专题01 化学反应的热效应(期中复习讲义)高二化学上学期沪科版
2026-10-09
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精品
内容正文:
专题01 化学反应的热效应
01 期中考情透视
02 复习目标锚定
03 知识体系构建
04 核心考点精讲
考点一 系统的内能 / 考点二 化学反应的焓变 / 考点三 反应热的测量 / 考点四 热化学方程式
考点五 化学反应焓变的计算 / 考点六 燃烧热、中和热 / 考点七 燃料的充分燃烧和利用
05 重难题型突破
题型一 焓变与能量图象 / 题型二 热化学方程式的正误判断 / 题型三 反应热的大小比较
题型四 物质的量、质量与能量的换算 / 题型五 有关键能与反应热的计算
题型六 有关盖斯定律的计算
06 限时分层演练
基础固本练 / 综合进阶练 / 创新思维练
本专题核心考点覆盖反应热与焓变的概念辨析、放热反应与吸热反应判断、热化学方程式书写与正误判断、盖斯定律应用、燃烧热与中和热概念辨析、反应热大小比较;命题上常结合工业真实反应、能源素材设置情境,比如以氢能制备、化石燃料燃烧、中和反应实验、反应历程能量图、催化反应能量变化这些场景为载体;常考题型集中在吸热(或放热)判断、焓变概念辨析、热化学方程式正误判断、盖斯定律计算、能量图像分析、燃烧热与中和热的理解等,整体以基础和中档计算为主,是化学反应原理板块开篇核心内容,为后续化学平衡、电化学奠定能量视角基础。
识记
学会从能量变化的角度认识化学反应,认识化学变化的本质不仅有新物质生成,也 常伴有能量的转化。
理解
知道等压条件下,化学反应的反应热可以用焓变表示;理解热化学方程式的书写 规则。 能完成中和反应的反应热测定实验,培养科学探究能力;
应用
从能量守恒定律和盖斯定律等感知化学反应过程中能量变化所遵循的客观规律,并能运用这些规律解决一些简单的实际问题。能基于能量利用需求选择反应和设计能量转化路径,促进科学态度与创新意识的养成。 通过对燃料的充分燃烧和热能的充分利用等内容的学习树立节约资源、保护环境的可持续发展意识,从自身做起,形成简约适度、绿色低碳的生活方式。
考点一 系统的内能
1.体系与环境
被研究的对象称为 (又称系统),体系以外的、与体系相关的其他部分称为 。
2.内能
内能是体系内物质各种能量的总和,用符号 表示。当温度、压强、物质的聚集状态等发生改变时,内能随之改变。内能的变化用符号 表示。
3.热容
在不发生化学反应和物质聚集状态不变的条件下,一定量物质吸收热量,温度每升高 1 K 时所吸收的热量称为该物质的热容,用符号 表示,单位是 。
4.比热容
单位质量物质的热容称为该物质的比热容,用符号 表示,常用单位是 。
一定质量的物质在温度上升或降低时所需吸收或释放的热量:
5.热与功
体系与环境之间由于温度差交换或传递的能量称为热,用 表示;除热以外其他各种形式传递的能量称为功,用 表示。体系内能的变化遵循能量守恒定律,即 。
⚠️易错提醒
①热量是指因温度不同而在系统与环境之间交换或传递的能量,用符号Q表示。
②除热以外,其他各种形式传递的能量都称为功, 用符号W表示。系统因体积变化所做的功称为体积功,除体积功以外,其他的功如电功、机械功、光能等都称为非体积功,或称其他功。
③系统与环境可以根据需要来划分,有一定的人为性。
考点二 化学反应的焓变
1.反应热
在一定温度下,化学反应过程中吸收或释放的热称为化学反应的 ,简称 ,用符号 表示。体系从环境吸热,Q>0;体系对环境放热,Q<0。
2.焓(H)
是一种与内能有关的物理量。系统状态发生变化,焓也随之 。
3.焓变
在 、只做体积功条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的 ,用符号 表示,常用单位是 。反应的焓变等于生成物与反应物的焓之差:
ΔH=ΣH(生成物)-ΣH(反应物)
4.放热反应与吸热反应
ΔH<0 时为 ,反应体系向环境释放能量;ΔH>0 时为 ,反应体系从环境吸收能量。
5.化学键与放热、吸热反应
本质原因:化学反应的本质是 。断裂原有的化学键需要 能量,生成新的化学键会 能量。若反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量,该反应为 ;反之,为
键能计算焓变:ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量。
6.常见放热反应
①所有的燃烧反应;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④活泼金属与水或酸的反应;⑤物质的缓慢氧化;⑥铝热反应;⑦生石灰与水的反应
7.常见吸热反应
①大多数分解反应;②铵盐与碱的反应(如 Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 晶体);③以 C、H2、CO 为还原剂的某些氧化还原反应(如 C 与 H2O(g)、C 与 CO2);④碳酸氢盐与酸的反应(如 NaHCO3 与盐酸)
8.吸热、放热反应的判断方法
宏观角度:根据反应物总能量(总焓)与生成物总能量(总焓)的相对大小判断。反应物总能量 生成物总能量的反应为放热反应,反之为吸热反应。
微观角度:根据化学键断裂和形成时能量变化的相对大小判断。断键吸收的总能量 成键放出的总能量的反应为吸热反应,反之为放热反应。
⚠️易错提醒
ΔH 的正、负表示吸热还是放热:放热反应 ΔH 为负值(ΔH<0),吸热反应 ΔH 为正值(ΔH>0)。ΔH 的符号、数值和单位是一个整体,比较 ΔH 大小时要带"+""-"号比较。
⚠️易混易错
物理变化也有热效应:物质的三态变化、溶解、浓硫酸稀释等物理过程也伴随能量变化,但不属于吸热反应或放热反应(吸热、放热反应仅指化学变化)。
考点三 反应热的测量
1.实验原理
在环境温度不变时,根据测得体系的温度变化和有关物质的比热容来计算反应热: 。反应放出的热量 Q 与中和反应生成的水的物质的量对应,据此换算生成 时放出的热量即为中和反应的反应热。
2.实验装置(简易量热计)
3.实验步骤
(1)反应物温度的测量。
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。
②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的 。
(2)反应后体系温度的测量。
打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化,将 记为反应后体系的温度(t2)。
(3)重复上述步骤(1)至步骤(2)两次。
4.数据处理
(1)取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度(t1)。计算温度差(t2-t1)。
(2)取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
(3)根据温度差和比热容等计算反应热。
为了计算简便,可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同,并忽略量热计的比热容,则:
①50 mL 0.50 mol·L-1 盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。
②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃),50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为:
。
③生成1 mol H2O时放出的热量为 。
5.误差分析:NaOH 溶液有少量溅出、分多次倒入、保温隔热效果差、用铜棒代替玻璃搅拌器,均使测得反应热数值 ;用浓硫酸、NaOH 固体代替稀溶液,测得数值 ;用醋酸代替盐酸,测得数值 。
⚠️易错提醒
(1)应使用强酸、强碱的稀溶液,避免浓酸(浓碱)溶解热、弱酸(弱碱)电离热的干扰。
(2)使用同一支温度计,测一种溶液后用水冲洗干净并擦干。
(3)动作要快,尽量减少热量散失;酸碱溶液配好后充分冷却至室温再使用。
考点四 热化学方程式
1.概念
能够表示 的化学方程式叫做热化学方程式。
2.表示意义
(1)热化学方程式不仅表明了化学反应中的 变化,也表明了化学反应中的 变化。
(2)热化学方程式中物质的化学计量数,表示实际参加反应的反应物的 和实际生成的生成物的 。
(3)热化学方程式中的反应热与反应物、生成物的 相对应。
3.书写热化学方程式时应注意:
(1)ΔH 与物质的聚集状态有关,因为物质的聚集状态变化时会发生焓变,故应标明 。通常用英文字母 s、l、g 分别表示 、 和 ,用 aq 表示 ,通常指稀溶液。
(2)ΔH 要注明反应的温度和压强,一般不注明时,表示的反应温度为 298 K、压强为 100 kPa。
(3)ΔH 的单位一般是 。在相同条件下正向反应和逆向反应的 ΔH 。
(4)ΔH 与化学方程式 :化学计量数表示物质的量,可以是整数或分数;ΔH 的数值与化学计量数成正比。
下面是25 ℃、101 kPa下的四个热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ•mol-1
②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
④H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH=241.8 kJ•mol-1
①②相比,反应热(焓变)数值不同的原因是 。
②③相比,若化学方程式的化学计量数扩大一倍,则反应热数值 。
①④相比,可得出的结论是正向、逆向反应的焓变数值 ,符号 。
⚠️方法点拨
“五”审突破热化学方程式正误判断
①审符号:放热反应为"-",吸热反应为"+";
②审单位:单位必须为 kJ·mol-1,易错写成"kJ"或漏写;
③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;
④审数值:ΔH 的数值必须与化学方程式中物质前的化学计量数相对应,化学计量数与 ΔH 成正比;反应逆向进行时,反应热数值相等、符号相反;
⑤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;表示中和热的热化学方程式中水的化学计量数必须是1。
考点五 化学反应焓变的计算
1.盖斯定律的理解
(1)大量实验证明,一个化学反应,不论是 完成,还是 完成,其总的热效应是 的。
(2)化学反应的焓变(ΔH)只与反应体系的 和 有关,而与反应的 无关。
(3)始态和终态相同的反应途径有如下三种:
ΔH= = 。
2.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)有些反应速率很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。
3.运用盖斯定律解题的常用方法
(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:即运用所给化学方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。
如:求P4(白磷,s)===4P(红磷,s)的热化学方程式。
已知:P4(白磷,s)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH1 ①
P(红磷,s)+O2(g)===P4O10(s) ΔH2 ②
即可用①-②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式:P4(白磷,s)===4P(红磷,s) ΔH=ΔH1-4ΔH2。
⚠️易错提醒
(1)热化学方程式同乘以某一个数时,反应热数值也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时,同种物质之间可相加减,反应热也随之相加减,所求之和为其代数和。
(3)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变。
考点六 燃烧热、中和热
1.燃烧热与中和热的比较
燃烧热
中和热
定义
在 和 时, 纯物质 生成 时所放出的热量,叫做该物质的燃烧焓,习惯上又称燃烧热,单位是 。
在 中,酸跟碱发生中和反应生成 时放出的热量叫中和热。25 ℃(298 K)、101 kPa(100 kPa)下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成 1 mol H2O 放出 热量。
条件
稳定产物:C→ 、H→ 、S→ 、N→ 。燃烧热均为负值,通常由实验测得。
弱酸(弱碱)参与时因电离吸热,数值 57.3 kJ;浓硫酸参与时因溶于水放热,数值 57.3 kJ。
相同点
均为放热反应,ΔH<0,单位均为 kJ·mol-1
均为放热反应,ΔH<0,单位均为 kJ·mol-1
反应物的量
1 mol 可燃物
不一定为 1 mol
生成物的量
不确定(稳定产物)
生成水的物质的量为 1 mol
表示方法
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
2.热值
(1)定义:100 kPa 时, 燃料 所放出的热量叫做该燃料的热值。
(2)热值是燃料质量优劣的重要参数。
⚠️易错提醒
中文叙述燃烧热、中和热时可不带"负号"(如"CH4 的燃烧热为 891 kJ·mol-1"),但用 ΔH 表示时一定要带"负号"(ΔH=-891 kJ·mol-1)。
考点七 燃料的充分燃烧和利用
1.燃料的充分燃烧:固体燃料粉碎、液体燃料喷成雾状,增大燃料与空气的接触面积;通入 空气(过多会带走热量)。
2.热能的充分利用:改进设备、利用余热、防止热损失;工业上常用 回收利用热能。
题型一 焓变与能量图象
典例1 (25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)反应能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.因为是分解反应,所以该反应吸热
B.由途径a变成b改变了该反应的焓变
C.1mol的能量高于1mol的能量
D.该反应说明比稳定
💡破题要诀
读能量变化图"四看":一看起点终点(反应物、生成物能量高低→吸放热);二看最高点(过渡态,定活化能);三看曲线走向(放热下降、吸热上升、有催化剂先升后降);四看中间态(有无中间产物、分几步)。
迁移应用
1.(25-26高二上·上海·阶段检测)丙烷也能与氯气发生反应,其反应过程中链传递的一步反应能量变化如下图所示。
则断裂中键比断裂中所需能量
A.大 B.小 C.无法比较 D.相等
2.(24-25高二下·上海·期中)能表示反应与氯化铵(s)反应的焓变示意图的是
A. B. C. D.
题型二 热化学方程式正误判断
典例2 (25-26高二上·上海·期中)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
💡破题要诀
书写热化学方程式易错四点:(1)物质状态(s、l、g、aq)缺一不可,状态错则焓变数值、正负全部出错;(2) ΔH 单位漏写或写成 kJ;(3)化学计量数与 ΔH 不同步翻倍(计量数翻倍 ΔH 需同步翻倍);(4)可逆反应 ΔH 代表完全转化的热量,不能按实际平衡放热判断。
迁移应用
3.下列热化学方程式或叙述正确的是
A.已知甲烷的燃烧热为,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:
B.已知 ,则金刚石比石墨稳定
C.已知 ,则在一定条件下向密闭容器中充入和充分反应放出的热量
D.已知 ,则的
4.0.5mol完全燃烧生成和液态时,放出445kJ热量,则下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
题型三 反应热的大小比较
典例3 (25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)已知氯气跟氢气反应的热化学方程式如下:
① ②
有关上述反应的叙述正确的是
A.
B.反应物的总键能小于生成物的总键能
C.生成1mol HCl(g)时放出的热量多于生成1mol HCl(l)时放出的热量
D.1mol HCl(g)具有的能量小于1mol HCl(l)具有的能量
💡破题要诀
1.根据物质聚集状态比较
同一物质:能量 E(g)>E(l)>E(s)。同一反应,生成物状态不同,ΔH 不同。如 S(s)+O2(g)=SO2(g) 与 S(g)+O2(g)=SO2(g),气态硫能量更高,燃烧放热更多,ΔH 更小。
2.根据反应进行的程度比较
(1)燃烧越充分,放热越多,ΔH 越小。如 C(s)+O2(g)=CO(g) 与 C(s)+O2(g)=CO2(g),后者完全燃烧放热多,ΔH 更小。
(2)可逆反应实际放出(吸收)的热量小于相应热化学方程式中 ΔH 的绝对值。
3.根据盖斯定律比较
将不同反应通过盖斯定律运算联系起来,依据运算后新反应的 ΔH 比较原各反应 ΔH 的大小。
4.比较口诀:先定吸放热(定符号),再比绝对值(比热量),最后带符号(比 ΔH)。
迁移应用
5.(24-25高二上·上海·阶段检测)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) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
B.含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则该反应的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ·mol-1
C.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多
D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=a kJ·mol-1,则将14g N2(g)和足量H2置于一密闭容器中,充分反应后放出0.5a kJ的热量
6.已知:H2S在与不足量的O2反应时,生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH2
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g) ΔH3
判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系正确的是
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH1>ΔH3
题型四 物质的量、质量与能量的换算
典例4 (25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。
已知:
计算298 K时由C(石墨,s)和生成1 mol 反应的焓变
A. B.+453.4 C.+226.7 D.
💡破题要诀
燃烧热是指1mol燃烧物,因此需要换算成质量,再根据质量比和热量比进行求解。
迁移应用
7.已知两个热化学方程式:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1,现有炭粉和H2组成的悬浮气共0.2mol,使其在O2中完全燃烧生成CO2和水蒸气,共放出63.53 kJ的热量,则炭粉与H2的质量之比是
A.1:1 B.1:2 C.1:6 D.6:1
8.已知:25℃、时,完全燃烧生成液态水放出的热量,下列热化学方程式中书写正确的是
A.
B.
C.
D.
题型五 有关键能与反应热的计算
典例5 (25-26高二上·上海嘉定·期中)与经催化重整制氢:,已知该反应中相关的化学键键能数据如下表:
化学键
键能
413
745
436
1075
则该反应的是
A. B. C. D.
💡破题要诀
(1) 明确每种反应物和生成物分子中的化学键种类。
(2) 根据热化学方程式中各物质的化学计量数计算反应物的总键能和生成物的总键能。
(3)依据“ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能”计算反应热
迁移应用
9.氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A.吸热反应都需要加热,放热反应都不需要加热
B.水蒸气断开2 mol氧氢键吸收930 kJ能量
C.相同条件下,1 mol氢原子的能量为,1 mol氢分子的能量为,则
D.该反应生成1 mol水蒸气时放出245 kJ的热量
10.已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=﹣91kJ•mol-1则断开1molCO中的化学键需吸收的能量为
化学键
C≡O
H﹣H
H﹣O
C﹣H
C﹣O
键能/(kJ·mol﹣1)
x
436
463
414
326
A.738kJ B.817kJ C.1068kJ D.1157kJ
题型六 有关盖斯定律的计算
典例6 (25-26高二上·上海嘉定·期中)发射卫星时可用肼()为燃料,用二氧化氮为氧化剂,两者反应生成氮气和水蒸气。
已知:
则 ______________________。
💡破题要诀
利用盖斯定律计算反应热的“四步骤”
1.找出:根据求解的热化学方程式中的反应物和生成 物找出可用的已知热化学方程式;
2.调整:(1)根据待求解的热化学方程式调整已知热化学方程式的方向,同时调整 ΔH的符号
(2)根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行化简或扩大相应的倍数
3.加和:将调整好的热化学方程式进行加和;
4.求焓:ΔH随热化学方程式的调整而相应进行加和、减、乘、除运算
迁移应用
11.(25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)生产水煤气过程中有以下反应:
① ΔH1;
② ΔH2;
③ ΔH3;
上述反应ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系为________________________。
12.(25-26高二上·上海·阶段检测)利用和催化重整可制得合成气、,已知:
I.
II.
Ⅲ.
则反应的___________(用含、、的代数式表示)。
基础固本练(限时:15分钟)
1.(25-26高二上·上海·期中)已知、下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:
C(石墨)
C(金刚石)
据此判断,下列说法中正确的是
A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量石墨的能量比金刚石的低,石墨更稳定
B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量石墨的能量比金刚石的高,金刚石更稳定
C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量石墨的能量比金刚石的低,石墨更稳定
D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量石墨的能量比金刚石的高,金刚石更稳定
2.(25-26高二上·上海·期中)下列属于吸热的化学反应是
①碘单质升华;②镁条在CO2中燃烧;③C与CO2反应生成CO;④钼热反应;⑤与反应。
A.①③ B.①② C.②④ D.③⑤
3.(25-26高二上·上海·阶段检测)下列说法不正确的是
A.浓H2SO4稀释是放热过程
B.石墨转变为金刚石是吸热反应,则金刚石比石墨更稳定
C.热化学方程式中的与反应是否可逆无关
D.吸热反应中,反应物化学键断裂吸收的总能量高于产物形成化学键放出的总能量
4.(25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)已知某些化学键的键能数据如下表:
共价键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
键能/
436
247
434
则反应的焓变________。
A. B.185 C.249 D.
5.(25-26高二上·上海·期中)已知(石墨)(金刚石),在该反应过程中其能量变化如图所示,有关该反应的描述正确的是
A.该反应为放出热量的反应
B.等物质的量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量相同
C.该反应为氧化还原反应
D.石墨比金刚石稳定
6.(25-26高二上·上海·期中)2025年海南大学科研团队设计纳米钯作催化剂,在70℃温和条件下实现了甲烷高效转化为甲醇:。由几种化学键的键能E(kJ·mol-1)计算该反应的(kJ·mol-1)
化学键
E/kJ·mol-1
a
b
c
d
A. B. C. D.
7.(24-25高二上·上海·阶段检测)下列说法正确的是
A.的燃烧热为-890.31,则 ΔH=-890.31
B.和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3,则和反应的中和热ΔH=-114.6
C.一定条件下, ΔH=-14.9,则该条件下分解1mol HI吸收的热量为7.45kJ
D.同温同压时,等物质的量的氢气和氯气发生反应:,在光照和点燃条件下的ΔH不同
8.(25-26高二上·上海·期中)氢气在氧气中燃烧生成液态水,放出热量,表示燃烧热的热化学方程式
A.
B.
C.
D.
9.(24-25高二上·上海·期中)未来新能源的特,点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列属于未来新能源标准的是
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A.①②③④⑥ B.②⑤⑥⑦⑧ C.③⑤⑥⑦⑧ D.①③④⑥⑧
综合进阶练(限时:15分钟)
1.(24-25高二上·上海·期中)汽车尾气中含有和等有害气体,三元催化转化器可将汽车尾气中的和转化为和,每生成,反应放出热量,该反应的热化学方程式为_____________。
2.(24-25高二上·上海·期中)由和反应生成和的能量变化如图所示。则反应过程中,每生成,理论上放出的热量为_____________。若向该反应中加入催化剂则正反应活化能将_____________(“变大”、“变小”或“不变”),反应热将_____________。(“变大”、“变小”或“不变”)
3.(25-26高二上·上海闵行·阶段检测)可转化为,在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃,时:
则______。
4.(25-26高二上·上海·阶段检测)SO2尾气回收后可以用于制硫酸,工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料制取硫酸。
(1)已知:12.0 g FeS2固体与氧气完全反应生成红色粉末和SO2气体,放出热量为85.3 kJ。写出热化学方程式:___________。
(2)SO2尾气可以在通空气条件下用石灰石浆液吸收,生成石膏,写出反应的化学方程式:___________。
(3)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.若,则2 mol H2O2(aq)的能量小于2 mol H2O(l)和1 mol O2(g)的总能量
C.若,则1 mol SO2和0.5 mol O2的键能之和大于1 mol SO3的键能
D.工业制硫酸时用98.3%的浓硫酸吸收SO3目的是提高SO3的吸收率
5.(25-26高二上·上海闵行·阶段检测)某实验小组设计用的NaOH溶液100 mL与的盐酸100 mL置于如图所示的装置中进行测定中和反应反应热的实验。
(1)该装置中缺少的一种玻璃仪器是______;
(2)大烧杯杯口若不盖泡沫塑料板,测得中和反应的反应热将______
A.偏大 B.偏小 C.无影响 D.无法判断
(3)实验中,所用NaOH稍过量的原因是______。
(4)该实验小组做了三次实验,每次取盐酸和NaOH溶液各100mL,并记录原始数据:
实验序号
起始温度
终止温度
温差
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
28.0
3.0
2
25.1
25.1
25.1
28.2
3.1
3
25.1
25.1
25.1
28.0
2.9
已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为中和后混合液,则该中和反应的反应热______。(保留到小数点后1位)
创新思维练(限时:10分钟)
1.(25-26高二上·上海·期中)已知: ,甲烷完全燃烧与不完全燃烧的热效应如下图所示。
(1)写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式_____________。
(2)CO的燃烧热_______。
2.(25-26高二上·上海闵行·阶段检测)汽车发动机工作时会引发和反应,生成等污染大气,其中生成NO的能量变化如图所示,则图中三种分子最稳定的是______,图中对应反应的热化学方程式为______。
3.(24-25高三上·上海·期中)H2S存在于多种燃气中,脱除燃气中H2S的方法很多。某种化学链技术脱除H2S的原理如图所示:
(1)“H2S氧化”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(2)“HI分解”时,每1 mol HI分解生成碘蒸气和氢气时,吸收13 kJ的热量,填写下表空白处。
化学键
H—H
I—I
HI
键能(kJmol-1)
436
_______
298
(3)写出Bunsen反应的化学方程式_______。
4.(23-24高二上·上海·阶段检测)已知 CH4的燃烧热为 890.3 kJ·mol-1。
(1)若,则a______________ 890.3(填“>”“<”或“=”)。
(2)对烟道气中的 SO2进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法:一定条件下,由 SO2和 CO 反应生成 S 和 CO2的能量变化如图所示,每生成 16 g S(s),该反应___________ (填“放出”或“吸收”)的热量为______________kJ。
(3)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如下:
反应Ⅰ:
反应 Ⅲ:
反应Ⅱ的热化学方程式为__________________ 。
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专题01 化学反应的热效应
01 期中考情透视
02 复习目标锚定
03 知识体系构建
04 核心考点精讲
考点一 系统的内能 / 考点二 化学反应的焓变 / 考点三 反应热的测量 / 考点四 热化学方程式
考点五 化学反应焓变的计算 / 考点六 燃烧热、中和热 / 考点七 燃料的充分燃烧和利用
05 重难题型突破
题型一 焓变与能量图象 / 题型二 热化学方程式的正误判断 / 题型三 反应热的大小比较
题型四 物质的量、质量与能量的换算 / 题型五 有关键能与反应热的计算
题型六 有关盖斯定律的计算
06 限时分层演练
基础固本练 / 综合进阶练 / 创新思维练
本专题核心考点覆盖反应热与焓变的概念辨析、放热反应与吸热反应判断、热化学方程式书写与正误判断、盖斯定律应用、燃烧热与中和热概念辨析、反应热大小比较;命题上常结合工业真实反应、能源素材设置情境,比如以氢能制备、化石燃料燃烧、中和反应实验、反应历程能量图、催化反应能量变化这些场景为载体;常考题型集中在吸热(或放热)判断、焓变概念辨析、热化学方程式正误判断、盖斯定律计算、能量图像分析、燃烧热与中和热的理解等,整体以基础和中档计算为主,是化学反应原理板块开篇核心内容,为后续化学平衡、电化学奠定能量视角基础。
识记
学会从能量变化的角度认识化学反应,认识化学变化的本质不仅有新物质生成,也 常伴有能量的转化。
理解
知道等压条件下,化学反应的反应热可以用焓变表示;理解热化学方程式的书写 规则。 能完成中和反应的反应热测定实验,培养科学探究能力;
应用
从能量守恒定律和盖斯定律等感知化学反应过程中能量变化所遵循的客观规律,并能运用这些规律解决一些简单的实际问题。能基于能量利用需求选择反应和设计能量转化路径,促进科学态度与创新意识的养成。 通过对燃料的充分燃烧和热能的充分利用等内容的学习树立节约资源、保护环境的可持续发展意识,从自身做起,形成简约适度、绿色低碳的生活方式。
考点一 系统的内能
1.体系与环境
被研究的对象称为体系(又称系统),体系以外的、与体系相关的其他部分称为环境。
2.内能
内能是体系内物质各种能量的总和,用符号U表示。当温度、压强、物质的聚集状态等发生改变时,内能随之改变。内能的变化用符号ΔU表示。
3.热容
在不发生化学反应和物质聚集状态不变的条件下,一定量物质吸收热量,温度每升高 1 K 时所吸收的热量称为该物质的热容,用符号 C 表示,单位是 J · K -1 。
4.比热容
单位质量物质的热容称为该物质的比热容,用符号 c 表示,常用单位是 kJ · K -1 · kg -1。
一定质量的物质在温度上升或降低时所需吸收或释放的热量:Q = cmΔT
5.热与功
体系与环境之间由于温度差交换或传递的能量称为热,用Q表示;除热以外其他各种形式传递的能量称为功,用W表示。体系内能的变化遵循能量守恒定律,即ΔU=Q+W。
⚠️易错提醒
①热量是指因温度不同而在系统与环境之间交换或传递的能量,用符号Q表示。
②除热以外,其他各种形式传递的能量都称为功, 用符号W表示。系统因体积变化所做的功称为体积功,除体积功以外,其他的功如电功、机械功、光能等都称为非体积功,或称其他功。
③系统与环境可以根据需要来划分,有一定的人为性。
考点二 化学反应的焓变
1.反应热
在一定温度下,化学反应过程中吸收或释放的热称为化学反应的热效应,简称反应热,用符号Q表示。体系从环境吸热,Q>0;体系对环境放热,Q<0。
2.焓(H)
是一种与内能有关的物理量。系统状态发生变化,焓也随之改变。
3.焓变
在等压、只做体积功条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变,用符号ΔH表示,常用单位是kJ·mol-1。反应的焓变等于生成物与反应物的焓之差:
ΔH=ΣH(生成物)-ΣH(反应物)
4.放热反应与吸热反应
ΔH<0 时为放热反应,反应体系向环境释放能量;ΔH>0 时为吸热反应,反应体系从环境吸收能量。
5.化学键与放热、吸热反应
本质原因:化学反应的本质是化学键的断裂和形成。断裂原有的化学键需要吸收能量,生成新的化学键会释放能量。若反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量,该反应为放热反应;反之,为吸热反应
键能计算焓变:ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量。
6.常见放热反应
①所有的燃烧反应;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④活泼金属与水或酸的反应;⑤物质的缓慢氧化;⑥铝热反应;⑦生石灰与水的反应
7.常见吸热反应
①大多数分解反应;②铵盐与碱的反应(如 Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 晶体);③以 C、H2、CO 为还原剂的某些氧化还原反应(如 C 与 H2O(g)、C 与 CO2);④碳酸氢盐与酸的反应(如 NaHCO3 与盐酸)
8.吸热、放热反应的判断方法
宏观角度:根据反应物总能量(总焓)与生成物总能量(总焓)的相对大小判断。反应物总能量大于生成物总能量的反应为放热反应,反之为吸热反应。
微观角度:根据化学键断裂和形成时能量变化的相对大小判断。断键吸收的总能量大于成键放出的总能量的反应为吸热反应,反之为放热反应。
⚠️易错提醒
ΔH 的正、负表示吸热还是放热:放热反应 ΔH 为负值(ΔH<0),吸热反应 ΔH 为正值(ΔH>0)。ΔH 的符号、数值和单位是一个整体,比较 ΔH 大小时要带"+""-"号比较。
⚠️易混易错
物理变化也有热效应:物质的三态变化、溶解、浓硫酸稀释等物理过程也伴随能量变化,但不属于吸热反应或放热反应(吸热、放热反应仅指化学变化)。
考点三 反应热的测量
1.实验原理
在环境温度不变时,根据测得体系的温度变化和有关物质的比热容来计算反应热:Q=cmΔt。反应放出的热量 Q 与中和反应生成的水的物质的量对应,据此换算生成1molH2O时放出的热量即为中和反应的反应热。
2.实验装置(简易量热计)
3.实验步骤
(1)反应物温度的测量。
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。
②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。
(2)反应后体系温度的测量。
打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化,将最高温度记为反应后体系的温度(t2)。
(3)重复上述步骤(1)至步骤(2)两次。
4.数据处理
(1)取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度(t1)。计算温度差(t2-t1)。
(2)取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
(3)根据温度差和比热容等计算反应热。
为了计算简便,可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同,并忽略量热计的比热容,则:
①50 mL 0.50 mol·L-1 盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。
②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃),50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为:
(m1+m2)·c·(t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ。
③生成1 mol H2O时放出的热量为_kJ。
5.误差分析:NaOH 溶液有少量溅出、分多次倒入、保温隔热效果差、用铜棒代替玻璃搅拌器,均使测得反应热数值偏小;用浓硫酸、NaOH 固体代替稀溶液,测得数值偏大;用醋酸代替盐酸,测得数值偏小。
⚠️易错提醒
(1)应使用强酸、强碱的稀溶液,避免浓酸(浓碱)溶解热、弱酸(弱碱)电离热的干扰。
(2)使用同一支温度计,测一种溶液后用水冲洗干净并擦干。
(3)动作要快,尽量减少热量散失;酸碱溶液配好后充分冷却至室温再使用。
考点四 热化学方程式
1.概念
能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。
2.表示意义
(1)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。
(2)热化学方程式中物质的化学计量数,表示实际参加反应的反应物的物质的量和实际生成的生成物的物质的量。
(3)热化学方程式中的反应热与反应物、生成物的物质的量相对应。
3.书写热化学方程式时应注意:
(1)ΔH 与物质的聚集状态有关,因为物质的聚集状态变化时会发生焓变,故应标明物质的聚集状态。通常用英文字母 s、l、g 分别表示固态、液态和气态,用 aq 表示水溶液,通常指稀溶液。
(2)ΔH 要注明反应的温度和压强,一般不注明时,表示的反应温度为 298 K、压强为 100 kPa。
(3)ΔH 的单位一般是 kJ · mol-1 。在相同条件下正向反应和逆向反应的 ΔH 数值相同,符号相反。
(4)ΔH 与化学方程式一一对应:化学计量数表示物质的量,可以是整数或分数;ΔH 的数值与化学计量数成正比。
下面是25 ℃、101 kPa下的四个热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ•mol-1
②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
④H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH=241.8 kJ•mol-1
①②相比,反应热(焓变)数值不同的原因是生成物中水的状态不同。
②③相比,若化学方程式的化学计量数扩大一倍,则反应热数值扩大一倍,符号不变。
①④相比,可得出的结论是正向、逆向反应的焓变数值相同,符号相反。
⚠️方法点拨
“五”审突破热化学方程式正误判断
①审符号:放热反应为"-",吸热反应为"+";
②审单位:单位必须为 kJ·mol-1,易错写成"kJ"或漏写;
③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;
④审数值:ΔH 的数值必须与化学方程式中物质前的化学计量数相对应,化学计量数与 ΔH 成正比;反应逆向进行时,反应热数值相等、符号相反;
⑤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;表示中和热的热化学方程式中水的化学计量数必须是1。
考点五 化学反应焓变的计算
1.盖斯定律的理解
(1)大量实验证明,一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相等的。
(2)化学反应的焓变(ΔH)只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
(3)始态和终态相同的反应途径有如下三种:
ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
2.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)有些反应速率很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。
3.运用盖斯定律解题的常用方法
(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:即运用所给化学方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。
如:求P4(白磷,s)===4P(红磷,s)的热化学方程式。
已知:P4(白磷,s)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH1 ①
P(红磷,s)+O2(g)===P4O10(s) ΔH2 ②
即可用①-②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式:P4(白磷,s)===4P(红磷,s) ΔH=ΔH1-4ΔH2。
⚠️易错提醒
(1)热化学方程式同乘以某一个数时,反应热数值也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时,同种物质之间可相加减,反应热也随之相加减,所求之和为其代数和。
(3)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变。
考点六 燃烧热、中和热
1.燃烧热与中和热的比较
燃烧热
中和热
定义
在指定温度和100 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧焓,习惯上又称燃烧热,单位是kJ·mol-1。
在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1 mol 液态 H2O时放出的热量叫中和热。25 ℃(298 K)、101 kPa(100 kPa)下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成 1 mol H2O 放出57.3 kJ热量。
条件
稳定产物:C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g)。燃烧热均为负值,通常由实验测得。
弱酸(弱碱)参与时因电离吸热,数值小于57.3 kJ;浓硫酸参与时因溶于水放热,数值大于57.3 kJ。
相同点
均为放热反应,ΔH<0,单位均为 kJ·mol-1
均为放热反应,ΔH<0,单位均为 kJ·mol-1
反应物的量
1 mol 可燃物
不一定为 1 mol
生成物的量
不确定(稳定产物)
生成水的物质的量为 1 mol
表示方法
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
2.热值
(1)定义:100 kPa 时,单位质量或单位体积的燃料完全燃烧所放出的热量叫做该燃料的热值。
(2)热值是燃料质量优劣的重要参数。
⚠️易错提醒
中文叙述燃烧热、中和热时可不带"负号"(如"CH4 的燃烧热为 891 kJ·mol-1"),但用 ΔH 表示时一定要带"负号"(ΔH=-891 kJ·mol-1)。
考点七 燃料的充分燃烧和利用
1.燃料的充分燃烧:固体燃料粉碎、液体燃料喷成雾状,增大燃料与空气的接触面积;通入适量空气(过多会带走热量)。
2.热能的充分利用:改进设备、利用余热、防止热损失;工业上常用热交换器回收利用热能。
题型一 焓变与能量图象
典例1 (25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)反应能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.因为是分解反应,所以该反应吸热
B.由途径a变成b改变了该反应的焓变
C.1mol的能量高于1mol的能量
D.该反应说明比稳定
【答案】C
【解析】A.分解反应不一定都是吸热反应,由能量变化图可知反应物总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应,A错误;
B.焓变只与反应的始态和终态有关,与反应途径无关,途径a和b的始态、终态相同,焓变不变,B错误;
C.由图可知的总能量高于和的总能量,因此的能量高于和的总能量,故的能量高于的能量,C正确;
D.物质能量越低越稳定,能量高于,故更稳定,D错误;
故选C。
💡破题要诀
读能量变化图"四看":一看起点终点(反应物、生成物能量高低→吸放热);二看最高点(过渡态,定活化能);三看曲线走向(放热下降、吸热上升、有催化剂先升后降);四看中间态(有无中间产物、分几步)。
迁移应用
1.(25-26高二上·上海·阶段检测)丙烷也能与氯气发生反应,其反应过程中链传递的一步反应能量变化如下图所示。
则断裂中键比断裂中所需能量
A.大 B.小 C.无法比较 D.相等
【答案】A
【解析】从能量图可知:两种路径的反应物总能量相同;断裂端基中C-H键得到的产物总能量,高于断裂中间中C-H键得到的产物总能量。该步反应中,两种路径均只断裂1mol C-H键、生成1mol H-Cl键,H-Cl键的成键放热量相同。根据能量关系: ,变形得:,由于、都相同,因此产物能量越高,断裂对应C-H键所需能量越大。因此断裂中1mol C-H键比断裂中1mol C-H键所需能量更大,选A。
2.(24-25高二下·上海·期中)能表示反应与氯化铵(s)反应的焓变示意图的是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】与氯化铵(s)的反应是吸热反应,因此生成物的焓比反应物的焓大,按照反应历程,箭头应由反应物指向生成物,故选D。
题型二 热化学方程式正误判断
典例2 (25-26高二上·上海·期中)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
【解析】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。
💡破题要诀
书写热化学方程式易错四点:(1)物质状态(s、l、g、aq)缺一不可,状态错则焓变数值、正负全部出错;(2) ΔH 单位漏写或写成 kJ;(3)化学计量数与 ΔH 不同步翻倍(计量数翻倍 ΔH 需同步翻倍);(4)可逆反应 ΔH 代表完全转化的热量,不能按实际平衡放热判断。
迁移应用
3.下列热化学方程式或叙述正确的是
A.已知甲烷的燃烧热为,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:
B.已知 ,则金刚石比石墨稳定
C.已知 ,则在一定条件下向密闭容器中充入和充分反应放出的热量
D.已知 ,则的
【答案】D
【解析】A.燃烧热的是指1mol可燃物完全燃烧生成指定物质所放出的热量,甲烷燃烧生成的指定物质为二氧化碳和液态水,故A错误;
B.该反应为吸热反应,那么生成物的能量高于反应物的能量,即金刚石的能量高于石墨的能量,而能量越高越不稳定,所以石墨比金刚石更稳定,故B错误;
C.该反应为可逆反应,在一定条件下向密闭容器中充入和充分反应,反应物无法全部消耗,所以放出的热量小于,故C错误;
D.根据已知热化学方程式 ,则由盖斯定律可知的,故D正确;
故选D。
4.0.5mol完全燃烧生成和液态时,放出445kJ热量,则下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A.0.5mol完全燃烧生成和液态时放出445kJ热量,热化学方程式中水的状态不是液体,故A错误;
B.1mol甲烷完全燃烧生成和液态时放出的热量为445kJ÷0.5=890kJ,此反应是放热反应,即ΔH<0,故B错误;
C.2mol甲烷完全燃烧和液态时放出的热量为(445kJ÷0.5)×2=1780kJ,此反应是放热反应,即ΔH<0,,故C正确;
D.热化学方程式中水的状态不是液体,若生成气态水,则放出的热量会放变少,故D错误;
选C。
题型三 反应热的大小比较
典例3 (25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)已知氯气跟氢气反应的热化学方程式如下:
① ②
有关上述反应的叙述正确的是
A.
B.反应物的总键能小于生成物的总键能
C.生成1mol HCl(g)时放出的热量多于生成1mol HCl(l)时放出的热量
D.1mol HCl(g)具有的能量小于1mol HCl(l)具有的能量
【答案】B
【解析】A.同一物质气态时的能量大于液态,反应①中反应物为气态、,生成物为液态,放出的热量比反应②多,放热反应的为负值,放热越多越小,故,A错误;
B.反应②为放热反应,反应物总键能生成物总键能,因此反应物的总键能小于生成物的总键能,B正确;
C.反应①的反应物为气态,反应②的反应物为液态,气态反应物的能量高于液态,且HCl(g)液化也会释放热量,因此反应①生成1mol HCl(l)放出的热量大于反应②生成1mol HCl(g)放出的热量,C错误;
D.同一物质气态时的能量高于液态,因此1mol 具有的能量大于1mol 具有的能量,D错误;
故选B。
💡破题要诀
1.根据物质聚集状态比较
同一物质:能量 E(g)>E(l)>E(s)。同一反应,生成物状态不同,ΔH 不同。如 S(s)+O2(g)=SO2(g) 与 S(g)+O2(g)=SO2(g),气态硫能量更高,燃烧放热更多,ΔH 更小。
2.根据反应进行的程度比较
(1)燃烧越充分,放热越多,ΔH 越小。如 C(s)+O2(g)=CO(g) 与 C(s)+O2(g)=CO2(g),后者完全燃烧放热多,ΔH 更小。
(2)可逆反应实际放出(吸收)的热量小于相应热化学方程式中 ΔH 的绝对值。
3.根据盖斯定律比较
将不同反应通过盖斯定律运算联系起来,依据运算后新反应的 ΔH 比较原各反应 ΔH 的大小。
4.比较口诀:先定吸放热(定符号),再比绝对值(比热量),最后带符号(比 ΔH)。
迁移应用
5.(24-25高二上·上海·阶段检测)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) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
B.含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则该反应的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ·mol-1
C.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多
D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=a kJ·mol-1,则将14g N2(g)和足量H2置于一密闭容器中,充分反应后放出0.5a kJ的热量
【答案】B
【解析】A.石墨转化为金刚石的,为吸热反应,说明石墨能量更低,能量越低物质越稳定,因此石墨比金刚石稳定,A错误;
B.的物质的量为,与稀盐酸完全中和放出热量,可推得完全中和生成放出热量,热化学方程式书写规范,,B正确;
C.等质量的硫蒸气能量高于硫固体,二者完全燃烧的产物相同,因此硫蒸气燃烧放出的热量更多,前者放热更多,C错误;
D.该反应为可逆反应,(即)无法完全反应,因此充分反应后不可能放出的热量,D错误;
故答案选B。
6.已知:H2S在与不足量的O2反应时,生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH2
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g) ΔH3
判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系正确的是
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH1>ΔH3
【答案】A
【解析】H2S与O2的反应为放热反应,焓变ΔH<0,等量的H2S反应越完全,放出的热量越多,焓变ΔH越小,则ΔH2>ΔH1;反应②生成的为H2O(l),反应③生成的为H2O(g),H2O(g)→H2O(l)时放热,则ΔH3>ΔH2,所以ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系为ΔH3>ΔH2>ΔH1。
故选A。
题型四 物质的量、质量与能量的换算
典例4 (25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。
已知:
计算298 K时由C(石墨,s)和生成1 mol 反应的焓变
A. B.+453.4 C.+226.7 D.
【答案】C
【解析】将已知热化学方程式依次编号为①②③,目标反应为,根据盖斯定律,目标反应=,代入焓变计算:,答案选C。
💡破题要诀
燃烧热是指1mol燃烧物,因此需要换算成质量,再根据质量比和热量比进行求解。
迁移应用
7.已知两个热化学方程式:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1,现有炭粉和H2组成的悬浮气共0.2mol,使其在O2中完全燃烧生成CO2和水蒸气,共放出63.53 kJ的热量,则炭粉与H2的质量之比是
A.1:1 B.1:2 C.1:6 D.6:1
【答案】D
【解析】设炭粉的物质的量为,的物质的量为,根据题意可列方程:
1. 总物质的量:
2. 总放热量:1mol 完全燃烧放热,1mol 完全燃烧放热,故
联立解得,,则:
,,质量比为。
故选D。
8.已知:25℃、时,完全燃烧生成液态水放出的热量,下列热化学方程式中书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】A.2 mol 完全燃烧生成液态水放出的热量为,应为,A错误;
B.1 mol 完全燃烧生成液态水放出的热量为,热化学方程式中物质聚集状态、的符号和数值均符合要求,B正确;
C.题干明确反应生成液态水,该方程式中水的状态为气态,不符合题意,C错误;
D.燃烧属于放热反应,应为负值,且产物应为液态水,D错误;
故选B。
题型五 有关键能与反应热的计算
典例5 (25-26高二上·上海嘉定·期中)与经催化重整制氢:,已知该反应中相关的化学键键能数据如下表:
化学键
键能
413
745
436
1075
则该反应的是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】反应焓变的计算公式为反应物总键能生成物总键能,据此代入数据可得,故选A。
💡破题要诀
(1) 明确每种反应物和生成物分子中的化学键种类。
(2) 根据热化学方程式中各物质的化学计量数计算反应物的总键能和生成物的总键能。
(3)依据“ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能”计算反应热
迁移应用
9.氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A.吸热反应都需要加热,放热反应都不需要加热
B.水蒸气断开2 mol氧氢键吸收930 kJ能量
C.相同条件下,1 mol氢原子的能量为,1 mol氢分子的能量为,则
D.该反应生成1 mol水蒸气时放出245 kJ的热量
【答案】A
【解析】A.反应的吸放热与反应是否需要加热无必然联系,吸热反应不一定需要加热,如与的反应为吸热反应,常温即可发生;放热反应也可能需要加热,如碳的燃烧需要点燃,A错误;
B.中含有键,由图可知形成的共价键释放能量,断键和成键的能量变化相反,故水蒸气断开氧氢键吸收能量,B正确;
C.断裂键需要吸收能量,即原子的总能量高于分子的总能量,故,C正确;
D.反应的反应物键能总和生成物键能总和,代入数据得,故生成水蒸气时放出的热量,D正确;
故选A。
10.已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=﹣91kJ•mol-1则断开1molCO中的化学键需吸收的能量为
化学键
C≡O
H﹣H
H﹣O
C﹣H
C﹣O
键能/(kJ·mol﹣1)
x
436
463
414
326
A.738kJ B.817kJ C.1068kJ D.1157kJ
【答案】C
【解析】根据反应焓变等于反应物总键能减去生成物总键能,代入数据:,解得,即断开1 mol CO中的化学键需吸收1068 kJ能量。
故选C。
题型六 有关盖斯定律的计算
典例6 (25-26高二上·上海嘉定·期中)发射卫星时可用肼()为燃料,用二氧化氮为氧化剂,两者反应生成氮气和水蒸气。
已知:
则 ______________________。
【答案】
【解析】设已知反应:① ② 根据盖斯定律,目标反应可由②×2 - ①得到,因此焓变满足,代入数值计算:。
💡破题要诀
利用盖斯定律计算反应热的“四步骤”
1.找出:根据求解的热化学方程式中的反应物和生成 物找出可用的已知热化学方程式;
2.调整:(1)根据待求解的热化学方程式调整已知热化学方程式的方向,同时调整 ΔH的符号
(2)根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行化简或扩大相应的倍数
3.加和:将调整好的热化学方程式进行加和;
4.求焓:ΔH随热化学方程式的调整而相应进行加和、减、乘、除运算
迁移应用
11.(25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)生产水煤气过程中有以下反应:
① ΔH1;
② ΔH2;
③ ΔH3;
上述反应ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系为________________________。
【答案】
【解析】本题考查盖斯定律的应用:化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关,与反应路径无关。将反应①和反应②的热化学方程式相加,可消去,恰好得到反应③,因此反应③的焓变等于反应①、②的焓变之和,即。
12.(25-26高二上·上海·阶段检测)利用和催化重整可制得合成气、,已知:
I.
II.
Ⅲ.
则反应的___________(用含、、的代数式表示)。
【答案】a+b-c
【解析】该反应等于反应I+反应II-反应III,根据盖斯定律,有。
基础固本练(限时:15分钟)
1.(25-26高二上·上海·期中)已知、下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:
C(石墨)
C(金刚石)
据此判断,下列说法中正确的是
A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量石墨的能量比金刚石的低,石墨更稳定
B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量石墨的能量比金刚石的高,金刚石更稳定
C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量石墨的能量比金刚石的低,石墨更稳定
D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量石墨的能量比金刚石的高,金刚石更稳定
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,将石墨燃烧的热化学方程式减去金刚石燃烧的热化学方程式,可得反应的,故该反应为吸热反应;物质能量越低越稳定,说明等质量石墨能量低于金刚石,石墨更稳定,A符合题意;
故答案选A。
2.(25-26高二上·上海·期中)下列属于吸热的化学反应是
①碘单质升华;②镁条在CO2中燃烧;③C与CO2反应生成CO;④钼热反应;⑤与反应。
A.①③ B.①② C.②④ D.③⑤
【答案】D
【解析】A.①是物理变化,不属于化学反应;③是吸热反应,A错误;
B.①是物理变化,②是放热反应,B错误;
C.②和④均为放热反应,C错误;
D.③(C与CO2高温生成CO)和⑤(与氯化铵反应)均为吸热反应,D正确;
故选D。
3.(25-26高二上·上海·阶段检测)下列说法不正确的是
A.浓H2SO4稀释是放热过程
B.石墨转变为金刚石是吸热反应,则金刚石比石墨更稳定
C.热化学方程式中的与反应是否可逆无关
D.吸热反应中,反应物化学键断裂吸收的总能量高于产物形成化学键放出的总能量
【答案】B
【解析】A.浓硫酸稀释时会释放大量热量,A项正确;
B.石墨转变为金刚石吸热,说明金刚石能量更高,稳定性更差,故石墨更稳定,B项错误;
C.ΔH表示的是反应完全进行的焓变,与实际是否可逆无关,C项正确;
D.吸热反应中,反应物断键吸收的总能量高于产物成键释放的总能量,D项正确;
故选B。
4.(25-26高二上·上海嘉定·阶段检测)已知某些化学键的键能数据如下表:
共价键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
键能/
436
247
434
则反应的焓变________。
A. B.185 C.249 D.
【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,代入数据得,A正确;
5.(25-26高二上·上海·期中)已知(石墨)(金刚石),在该反应过程中其能量变化如图所示,有关该反应的描述正确的是
A.该反应为放出热量的反应
B.等物质的量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量相同
C.该反应为氧化还原反应
D.石墨比金刚石稳定
【答案】D
【解析】A.图中金刚石的能量高于石墨,因此石墨转化为金刚石时,该反应吸收热量,A错误;
B.等物质的量的石墨和金刚石完全燃烧都生成,金刚石的初始能量较高,转化为同一生成物时放出的热量更多,二者放热量不相同,B错误;
C.反应前后碳元素的化合价均为0价,没有电子转移,不属于氧化还原反应,C错误;
D.能量越低的物质通常越稳定,图中石墨的能量低于金刚石,因此石墨比金刚石稳定,D正确;
故选D。
6.(25-26高二上·上海·期中)2025年海南大学科研团队设计纳米钯作催化剂,在70℃温和条件下实现了甲烷高效转化为甲醇:。由几种化学键的键能E(kJ·mol-1)计算该反应的(kJ·mol-1)
化学键
E/kJ·mol-1
a
b
c
d
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】ΔH = 断裂的键能总和 - 形成的键能总和,CH4含4个C-H键,H2O含2个O-H键,则总断裂键能为4b+2c,CH3OH含3个C-H键、1个C-O键、1个O-H键,H2含1个H-H键,则总形成键能为3b+d+c+a,因此 ΔH = (4b+2c) - (3b+d+c+a) = b+c-a-d,故选A。
7.(24-25高二上·上海·阶段检测)下列说法正确的是
A.的燃烧热为-890.31,则 ΔH=-890.31
B.和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3,则和反应的中和热ΔH=-114.6
C.一定条件下, ΔH=-14.9,则该条件下分解1mol HI吸收的热量为7.45kJ
D.同温同压时,等物质的量的氢气和氯气发生反应:,在光照和点燃条件下的ΔH不同
【答案】C
【解析】A.燃烧热中产物水为液体,表示甲烷燃烧热的热化学方程式为: ΔH=-890.31,A错误;
B.和反应除了会生成水外,还会生成硫酸钙,也会有热量的变化,且中和热以生成1molH2O为标准,B错误;
C.根据 ΔH=-14.9可知,分解碘化氢需要吸热,且该条件下分解1mol HI吸收的热量为7.45kJ ,C正确;
D.反应热与反应物和生成物有关,和条件无关,D错误;
故选C。
8.(25-26高二上·上海·期中)氢气在氧气中燃烧生成液态水,放出热量,表示燃烧热的热化学方程式
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】A.燃烧热要求1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物,H的稳定氧化物为液态水,1mol 燃烧生成液态水放热285.8kJ,该热化学方程式物质状态、计量数、符号、单位均符合要求,A正确;
B.产物为气态水,不是燃烧生成的稳定氧化物,不符合燃烧热的定义,B错误;
C.热化学方程式中的计量数为2,对应2mol 燃烧的反应热,燃烧热要求可燃物的计量数为1,不符合要求,C错误;
D.产物为气态水不符合稳定氧化物要求,且为正值表示吸热,与燃烧放热的事实不符,D错误;
故选A。
9.(24-25高二上·上海·期中)未来新能源的特,点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列属于未来新能源标准的是
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A.①②③④⑥ B.②⑤⑥⑦⑧ C.③⑤⑥⑦⑧ D.①③④⑥⑧
【答案】C
【解析】①天然气、②煤、④石油均为传统化石能源,不可再生且燃烧时会产生大量污染物,不符合未来新能源标准,③未来可利用核聚变获取核能,核原料可从海水中大量提取,资源丰富、污染小,⑤太阳能、⑥生物质能、⑦风能、⑧氢能均满足资源丰富、污染小、可再生的特点,均符合未来新能源标准;
故选C。
综合进阶练(限时:15分钟)
1.(24-25高二上·上海·期中)汽车尾气中含有和等有害气体,三元催化转化器可将汽车尾气中的和转化为和,每生成,反应放出热量,该反应的热化学方程式为_____________。
【答案】
【解析】定反应体系:反应物为、,生成物为、,所有物质均为气态;氧化还原配平:元素从+2价降低为0价,每生成1 mol得到4 mol电子;元素从+2价升高为+4价,每反应1 mol失去2 mol电子,配平得; 计算焓变:14 g的物质的量为,生成0.5 mol放热373 kJ,则生成1 mol放热746 kJ,放热反应为负值,标注各物质聚集状态和焓变即得热化学方程式,为。
2.(24-25高二上·上海·期中)由和反应生成和的能量变化如图所示。则反应过程中,每生成,理论上放出的热量为_____________。若向该反应中加入催化剂则正反应活化能将_____________(“变大”、“变小”或“不变”),反应热将_____________。(“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 变小 不变
【分析】由图象可知该反应为放热反应,该反应的化学方程式为 ,对应。
【解析】由图可知,该反应的热化学方程式为 。
即每生成 ,放出 的热量,则生成 理论上放出的热量为 。
加入催化剂能改变反应历程,降低反应所需的活化能,故正反应活化能将变小;催化剂不能改变反应物和生成物的始态和终态,即不能改变反应物和生成物的总能量,故反应热 不变。
3.(25-26高二上·上海闵行·阶段检测)可转化为,在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃,时:
则______。
【答案】-130kJ·mol-1
【解析】已知:①;②;③;根据盖斯定律,①-③×2+②×2可得4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g),故△H=-1648kJ·mol-1-2×(-1480kJ·mol-1)+4×(-393kJ·mol-1)=-260kJ·mol-1;故-260 kJ·mol-1×=-130 kJ·mol-1。
4.(25-26高二上·上海·阶段检测)SO2尾气回收后可以用于制硫酸,工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料制取硫酸。
(1)已知:12.0 g FeS2固体与氧气完全反应生成红色粉末和SO2气体,放出热量为85.3 kJ。写出热化学方程式:___________。
(2)SO2尾气可以在通空气条件下用石灰石浆液吸收,生成石膏,写出反应的化学方程式:___________。
(3)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.若,则2 mol H2O2(aq)的能量小于2 mol H2O(l)和1 mol O2(g)的总能量
C.若,则1 mol SO2和0.5 mol O2的键能之和大于1 mol SO3的键能
D.工业制硫酸时用98.3%的浓硫酸吸收SO3目的是提高SO3的吸收率
【答案】(1)4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g)
(2)2SO2+2CaCO3+O2+4H2O=2 CaSO4·2H2O+2CO2
(3)D
【解析】(1)FeS2与O2反应产生Fe2O3、SO2,反应方程式为:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,12.0 g FeS2固体的物质的量为n(FeS2)=,0.1 molFeS2反应放出85.3 kJ,则1 mol FeS2完全反应放出热量Q=85.3 kJ×10=853 kJ,则表示FeS2煅烧反应的热化学方程式为:4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g) ;
(2)石灰浆主要成分是CaCO3,其吸收SO2并被通入空气氧化产生石膏CaSO4·2H2O,化学方程式为:2SO2+2CaCO3+O2+4H2O=2 CaSO4·2H2O+2CO2;
(3)A.等质量的气态SO2比液态SO2含有的能量少,则等质量的S燃烧生成SO2(g)比SO2(l)放热更少。反应放出的热量越少,则该反应的反应热就越大,故生成SO2(g)的反应热△H更大,故反应热:,A错误;
B.途径①总反应:SO2(g)+H2O2(aq)=H2SO4(aq) ;途径②总反应:SO2(g)+O2(g)+H2O(l)=H2SO4(aq) ,若,无法直接比较2 mol H2O2(aq)与2 mol H2O(l)和1 mol O2(g)的能量,B错误;
C.说明该反应是放热反应,证明1 mol SO2(g)和0.5 molO2(g)化学键的键能总和小于生成1 mol SO3(g)化学键的键能总和,C错误;
D.在工业上若直接用H2O吸收SO3形成H2SO4,发生反应:H2O+SO3=H2SO4,SO3溶于水放出大量热量,导致形成酸雾,不利于SO3的吸收。工业上用98.3%浓硫酸吸收SO3,就可以防止酸雾的形成,从而可以提高SO3的吸收效率,D正确;
故合理选项是D。
5.(25-26高二上·上海闵行·阶段检测)某实验小组设计用的NaOH溶液100 mL与的盐酸100 mL置于如图所示的装置中进行测定中和反应反应热的实验。
(1)该装置中缺少的一种玻璃仪器是______;
(2)大烧杯杯口若不盖泡沫塑料板,测得中和反应的反应热将______
A.偏大 B.偏小 C.无影响 D.无法判断
(3)实验中,所用NaOH稍过量的原因是______。
(4)该实验小组做了三次实验,每次取盐酸和NaOH溶液各100mL,并记录原始数据:
实验序号
起始温度
终止温度
温差
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
28.0
3.0
2
25.1
25.1
25.1
28.2
3.1
3
25.1
25.1
25.1
28.0
2.9
已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为中和后混合液,则该中和反应的反应热______。(保留到小数点后1位)
【答案】(1)环形玻璃搅拌棒
(2)A
(3)确保盐酸完全反应
(4)-50.4 kJ/mol
【分析】由量热计的构造可知该装置缺少的是环形玻璃搅拌棒;为了减少热量的损失,大烧杯杯口与小烧杯杯口相平,若不盖泡沫塑料板,会使一部分热量散失,求得的中和热数值将会偏小,则偏大。实验中所用NaOH稍过量的原因是确保定量的HCl反应完全。
【解析】(1)由量热计的构造可知该装置缺少的是环形玻璃搅拌棒。
(2)为了减少热量的损失,大烧杯杯口与小烧杯杯口相平,若不盖泡沫塑料板,会使一部分热量散失,求得的中和热数值将会偏小,则偏大。
(3)实验中所用NaOH稍过量的原因是确保定量的HCl反应完全。
(4)的NaOH溶液100 mL与的盐酸100 mL进行中和反应生成水的物质的量为,溶液的质量为:,温度变化的值为三次实验的平均值,为3.0℃,则生成0.05 mol水放出的热量为Q=,即2.52 kJ,所以实验测得的中和热。
创新思维练(限时:10分钟)
1.(25-26高二上·上海·期中)已知: ,甲烷完全燃烧与不完全燃烧的热效应如下图所示。
(1)写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式_____________。
(2)CO的燃烧热_______。
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)由图可得:①:;
②: ;
根据盖斯定律可知,①-②×2可得甲烷燃烧热的热化学方程式,即:③;
(2)由右图得:④:;
CO的燃烧的热化学方程式为:;
根据盖斯定律可知该反应可由③-④得到,则=。
2.(25-26高二上·上海闵行·阶段检测)汽车发动机工作时会引发和反应,生成等污染大气,其中生成NO的能量变化如图所示,则图中三种分子最稳定的是______,图中对应反应的热化学方程式为______。
【答案】 N2
【解析】键能越小,化学键越容易断裂;键能越大,物质越稳定;则三种分子中N2最稳定;反应的化学方程式为N2+O2=2NO,反应焓变△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2×632kJ·mol-1=+180kJ·mol-1,标注物质聚集状态和对应焓变,反应的热化学方程式为:。
3.(24-25高三上·上海·期中)H2S存在于多种燃气中,脱除燃气中H2S的方法很多。某种化学链技术脱除H2S的原理如图所示:
(1)“H2S氧化”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(2)“HI分解”时,每1 mol HI分解生成碘蒸气和氢气时,吸收13 kJ的热量,填写下表空白处。
化学键
H—H
I—I
HI
键能(kJmol-1)
436
_______
298
(3)写出Bunsen反应的化学方程式_______。
【答案】(1)1:1
(2)134
(3)I2+SO2+2H2O = 2HI+H2SO4
【解析】(1)①“H2S氧化”为H2S与浓硫酸的反应生成S和SO2,由电子守恒可知,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为=;
(2)1 mol HI分解生成碘蒸气和氢气时,吸收13 kJ的热量,结合状态及焓变可知热化学方程式为2HI(g) H2(g)+I2(g)△H=+26kJ/mol,△H=反应物总键能-生成物总键能=2×298-436- I—I键能=+26 kJ/mol,故I—I键能=134 kJ/mol;
(3)“Bunsen反应”中反应物为二氧化硫、碘、水,生成物为硫酸和HI,化学方程式I2+SO2+2H2O = 2HI+H2SO4。
4.(23-24高二上·上海·阶段检测)已知 CH4的燃烧热为 890.3 kJ·mol-1。
(1)若,则a______________ 890.3(填“>”“<”或“=”)。
(2)对烟道气中的 SO2进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法:一定条件下,由 SO2和 CO 反应生成 S 和 CO2的能量变化如图所示,每生成 16 g S(s),该反应___________ (填“放出”或“吸收”)的热量为______________kJ。
(3)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如下:
反应Ⅰ:
反应 Ⅲ:
反应Ⅱ的热化学方程式为__________________ 。
【答案】(1)<
(2) 放出 135
(3)3SO2(g) +2H2O(g)=2H2SO4(1)+S(s) △H=—254kJ/mol
【解析】(1)甲烷的燃烧热为1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量,气态水的能量高于液态水,所以1mol甲烷生成二氧化碳和气态水的反应热会大于—890.3kJ/mol,所以a小于890.3,故答案为:<;
(2)由图可知,一氧化碳与二氧化硫反应的热化学方程式为SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2 CO2(g) △H=—270kJ/mol,则生成16g固态硫放出的热量为×270kJ/mol=135kJ,故答案为:135;
(3)由盖斯定律可知,反应(—Ⅰ—Ⅲ)得到反应Ⅱ:3SO2(g) +2H2O(g)=2H2SO4(1)+S(s),则△H=—(+551kJ/mol)—(—297kJ/mol)=—254kJ/mol,反应的热化学方程式为3SO2(g) +2H2O(g)=2H2SO4(1)+S(s) △H=—254kJ/mol,故答案为:3SO2(g) +2H2O(g)=2H2SO4(1)+S(s) △H=—254kJ/mol。
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