专题03 反应热的计算与比较(重难点讲义)化学沪科版选择性必修1
2026-09-04
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摘要:
本讲义聚焦高中化学反应热的计算与比较核心知识点,系统梳理盖斯定律内涵及热化学方程式四则运算方法,构建从反应热计算(盖斯定律、键能、总能量路径)到大小比较(符号、物质状态、化学计量数辨析)的递进式学习支架。
资料以真实工业反应情境命题,通过典例与对练结合的题型设计,强化证据推理与模型认知素养,突出符号、状态等易错点辨析,课中辅助教师高效授课,课后助力学生查漏补缺,提升科学思维与解题能力。
内容正文:
专题03 反应热的计算与比较
重难目标
1.理解盖斯定律内涵,明晰反应热只与始态、终态有关,熟练对热化学方程式做四则运算,求解目标反应焓变,规范书写热化学方程式学科网。
2.掌握三种反应热计算路径:盖斯定律、键能、总能量,能区分三者适用条件,规避符号、系数换算的计算失误。
3.掌握反应热大小比较方法,注意 ΔH 正负参与比较,结合物质状态、化学计量数辨析,能辨析吸热、放热相关正误判断。
考情分析
反应热的计算与比较是热效应模块核心考点,题型覆盖不定项选择题、原理综合填空。常结合能源、工业反应真实情境命题,考查盖斯定律运算、反应热大小比较,偶尔结合键能、能量图像综合设问学科网。不追求繁杂运算,侧重信息提取与符号辨析。高频易错点:忽略物质状态、ΔH 正负号、方程式颠倒后焓变符号改变。常与后续化学平衡简单融合,重点考查证据推理与模型认知素养。
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。等同于,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与____________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____________和____________,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
根据如下两个反应:Ⅰ、C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ、CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
选用两种方法,计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH
(1)虚拟路径法
反应C(s)+O2(g)===CO2(g)的途径可设计如下
则ΔH=-110.5 kJ·mol-1
(2)加合法
①写出目标反应的热化学方程式,确定各物质在各反应中的位置,C(s)+O2(g)===CO(g)
②将已知热化学方程式Ⅱ变形,得反应Ⅲ:CO2(g)===CO(g)+O2(g) ΔH3=+283.0 kJ·mol-1
③将热化学方程式相加,ΔH也相加:Ⅰ+Ⅲ得,C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=ΔH1+ΔH3,则ΔH=-110.5 kJ/mol
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 = ____________ — ____________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)分析目标反应和已知反应的差异,明确①目标反应物和生成物;②需要约掉的物质
(2)将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数,使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学____________一致,同时约掉目标反应中没有的物质,热化学方程式的反应热也进行相应的换算
(3)将已知热化学方程式进行叠加,相应的热化学方程式中的反应热也进行叠加
以上步骤可以概括为找目标,看来源,变方向,调系数,相叠加,得答案
三.反应热的大小比较
1、与“符号”相关的反应热比较:对于放热反应来说,ΔH=-Q kJ·mol-1,虽然“—”仅表示放热的意思,但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”,即:放热越多,ΔH反而越小
2、与“化学计量数”相关的反应热比较
如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1,
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,a<b,ΔH1>ΔH2。
3、与“物质聚集状态”相关的反应热比较
(1)同一反应,生成物状态不同时
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0,
A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0,
因为C(g)===C(l) ΔH3<0,
则ΔH3=ΔH2-ΔH1<0,
所以ΔH2<ΔH1
图示
(2)同一反应,反应物状态不同时
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2
图示
4、与“同素异形体”相关的反应热比较
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2
因为C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0
所以ΔH1>ΔH2
图示
题型01依据盖斯定律计算反应热
【典例1】电解饱和食盐水的能量关系如图所示(所有数据均在室温下测得)。
中,等于
A. B.
C. D.
【对练1】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.
【对练2】实例——应用盖斯定律计算C燃烧生成CO的反应热
已知:(1)
(2)
若的反应热为,求。
①虚拟路径如下图;
②应用盖斯定律求解:
___________。
则:___________。
题型02 反应热大小比较
【典例2】下列有关热化学方程式的叙述中,正确的是
A.含20.0 g NaOH的稀溶液与足量的稀硫酸完全中和放出28.7 kJ的热量,则表示中和热的热化学方程式为
B.已知热化学方程式: ,在容器中充入2 mol 和1 mol 充分反应,最终放出的热量为196.64 kJ
C.已知 ,则的燃烧热为241.8 kJ/mol
D.已知① ② 则
【对练1】已知如下热化学方程式:
①
②
③
则下列判断正确的是
A. B.
C. D.反应③是放热反应
【对练2】根据HX的水溶液能量循环图:
下列说法错误的是
A.由于氢键的存在,ΔH1(HF)>ΔH1(HCl)
B.相同条件下,ΔH2(HCl)<ΔH2(HBr)
C.已知气体溶于水放热,则ΔH1(HF) >0
D.ΔH-ΔH1-ΔH3-ΔH4-ΔH5-ΔH6>0
题型03 基于图像计算反应热
【典例3】已知: 。下列说法不正确的是
A.与的键能之和比的键能高
B.HF(g)分解为与的反应过程的能量变化可用如图来表示
C.若反应中有生成,则放出135kJ热量
D.若 ,则
【对练1】CCS技术是将工业和有关能源产业中所产生的CO2进行捕获与封存的技术,被认为是拯救地球、应对全球气候变暖最重要的手段之一。其中一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图1所示(部分条件及物质未标出)。
(1)CH4在催化剂作用下实现第一步,也叫CH4不完全燃烧,1gCH4不完全燃烧放出2.21kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_____。
(2)第二步中涉及的反应为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),其反应过程中的能量变化如图2所示,写出反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的热化学方程式:_____。
【对练2】完成下列热化学方程式
(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AX5的熔点为167℃。室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_____。
(2)晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:
Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)
在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_____。
(3)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
写出该反应的热化学方程式:_____。
(4)根据如图数据计算反应N2(g)+ H2(g)NH3(g)的=_____kJmol-1。
题型04 基于键能计算反应热
【典例4】工业上有一种利用天然气制备乙炔的方法,其反应为 。
已知:键能是指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量。298K、101kPa下,某些化学键的键能如下表所示:
化学键
键能
413
436
则为
A.1503 B.837 C.1663 D.1273
【对练1】已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-483.6 kJ·mol-1;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
气态分子中的化学键
断开1 mol 化学键所需的能量/kJ
O-H
465
O=O
498
下列说法错误的是
A.氢气的燃烧热ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B.断开1 mol H-H键需要吸收439.2 kJ的能量
C.相同条件下,1 mol H2O(g)比1 mol H2O(l)的能量高
D.18 g H2O(l)完全分解生成氢气和氧气,需要吸收285.8 kJ的能量
【对练2】已知在25℃、下,分解生成和的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.甲为气态水,乙为液态水
B.断开1molH2O(g)中的化学键需释放930kJ的能量
C.乙和丁当中的能量是乙<丁
D.2molH2(g)和1molO2(g)完全反应生成气态水,放出245kJ热量
题型05 反应热的计算综合题
【典例5】2023年,中国航天又迎来了突飞猛进的一年,在载人航天、火星探测与月球探测等领域均取得了重大成就。请根据所学知识回答下列问题:
Ⅰ.2023年7月12日,朱雀二号发射升空,它是世界首次将载荷送入轨道的、使用燃料M的新型火箭。已知在标准状况下,1.68L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量为1.2g,M在常温常压下完全燃烧生成和时,放出66.77kJ的热量。
(1)M的分子式为________。该气体的燃烧热________。(保留一位小数)
II.火箭发射常用(肼)作燃料,与氧化剂反应生成和水蒸气。已知:
(2)请写出作为火箭燃料与反应的热化学方程式_________。
(3)与足量反应生成和液态水时,放出的热量是_______kJ。
Ⅲ.氢气是理想的燃料。下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
(4)根据系统(Ⅰ)每消耗吸收热量为________kJ;根据系统(Ⅱ)可知的________。
(5)能源短缺是全球面临的问题,用来生产燃料甲醇的反应原理为。已知某些化学键的键能数据如下表所示。则该反应的为________。
化学键
键能
413.4
436.0
351.0
745.0
462.8
【对练1】一种分解氯化铵来制备氨气的方案如图所示,其中为,为。下列说法正确的是
A.a、c分别是、
B.是催化剂
C.反应制得1molHCl,须投入1molMgO
D.等压时反应①、②的之和与氧化铵直接分解的相等
【对练2】已知:①P4(g)+6Cl2(g)=4PCl3(g) ΔH=a kJ·mol-1;②P4(g)+10Cl2(g)=4PCl5(g) ΔH=b kJ·mol-1。又知气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为该化学键的键能。P4具有正四面体形结构,PCl5(g)中P-Cl的键能为c kJ·mol-1,PCl3(g)中P-Cl的键能为1.2c kJ·mol-1,键长越长,键能越小。下列叙述正确的是
A.P4里有4个P-P键 B.可求Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(s)的反应热ΔH
C.P-P的键能为 kJ·mol-1 D.Cl-Cl的键能为 kJ·mol-1
1.下列说法正确的是
A. ,则碳的燃烧热等于
B.C(石墨,s)(金刚石,s) ,则金刚石比石墨稳定
C.用溶液和NaOH溶液反应测定中和反应的反应热:
D.与在催化剂、500℃下混合反应生成,转移电子的数目约为
2.肼()与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
①
②
③
则反应的为
A. B. C. D.
3.将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下:
①
②
下列说法正确的是
A.的燃烧热为
B.按照反应①制取氢气,吸收能量
C.根据①和②推知:
D.
4.已知在下,二个反应的热化学方程式如下
①C(石墨,s)
②
③(石墨,s)
下列说法正确的是
A.由反应①知等物质的量的石墨的能量高于的能量
B.由反应②可知的摩尔燃烧焓为
C.若反应②生成气态水的焓变为,则
D.由上述反应可推知
5.如图为两种制备硫酸的途径(反应条件略)。下列说法不正确的是
A.途径①和途径②的反应热不相等
B.含1 mol H2SO4的浓溶液和含1 mol H2SO4的稀溶液,分别与足量的NaOH溶液反应,二者放出的热量是相等的
C.1 mol S在空气中燃烧放出的热量等于在纯氧中燃烧放出的热量
D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)为放热反应
6.已知:(1);
(2);
(3);
(4)。
下列关系式中不正确的是
A.a<c B.b>d C.2a=b D.2c=d
7.甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中不正确的是
A.参加反应的CH4和O2的总能量比生成的CO2和H2O总能量高
B.断裂化学键吸收的总能量比形成化学键释放的总能量少
C.生成2mol H2O(g)比生成2mol H2O(l)放出的热量多
D.甲烷与氧气的燃烧反应可设计成原电池装置
8.关于如图所示的转化关系(X代表卤素),下列说法不正确的是
A.2H(g)+2X(g)=2HX(g) ΔH3<0
B.生成HX的反应热与途径无关,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3
C.途径Ⅲ生成HCl放出的热量比生成HBr的多,说明HCl比HBr稳定
D.Cl、Br、I的非金属性依次减弱,所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多
9.两种制备硫酸的途径如图(反应条件略)。下列说法正确的是
A.已知,,则
B.含的稀溶液与足量NaOH的稀溶液反应,放出的热量可能小于57.3kJ
C.;可代表硫固体的燃烧热。
D.若,则的能量小于和的总能量
10.下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.已知 , ,则
B.已知稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热,则稀醋酸溶液和稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水放出的热量大于57.3kJ
C.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
D.甲烷的标准燃烧热,则
11.已知的燃烧热为,在一定量的氧气中完全反应生成等物质的量的、气体,放出热量。下列说法正确的是
A.燃烧放出的热量一定是
B.的燃烧热为
C.等质量的完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多
D.
12.研究表明,在一定条件下,与两种气态分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.该条件下,比更稳定
B.由图可知,
C.中的所有化学键全部断开需要吸收的热量
D.在催化剂条件下反应,转化为需要吸收大于的热量
13.两种制备硫酸的途径如下图(反应条件略)。下列说法正确的是
A.已知 则
B.含 的 H2SO4稀溶液与足量NaOH 的稀溶液反应,放出的热量可能小于57.3kJ
C.若H2<0, 则 1mol SO2和0.5mol O2的键能之和大于的键能
D.若 则2molH2O2(aq)的能量小于 2molH2O(l)和 的总能量
14.工业上常用硫制取硫酸。下列说法正确的是
A. , ,
B. , ,
C. ,是硫的燃烧热
D. ,是中和反应的反应热
15.生产生活中的化学反应都伴随着能量的变化,请根据有关知识回答下列问题:
i.汽车发动机工作时会引发和反应,生成等污染大气。
(1)其中生成的能量变化如图所示,则图中三种分子最不稳定的是_______。
(2)和反应生成气体的同时会_______(吸收/放出)_______的能量。
2021年12月09日,中国太空课堂介绍了空间站利用与的反应,将航天员呼出的转化为,然后通过电解得到,从而实现的再生。
已知:①
②
③
(3)写出甲烷完全燃烧生成液态水的热化学方程式:_______。
ii.理论上稀强酸、稀强碱反应生成水时放出热量。现用下图所示装置测定中和反应反应热,实验药品有盐酸、溶液。
(4)若改用盐酸和氢氧化钠溶液进行反应,则与上述实验相比,所求中和热数值_______(填“增加”、“减少”或“不变”)。
(5)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为、、,则、、的大小关系为_______。
(6)通过计算得到,该结果与有偏差,产生此偏差的原因可能是_______。
A.用温度计测量盐酸起始温度后直接测量溶液的温度
B.一次性把溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.实验装置保温、隔热效果差
D.量取盐酸溶液的体积时仰视读数
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专题03 反应热的计算与比较
重难目标
1.理解盖斯定律内涵,明晰反应热只与始态、终态有关,熟练对热化学方程式做四则运算,求解目标反应焓变,规范书写热化学方程式学科网。
2.掌握三种反应热计算路径:盖斯定律、键能、总能量,能区分三者适用条件,规避符号、系数换算的计算失误。
3.掌握反应热大小比较方法,注意 ΔH 正负参与比较,结合物质状态、化学计量数辨析,能辨析吸热、放热相关正误判断。
考情分析
反应热的计算与比较是热效应模块核心考点,题型覆盖不定项选择题、原理综合填空。常结合能源、工业反应真实情境命题,考查盖斯定律运算、反应热大小比较,偶尔结合键能、能量图像综合设问学科网。不追求繁杂运算,侧重信息提取与符号辨析。高频易错点:忽略物质状态、ΔH 正负号、方程式颠倒后焓变符号改变。常与后续化学平衡简单融合,重点考查证据推理与模型认知素养。
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。等同于,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
根据如下两个反应:Ⅰ、C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ、CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
选用两种方法,计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH
(1)虚拟路径法
反应C(s)+O2(g)===CO2(g)的途径可设计如下
则ΔH=-110.5 kJ·mol-1
(2)加合法
①写出目标反应的热化学方程式,确定各物质在各反应中的位置,C(s)+O2(g)===CO(g)
②将已知热化学方程式Ⅱ变形,得反应Ⅲ:CO2(g)===CO(g)+O2(g) ΔH3=+283.0 kJ·mol-1
③将热化学方程式相加,ΔH也相加:Ⅰ+Ⅲ得,C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=ΔH1+ΔH3,则ΔH=-110.5 kJ/mol
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)分析目标反应和已知反应的差异,明确①目标反应物和生成物;②需要约掉的物质
(2)将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数,使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学计量数一致,同时约掉目标反应中没有的物质,热化学方程式的反应热也进行相应的换算
(3)将已知热化学方程式进行叠加,相应的热化学方程式中的反应热也进行叠加
以上步骤可以概括为找目标,看来源,变方向,调系数,相叠加,得答案
三.反应热的大小比较
1、与“符号”相关的反应热比较:对于放热反应来说,ΔH=-Q kJ·mol-1,虽然“—”仅表示放热的意思,但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”,即:放热越多,ΔH反而越小
2、与“化学计量数”相关的反应热比较
如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1,
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,a<b,ΔH1>ΔH2。
3、与“物质聚集状态”相关的反应热比较
(1)同一反应,生成物状态不同时
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0,
A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0,
因为C(g)===C(l) ΔH3<0,
则ΔH3=ΔH2-ΔH1<0,
所以ΔH2<ΔH1
图示
(2)同一反应,反应物状态不同时
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2
图示
4、与“同素异形体”相关的反应热比较
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2
因为C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0
所以ΔH1>ΔH2
图示
题型01依据盖斯定律计算反应热
【典例1】电解饱和食盐水的能量关系如图所示(所有数据均在室温下测得)。
中,等于
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】根据盖斯定律,目标反应,可由()、()、()、()、()相加得到,则,故选D。
【对练1】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
【详解】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。
【对练2】实例——应用盖斯定律计算C燃烧生成CO的反应热
已知:(1)
(2)
若的反应热为,求。
①虚拟路径如下图;
②应用盖斯定律求解:
___________。
则:___________。
【答案】
【详解】盖斯定律:在一定条件下,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,则;由反应(1)-(2)可得反应,则反应热=[-393.5-(-283.0)]kJ/mol=。
题型02 反应热大小比较
【典例2】下列有关热化学方程式的叙述中,正确的是
A.含20.0 g NaOH的稀溶液与足量的稀硫酸完全中和放出28.7 kJ的热量,则表示中和热的热化学方程式为
B.已知热化学方程式: ,在容器中充入2 mol 和1 mol 充分反应,最终放出的热量为196.64 kJ
C.已知 ,则的燃烧热为241.8 kJ/mol
D.已知① ② 则
【答案】D
【详解】A.中和热对应的焓变单位应为,该选项中单位错误,A错误;
B.该反应为可逆反应,反应物无法完全转化,充入2mol SO2和1mol O2充分反应,最终放出的热量小于196.64kJ,B错误;
C.燃烧热是1mol 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,该反应生成气态水,不能表示的燃烧热,C错误;
D.固态硫变为气态硫需要吸收热量,等物质的量的气态硫燃烧放出的热量更多,放热反应的为负值,放热越多越小,故,D正确;
故选D。
【对练1】已知如下热化学方程式:
①
②
③
则下列判断正确的是
A. B.
C. D.反应③是放热反应
【答案】D
【详解】A.分析题给热化学方程式可知,、,则有,A错误;
B.根据盖斯定律,由①②得 ,B错误;
C.由B中分析可知,,C错误;
D.由B中分析可知,,反应③为放热反应,D正确;
因此答案选D。
【对练2】根据HX的水溶液能量循环图:
下列说法错误的是
A.由于氢键的存在,ΔH1(HF)>ΔH1(HCl)
B.相同条件下,ΔH2(HCl)<ΔH2(HBr)
C.已知气体溶于水放热,则ΔH1(HF) >0
D.ΔH-ΔH1-ΔH3-ΔH4-ΔH5-ΔH6>0
【答案】B
【详解】A.为脱水能,为吸热过程,焓变大于零,HF与水分子间存在氢键,所以更大,故,A正确;
B.为离解能,为吸热过程,氯原子半径小于溴原子,故氢氯键键能更大,则相同条件下,,B错误;
C.为脱水能,为吸热过程,焓变大于零,C正确;
D.由盖斯定律可知,反应的焓变与途径无关,故,D正确;
故选B。
题型03 基于图像计算反应热
【典例3】已知: 。下列说法不正确的是
A.与的键能之和比的键能高
B.HF(g)分解为与的反应过程的能量变化可用如图来表示
C.若反应中有生成,则放出135kJ热量
D.若 ,则
【答案】A
【详解】A.焓变为负,焓变等于断裂化学键吸收的能量减去形成化学键释放的能量,则与的键能之和比2molHF(g)的键能低,故A项错误;
B.生成HF放热,则HF分解吸热,吸热反应是能量有低到高的过程,则HF(g)分解为与的反应过程的能量变化可用图中能量变化表示,故B项正确;
C.物质的量与热量成正比,若反应中有20gHF(g)生成,则放出热量为,故C项正确;
D.非金属性,且HF最稳定,生成HF时放热最多,焓变最小,则,D项正确;
答案选 A。
【对练1】CCS技术是将工业和有关能源产业中所产生的CO2进行捕获与封存的技术,被认为是拯救地球、应对全球气候变暖最重要的手段之一。其中一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图1所示(部分条件及物质未标出)。
(1)CH4在催化剂作用下实现第一步,也叫CH4不完全燃烧,1gCH4不完全燃烧放出2.21kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_____。
(2)第二步中涉及的反应为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),其反应过程中的能量变化如图2所示,写出反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的热化学方程式:_____。
【答案】(1)2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H= -70.72 kJ•mol-1
(2)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H= +41 kJ•mol-1
【详解】(1)1gCH4燃烧生成一氧化碳和氢气放热2.21kJ,16g甲烷燃烧生成一氧化碳和氢气放出热量16×2.21kJ=35.36kJ,16g甲烷为1mol,则甲烷不完全燃烧的热化学方程式为:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H= -70.72 kJ•mol-1;
(2)由如图2可知,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H= -41 kJ•mol-1,则反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的△H= +41 kJ•mol-1,则热化学方程式:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H= +41 kJ•mol-1。
【对练2】完成下列热化学方程式
(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AX5的熔点为167℃。室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_____。
(2)晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:
Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)
在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_____。
(3)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
写出该反应的热化学方程式:_____。
(4)根据如图数据计算反应N2(g)+ H2(g)NH3(g)的=_____kJmol-1。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)-45
【详解】(1)由题目信息可知,常温时AX3为液体,AX5为固体,该反应的热化学方程式为:;
(2)生成1.12 kg硅,吸收a kJ热量,则生成1 mol(28g)硅,吸收x kJ热量,故:,解得x=0.025a,热化学方程式为;
(3)该反应为:,反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,故,热化学方程式为:;
(4)如图所示,该反应的反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,。
题型04 基于键能计算反应热
【典例4】工业上有一种利用天然气制备乙炔的方法,其反应为 。
已知:键能是指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量。298K、101kPa下,某些化学键的键能如下表所示:
化学键
键能
413
436
则为
A.1503 B.837 C.1663 D.1273
【答案】B
【详解】根据ΔH=反应物键能总和 - 生成物键能总和,反应物2CH4有8个C-H键(8×413=3304 kJ/mol),生成物C2H2有1个C≡C键和2个C-H键(a + 2×413),3H2有3个H-H键(3×436=1308 kJ/mol),代入ΔH=333得3304 - (a + 826 + 1308) = 333,解得a=837;
答案选B。
【对练1】已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-483.6 kJ·mol-1;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
气态分子中的化学键
断开1 mol 化学键所需的能量/kJ
O-H
465
O=O
498
下列说法错误的是
A.氢气的燃烧热ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B.断开1 mol H-H键需要吸收439.2 kJ的能量
C.相同条件下,1 mol H2O(g)比1 mol H2O(l)的能量高
D.18 g H2O(l)完全分解生成氢气和氧气,需要吸收285.8 kJ的能量
【答案】A
【详解】A.燃烧热是指1 mol氢气完全燃烧生成液态水时的反应热,反应②的ΔH2对应2 mol氢气,因此氢气的燃烧热应为-285.8 kJ·mol-1,A项错误;
B.根据反应①的ΔH1和键能数据,ΔH1=2×E(H-H)+498kJ/mol-4×465 kJ/mol=-483.6 kJ/mol,则E(H-H)=439.2 kJ/mol,B项正确;
C.ΔH2比ΔH1更负,说明生成液态水时释放更多能量,因此气态水能量高于液态水,C项正确;
D.反应②的逆反应为2H2O(l)= 2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1,18 g H2O(l)为1 mol,分解需吸收285.8 kJ能量,D项正确;
答案选A。
【对练2】已知在25℃、下,分解生成和的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.甲为气态水,乙为液态水
B.断开1molH2O(g)中的化学键需释放930kJ的能量
C.乙和丁当中的能量是乙<丁
D.2molH2(g)和1molO2(g)完全反应生成气态水,放出245kJ热量
【答案】C
【详解】A.乙转化为甲是放热过程,说明能量:,相同物质的量时,气态水的能量高于液态水,因此乙为气态水,甲为液态水,A错误;
B.断开化学键需要吸收能量,图中是断开气态水的化学键吸收的能量,B错误;
C.根据能量关系推导: 乙断键吸热得到丙:,丙成键放热得到丁:,联立得:,因此能量:,C正确;
D.由推导可知,和生成气态水放出热量,因此和完全反应生成气态水,放出热量为,D错误;
故选C。
题型05 反应热的计算综合题
【典例5】2023年,中国航天又迎来了突飞猛进的一年,在载人航天、火星探测与月球探测等领域均取得了重大成就。请根据所学知识回答下列问题:
Ⅰ.2023年7月12日,朱雀二号发射升空,它是世界首次将载荷送入轨道的、使用燃料M的新型火箭。已知在标准状况下,1.68L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量为1.2g,M在常温常压下完全燃烧生成和时,放出66.77kJ的热量。
(1)M的分子式为________。该气体的燃烧热________。(保留一位小数)
II.火箭发射常用(肼)作燃料,与氧化剂反应生成和水蒸气。已知:
(2)请写出作为火箭燃料与反应的热化学方程式_________。
(3)与足量反应生成和液态水时,放出的热量是_______kJ。
Ⅲ.氢气是理想的燃料。下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
(4)根据系统(Ⅰ)每消耗吸收热量为________kJ;根据系统(Ⅱ)可知的________。
(5)能源短缺是全球面临的问题,用来生产燃料甲醇的反应原理为。已知某些化学键的键能数据如下表所示。则该反应的为________。
化学键
键能
413.4
436.0
351.0
745.0
462.8
【答案】(1) CH4 890.3 kJ/mol
(2)
(3)
(4) 286 -20
(5)-181.6
【详解】(1)标准状况下,1.68LM的物质的量为,0.075molM的质量为1.2g,则其摩尔质量为,M仅由C、H两种元素组成,设该有机物的化学式为,则有12x+y=16,则x=1,y=4,M的分子式为CH4;1.2g(0.075mol)M在常温常压下完全燃烧生成和时,放出66.77kJ的热量,则1molCH4燃烧放出的热量为890.3 kJ,则该气体的燃烧热为890.3 kJ/mol,故答案为:CH4;890.3 kJ/mol;
(2)根据图示可知,①,②,根据盖斯定律,将可得,作为火箭燃料与反应的热化学方程式为:,故答案为:;
(3)根据(2)可知,,将其编号为③,根据图示可知,④,将可得,,则与足量反应生成和液态水时,放出的热量是,故答案为:655.2;
(4)根据盖斯定律,将系统(Ⅰ)的三个热化学方程式相加即可得到系统(Ⅰ)的热化学方程式为,的物质的量为1mol,则每消耗吸收热量为286kJ,故答案为:286;
(5)=反应物的总键能-生成物的总键能,则该反应的=-181.6,故答案为:-181.6。
【对练1】一种分解氯化铵来制备氨气的方案如图所示,其中为,为。下列说法正确的是
A.a、c分别是、
B.是催化剂
C.反应制得1molHCl,须投入1molMgO
D.等压时反应①、②的之和与氧化铵直接分解的相等
【答案】D
【分析】Mg(OH)Cl可以分解为MgO和HCl,因此c为HCl;d为MgO,MgO与NH4Cl反应生成Mg(OH)Cl和NH3,因此a为NH3。
【详解】A.由分析可知,a为NH3,c为HCl,故A错误;
B.由图可知,MgO是整个反应的催化剂,而是中间产物,故B错误;
C.由图可知,MgO是整个反应的催化剂,在反应前后质量和性质不变,催化剂的量不作一定要求,故C错误;
D.等压条件下,反应①、②的反应热之和与氯化铵直接分解的反应热相等,即焓变与始态和终态有关,与过程无关,故D正确;
故选D。
【对练2】已知:①P4(g)+6Cl2(g)=4PCl3(g) ΔH=a kJ·mol-1;②P4(g)+10Cl2(g)=4PCl5(g) ΔH=b kJ·mol-1。又知气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为该化学键的键能。P4具有正四面体形结构,PCl5(g)中P-Cl的键能为c kJ·mol-1,PCl3(g)中P-Cl的键能为1.2c kJ·mol-1,键长越长,键能越小。下列叙述正确的是
A.P4里有4个P-P键 B.可求Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(s)的反应热ΔH
C.P-P的键能为 kJ·mol-1 D.Cl-Cl的键能为 kJ·mol-1
【答案】D
【详解】A.P4为正四面体形结构,4个P位于正四面体的四个顶点处,一个P4中有6个P-P键,A错误;
B.反应①和②的产物均为气态PCl3和PCl5,而Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(s)中的产物为固态PCl5,题干中没有给出固态PCl5与气态PCl5间转化时的热量变化情况,无法计算反应热ΔH,B错误;
C .根据盖斯定律,由5①-3②可得:2P4(g)+12PCl5(g) =20PCl3(g) ΔH=(5a-3b)kJ·mol-1,设P-P的键能为x kJ·mol-1,则=(5a-3b)kJ·mol-1,解得x=,所以P-P的键能为 kJ·mol-1,C错误;
D.设Cl-Cl的键能为y kJ·mol-1,对于①方程式,ΔH==akJ·mol-1,解得y=,所以Cl-Cl的键能为 kJ·mol-1,D正确;
故选D。
1.下列说法正确的是
A. ,则碳的燃烧热等于
B.C(石墨,s)(金刚石,s) ,则金刚石比石墨稳定
C.用溶液和NaOH溶液反应测定中和反应的反应热:
D.与在催化剂、500℃下混合反应生成,转移电子的数目约为
【答案】C
【详解】A.碳的燃烧热是25℃、101lPa时1mol碳完全燃烧生成二氧化碳气体放出的能量,生成的是CO,则碳的燃烧热不等于110.5 kJ·mol−1,A错误;
B.C(石墨,s)(金刚石,s) ,金刚石的能量大于石墨,能量越低越稳定,所以石墨比金刚石稳定,B错误;
C.醋酸为弱电解质,电离需要吸热,当用稀CH3COOH(aq)和稀NaOH(aq)生成1molH2O(l)时,反应热ΔH>-57.3kJ/mol,C正确;
D.与在催化剂、500℃下混合反应生成,该反应为可逆反应,不能完全转化,转移电子的数目小于,D错误;
故选C。
2.肼()与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
①
②
③
则反应的为
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.选项A的表达式为,但根据推导结果,ΔH应为,与A不符,A错误;
B.推导过程中,通过组合反应①、③及反转的反应②×3,得到总ΔH为,再除以4得,与选项B一致,B正确;
C.选项C未除以4,直接取,不符合目标反应的系数比例,C错误;
D.选项D的表达式为,符号和系数均与推导结果不符,D错误;
故选B。
3.将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下:
①
②
下列说法正确的是
A.的燃烧热为
B.按照反应①制取氢气,吸收能量
C.根据①和②推知:
D.
【答案】C
【详解】A.燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物的焓变。反应②生成的是气态H2,而非液态H2O,因此根据题中信息无法知道甲醇的燃烧热,A错误;
B.64g CH3OH的物质的量为2mol,按照反应①制取氢气,反应①的ΔH=+49 kJ·mol-1,表示每1mol甲醇吸收49kJ热量,因此2mol应吸收98kJ,B错误;
C.通过反应②-①可得:,C正确;
D.液态甲醇转化为气态需吸热,故,D错误;
故选C。
4.已知在下,二个反应的热化学方程式如下
①C(石墨,s)
②
③(石墨,s)
下列说法正确的是
A.由反应①知等物质的量的石墨的能量高于的能量
B.由反应②可知的摩尔燃烧焓为
C.若反应②生成气态水的焓变为,则
D.由上述反应可推知
【答案】D
【详解】A.反应①中石墨和O2的总能量高于CO2,但单独比较等物质的量石墨和CO2的能量时未考虑O2的贡献,故A错误;
B.反应②中2mol H2燃烧放热571.6kJ,故H2的摩尔燃烧焓为-285.8kJ/mol,故B错误;
C.生成液态水比气态水释放更多热量,ΔH2更小,故生成气态水则ΔH4>ΔH2,故C错误;
D.根据盖斯定理,可知通过反应①×4+②-③×2得ΔH=-1574-571.6-453.4=-2599kJ/mol,故D正确;
答案选D。
5.如图为两种制备硫酸的途径(反应条件略)。下列说法不正确的是
A.途径①和途径②的反应热不相等
B.含1 mol H2SO4的浓溶液和含1 mol H2SO4的稀溶液,分别与足量的NaOH溶液反应,二者放出的热量是相等的
C.1 mol S在空气中燃烧放出的热量等于在纯氧中燃烧放出的热量
D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)为放热反应
【答案】B
【详解】A.途径①的反应物为SO2和H2O2,途径②涉及的反应物有SO2、O2和H2O,反应物不同,反应热不相等,A正确;
B.浓硫酸稀释放热,则含1mol H2SO4的浓溶液、含1mol H2SO4的稀溶液,分别与足量的NaOH溶液反应,前者放出的热量多,B错误;
C.相同温度下,相同质量的单质硫分别在足量空气中和足量纯氧中燃烧,生成相同质量的二氧化硫,理论上讲,放出的能量应该一样多,C正确;
D.由图示可得三个反应: H1 ①
H2 ②
H3 ③
①-(②+③),即得反应H2O2(aq)=H2O(l)+O2(g) △H,所以△H=ΔH1-(ΔH2+ΔH3),若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则△H <0,则该反应为放热反应,D正确;
故选B。
6.已知:(1);
(2);
(3);
(4)。
下列关系式中不正确的是
A.a<c B.b>d C.2a=b D.2c=d
【答案】B
【详解】A.生成液态水(3)比气态水(1)释放更多热量,焓变更负,故c>a,即a<c,A正确;
B.生成液态水的反应(4)比气态水的反应(2)放热更多,焓变更负,故d>b,即b<d,B错误;
C.反应(2)是反应(1)的2倍,焓变关系为ΔH2=2ΔH1,即b=2a,C正确;
D.反应(4)是反应(3)的2倍,焓变关系为ΔH4=2ΔH3,即d=2c,D正确;
故选B。
7.甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中不正确的是
A.参加反应的CH4和O2的总能量比生成的CO2和H2O总能量高
B.断裂化学键吸收的总能量比形成化学键释放的总能量少
C.生成2mol H2O(g)比生成2mol H2O(l)放出的热量多
D.甲烷与氧气的燃烧反应可设计成原电池装置
【答案】C
【详解】A.由图示信息可知,参加反应的CH4和O2的总能量比生成的CO2和H2O总能量高,为放热反应,A正确;
B.反应为放热反应,故断裂化学键吸收的总能量比形成化学键释放的总能量少,B正确;
C.反应为放热反应,H2O(g)转化成H2O(l)放热,故生成2mol H2O(g)比生成2mol H2O(l)放出的热量少,C错误;
D.甲烷与氧气的燃烧为氧化还原反应,可设计成原电池中的燃料电池,D正确;
故选C。
8.关于如图所示的转化关系(X代表卤素),下列说法不正确的是
A.2H(g)+2X(g)=2HX(g) ΔH3<0
B.生成HX的反应热与途径无关,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3
C.途径Ⅲ生成HCl放出的热量比生成HBr的多,说明HCl比HBr稳定
D.Cl、Br、I的非金属性依次减弱,所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多
【答案】D
【详解】A.原子形成化学键释放能量,焓变为负值,故2H(g)+2X(g)=2HX(g) ΔH3<0,A正确;
B.据盖斯定律可知,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3,B正确;
C.物质能量越低越稳定,途径Ⅲ生成HCl放出的热量比生成HBr放出的热量多,说明HCl比HBr能量低,HCl更稳定,C正确;
D.途径Ⅱ是断裂化学键的过程,是吸热过程,Cl、Br、I的原子半径依次增大,Cl2、Br2、I2断裂化学键所需能量依次减小,所以途径Ⅱ吸收的热量依次减小,D错误;
故选D。
9.两种制备硫酸的途径如图(反应条件略)。下列说法正确的是
A.已知,,则
B.含的稀溶液与足量NaOH的稀溶液反应,放出的热量可能小于57.3kJ
C.;可代表硫固体的燃烧热。
D.若,则的能量小于和的总能量
【答案】B
【详解】A.SO2(g)转化为SO2(l)需要放出热量,则1molSO2(g)的能量大于1molSO2(l)的能量,根据ΔH=生成物总能量-反应物总能量,所以, 则 ,A错误;
B.中和热是指强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时放出的热量,因含的稀溶液的体积未知,则含的 H2SO4稀溶液与足量NaOH 的稀溶液反应,放出的热量可能小于57.3kJ,B正确;
C.燃烧热是指在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,硫元素的指定产物是SO2(g),不是SO2(l),则,不能代表硫固体的燃烧热,C错误;
D.已知:、,两式相加可得反应:,且SO2(g)+H2O2(aq)=H2SO4(aq) ΔH1,根据ΔH=生成物总能量-反应物总能量,若,即1molH2O2(aq)的能量大于1molH2O(l)和的总能量,则2molH2O2(aq)的能量大于2molH2O(l)和的总能量,D错误;
故选B。
10.下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.已知 , ,则
B.已知稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热,则稀醋酸溶液和稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水放出的热量大于57.3kJ
C.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
D.甲烷的标准燃烧热,则
【答案】D
【详解】A.相同量的碳完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量, , ,则,故A错误;
B.稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热,醋酸是弱酸,电离吸热,则稀醋酸溶液和稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水放出的热量小于57.3kJ,故B错误;
C.在一定条件下, ;将和过量的在此条件下充分反应生成氨气的物质的量小于1mol,放出热量小于,故C错误;
D.甲烷的燃烧热是1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的能量,甲烷的标准燃烧热,则,故D正确;
选D。
11.已知的燃烧热为,在一定量的氧气中完全反应生成等物质的量的、气体,放出热量。下列说法正确的是
A.燃烧放出的热量一定是
B.的燃烧热为
C.等质量的完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多
D.
【答案】D
【详解】A.的燃烧热为,即1mol完全燃烧,生成时放出的热量为,因此若完全燃烧生成时,放出的热量为,题干中并未说明是完全燃烧的,因此放出的热量不一定是,A项错误;
B.的燃烧热为,可得热化学方程式①,在一定量的氧气中完全反应生成等物质的量的、气体,放出热量,可得热化学方程式②,由盖斯定律可知,得反应,设CO的燃烧热热化学方程式为,据盖斯定律,反应+反应=反应,即=,B项错误;
C.1mol完全燃烧,生成时放出的热量为,由热化学方程式知,若1mol不完全燃烧只生成CO时放出的热量为,但若不完全燃烧时生成CO2和CO的混合物,则放的热大于110.5kJ、小于393.5kJ,由此可知等质量的完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,但多的热小于等于,C项错误;
D.由B选项可知,D项正确;
答案选D。
12.研究表明,在一定条件下,与两种气态分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.该条件下,比更稳定
B.由图可知,
C.中的所有化学键全部断开需要吸收的热量
D.在催化剂条件下反应,转化为需要吸收大于的热量
【答案】B
【详解】A.由图可知,气态HCN的能量低于气态HNC的能量,物质的能量越低越稳定,则气态HCN比气态HNC稳定,故A错误;
B.由图可知,气态HNC转化为气态HCN的焓变ΔH=(127.2-186.5)kJ/mol=-59.3kJ/mol,则反应的热化学方程式为,故B正确;
C.由图可知,1molHCN(g)转化为1mol时吸收热量为186.5kJ,而此时HCN(g)中的化学键并没有全部断开,所以1molHCN(g)分子中所有化学键全部断开需要吸收的热量大于186.5kJ,故C错误;
D.催化剂能降低反应的活化能,但反应的焓变的数值和符号不变,则在催化剂条件下反应,1molHCN(g)转化为1molHNC(g)需要吸收的热量为59.3kJ,故D错误;
故选B。
13.两种制备硫酸的途径如下图(反应条件略)。下列说法正确的是
A.已知 则
B.含 的 H2SO4稀溶液与足量NaOH 的稀溶液反应,放出的热量可能小于57.3kJ
C.若H2<0, 则 1mol SO2和0.5mol O2的键能之和大于的键能
D.若 则2molH2O2(aq)的能量小于 2molH2O(l)和 的总能量
【答案】B
【详解】A.气态二氧化硫的能量大于液态二氧化硫, 则 ,故A错误;
B.中和热是指强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时放出的热量,含 的 H2SO4稀溶液与足量NaOH 的稀溶液反应,硫酸溶液的体积未知,生成的水的物质的量未知,所以放出的热量不能确定,故B正确;
C.若H2<0, 则1mol SO2和0.5mol O2的键能之和小于的键能,故C错误;
D.① ② ,①+②得若 则2molH2O2(aq)的能量大于 2molH2O(l)和 的总能量,故D错误;
选B。
14.工业上常用硫制取硫酸。下列说法正确的是
A. , ,
B. , ,
C. ,是硫的燃烧热
D. ,是中和反应的反应热
【答案】A
【详解】A.两个反应均为放热反应,焓变为负值,由于气态硫单质能量高,气态硫转化为固态硫需要放热,则其反应放热多,故,A正确;
B.两个反应的反应物不同而生成物相同,则其焓变不同,B错误;
C.燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;硫单质的燃烧热应该为生成二氧化硫而非三氧化硫时的放热,C错误;
D.中和热是在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量;浓硫酸溶解过程中放出热量,导致浓硫酸和氢氧化钠反应过程中放热增多,故该反应热不是中和反应的反应热,D错误;
故选A。
15.生产生活中的化学反应都伴随着能量的变化,请根据有关知识回答下列问题:
i.汽车发动机工作时会引发和反应,生成等污染大气。
(1)其中生成的能量变化如图所示,则图中三种分子最不稳定的是_______。
(2)和反应生成气体的同时会_______(吸收/放出)_______的能量。
2021年12月09日,中国太空课堂介绍了空间站利用与的反应,将航天员呼出的转化为,然后通过电解得到,从而实现的再生。
已知:①
②
③
(3)写出甲烷完全燃烧生成液态水的热化学方程式:_______。
ii.理论上稀强酸、稀强碱反应生成水时放出热量。现用下图所示装置测定中和反应反应热,实验药品有盐酸、溶液。
(4)若改用盐酸和氢氧化钠溶液进行反应,则与上述实验相比,所求中和热数值_______(填“增加”、“减少”或“不变”)。
(5)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为、、,则、、的大小关系为_______。
(6)通过计算得到,该结果与有偏差,产生此偏差的原因可能是_______。
A.用温度计测量盐酸起始温度后直接测量溶液的温度
B.一次性把溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.实验装置保温、隔热效果差
D.量取盐酸溶液的体积时仰视读数
【答案】(1)
(2) 吸收 180
(3)
(4)不变
(5)
(6)AC
【详解】(1)由图可知,氧气分子分解为氧原子所需能量最小,则其键能最小,最不稳定;
(2)和反应生成气体的焓变为,则反应同时会吸收180kJ的能量;
(3)已知①
② ,由得,,则甲烷完全燃烧生成液态水的热化学方程式;
(4)中和热的是强酸和强碱的稀溶液反应生成1mol水时放出的热,与酸和碱用量无关,故所求中和热与上述实验相等;
(5)稀氢氧化钠和稀氢氧化钙都是强碱,测得的中和反应的反应热相等,一水合氨是弱碱,电离不完全,反应过程中还需要先电离,而电离吸热,因此测得的反应热数值相对前两者小,中和反应放热,,因此其反应热最大,故答案为:;
(6)A.用温度计测量盐酸起始温度后直接测量NaOH溶液的温度,所测NaOH溶液的起始温度偏高,测得反应过程中的温差偏小,即测得反应放热数值偏小,导致中和热数值偏低,A符合题意;
B.一次性把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中,操作规范,不影响测定结果,B不合题意;
C.实验装置保温、隔热效果差,热量损耗大,测得反应放热数值偏小,导致中和热数值偏低,C符合题意;
D.量取盐酸溶液的体积时仰视读数,则所量HCl的体积偏大,反应过程中生成的H2O的物质的量偏大,放出的热量数值偏大,导致测量所得中和热的数值偏高,D不合题意;
故选AC。
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