)完全发生上述反应放出568kJ的热量,热化学方程式为________________。
2.将生活垃圾焚烧发电是处理混合生活垃圾的主流方式,焚烧垃圾中1 mol某种固态有机物()产生和,放出热量,则该过程的热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
题型 热化学方程式的概念及意义
▌例1 下列说法错误的是
A.时,完全燃烧生成液态水和二氧化氮气体放出的热量是肼的燃烧热
B.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多
C.在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量是反应热
D.热化学方程式中化学计量数可以是分数
解题贴士
热化学方程式是标注物质聚集状态与反应焓变的化学方程式,既能体现物质变化,也能定量表示反应吸放热。书写务必标注 s、l、g、aq,ΔH 单位为 kJ・mol⁻¹,吸热为正、放热为负。计量数仅代表物质的量,数值缩放时 ΔH 同步变化。易错点:混淆气态水与液态水、漏写状态、ΔH 符号写反;不可标注沉淀气体符号,反应逆向进行时焓变数值不变、正负互换。
▌对点练1-1 已知 ,下列说法中正确的是
A.该反应为吸热反应
B.该反应为放热反应,故不必加热就可发生反应
C.在该条件下,1个氢分子与1个氯分子反应生成2个氯化氢分子放出184.6 kJ热量
D.在该条件下,1 mol氢气与1 mol氯气的能量总和大于2 mol氯化氢气体的能量
▌对点练1-2 热化学方程式 表示
A.碳和氧气反应放出110.5 kJ能量
B.1 mol碳和 mol氧气反应生成1 mol一氧化碳放出110.5 kJ热量
C.25 ℃、101 kPa时1 mol固态碳单质和 mol氧气反应生成1 mol一氧化碳气体,并放出110.5 kJ热量
D.1个固态碳原子和个氧气分子反应放出110.5 kJ热量
题型 热化学方程式正误判断
▌例2 下列由热化学方程式得出的结论正确的是
A. ,则的燃烧热为
B.同温同压下发生反应,光照和点燃条件下不同
C.已知(白磷s)(红磷s) ,则白磷比红磷稳定
D. ,若该反应中有被氧化,则放出热量
解题贴士
判断热化学方程式按四步核查:先看是否标注 s、l、g、aq 聚集状态,状态写错直接排除;核对 ΔH 正负,放热负、吸热正,单位必须为 kJ・mol⁻¹;观察化学计量数与焓变是否成比例,倍数变化 ΔH 同步缩放;逆向反应焓变数值不变、符号相反。额外留意,方程式不能标注↑、↓,燃烧热方程式可燃物计量数需为 1,忽略液态、气态水差异是常见错误。
▌对点练2-1在25℃和101kPa下,下列关于化学反应的热效应叙述正确的是
A.已知,则该反应消耗后放出热量
B.已知,则
C.软脂酸的燃烧热为,则
D.;,则
▌对点练2-2N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下,8gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和液态水时,放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是
A.
B.
C.
D.
题型 燃烧热的计算及化学方程式
▌例3已知苯[]的燃烧热。下列表示燃烧热的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
解题贴士
书写燃烧热方程式先固定可燃物计量数为 1,产物必须是稳定氧化物,水写液态。计算时紧扣定义,已知燃烧热可直接求对应物质放热;已知热量反推燃烧热,用总热量除以可燃物物质的量。注意计量数扩大几倍,焓变同步乘倍数。做题区分燃烧热与普通反应热,切勿用水蒸气作生成物,看清题干物质状态,计算 ΔH 符号始终为负值,避开状态写错、计量数不为 1 两类陷阱。
▌对点练3-1 已知:
①
②
③
回答下列问题:
(1)上述反应中属于吸热反应的是___________(填序号,下同)。
(2)表示C的燃烧热的热化学方程式为___________。
(3)完全燃烧生成水蒸气,放出的热量为___________。若生成,则放出的热量___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)写出燃烧的热化学方程式:___________。
(5)用煤炭与水蒸气反应可制取水煤气,反应的热化学方程式为 。
①___________。
②煤炭使用前须粉碎,其目的是___________。
▌对点练3-2 回答下列问题:
(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,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:_______。
基础通关
1.一定条件下,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
2.下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
3.在25℃和101kPa下,燃烧生成液态水放出的热量,则下列热化学方程式中书写正确的是
A.
B.
C.
D.
4.燃烧热和中和热是常见的两种反应热,下列说法正确的是
A.已知 ΔH,该式表示Mg的燃烧热为809.7 kJ·mol-1
B.已知 ; ,则1 mol碳不完全燃烧,产物中CO和CO2体积比为1:2时,放出的热量为225.5 kJ
C.已知中和热,即
D.已知 ; 。则HF在水溶液中电离过程的
5.(多选)已知:CO的燃烧热的燃烧热。下列说法正确的是
A.表示CO燃烧热的热化学方程式为
B.燃烧生成和时放出726.5 kJ的热量
C.石墨和CO的燃烧热:(石墨)
D.
6.下列有关反应热说法正确的是
A.、下, ,将和过量的在此条件下充分反应,放出热量46.2kJ
B.已知 , ,则
C.已知: ,则甲烷的燃烧热为
D.在稀溶液中: ,若将含的醋酸溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量等于57.3 kJ
7.已知在时,辛烷()的摩尔燃烧焓()为,则下列表示辛烷摩尔燃烧焓的热化学方程式正确的为
A.
B.
C.
D.
8.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.
9.关于热化学方程式,下列说法正确的是
A.已知 ,则更稳定
B.的单位中“mol-1”是指“每摩尔反应”
C.,,则大于
D.的燃烧热为,则燃烧的热化学方程式为
10.23g在氧气中完全燃烧后降至室温,放出683.5kJ的热量,下列表示燃烧热的热化学方程式为
A. kJ·mol-1
B. kJ·mol-1
C. kJ·mol-1
D. kJ·mol-1
素养提升
11.下列热化学方程式,正确的是
A.4g固体硫完全燃烧生成SO2,放出37kJ热量:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296kJ
B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s),ΔH=+1.9kJ·mol-1,则石墨比金刚石稳定
C.1mol N2与3mol H2在某密闭容器中反应放出73kJ热量,则反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-73kJ/mol
D.甲烷的燃烧热为890.3kJ/mol,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1
12.下列说法正确的是
A.C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH=+1.9kJ· mol-1,则金刚石比石墨稳定
B.已知 C2H5OH()的燃烧热是 1367 kJ· mol-1,则
C.已知:,2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH1,2SO2(g)+O2(g)=2SO3(l) ΔH2,则
D.在一定温度和压强下,0.5mol N2和1.5mol H2充分反应生成NH3(g),放出热量19.3kJ,则其热化学方程式为
13.胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得:101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量; 1 mol CH3OH(l)完全燃烧生成液态水和CO2,放出725.76 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是
A.CH3OH(l)+O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+725.76 kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
C.2CH3OH(l)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1451.52 kJ·mol-1
D.2H2+O2=2H2O ΔH=-285.8 kJ/mol
14.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出157.3kJ的热量。______________________________________________________。
(2)4g硫粉(摩尔质量为32g/mol)在氧气中完全燃烧生成SO2气体,放出37kJ的热量。
______________________________________________________。
(3)CH2=CH2气体是衡量一个国家石油化工产业水平的重要标志,已知其燃烧热是。
______________________________________________________。
(4)工业上常以水煤气(CO和H2)为原料合成甲醇。已知: ; ,则与制备水煤气的热化学方程式为____________。
15.下列关于化学反应的描述中正确的是
A.由C(金刚石)=C(石墨)可知,石墨比金刚石稳定
B.已知为放热反应,则SO2的能量一定高于SO3的能量
C.CH4的燃烧热是,则表示CH4的燃烧热的热化学方程式为:
D.已知1 mol SO2在O2中完全反应放出49.15 kJ的热量,则
迁移创新
16.下列说法正确的是
A.常温常压下,124 g白磷比124 g红磷能量多x kJ,则(白磷,s)(红磷,s)
B.甲烷燃烧热为,则
C.在稀溶液中: ,若将含的稀溶液与含1 mol NaOH的稀溶液混合,放出的热量小于57.3 kJ
D.恒温恒容时,和充分反应生成,放出热量77.2 kJ,其热化学方程式可表示为
17.试运用热化学知识完成下列问题。
(1)石墨转化为金刚石要吸收能量,则石墨比金刚石_______(填“稳定”或“不稳定”)。
(2)25℃和101 kPa下,能量变化如图,根据图示回答下列问题:
反应的焓变_______。
(3)已知:① ;
② ;
③ ;
④ 。
完全燃烧生成液态水,放出的热量为___________________kJ;写出CO燃烧热的热化学方程式:_________________________________________。
(4)盐酸与溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过实验可测定中和反应过程中放出的热量。回答下列问题:
①实验装置上看,尚缺少一种玻璃仪器,该仪器的名称是_______。
②实验中,溶液过量的目的是_______。
③若操作时忘记盖上杯盖,测得的中和反应反应热的数值(绝对值)_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
18.氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:CH4(g)+H2O(g)= CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol-1 ①
CH4(g)+CO2(g)= 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol-1 ②
又知CH4的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1
(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式:___________。
(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法,CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为___________。
(3)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B分别表示___________,等物质的量的A、H2能量较低的是___________。
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