内容正文:
第一章 化学反应的热效应
复习要点
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。
复习重难点
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。
要点 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。
要点速测教材延伸
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
要点 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“ ”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 ;表示中和热的的热化学方程式中, 的化学计量数必须是1。
易错提醒
书写热化学方程式极易忽略四点关键条件。
一是物质状态,固s、液l、气g、溶液 aq 缺一不可,状态错则焓变数值、正负全部出错;
二是ΔH单位为 kJ/mol,放热标负、吸热标正,常出现符号写反、漏写单位的失误。
三是化学计量数与焓变成正比,计量数翻倍ΔH同步翻倍,可逆反应ΔH代表完全转化的热量,不能按平衡吸放热判断。
四是需区分燃烧热、中和热限定标准,中和热特指稀强酸强碱生成 1mol 液态水放热 57.3kJ,含弱酸、沉淀的反应数值不相等,做题切勿直接套用固定数值。
要点速测
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
要点 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。
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。
要点速测
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.
难点 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。
易错提醒
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。
难点精练
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.
难点 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。
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(如下图)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。
难点精练
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 考查热化学方程式的正误判断
▌例1 (25-26高二上·天津·期中)下列有关热化学方程式的说法正确的是
A.在稀溶液中,1 mol HCl与1 mol NaOH完全反应放出的热量等于1 mol醋酸与1 mol NaOH完全反应放出的热量
B.NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下能自发进行,说明该反应的ΔH<0
C.已知C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=b kJ·mol-1,则2a>b
D.甲烷的燃烧热ΔH=-890.3kJ·mol-1,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
▌迁移练1-1 (25-26高二上·重庆·期中)下列热化学方程式中,正确的是
A.稀盐酸和的稀溶液中和反应生成水的反应热,则
B.已知 ; ,则
C.常温常压下,完全燃烧生成液态水,放出热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为
D.、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
▌迁移练1-2 (25-26高二下·江苏连云港·期中)N2H4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.
考点 考查中和热测定及误差分析和数据处理
▌例2 (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
▌迁移练2-1 (25-26高二上·云南曲靖·期中)已知:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。下列有关中和反应反应热的测定实验说法错误的是
A.实验中需要测量反应前后溶液的温度变化
B.为了使酸完全反应,通常使碱稍过量
C.使用浓酸和浓碱测得的中和热数值更准确
D.实验中使用隔热装置是为了减少热量损失
▌迁移练2-2 (25-26高二上·江苏·期末)酸碱中和反应是一个典型的放热反应,在测定中和热的实验中,下列叙述正确的是
A.将50mL0.55mol/LNaOH溶液与50mL0.50mol/L盐酸改为50mL0.65mol/LNaOH溶液与50mL0.60mol/L盐酸,所得中和热的数值保持不变
B.测定中和反应反应热的实验中,混合溶液的温度不再变化时,该温度为终止温度
C.测了盐酸溶液温度的温度计未洗涤立马测定氢氧化钠溶液的温度,会使得△H偏小
D.实验中可使用相同浓度的氨水替代氢氧化钠溶液
考点 考查反应热大小比较
▌例3 (25-26高二上·河北雄安·期中)下列说法正确的是
A.已知 , ,则
B.已知 ,则 kJ/mol
C.已知 , ,则
D.已知C(s,金刚石)(s,石墨) ,则稳定性:金刚石>石墨
▌迁移练3-1 (25-26高二上·青海海南·期中)下列各组热化学方程式中,化学反应的前者小于后者的是
①
②
③
A.① B.②③ C.② D.①②③
▌迁移练3-2 (25-26高二下·浙江温州·期末)已知反应a. ,b. ,当升高温度时平衡都向右移动。则关于下列反应中判断正确的是
; ;
A. B. C. D.
考点 考查反应热的计算
▌例4 (2026·重庆·三模)在时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
则计算的表达式正确的是
A. B.
C. D.
▌迁移练4-1 (25-26高二上·浙江杭州·期中)与催化重整制备的过程中发生反应: 。已知、键和的键能分别为、和。断开键与断开键所需的能量差为
A.25 kJ B.28 kJ C.35 kJ D.46 kJ
▌迁移练4-2 (25-26高二上·广东江门·期末)利用工业废气中的可制备。已知:
①
②
下列说法正确的是
A.气体的燃烧热为。
B.通入足量的空气,反应②可生成
C.若反应①中生成的S为液态,则变大
D.
考点 考查化学反应中能量变化图形探析
▌例5 (25-26高二下·贵州遵义·期中)汽车尾气中CO与NO转化的三段反应历程及各物质的相对能量如图所示。下列说法正确的是
A.总反应为
B.决速步骤的
C.催化剂种类不影响最终尾气的成分与比例
D.CO与NO转化涉及2个基元反应
▌迁移练5-1 (25-26高二上·山东·期中)已知:由稳定单质化合生成1 mol纯物质的焓变称为摩尔生成焓()。下面两个图中的数据分别表示水与二氧化碳各1 mol分解时能量变化的示意图,图中的各数据均以kJ为单位,下列说法正确的是
A.的摩尔燃烧焓:
B.的摩尔生成焓:
C.
D.键的键能:
▌迁移练5-2 (25-26高二上·浙江·期中)“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。下列有关描述正确的是
A.历程Ⅰ,Ⅲ都是放热反应
B.历程Ⅱ的热化学方程式是:
C.历程Ⅲ的热化学方程式是:
D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中能量不损耗
基础达标
1.(25-26高二上·新疆喀什·期末)嫦娥六号任务实现了人类首次月球背面采样返回的创举。下列能量转化关系不正确的是
A.火箭采用液氢液氧发动机:化学能→热能
B.光照期着陆器用太阳电池翼供电:太阳能→电能
C.阴影期上升器用锂离子蓄电池供电:电能→化学能
D.返回器用一次电源供电:化学能→电能
2.(25-26高二上·广东江门·期末)冷敷袋俗称冰袋,在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等多种用途。下列不是常见冷敷袋所盛装的主要物质的是
A.硝酸铵+水 B.氢氧化钾溶液+柠檬酸 C.冰 D.硝酸铵+水合碳酸钠
3.(25-26高二上·广东茂名·期末)可作为下一代可重复使用火箭的燃料。已知:32g完全燃烧生成指定产物放出1781.6kJ热量,则的燃烧热为
A.kJ/mol B.kJ/mol
C.kJ/mol D.kJ/mol
4.(25-26高二上·广东·期末)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
5.(25-26高二上·浙江嘉兴·期末)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
6.(25-26高二上·山西·期中)下列热化学方程式表达正确的是
A.表示S燃烧的热化学方程式:
B.表示中和热的热化学方程式:
C.表示燃烧热的热化学方程式:
D.表示分解的热化学方程式:
7.(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
8.(25-26高二上·北京海淀·期末)依据已有知识与图示,下列说法不正确的是
A.冰熔化为水时,
B.冰熔化为水的过程中,部分氢键被破坏
C.相同条件下,水蒸气具有的能量高于液态水具有的能量
D.由盖斯定律可知:
9.(25-26高二上·甘肃张掖·期末)晶体硅是重要的半导体材料。工业上用石英砂作原料通过如下反应生产晶体硅:
①(s,石英砂)(s,粗硅)
②(s,粗硅)
③(s,纯硅)
则用石英砂生产1 mol纯硅理论上放出的热量为
A.21.44 kJ B.1965.10 kJ C.300.10 kJ D.600.20 kJ
10.(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)点阵能(U)是衡量晶体中离子间键结合能大小的一个量度,是阐明晶体化学性质的重要物理量。为探究NaCl的离子键强弱,设计如下图所示的Born-Haber循环,由此可得为
A. B. C. D.
11.(25-26高二上·新疆·阶段检测)利用CO2与CH4制备合成气(CO、H2),反应历程如图所示。下列说法错误的是
A.利用CO2与CH4制备合成气的反应方程式为
B.属于吸热反应
C.由反应的能量变化可知,该反应的反应物的键能总和大于生成物的键能总和
D.该反应历程中,既存在非极性共价键的断裂又存在非极性共价键的形成
12.(25-26高二下·辽宁·期中)已知相关反应的热化学方程式如表所示(反应条件略):
反应编号
热化学反应式
①
②
③
④
⑤
回答下列问题:
(1)利用盖斯定律,表中_______。
(2)已知反应①中,相关共价键的键能(键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量)数据如表所示:
共价键
C-H键
O-H键
C≡O键(CO中的三键)
H-H键
键能(kJ/mol)
414
463
1075
436
通过表中数据计算,反应①的_______(计算结果保留整数),与表中数据(+206.2)相比,数值存在差异,可能的原因是_______(任写一点)。
(3)若将1 mol(g)与足量O2(g)混合后充分燃烧,恢复至25℃,放出的热量_______(填“>”、“<”或“=”)241.8 kJ。
(4)在实验室测定中和反应的反应热时,常用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L溶液反应。
①实验中NaOH溶液稍过量的目的是_______。
②若用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器,测得的_______(填“偏高”“偏低”或“不变”),原因是_______。
③若将盐酸换成等浓度等体积的醋酸溶液,测得的_______(填“大于”“小于”或“等于”)−57.3 kJ/mol。
能力进阶
13.(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
14.(25-26高二下·浙江宁波·期末)化学反应中伴随着能量变化,下列说法正确的是
A.图①可表示和反应的热效应
B.图②中的可表示甲烷的燃烧热
C.若用铜丝代替图③中的仪器a进行相应的实验操作,测得的中和热偏大
D.和反应生成,放出热量a kJ,则其热化学方程式可表示为:
15.(25-26高二上·广东·期末)化学反应常常伴随热量的吸收和释放。下列说法正确的是
A.已知:(s,红磷)(s,白磷) ,则白磷比红磷稳定
B.的燃烧热为,则
C.稀硫酸与稀溶液发生中和反应,生成时放出的热量等于57.3 kJ
D.已知: ,则正反应活化能大于逆反应活化能
16.(25-26高二上·安徽合肥·期末)下列有关说法正确的是
A.已知 ΔH=-571.6 kJ/mol,则氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol
B.已知 ΔH1 ΔH2 ,则
C.含的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ/mol
D.已知 ,则1 molHI气体在密闭容器中充分分解后可放出的热量
17.(25-26高二上·天津·期末)氨在国民经济中占有重要地位。
(1)已知:合成氨工业中,合成塔中每产生2molNH3,放出92.2kJ热量。若起始时向容器内放入2molN2和6molH2,达平衡后放出的热量为Q,则Q_______(填“>”、“<”或“=”)184.4kJ。
(2)肼(N2H4)又称联氨,在常温下是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101kPa时,64.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水,放出热量1248kJ(25℃),N2H4完全燃烧的热化学方程式是_______。
(3)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液该电池放电时:负极的电极反应式:_______。
(4)下图是一个电解过程示意图。
①锌片上发生的电极反应式是:_______。
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源,铜片质量变化为128g,则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气_______L(假设空气中氧气体积分数为20%)。
(5)丙烷也是一种重要燃料,丙烷燃烧可以通过以下两种途径:
途径I:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-akJ·mol-1
途径Ⅱ:C3H8(g)→C3H6(g)+H2(g) ΔH=+bkJ·mol-1
2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-ckJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-dkJ·mol-1(a、b、c、d均为正值)
按途径Ⅱ反应,常温下,1molC3H8完全燃烧时放出的热量为_______kJ(用含b、c、d的代数式表示)。
学科网(北京)股份有限公司1 / 10
学科网(北京)股份有限公司
$
第一章 化学反应的热效应
复习要点
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。
复习重难点
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。
要点 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。
要点速测教材延伸
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。
要点 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;表示中和热的的热化学方程式中,水的化学计量数必须是1。
易错提醒
书写热化学方程式极易忽略四点关键条件。
一是物质状态,固s、液l、气g、溶液 aq 缺一不可,状态错则焓变数值、正负全部出错;
二是ΔH单位为 kJ/mol,放热标负、吸热标正,常出现符号写反、漏写单位的失误。
三是化学计量数与焓变成正比,计量数翻倍ΔH同步翻倍,可逆反应ΔH代表完全转化的热量,不能按平衡吸放热判断。
四是需区分燃烧热、中和热限定标准,中和热特指稀强酸强碱生成 1mol 液态水放热 57.3kJ,含弱酸、沉淀的反应数值不相等,做题切勿直接套用固定数值。
要点速测
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。
要点 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。
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。
要点速测
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①-②,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。
难点 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。
易错提醒
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。
难点精练
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。
难点 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。
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(如下图)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。
难点精练
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 考查热化学方程式的正误判断
▌例1 (25-26高二上·天津·期中)下列有关热化学方程式的说法正确的是
A.在稀溶液中,1 mol HCl与1 mol NaOH完全反应放出的热量等于1 mol醋酸与1 mol NaOH完全反应放出的热量
B.NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下能自发进行,说明该反应的ΔH<0
C.已知C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=b kJ·mol-1,则2a>b
D.甲烷的燃烧热ΔH=-890.3kJ·mol-1,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】A.醋酸是弱酸,电离过程吸热,1 mol醋酸与1 mol NaOH完全反应放出的热量少,A错误;B.的,若该反应在室温下能自发进行,ΔG=ΔH-TΔS<0,故ΔH<0,B正确;C.等量的碳完全燃烧放出的热量比不完全燃烧多,由于放热反应,ΔH<0,放出的热量越多,ΔH越小,则2a<b,C错误;D.甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g) +2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,D错误;故选B。
解题要点
判断分五步核查:
①核对物质状态,s/l/g/aq 必须标注,状态错误直接排除;
②检查ΔH,单位 kJ/mol不可漏,放热为负、吸热为正;
③计量数与焓变匹配,系数缩放ΔH同步缩放;
④区分燃烧热、中和热限定条件,对应产物标准固定;
⑤留意可逆反应ΔH为完全反应热量,不代表平衡实际热量
五点全部符合方程式才正确。
▌迁移练1-1 (25-26高二上·重庆·期中)下列热化学方程式中,正确的是
A.稀盐酸和的稀溶液中和反应生成水的反应热,则
B.已知 ; ,则
C.常温常压下,完全燃烧生成液态水,放出热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为
D.、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
【答案】C
【解析】A.稀盐酸与的中和热,但是弱酸,电离过程吸热,因此与反应的中和热数值会小于57.3 kJ,,A 错误;B.完全燃烧(生成)放出的热量比不完全燃烧(生成)多,因此,B 错误;C .2 g 的物质的量为1 mol,完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,则2 mol 燃烧放出的热量为,热化学方程式为:,C 正确;D.与的反应为可逆反应,0.5 mol 和1.5 mol 不能完全反应,因此1 mol 完全反应放出的热量会大于38.6 kJ,,D 错误;故答案选C。
▌迁移练1-2 (25-26高二下·江苏连云港·期中)N2H4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。
【解析】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。
考点 考查中和热测定及误差分析和数据处理
▌例2 (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
【解析】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。
解题要点
(1)实验核心:稀强酸强碱反应生成1mol液态水,ΔH=-57.3kJ/mol。
(2)数据处理取多次温差平均值,舍弃异常温差数据。
(3)误差判断依据温差ΔT:保温差、酸碱少量溅出、弱酸弱碱反应、未冷却就读数,ΔT偏小,放热计算值偏小。
(4)仪器需保温隔热,酸碱一方稍过量保证另一反应物完全中和,计算时以不足量物质为准。
▌迁移练2-1 (25-26高二上·云南曲靖·期中)已知:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。下列有关中和反应反应热的测定实验说法错误的是
A.实验中需要测量反应前后溶液的温度变化
B.为了使酸完全反应,通常使碱稍过量
C.使用浓酸和浓碱测得的中和热数值更准确
D.实验中使用隔热装置是为了减少热量损失
【答案】C
【解析】A.中和热测定时需要通过公式计算反应放出的热量,为反应前后溶液的温度变化,因此需要测量反应前后温度,A正确;B.实验中使碱稍过量可以保证酸完全被中和,能提高测定结果的准确度,B正确;C.浓酸、浓碱溶解于水的过程会释放额外热量,会导致测得的中和热数值偏大,结果不准确,C错误;D.实验使用隔热装置可以减少反应过程中的热量损失,避免测得的温度变化偏小,提高准确度,D正确;故答案选C。
▌迁移练2-2 (25-26高二上·江苏·期末)酸碱中和反应是一个典型的放热反应,在测定中和热的实验中,下列叙述正确的是
A.将50mL0.55mol/LNaOH溶液与50mL0.50mol/L盐酸改为50mL0.65mol/LNaOH溶液与50mL0.60mol/L盐酸,所得中和热的数值保持不变
B.测定中和反应反应热的实验中,混合溶液的温度不再变化时,该温度为终止温度
C.测了盐酸溶液温度的温度计未洗涤立马测定氢氧化钠溶液的温度,会使得△H偏小
D.实验中可使用相同浓度的氨水替代氢氧化钠溶液
【答案】A
【解析】A.反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1mol水时放出的热,与酸碱的用量无关,则将50mL0.55mol/LNaOH溶液与50mL0.50mol/L盐酸改为50mL0.65mol/LNaOH溶液与50mL0.60mol/L盐酸时放热增多,但所得中和热的数值保持不变,故A项正确;B.酸碱恰好反应完全时放热最多,所以测定中和反应热的实验中,混合溶液温度最高时的温度为终止温度,故B项错误;C.测盐酸溶液温度的温度计未洗涤立马测定氢氧化钠溶液的温度时,所测NaOH溶液的温度偏高,温度差偏小,反应热数值偏小,但中和热△H为负值,所以测得的△H偏大,故C项错误;D.一水合氨是弱碱,电离吸热,实验中使用相同浓度的氨水替代氢氧化钠溶液时,测得中和热数值偏小,故D项错误;故本题选A。
考点 考查反应热大小比较
▌例3 (25-26高二上·河北雄安·期中)下列说法正确的是
A.已知 , ,则
B.已知 ,则 kJ/mol
C.已知 , ,则
D.已知C(s,金刚石)(s,石墨) ,则稳定性:金刚石>石墨
【答案】A
【解析】A.卤素元素的非金属性越强,单质与氢气反应生成卤化氢放出的热量越大,氯元素的非金属性强于溴元素,则氯气与氢气反应生成氯化氢放出的热量大于溴蒸气与氢气反应生成溴化氢放出的热量,所以焓变的大小关系为:,A正确;B.醋酸为弱酸,在溶液中的电离过程为吸热过程,所以醋酸溶液与氢氧化钠溶液反应的反应热为:ΔH>-57.3 kJ/mol,B错误;C.气态硫单质的能量高于固态硫单质,则气态硫单质燃烧生成二氧化硫放出的能量大于固态硫单质燃烧放出的能量,所以焓变的大小关系为:,C错误;D.由方程式可知,金刚石转变为石墨的反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,物质的能量越高越不稳定,所以石墨的稳定性强于金刚石,D错误;故选A。
解题要点
(1)总原则:比较ΔH需区分放热、吸热,放热ΔH为负,数值越大ΔH越小。
(2)解题步骤:
①先看物质状态,同一物质能量:g>l>s,生成气态产物放热更多,ΔH更小。
②再对比计量数,系数加倍,ΔH同步加倍。
③存在可逆反应时,可逆反应不能完全转化,放出热量少于完全反应。
④含弱酸、沉淀、溶解热的中和反应,放热少于强酸强碱中和热,ΔH更大。
▌迁移练3-1 (25-26高二上·青海海南·期中)下列各组热化学方程式中,化学反应的前者小于后者的是
①
②
③
A.① B.②③ C.② D.①②③
【答案】A
【解析】生成液态水比生成气态水释放更多热量,因ΔH为负值,放热越多,ΔH越小,故,①正确;②分解为吸热反应(),而CaO与水反应为放热反应(),显然,②错误;气态硫比固态硫能量高,燃烧时释放更多热量,ΔH更小(更负),故,③错误,综上,仅①符合条件,答案选A。
▌迁移练3-2 (25-26高二下·浙江温州·期末)已知反应a. ,b. ,当升高温度时平衡都向右移动。则关于下列反应中判断正确的是
; ;
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】A.反应b升高温度平衡向右移动,说明正反应为吸热反应,,故A错误;B.根据盖斯定律,反应a可由反应减去反应得到,即,反应a吸热,故,故B正确;C.反应a升高温度平衡向右移动,说明正反应为吸热反应,,故C错误;D.根据盖斯定律,反应b可由反应减去2倍反应得到,即,反应b吸热,故,故D错误;故答案选B。
考点 考查反应热的计算
▌例4 (2026·重庆·三模)在时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
则计算的表达式正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,将第一个反应乘2、第二个反应乘2后相加,再减去3倍的第四个反应,所得总反应除以6恰好为第三个反应,推导得,是A选项所给表达式,故选A。
解题要点
(1)常用三种计算方法:
①盖斯定律,对已知热化学方程式做加减、倍数变换,ΔH同步运算;
②键能法,ΔH=反应物总键能-生成物总键能;
③图像法,ΔH=生成物总能量-反应物总能量。
(2)计算注意物质状态影响焓变,可逆反应 ΔH 为完全反应热量;区分燃烧热、中和热限定计量标准,计算时严格匹配反应物、生成物物质的量。
▌迁移练4-1 (25-26高二上·浙江杭州·期中)与催化重整制备的过程中发生反应: 。已知、键和的键能分别为、和。断开键与断开键所需的能量差为
A.25 kJ B.28 kJ C.35 kJ D.46 kJ
【答案】A
【解析】根据反应焓变与键能的关系:反应物总键能生成物总键能,设H-H键能为,H-O键能为,题目所求能量差为。梳理各物质化学键:反应物2mol 含4mol 键,6mol 含6mol 键;生成物1mol 含6mol 键、2mol 键,3mol 含6mol 键,代入数据得:,整理计算得,A正确;故答案选A。
▌迁移练4-2 (25-26高二上·广东江门·期末)利用工业废气中的可制备。已知:
①
②
下列说法正确的是
A.气体的燃烧热为。
B.通入足量的空气,反应②可生成
C.若反应①中生成的S为液态,则变大
D.
【答案】D
【解析】A.1 mol可燃物完全燃烧生成指定物质时放出的热量。完全燃烧生成气体而非单质,A错误;B.S与反应,无论是否过量,只能直接生成,再由二氧化硫生成(需要催化剂、加热条件),B错误;C.气态变为液态是放热过程,若生成液态,反应①放出的总热量更多,由于放热反应,放出热量越多,变小,C错误;D.根据盖斯定律,将反应(反应①+反应②)×2得目标反应: ,,D正确;故选D。
考点 考查化学反应中能量变化图形探析
▌例5 (25-26高二下·贵州遵义·期中)汽车尾气中CO与NO转化的三段反应历程及各物质的相对能量如图所示。下列说法正确的是
A.总反应为
B.决速步骤的
C.催化剂种类不影响最终尾气的成分与比例
D.CO与NO转化涉及2个基元反应
【答案】A
【分析】如图所示,第一步为,第二步为,第三步为,据此解答。
【解析】A.总反应为三步基元反应之和,则,热化学方程式为,A正确;B.决速步骤是活化能最大的步骤,如图所示,第一步活化能为、第二步活化能为、第三步活化能为,第一步活化能最大,为决速步骤,该步骤,B错误;C.催化剂具有选择性,可改变反应历程,影响最终尾气的成分与比例,故C错误;D.如图所示,共涉及3个基元反应,D错误;故选A。
解题要点
(1)先看起点、终点总能量:生成物能量高为吸热,ΔH>0;反之放热,ΔH<0。
(2)图像峰值为活化能,反应物到峰值是正反应活化能,生成物到峰值为逆反应活化能,二者差值等于ΔH。
(3)有催化剂图像活化能更低,反应焓变不变。
(4)注意物质状态、计量数会改变能量差值;可逆反应图像两端能量差为完全反应焓变,与平衡转化率无关。
▌迁移练5-1 (25-26高二上·山东·期中)已知:由稳定单质化合生成1 mol纯物质的焓变称为摩尔生成焓()。下面两个图中的数据分别表示水与二氧化碳各1 mol分解时能量变化的示意图,图中的各数据均以kJ为单位,下列说法正确的是
A.的摩尔燃烧焓:
B.的摩尔生成焓:
C.
D.键的键能:
【答案】C
【解析】A.氢气的摩尔燃烧焓定义是1mol H2(g)完全燃烧生成稳定氧化物液态水的焓变,但图中给出的是1mol气态水分解的能量,对应生成气态水的反应的,并非生成液态水的燃烧焓,A错误;B. 摩尔生成焓是由稳定单质化合生成1mol纯物质的焓变,化合过程放热,因此的摩尔生成焓应为负值:由图可知1mol 分解为C(s)和吸收394kJ能量,因此生成1mol 的焓变,B错误;C.根据图1可得热化学方程式: ① , 根据图2可得热化学方程式: ② 根据盖斯定律,将①-②得到:的,C正确;D.1 mol 含有2 mol O-H键,从图1可知断裂1 mol 中所有O-H键的总能量为,因此O-H键的键能为,D错误;故答案选C。
▌迁移练5-2 (25-26高二上·浙江·期中)“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。下列有关描述正确的是
A.历程Ⅰ,Ⅲ都是放热反应
B.历程Ⅱ的热化学方程式是:
C.历程Ⅲ的热化学方程式是:
D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中能量不损耗
【答案】C
【解析】A.从图中可知,历程Ⅰ反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,历程Ⅲ是吸热反应,A错误;B.从图中可知,历程Ⅱ反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,ΔH=-28kJ/mol,B错误;C.历程Ⅲ反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应, ΔH=+238kJ/mol,热化学方程式正确,C正确;D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中,伴随着能量的损耗,D错误;故答案选C。
基础达标
1.(25-26高二上·新疆喀什·期末)嫦娥六号任务实现了人类首次月球背面采样返回的创举。下列能量转化关系不正确的是
A.火箭采用液氢液氧发动机:化学能→热能
B.光照期着陆器用太阳电池翼供电:太阳能→电能
C.阴影期上升器用锂离子蓄电池供电:电能→化学能
D.返回器用一次电源供电:化学能→电能
【答案】C
【解析】A.火箭用液氢液氧发动机,将化学能转化为热能,A正确;B.太阳能电池将太阳能转化为电能,B正确;C.锂离子电池供电时将化学能转化为电能,C错误;D.一次电源供电将化学能转化为电能,D正确;故选C。
2.(25-26高二上·广东江门·期末)冷敷袋俗称冰袋,在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等多种用途。下列不是常见冷敷袋所盛装的主要物质的是
A.硝酸铵+水 B.氢氧化钾溶液+柠檬酸 C.冰 D.硝酸铵+水合碳酸钠
【答案】B
【解析】A.硝酸铵溶解在水中是吸热过程,常用于冷敷袋,A不符合题意;B.氢氧化钾溶液与柠檬酸混合发生中和反应,该反应为放热反应,会释放热量,不适合用于降温的冷敷袋,B符合题意;C.冰通过融化吸热实现物理降温,是常见的冷敷袋物质,C不符合题意;D.硝酸铵与水合碳酸钠(如十水碳酸钠)混合时,会发生吸热反应,可以制冷,常用于冷敷袋,D不符合题意;故选B。
3.(25-26高二上·广东茂名·期末)可作为下一代可重复使用火箭的燃料。已知:32g完全燃烧生成指定产物放出1781.6kJ热量,则的燃烧热为
A.kJ/mol B.kJ/mol
C.kJ/mol D.kJ/mol
【答案】C
【解析】 的摩尔质量为,题目中的物质的量为; 已知完全燃烧放出热量,则完全燃烧放出的热量为,因此的燃烧热,故选C。
4.(25-26高二上·广东·期末)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
【解析】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。
5.(25-26高二上·浙江嘉兴·期末)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
【解析】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。
6.(25-26高二上·山西·期中)下列热化学方程式表达正确的是
A.表示S燃烧的热化学方程式:
B.表示中和热的热化学方程式:
C.表示燃烧热的热化学方程式:
D.表示分解的热化学方程式:
【答案】A
【解析】A.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;S燃烧的热化学方程式: ,A正确;
B.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;该反应生成硫酸钡沉淀,释放额外热量,不能表示中和热,B错误;C.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。该方程式中的化学计量数为2,不符合燃烧热的定义;且燃烧热要求生成稳定的氧化物(液态水),而方程式中产物为气态水,C错误;D.热化学方程式未标注物质状态(如气态、液态),写法不规范,D错误;故选A。
7.(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
【解析】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。
8.(25-26高二上·北京海淀·期末)依据已有知识与图示,下列说法不正确的是
A.冰熔化为水时,
B.冰熔化为水的过程中,部分氢键被破坏
C.相同条件下,水蒸气具有的能量高于液态水具有的能量
D.由盖斯定律可知:
【答案】D
【解析】A.冰熔化为水是吸热过程,,A不符合题意;B.冰的晶体结构主要靠氢键维持,冰熔化为水的过程中,部分氢键被破坏,水分子间的排列方式改变,B不符合题意;C.水变为水蒸气需要吸收热量,因此相同条件下,1 g水蒸气具有的能量高于1 g液态水具有的能量,C不符合题意;D.根据盖斯定律,总过程为冰直接变为水蒸气,应为,D符合题意;故选D。
9.(25-26高二上·甘肃张掖·期末)晶体硅是重要的半导体材料。工业上用石英砂作原料通过如下反应生产晶体硅:
①(s,石英砂)(s,粗硅)
②(s,粗硅)
③(s,纯硅)
则用石英砂生产1 mol纯硅理论上放出的热量为
A.21.44 kJ B.1965.10 kJ C.300.10 kJ D.600.20 kJ
【答案】D
【解析】根据盖斯定律,将反应①、②、③相加得总反应:。总焓变,故生产纯硅放出热量。故选项D正确。
10.(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)点阵能(U)是衡量晶体中离子间键结合能大小的一个量度,是阐明晶体化学性质的重要物理量。为探究NaCl的离子键强弱,设计如下图所示的Born-Haber循环,由此可得为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】Na(s)=Na(g) ΔH1=+108.4kJ/mol,Na(g)=Na+(g) ΔH2=+495.0kJ/mol,Cl2(g)=Cl(g) ΔH3=+119.6kJ/mol,Cl(g)=Cl-(g) ΔH4=-348.3kJ/mol,Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s) ΔH5=UkJ/mol,Na(s)+Cl2(g)=NaCl(s) ΔH6=-410.9kJ/mol,根据盖斯定律可知,ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=(+108.4+495.0+119.6-384.3+U)kJ/mol=-410.9kJ/mol,可得U=-785.6kJ/mol;故选D。
11.(25-26高二上·新疆·阶段检测)利用CO2与CH4制备合成气(CO、H2),反应历程如图所示。下列说法错误的是
A.利用CO2与CH4制备合成气的反应方程式为
B.属于吸热反应
C.由反应的能量变化可知,该反应的反应物的键能总和大于生成物的键能总和
D.该反应历程中,既存在非极性共价键的断裂又存在非极性共价键的形成
【答案】D
【解析】A.由反应历程的反应物(CO2和CH4)和生成物(H2和CO)可知,反应方程式为,A正确;B.根据反应,由图中对应的能量变化可知,反应物总能量低于生成物总能量,因此该反应是吸热反应,B正确;C.由图像可知,,反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,=反应物键能总和-生成物键能总和,吸热反应的>0,因此反应物的键能总和大于生成物的键能总和,C正确;D.反应物CH4和CO2只含有极性共价键,故反应物中无非极性键断裂,有非极性共价键的形成(H-H 键形成),D错误;故选D。
12.(25-26高二下·辽宁·期中)已知相关反应的热化学方程式如表所示(反应条件略):
反应编号
热化学反应式
①
②
③
④
⑤
回答下列问题:
(1)利用盖斯定律,表中_______。
(2)已知反应①中,相关共价键的键能(键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量)数据如表所示:
共价键
C-H键
O-H键
C≡O键(CO中的三键)
H-H键
键能(kJ/mol)
414
463
1075
436
通过表中数据计算,反应①的_______(计算结果保留整数),与表中数据(+206.2)相比,数值存在差异,可能的原因是_______(任写一点)。
(3)若将1 mol(g)与足量O2(g)混合后充分燃烧,恢复至25℃,放出的热量_______(填“>”、“<”或“=”)241.8 kJ。
(4)在实验室测定中和反应的反应热时,常用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L溶液反应。
①实验中NaOH溶液稍过量的目的是_______。
②若用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器,测得的_______(填“偏高”“偏低”或“不变”),原因是_______。
③若将盐酸换成等浓度等体积的醋酸溶液,测得的_______(填“大于”“小于”或“等于”)−57.3 kJ/mol。
【答案】(1)-165.0
(2)+199 键能为气态基态分子的平均值,反应体系中物质状态、分子间作用力等有影响
(3)>
(4)①确保盐酸被完全中和 ②偏高 ③铜丝导热性好,热量散失多,使测得温度差偏小,偏大 大于
【解析】(1)反应③=-(反应①+反应②),利用盖斯定律,;(2)①反应物总键能−生成物总键能;②数值存在差异,可能的原因是键能数据来源不同或实际反应中键能受环境影响或表中数据为实验平均值;
(3)反应④生成气态水,而25℃时水为液态,气态水变液态水放热,故放出的热量 > 241.8 kJ;
(4)①实验中NaOH溶液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和,使中和热测量更精准;②铜导热性好,若用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器,热量散失更多,测得放热偏小,测得的偏高;③醋酸电离吸热,放出热量偏小,若将盐酸换成等浓度等体积的醋酸溶液,测得的偏高,大于−57.3 kJ/mol。
能力进阶
13.(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
【解析】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。
14.(25-26高二下·浙江宁波·期末)化学反应中伴随着能量变化,下列说法正确的是
A.图①可表示和反应的热效应
B.图②中的可表示甲烷的燃烧热
C.若用铜丝代替图③中的仪器a进行相应的实验操作,测得的中和热偏大
D.和反应生成,放出热量a kJ,则其热化学方程式可表示为:
【答案】C
【解析】A.图①中反应物总能量高于生成物,为放热反应,而与的反应为吸热反应,A错误;B.燃烧热要求1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物,其中水应为液态,图②中生成物水为气态,故不是甲烷的燃烧热,B错误;C.仪器a为环形玻璃搅拌棒,若用铜丝代替图③中的仪器a,铜丝导热性好,会导致热量散失更多,测得的反应放热数值偏小,中和热为负值,故测得的偏大,C正确;D.与的反应为可逆反应,1mol 和0.5mol 不能完全反应,故2mol 完全反应放出的热量大于2a kJ,热化学方程式的应小于,D错误;故选C。
15.(25-26高二上·广东·期末)化学反应常常伴随热量的吸收和释放。下列说法正确的是
A.已知:(s,红磷)(s,白磷) ,则白磷比红磷稳定
B.的燃烧热为,则
C.稀硫酸与稀溶液发生中和反应,生成时放出的热量等于57.3 kJ
D.已知: ,则正反应活化能大于逆反应活化能
【答案】D
【解析】A.表示红磷转化为白磷需要吸收热量,说明白磷具有能量高于红磷具有的能量。物质具有的能量越低越稳定,稳定性白磷低于红磷,A错误;B.燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成稳定物质所释放的热量。的燃烧热为,对应的热化学方程式为,B错误;C.该反应生成沉淀,也向外释放沉淀热,导致生成时放出的热量大于57.3 kJ,C错误;D.根据,该反应,正反应活化能大于逆反应活化能,D正确;故选D。
16.(25-26高二上·安徽合肥·期末)下列有关说法正确的是
A.已知 ΔH=-571.6 kJ/mol,则氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol
B.已知 ΔH1 ΔH2 ,则
C.含的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ/mol
D.已知 ,则1 molHI气体在密闭容器中充分分解后可放出的热量
【答案】B
【解析】A.氢气的燃烧热是指1 mol氢气在氧气中完全燃烧生成液态水放出的热量,则由热化学方程式可知,氢气的燃烧热大于285.8 kJ/mol,A错误;B. 碳在氧气中完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量,则焓变的大小关系为:,B正确;C.20.0 g氢氧化钠的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则中和热ΔH=-=-57.4 kJ/mol;醋酸为弱酸,在溶液中的电离是吸热过程,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH>-57.4 kJ/mol,C错误;D.碘化氢的分解反应为可逆反应,1 mol碘化氢无法完全分解,放出的热量小于26.5 kJ,D错误;故选B。
17.(25-26高二上·天津·期末)氨在国民经济中占有重要地位。
(1)已知:合成氨工业中,合成塔中每产生2molNH3,放出92.2kJ热量。若起始时向容器内放入2molN2和6molH2,达平衡后放出的热量为Q,则Q_______(填“>”、“<”或“=”)184.4kJ。
(2)肼(N2H4)又称联氨,在常温下是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101kPa时,64.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水,放出热量1248kJ(25℃),N2H4完全燃烧的热化学方程式是_______。
(3)肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液该电池放电时:负极的电极反应式:_______。
(4)下图是一个电解过程示意图。
①锌片上发生的电极反应式是:_______。
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源,铜片质量变化为128g,则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气_______L(假设空气中氧气体积分数为20%)。
(5)丙烷也是一种重要燃料,丙烷燃烧可以通过以下两种途径:
途径I:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-akJ·mol-1
途径Ⅱ:C3H8(g)→C3H6(g)+H2(g) ΔH=+bkJ·mol-1
2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-ckJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-dkJ·mol-1(a、b、c、d均为正值)
按途径Ⅱ反应,常温下,1molC3H8完全燃烧时放出的热量为_______kJ(用含b、c、d的代数式表示)。
【答案】(1)<
(2)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-624kJ/mol
(3)N2H4 + 4OH- - 4e-= 4H2O + N2↑
(4)Cu2+ + 2e-= Cu 112L
(5)c + d-b
【解析】(1)1mol 反应生成2mol,放出92.2kJ热量,物质的量与热量成正比,且为可逆反应不能完全转化,则起始时向容器内放入2mol 和6mol ,达平衡后放出的热量为Q,则Q<184.4kJ;
(2)已知在101kPa时,64.0g (2mol)在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水,放出热量1248kJ(25℃),1mol肼完全燃烧生成液态水放出1248kJ÷2=624kJ热量,该热化学反应方程式为;
(3)肼-氧气碱性燃料电池中,负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气,电极反应式为;
(4)锌为阴极,发生还原反应生成铜,电极方程式为;电解硫酸铜溶液时,铜电极上铜失电子发生氧化反应,当铜片的质量变化128g,失去电子的物质的量=×2=4mol,1mol氧气生成-2价氧元素得到4mol电子,则需要空气的体积==112L;
(5)
由盖斯定律可知,,得到ΔH=(b-c-d)kJ·mol-1,放出热量为c + d -b kJ。
学科网(北京)股份有限公司1 / 10
学科网(北京)股份有限公司
$