内容正文:
专题03 反应热的计算与比较
重难目标
1.理解盖斯定律,能通过热化学方程式变形计算目标反应ΔH。
2.掌握键能、总能量、盖斯定律三种反应热计算方法。
3.结合物质状态、计量数、可逆反应等条件,准确比较ΔH大小。
4.结合燃烧热、中和热定义与能量图像,完成定量计算与正误判断。
考情分析
在近几年高考试卷中,热化学核心必考考点,在热化学考题中占比 45%~60%,选择、大题均高频出现。
命题情境:以新能源、工业合成、能源利用等真实场景为载体,搭配能量图像、工艺流程。
设问特点:精细化设问,分为盖斯定律计算、焓变大小比较、热化学方程式正误判断三类题型。
常见陷阱:易忽略物质状态、ΔH正负、可逆反应限度、燃烧热 / 中和热限定条件;盖斯定律变换时ΔH数值、符号易出错。
一、盖斯定律
1.盖斯定律的内容
大量实验证明,一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是相同的。换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
2.特点
盖斯定律遵循能量守恒定律,在一定条件下,一个化学反应的焓变只取决于反应体系的始态和终态,与反应的途径无关。
3.盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:
(1)有些反应进行得很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的生成物不纯(有副反应发生)。
4.应用盖斯定律的计算方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D,可以有两个途径
①由A直接变成D,反应热为ΔH;
②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示:
则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
5.应用能量守恒定律对盖斯定律进行论证
假设反应体系的始态为S,终态为L,它们之间的变化用两段弧线(可以包含着任意数目的中间步骤)连接,如图所示:
由图可知,反应体系先从S变化到L,体系放出能量(△H<0),再由L变回到S,体系吸收能量(△H>0)。经过一个循环,体系仍处于S态,所有的反应物都和反应前一样。如果△H1+△H2≠0,那么在物质丝毫未损的情况下体系能量发生了改变,违背了能量守恒定律。因此△H1+△H2=0,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应进行的途径无关。
6.盖斯定律的应用
(1)定目标和已知。根据题目条件确定已知方程式和目标方程式,注意配平和标注状态(物质的三态变化伴随有热量变化),注意△H的符号、数值和单位,并且标注各个已知方程式的序号。
(2)找缺失物质。找出已知方程式中存在而目标方程式中没有出现的物质,并做好标记。
(3)变形约缺失。通过将已知方程式加减乘除约去缺失物质,注意方程式同乘以或者同除以(整数或分数)时,△H也要同乘以或者同除以n。
二、反应热的计算
1.根据反应物和生成物的能量计算
公式:△H = 生成物总能量 — 反应物总能量
2.根据反应物和生成物的键能计算
公式:△H = 反应物总键能 — 生成物总键能
3.根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算
公式:△H = 断键吸收能量 — 成键释放能量
如图:则ΔH=E1-E2
4.根据正反应和逆反应的活化能计算
公式:△H = 正反应活化能 — 逆反应活化能
5. 根据中和热计算
公式:中和反应放出的热量=n(H2O)×|ΔH|
6.根据燃烧热数据,计算反应放出的热量
公式:Q=燃烧热×n(可燃物的物质的量)
7.根据热化学方程式进行有关计算
反应热与反应物各物质的物质的量成正比,根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量,可以把反应热当作“产物”,计算反应放出或吸收的热量。
8.根据盖斯定律计算
(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。
二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调:调整中间物质的化学计量数。
一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
(2)运用盖斯定律的三个注意事项
①热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。
②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。
③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。
三、反应热大小的比较
1.ΔH大小比较时注意事项
ΔH是有符号“+”“-”的,比较时要带着符号比较。
(1)吸热反应的ΔH为“+”,放热反应的ΔH为“-”,
所以吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。
(2)放热反应的ΔH为“-”,所以放热越多,ΔH越小。
2.常见的几种ΔH大小比较方法
(1)如果化学计量数加倍,ΔH的绝对值也要加倍
例如,H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,其中ΔH2<ΔH1<0,且b=2a。
(2)同一反应,反应物或生成物的状态不同,反应热不同
在同一反应里,反应物或生成物状态不同时,要考虑A(g)A(l)A(s),或者从三状态自身的能量比较:E(g)>E(l)>E(s),可知反应热大小亦不相同。
如S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
(3)晶体类型不同,产物相同的反应,反应热不同
如C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
(4)根据反应进行的程度比较反应热大小
①其他条件相同,燃烧越充分,放出热量越多,ΔH越小,如C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1;C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。
②对于可逆反应,由于反应物不可能完全转化为生成物,所以实际放出(或吸收)的热量小于相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值。如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197 kJ·mol-1,向密闭容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g),发生上述反应,达到平衡后,放出的热量小于197 kJ,但ΔH仍为-197 kJ·mol-1。
(5)中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 mol水时,放出的热量一定大于57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。
②醋酸和NaOH溶液反应生成1 mol水时,放出的热量一定小于57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水时,反应放出的热量一定大于57.3 kJ(SO和Ba2+反应生成BaSO4沉淀会放热)。
题型01 利用盖斯定律书写热化学方程式
【典例1】(23-24高二下·甘肃白银·期中)1 g H2燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量,表示该反应的热化学方程式为
A.H2+O2=H2O ΔH=-142.9 kJ/mol
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-142.9 kJ/mol
C.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=+571.6 kJ/mol
【答案】C
【解析】1 mol 的质量为2 g,完全燃烧生成液态水放出的热量为:,表示该反应的热化学方程式为:H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol或2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol。
故选C。
【对练1】(25-26高二上·天津武清·阶段检测)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
【解析】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;
故选C。
【对练2】 (24-25高二上·湖南·开学考试)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。
【解析】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。
题型02 盖斯定律的应用
【典例1】(25-26高二上·贵州黔南·阶段检测)在载人航天器中,可以利用CO2与H2的反应,将航天员呼出的CO2转化为H2O等,然后通过电解H2O得到O2,从而实现O2的再生。已知:
①
②
则反应的为
A.-60kJ/mol B.+60kJ/mol C.-100kJ/mol D.+100kJ/mol
【答案】A
【解析】目标反应为,由反应①减去2倍的反应②可得目标反应,因此焓变。
故选A。
【对练1】(24-25高二上·河北石家庄·阶段检测)已知298K、101kPa时:;;。则与和间的关系正确的是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,第三个热化学方程式是将第一个热化学方程式与2倍的第二个热化学方程式相加得到的,因此,
故选A。
【对练2】(25-26高二上·安徽亳州·阶段检测)已知下列热化学方程式:
由此可知的反应热ΔH为
A.-260.4 kJ·mol-1 B.+260.4 kJ·mol-1 C.-441.8 kJ·mol-1 D.+441.8 kJ·mol-1
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,目标反应可由已知第一个反应减去第二个反应得到,计算得,
故选A。
题型03 反应热的计算
【典例1】(25-26高二上·四川德阳·期中)下列有关热化学方程式的叙述中,正确的是
A.在一定条件下,将0.5 mol和1.5 mol置于密闭容器中充分反应生成放热19.3 kJ,则其热化学方程式为:
B.25℃和101 kPa时, ,可知的燃烧热
C.根据C(石墨,s)=C(金刚石,s) ,可知金刚石比石墨稳定
D.由 和 ,可知
【答案】B
【解析】A.氮气和氢气生成氨气反应为可逆反应无法完全进行,实际放热19.3 kJ小于完全反应的理论值,热化学方程式的ΔH应基于完全反应,而题目中ΔH的数值错误,A错误;
B.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;根据2 mol H2燃烧生成液态水放热571.6 kJ,可知氢气的燃烧热为-285.8 kJ·mol⁻¹,B正确;
C.ΔH>0说明石墨转化为金刚石吸热,石墨能量更低更稳定,C错误;
D.生成CO2比生成CO放热更多,ΔH1更负,因此ΔH1<ΔH2,D错误;
故选B。
【对练1】(25-26高二上·宁夏吴忠·期中)与生成的反应可以一步完成,也可以分两步完成,各步反应之间的关系如图所示,下列说法错误的是
A.6 g完全燃烧放出热量为 kJ
B.
C.相同质量的碳,完全燃烧比不完全燃烧放出的热量更多
D.在一定条件下,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
【答案】B
【解析】A.由图可知1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出热量393.5 kJ ,6 g (0.5 mol)完全燃烧放出热量为0.5 mol393.5 kJ=196.75 kJ,A正确;
B.根据盖斯定律,反应热只与反应的始态和终态有关,与反应途径无关,应该是,即,B错误;
C.由=(-393.5+283.0)kJ·mol-1=-110.5 kJ·mol-1,即1 mol碳与氧气反应生成CO放出热量110.5 kJ,1 mol碳完全燃烧放出热量393.5 kJ,C正确;
D.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,D正确;
故选B。
【对练2】(25-26高二上·河南·阶段检测)已知在25℃、101 kPa下,由最稳定单质生成1 mol某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓,用()表示。如表所示为几种常见物质的标准摩尔生成焓。
物质
(g)
(g)
(g)
CO(g)
/()
-393.5
0
-241.8
-110.5
反应的为
A.-226.3 B.+41.2
C.+131.3 D.+352.3
【答案】B
【解析】根据标准摩尔生成焓的定义,反应焓变ΔH = ((生成物) - ((反应物)。生成物H2O(g)和CO(g)的(分别为-241.8kJ⋅mol−1和-110.5kJ⋅mol−1,总和为-352.3 kJ·mol-1;反应物CO2(g)和H2(g)的(分别为-393.5kJ⋅mol−1和0kJ⋅mol−1,总和为-393.5 kJ·mol-1。ΔH = (-352.3 kJ·mol-1) - (-393.5 kJ·mol-1) = +41.2 kJ·mol-1。
故选B。
题型04 反应热的比较
【典例1】(25-26高二上·重庆大足·期中)下列关于化学反应与能量的说法正确的是
A.已知正丁烷的燃烧热为2878 kJ·mol-1,则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-2878 kJ·mol-1
B.已知在一定条件下,2 mol SO2与1mol O2充分反应后,释放出98 kJ的热量,则其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-98 kJ·mol-1
C.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH1,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol-1,则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】A.燃烧热应为1 mol正丁烷燃烧的H,而非2 mol,故A错误;
B.题目未考虑可逆反应及物质状态,无法准确表示H,故B错误;
C. 因CO进一步燃烧会释放热量,H1<H2,故C错误;
D.题目符合中和热定义,稀硫酸与NaOH反应生成1 mol H2O时,ΔH=-57.3 kJ·mol-1,故D正确。
故选D。
【对练1】(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。
【对练2】 (25-26高二上·广东东莞·期中) ΔH=-57.3 kJ/mol,下列说法正确的是
A.H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3) kJ/mol
B.中和热的测定实验中,为了保证盐酸完全被中和,可采用稍过量的氢氧化钠溶液
C.98%的浓硫酸和NaOH溶液反应生成1 mol液态水时,反应热ΔH>-57.3 kJ/mol
D.含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出57.3 kJ的热量
【答案】B
【解析】A. 在稀溶液中,稀的强酸和强碱发生中和反应生成1mol液态水的反应热叫做中和热,因此2SO4和Ba(OH)2反应的中和热为ΔH=-57.3 kJ/mol,A错误;
B. 中和热测定实验中,使用稍过量的NaOH溶液可确保HCl完全反应,避免因反应不完全导致测量误差,B正确;
C. 98%浓硫酸稀释过程放热,与NaOH反应生成1 mol水时,总放热量大于稀溶液反应,故ΔH < -57.3 kJ/mol,C错误;
D. 醋酸是弱酸,电离过程吸热,因此1 mol NaOH(即40g)稀溶液与稀醋酸中和放热量小于57.3 kJ,D错误;
故选B。
1.(25-26高二上·湖北黄冈·阶段检测)下列关于盖斯定律的理解不正确的是
A.不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的
B.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
C.可以直接测量任意反应的反应热
D.可以用已经精确测定的反应的热效应来计算难以测量或无法测量的反应的热效应
【答案】C
【解析】A.盖斯定律指出化学反应的反应热与反应途径无关,因此反应无论一步完成还是分几步完成,反应热相同,A正确;
B.盖斯定律的核心内容即为化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,B正确;
C.部分反应存在副反应多、反应难以控制等问题,无法直接测量其反应热,因此不能直接测量任意反应的反应热,C不正确;
D.利用盖斯定律,可通过已精确测定的反应热效应计算难以测量或无法测量的反应的热效应,这是盖斯定律的重要应用,D正确;
故选C。
2.(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。
3.(25-26高二上·云南·阶段检测)查阅教材附录Ⅰ某些物质的燃烧热(,)。得到石墨、金刚石、、的燃烧热分别为、、、,根据题干数据,在常温常压下,下列相应的分析正确的是
A.金刚石硬度大,比石墨稳定
B.石墨完全转化为放热
C.石墨经水煤气气化反应后再燃烧,比起直接燃烧,反应热更大
D.
【答案】B
【解析】A.金刚石的燃烧热比石墨高,说明其能量更高,稳定性更差,因此石墨更稳定,A错误;
B.根据盖斯定律,石墨完全转化为放热为:,B正确;
C.根据盖斯定律,总反应热与路径无关,直接燃烧石墨与石墨经水煤气气化反应后再燃烧的总反应热相同,C错误;
D.燃烧热数据都是生成液态水得出的,题干中为气态水参与反应,则无法计算反应热,D错误;
故答案选B。
4.(24-25高三上·安徽·阶段检测)近日,有科研小组报道一种有无催化剂下由转化成氨的反应机理模型如下图所示:
已知图中化学式前系数表示物质的量,下列有关说法正确的是
A.曲线a表示有催化剂的作用 B.转化成氨的反应为吸热反应
C.该反应中催化剂没有参加反应 D.曲线b对应的总反应的焓变
【答案】D
【解析】A.催化剂可降低反应的活化能,曲线b表示有催化剂的作用,故A不正确;
B.由图知该反应为放热反应,故B不正确;
C.催化剂可能参加化学反应,只不过反应前后质量和化学性质不变,故C不正确;
D.与反应途径无关,曲线a与曲线b的相同,故D正确;
答案选D。
5.(24-25高二上·河北石家庄·阶段检测)已知下列热化学方程式:Zn(s)+O2(g)=ZnO(s) H=-351 kJ/mol;Hg(l)+O2(g)=HgO(s) H =-90.7 kJ/mol由此可知反应Zn(s)+ HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的H为
A.-441.8 kJ/mol B.+260.3 kJ/mol C.+441.8 kJ/mol D.-260.3 kJ/mol
【答案】D
【解析】已知两个热化学方程式:①、② ,目标反应为,可由反应①减去反应②得到: 根据盖斯定律,总反应的焓变;
故答案选D。
6.(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。
7.(25-26高二上·广东肇庆·期中)已知下列热化学方程式:(1)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24 kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-44kJ·mol-1
则Fe3O4(s)+4CO(g) =3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=
A.-68kJ·mol-1 B.+68kJ·mol-1 C.-14kJ·mol-1 D.+14kJ·mol-1
【答案】C
【解析】目标方程可以[3×(1)- (2)]÷2得到,故ΔH=[3×(-24 kJ·mol-1)-(-44kJ·mol-1)]÷2=-14kJ·mol-1,C正确;
故答案选C。
8.(25-26高三上·河北秦皇岛·期中)利用甲醇催化脱氢法制备甲酸甲酯主要涉及如下化学反应。
反应I:
反应II:
反应III:
则反应I中生成标准状况下时,吸收的热量为
A.22.45kJ B.44.9kJ C.89.8kJ D.无法计算
【答案】A
【解析】反应I可通过2×反应II − 反应III,故,当反应I中生成标准状况下(即1mol H2)时,吸收的热量为22.45kJ,故答案选A。
9.(25-26高二上·陕西汉中·期中)一种将甲烷()先转化为一溴甲烷(),再偶联为丙烯()的反应机理如下图,图中物质的化学计量数代表其物质的量,线下数据代表相应物质的能量之和(),则 的
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由图中数据得,则反应 的,故选C。
10.(25-26高二上·贵州安顺·阶段检测)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
②
③
则用石英砂生产14 g纯硅理论上放出的热量为
A.300.10 kJ B.21.44 kJ C.1965.10 kJ D.600.20 kJ
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,将反应①+②+③可得总反应:= ,14 g硅的物质的量为,由热化学方程式可知,生成硅放出的热量为600.20 kJ,则生成硅放出300.10 kJ热量;
故选A。
11.(25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)工业上利用甲烷和水蒸气在高温下制备氢气,涉及以下反应:
①
②
则反应的为
A.-165.0 B.+165.0
C.+247.4 D.-247.4
【答案】B
【解析】目标反应为,根据盖斯定律可通过反应①与反应②相加得到,则,故答案选B。
12.(25-26高二上·广东广州·期中)下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s) ,则金刚石比石墨稳定
B.已知 , ,则
C.已知 ,则氢气的燃烧热为
D.已知常温常压下1 mol的和1 mol 充分反应放出热量14.9 kJ,则该过程的热化学方程式为
【答案】B
【解析】A.石墨转化为金刚石吸热(ΔH>0),说明金刚石能量更高,稳定性更差,A错误;
B.完全燃烧生成CO2比不完全燃烧生成CO释放更多热量,ΔH1更小,则ΔH1<ΔH2,B正确;
C.燃烧热应基于生成液态水,而题中生成气态水,气态水转化为液态水放热,所以燃烧热数值应更小,即氢气的燃烧热,C错误;
D.可逆反应未完全进行,实际放热小于理论值,所以,D错误;
故答案选B。
13.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)下列说法或表示方法中正确的是
A.相同条件下,等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,反应的热效应
B.由C(石墨)→C(金刚石) ,可知金刚石比石墨稳定
C.的燃烧热是,则反应
D.已知 ,则含1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出热量小于57.3 kJ
【答案】D
【解析】A.硫蒸气的能量高于硫固体,燃烧时放热更多,ΔH更小(更负),因此ΔH1<ΔH2,A错误;
B.ΔH=+1.9kJ/mol表明石墨转化为金刚石吸热,金刚石能量更高,稳定性更差,B错误;
C.燃烧热是化学术语,指在25℃、100kPa条件下,1mol纯物质与氧气完全燃烧生成指定化合物时释放的热量,的燃烧热是,对应生成液态水,则反应 ,C错误;
D.醋酸为弱酸,中和时需额外吸收热量,导致总放热小于57.3kJ,D正确;
故选D。
14.(24-25高二上·陕西·开学考试)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1)在中和热测定实验中,用醋酸代替盐酸进行实验,测得的_______(填“偏大”或“偏小”),产生偏差的原因是_______。
(2)已知,在25℃和101kPa下,部分化学键的键能数据如表所示。
化学键
H-H
H-N
N≡N
O=O
C-H
C=O
H-O
N-N
键能/
436
391
a
498
414
803
462
193
①在25℃和101kPa下,工业合成氨的反应中每生成1mol (g)就会放出46kJ热量,在该条件下,向某容器中加入2mol (g)、6mol (g)及合适的催化剂,充分反应后测得其放出的热量小于92kJ,原因可能是_______,表中的a=_______。
②(g)、(g)、(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6。一定压强下1mol反应中,反应物[]、生成物[(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是(填标号)___。
A. B.
C. D.
③科学家发现了一种新的气态分子(),在25℃和101ka下,(g)转化为(g)的热化学方程式为_______,由此可知(g)与(g)中更稳定的是_______(填化学式)。
(3)航天员呼吸产生的利用Bosch反应: ,再电解水可实现的循环利用。热力学中规定,由最稳定单质生成1mol某物质的焓变称为该物质的标准生成焓(符号:),最稳定单质的标准生成焓规定为0;已知上述反应式中:;;;;则=_______。
【答案】(1)偏大 醋酸为弱酸,电离过程会吸热
(2)合成氨反应为可逆反应,反应进行不完全 946 B
(3)
【解析】(1)醋酸为弱酸,电离过程会吸热,使得放热减小,放热焓变为负值,则测得的变大;
(2)①在25℃和101kPa下,工业合成氨的反应中每生成1mol (g)就会放出46kJ热量,则 ,合成氨反应为可逆反应,反应进行不完全,故反应后测得其放出的热量小于92kJ; 反应的焓变等于反应物键能和减去生成物的键能和,则,表中的a=946;
②由比热容数据可知,1mol反应中,反应物[]温度升高1K需要吸热:,生成物[(g)]需吸热:,说明温度变化对反应物能量的影响大于生成物,随着温度升高,存储的能量更多,ΔH差值变大,故选B。
③(g)转化为(g)的热化学方程式为 ,反应为放热反应,则(g)更稳定;
(3)由题数据可知:
①
②
由盖斯定律可知,2×②-①, =。
15.(24-25高二上·河南周口·阶段检测)物质变化和能量变化在化学研究中占据核心地位,它们不仅是化学反应的基本特征,也是化学研究的重要对象。通过深入研究这些变化,可以更好地理解和利用化学反应,为人类的生产和生活带来更多的可能性。请回答以下问题:
(1)如图所示,有关化学反应和能量变化的说法,不正确的是___________(填字母)。
A.反应物比生成物稳定
B.该反应一定需要加热才能发生
C.表示的是吸热反应的能量变化
D.不可以表示强酸与强碱发生中和反应的能量变化
(2)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。
已知:
共价键
键能
436
247
则键的键能为___________。
(3)如图是与反应生成和的过程中能量变化示意图。
①请写出该反应的热化学方程式:___________。
②若在该反应体系中加入催化剂,则对反应热___________(填“有”或“无”)影响。
(4)金属钛()在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石转化为,再进一步还原得到钛。转化为有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式如下:
i.直接氯化:
ii.碳氯化:
则反应的。
(5)“氧弹量热仪”可以测定蔗糖的燃烧热,“氧弹”是一个耐高温高压可通电点火的金属罐,将蔗糖和足量氧气充入“氧弹”中点燃,产生的热量被“氧弹”外的水吸收,通过测定水温的变化从而计算出蔗糖的燃烧热。已知:蔗糖的质量为,其摩尔质量是;量热计中水的质量为,水的比热容为;忽略金属“氧弹”吸收的热量。反应前后所测水温如下表。
序号
点火前温度/℃
燃烧后测得的最高温度/℃
1
20.73
22.63
2
20.76
21.25
3
20.72
22.82
①上述蔗糖燃烧放出的热量Q=___________J。
②请写出蔗糖燃烧的热化学方程式:___________。
【答案】(1)B
(2)434
(3)NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH = −252 kJ/mol 无
(4)-223
(5)6000c C12H22O11(s) + 12O2(g) =12CO2(g) +11H2O(l) ΔH=-1200c kJ/mol
【解析】(1)A.物质的能量越低,越稳定,由图可知,反应物的能量低于生成物,则反应物比生成物稳定,A正确;
B.由图可知,反应物的能量低于生成物,该反应为吸热反应,吸热反应不一定需要加热才能发生,B错误;
C.由图可知,反应物的能量低于生成物,该反应为吸热反应,C正确;
D.由图可知,反应物的能量低于生成物,该反应为吸热反应,强酸与强碱发生中和反应的过程中放热,该图像不可以表示强酸与强碱发生中和反应的能量变化,D正确;
故选B。
(2)ΔH=反应物的总键能- 生成物的总键能=436 kJ/mol+ 247 kJ/mol-2×E(H-Cl)= ,则 E(H-Cl) = 434 kJ/mol。
(3)①由题图提供的E1=134 kJ/mol、E2=386 kJ/mol可推知,该反应的焓变ΔH = E1-E2 = 134 kJ/mol-386kJ/mol=-252 kJ/mol,对应热化学方程式为:NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH = −252 kJ/mol;
②若在该反应体系中加入催化剂,只改变反应途径,不改变反应的热效应,则对反应热没有影响。
(4)利用盖斯定律,将反应ⅱ-ⅰ得的-51-172 =-223。
(5)①利用表中数据,计算三次实验中反应前后的温度变化分别为实验1:1.9℃,实验2:0.49℃,实验3:2.1℃,由于实验2的测定结果与另两次实验的误差过大,数据不能采用。反应放出的热量Q= c J·g-1·C-1×3000g×℃=6000cJ;
②蔗糖的物质的量为=0.005mol,则1mol蔗糖燃烧放出的量为=1.2×106cJ=1200ckJ,蔗糖燃烧的热化学方程式:C12H22O11(s) + 12O2(g) =12CO2(g) +11H2O(l) ΔH=-1200c kJ/mol。
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专题03 反应热的计算与比较
重难目标
1.理解盖斯定律,能通过热化学方程式变形计算目标反应ΔH。
2.掌握键能、总能量、盖斯定律三种反应热计算方法。
3.结合物质状态、计量数、可逆反应等条件,准确比较ΔH大小。
4.结合燃烧热、中和热定义与能量图像,完成定量计算与正误判断。
考情分析
在近几年高考试卷中,热化学核心必考考点,在热化学考题中占比 45%~60%,选择、大题均高频出现。
命题情境:以新能源、工业合成、能源利用等真实场景为载体,搭配能量图像、工艺流程。
设问特点:精细化设问,分为盖斯定律计算、焓变大小比较、热化学方程式正误判断三类题型。
常见陷阱:易忽略物质状态、ΔH正负、可逆反应限度、燃烧热 / 中和热限定条件;盖斯定律变换时ΔH数值、符号易出错。
一、盖斯定律
1.盖斯定律的内容
大量实验证明,一个化学反应,不管是______完成的还是______完成的,其反应热是______的。换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的______和______有关,而与反应的______无关。
2.特点
盖斯定律遵循________定律,在一定条件下,一个化学反应的焓变只取决于反应体系的______和______,与反应的______无关。
3.盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:
(1)有些反应进行得很______。
(2)有些反应不容易________。
(3)有些反应的生成物不纯(________发生)。
4.应用盖斯定律的计算方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D,可以有两个途径
①由A直接变成D,反应热为ΔH;
②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示:
则有ΔH=______________________________________________________。
(2)加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过________的方法得到所求的热化学方程式。
5.应用能量守恒定律对盖斯定律进行论证
假设反应体系的始态为______,终态为______,它们之间的变化用两段______(可以包含着任意数目的中间步骤)连接,如图所示:
由图可知,反应体系先从______变化到______,体系放出能量(△H<0),再由______变回到______,体系吸收能量(△H>0)。经过一个循环,体系仍处于______态,所有的______都和反应前一样。如果△H1+△H2≠0,那么在物质丝毫未损的情况下体系能量发生了改变,违背了________定律。因此△H1+△H2=0,化学反应的反应热只与____________________有关,而与反应进行的______无关。
6.盖斯定律的应用
(1)定目标和已知。根据题目条件确定__________和__________,注意______和标注______物质的三态变化伴随有热量变化),注意△H的符号、数值和单位,并且标注各个已知方程式的序号。
(2)找缺失物质。找出已知方程式中存在而目标方程式中________的物质,并做好标记。
(3)变形约缺失。通过将已知方程式加减乘除约去________,注意方程式同乘以或者同除以(整数或分数)时,△H也要同乘以或者同除以n。
二、反应热的计算
1.根据反应物和生成物的能量计算
公式:△H = ______________________________
2.根据反应物和生成物的键能计算
公式:△H = ______________________________
3.根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算
公式:△H = ______________________________
如图:则ΔH=______________________________
4.根据正反应和逆反应的活化能计算
公式:△H = ______________________________
5. 根据中和热计算
公式:中和反应放出的热量=________________________×|ΔH|
6.根据燃烧热数据,计算反应放出的热量
公式:Q=燃烧热×__________________________
7.根据热化学方程式进行有关计算
反应热与反应物各物质的物质的量成______比,根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的________或反应吸收或放出的______,可以把反应热当作“产物”,计算反应放出或吸收的热量。
8.根据盖斯定律计算
(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的________,改写已知的热化学方程式。
二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的______。
三调:调整中间物质的__________。
一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH______。
(2)运用盖斯定律的三个注意事项
①热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也______该数。
②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相______。
③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之______,但数值______。
三、反应热大小的比较
1.ΔH大小比较时注意事项
ΔH是有符号“+”“-”的,比较时要带着符号比较。
(1)吸热反应的ΔH为“______”,放热反应的ΔH为“______”,
所以吸热反应的ΔH一定______放热反应的ΔH。
(2)放热反应的ΔH为“-”,所以放热越多,ΔH越______。
2.常见的几种ΔH大小比较方法
(1)如果化学计量数加倍,ΔH的绝对值也要______
例如,H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,其中ΔH2<ΔH1<0,且b=2a。
(2)同一反应,反应物或生成物的状态不同,反应热不同
在同一反应里,反应物或生成物状态不同时,要考虑A(g)A(l)A(s),或者从三状态自身的能量比较:E(g)______E(l)>E(s),可知反应热大小亦不相同。
如S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
(3)晶体类型不同,产物相同的反应,反应热不同
如C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
(4)根据反应进行的程度比较反应热大小
①其他条件相同,燃烧越充分,放出热量越______,ΔH______,如C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1;C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。
②对于可逆反应,由于反应物不可能完全转化为生成物,所以实际放出(或吸收)的热量______相应的热化学方程式中的ΔH的绝对值。如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197 kJ·mol-1,向密闭容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g),发生上述反应,达到平衡后,放出的热量______197 kJ,但ΔH仍为-197 kJ·mol-1。
(5)中和反应中反应热的大小不同
①浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1 mol水时,放出的热量一定______57.3 kJ(浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量)。
②醋酸和NaOH溶液反应生成1 mol水时,放出的热量一定______57.3 kJ(醋酸电离会吸热)。
③稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水时,反应放出的热量一定______57.3 kJ(SO和Ba2+反应生成BaSO4沉淀会放热)。
题型01 利用盖斯定律书写热化学方程式
【典例1】(23-24高二下·甘肃白银·期中)1 g H2燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量,表示该反应的热化学方程式为
A.H2+O2=H2O ΔH=-142.9 kJ/mol
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-142.9 kJ/mol
C.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=+571.6 kJ/mol
【对练1】(25-26高二上·天津武清·阶段检测)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.
【对练2】 (24-25高二上·湖南·开学考试)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.
题型02 盖斯定律的应用
【典例1】(25-26高二上·贵州黔南·阶段检测)在载人航天器中,可以利用CO2与H2的反应,将航天员呼出的CO2转化为H2O等,然后通过电解H2O得到O2,从而实现O2的再生。已知:
①
②
则反应的为
A.-60kJ/mol B.+60kJ/mol C.-100kJ/mol D.+100kJ/mol
【对练1】(24-25高二上·河北石家庄·阶段检测)已知298K、101kPa时:;;。则与和间的关系正确的是
A. B. C. D.
【对练2】(25-26高二上·安徽亳州·阶段检测)已知下列热化学方程式:
由此可知的反应热ΔH为
A.-260.4 kJ·mol-1 B.+260.4 kJ·mol-1 C.-441.8 kJ·mol-1 D.+441.8 kJ·mol-1
题型03 反应热的计算
【典例1】(25-26高二上·四川德阳·期中)下列有关热化学方程式的叙述中,正确的是
A.在一定条件下,将0.5 mol和1.5 mol置于密闭容器中充分反应生成放热19.3 kJ,则其热化学方程式为:
B.25℃和101 kPa时, ,可知的燃烧热
C.根据C(石墨,s)=C(金刚石,s) ,可知金刚石比石墨稳定
D.由 和 ,可知
【对练1】(25-26高二上·宁夏吴忠·期中)与生成的反应可以一步完成,也可以分两步完成,各步反应之间的关系如图所示,下列说法错误的是
A.6 g完全燃烧放出热量为 kJ
B.
C.相同质量的碳,完全燃烧比不完全燃烧放出的热量更多
D.在一定条件下,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
【对练2】(25-26高二上·河南·阶段检测)已知在25℃、101 kPa下,由最稳定单质生成1 mol某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓,用()表示。如表所示为几种常见物质的标准摩尔生成焓。
物质
(g)
(g)
(g)
CO(g)
/()
-393.5
0
-241.8
-110.5
反应的为
A.-226.3 B.+41.2
C.+131.3 D.+352.3
题型04 反应热的比较
【典例1】(25-26高二上·重庆大足·期中)下列关于化学反应与能量的说法正确的是
A.已知正丁烷的燃烧热为2878 kJ·mol-1,则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-2878 kJ·mol-1
B.已知在一定条件下,2 mol SO2与1mol O2充分反应后,释放出98 kJ的热量,则其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-98 kJ·mol-1
C.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH1,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol-1,则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
【对练1】(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
【对练2】 (25-26高二上·广东东莞·期中) ΔH=-57.3 kJ/mol,下列说法正确的是
A.H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3) kJ/mol
B.中和热的测定实验中,为了保证盐酸完全被中和,可采用稍过量的氢氧化钠溶液
C.98%的浓硫酸和NaOH溶液反应生成1 mol液态水时,反应热ΔH>-57.3 kJ/mol
D.含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出57.3 kJ的热量
故选B。
1.(25-26高二上·湖北黄冈·阶段检测)下列关于盖斯定律的理解不正确的是
A.不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的
B.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
C.可以直接测量任意反应的反应热
D.可以用已经精确测定的反应的热效应来计算难以测量或无法测量的反应的热效应
2.(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.
3.(25-26高二上·云南·阶段检测)查阅教材附录Ⅰ某些物质的燃烧热(,)。得到石墨、金刚石、、的燃烧热分别为、、、,根据题干数据,在常温常压下,下列相应的分析正确的是
A.金刚石硬度大,比石墨稳定
B.石墨完全转化为放热
C.石墨经水煤气气化反应后再燃烧,比起直接燃烧,反应热更大
D.
4.(24-25高三上·安徽·阶段检测)近日,有科研小组报道一种有无催化剂下由转化成氨的反应机理模型如下图所示:
已知图中化学式前系数表示物质的量,下列有关说法正确的是
A.曲线a表示有催化剂的作用 B.转化成氨的反应为吸热反应
C.该反应中催化剂没有参加反应 D.曲线b对应的总反应的焓变
5.(24-25高二上·河北石家庄·阶段检测)已知下列热化学方程式:Zn(s)+O2(g)=ZnO(s) H=-351 kJ/mol;Hg(l)+O2(g)=HgO(s) H =-90.7 kJ/mol由此可知反应Zn(s)+ HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的H为
A.-441.8 kJ/mol B.+260.3 kJ/mol C.+441.8 kJ/mol D.-260.3 kJ/mol
6.(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
7.(25-26高二上·广东肇庆·期中)已知下列热化学方程式:(1)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24 kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-44kJ·mol-1
则Fe3O4(s)+4CO(g) =3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=
A.-68kJ·mol-1 B.+68kJ·mol-1 C.-14kJ·mol-1 D.+14kJ·mol-1
8.(25-26高三上·河北秦皇岛·期中)利用甲醇催化脱氢法制备甲酸甲酯主要涉及如下化学反应。
反应I:
反应II:
反应III:
则反应I中生成标准状况下时,吸收的热量为
A.22.45kJ B.44.9kJ C.89.8kJ D.无法计算
9.(25-26高二上·陕西汉中·期中)一种将甲烷()先转化为一溴甲烷(),再偶联为丙烯()的反应机理如下图,图中物质的化学计量数代表其物质的量,线下数据代表相应物质的能量之和(),则 的
A. B. C. D.
10.(25-26高二上·贵州安顺·阶段检测)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
②
③
则用石英砂生产14 g纯硅理论上放出的热量为
A.300.10 kJ B.21.44 kJ C.1965.10 kJ D.600.20 kJ
11.(25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)工业上利用甲烷和水蒸气在高温下制备氢气,涉及以下反应:
①
②
则反应的为
A.-165.0 B.+165.0
C.+247.4 D.-247.4
12.(25-26高二上·广东广州·期中)下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s) ,则金刚石比石墨稳定
B.已知 , ,则
C.已知 ,则氢气的燃烧热为
D.已知常温常压下1 mol的和1 mol 充分反应放出热量14.9 kJ,则该过程的热化学方程式为
13.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)下列说法或表示方法中正确的是
A.相同条件下,等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,反应的热效应
B.由C(石墨)→C(金刚石) ,可知金刚石比石墨稳定
C.的燃烧热是,则反应
D.已知 ,则含1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出热量小于57.3 kJ
14.(24-25高二上·陕西·开学考试)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1)在中和热测定实验中,用醋酸代替盐酸进行实验,测得的_______(填“偏大”或“偏小”),产生偏差的原因是_______。
(2)已知,在25℃和101kPa下,部分化学键的键能数据如表所示。
化学键
H-H
H-N
N≡N
O=O
C-H
C=O
H-O
N-N
键能/
436
391
a
498
414
803
462
193
①在25℃和101kPa下,工业合成氨的反应中每生成1mol (g)就会放出46kJ热量,在该条件下,向某容器中加入2mol (g)、6mol (g)及合适的催化剂,充分反应后测得其放出的热量小于92kJ,原因可能是_______,表中的a=_______。
②(g)、(g)、(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6。一定压强下1mol反应中,反应物[]、生成物[(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是(填标号)___。
A. B.
C. D.
③科学家发现了一种新的气态分子(),在25℃和101ka下,(g)转化为(g)的热化学方程式为_______,由此可知(g)与(g)中更稳定的是_______(填化学式)。
(3)航天员呼吸产生的利用Bosch反应: ,再电解水可实现的循环利用。热力学中规定,由最稳定单质生成1mol某物质的焓变称为该物质的标准生成焓(符号:),最稳定单质的标准生成焓规定为0;已知上述反应式中:;;;;则=_______。
15.(24-25高二上·河南周口·阶段检测)物质变化和能量变化在化学研究中占据核心地位,它们不仅是化学反应的基本特征,也是化学研究的重要对象。通过深入研究这些变化,可以更好地理解和利用化学反应,为人类的生产和生活带来更多的可能性。请回答以下问题:
(1)如图所示,有关化学反应和能量变化的说法,不正确的是___________(填字母)。
A.反应物比生成物稳定
B.该反应一定需要加热才能发生
C.表示的是吸热反应的能量变化
D.不可以表示强酸与强碱发生中和反应的能量变化
(2)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。
已知:
共价键
键能
436
247
则键的键能为___________。
(3)如图是与反应生成和的过程中能量变化示意图。
①请写出该反应的热化学方程式:___________。
②若在该反应体系中加入催化剂,则对反应热___________(填“有”或“无”)影响。
(4)金属钛()在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石转化为,再进一步还原得到钛。转化为有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式如下:
i.直接氯化:
ii.碳氯化:
则反应的。
(5)“氧弹量热仪”可以测定蔗糖的燃烧热,“氧弹”是一个耐高温高压可通电点火的金属罐,将蔗糖和足量氧气充入“氧弹”中点燃,产生的热量被“氧弹”外的水吸收,通过测定水温的变化从而计算出蔗糖的燃烧热。已知:蔗糖的质量为,其摩尔质量是;量热计中水的质量为,水的比热容为;忽略金属“氧弹”吸收的热量。反应前后所测水温如下表。
序号
点火前温度/℃
燃烧后测得的最高温度/℃
1
20.73
22.63
2
20.76
21.25
3
20.72
22.82
①上述蔗糖燃烧放出的热量Q=___________J。
②请写出蔗糖燃烧的热化学方程式:___________。
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