内容正文:
微点集训(一) 反应热知识的综合应用
反应热大小的比较
1.乙烯是制备合成纤维、合成橡胶、塑料等的基本化工原料。由乙烷制备乙烯的反应如下:
①2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH1=-566 kJ·mol-1
②2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2
③C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH3
已知:2 mol C2H6(g)和1 mol O2(g)的总能量比2 mol C2H4(g)和2 mol H2O(g)的总能量高260 kJ。则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系正确的是( )
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH3>ΔH1>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH3>ΔH1
2.(2026·浙江舟山高二检测)MgCO3和CaCO3的能量关系如下图所示(M=Ca、Mg)。
已知:离子所带电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法正确的是( )
A.ΔH2(CaCO3)>ΔH2(MgCO3)
B.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)
C.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
D.ΔH3(CaCO3)>ΔH3(MgCO3)>0
3.(2026·广东江门高二质检)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
选项
热化学方程式
结论
A
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=b kJ·mol-1
a<b
B
NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
含40 g NaOH的稀溶液与浓硫酸完全中和,放出的热量小于57.3 kJ
C
N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
N2H4的燃烧热为534 kJ·mol-1
D
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ·mol-1
将3 mol H2和过量的N2在一定条件下充分反应,放出的热量等于92.4 kJ
能量关系图的识别与应用
4.单斜硫和正交硫是硫的两种同素异形体。下列说法错误的是( )
A.S(s,单斜)S(s,正交) ΔH3=-0.33 kJ·mol-1
B.正交硫比单斜硫稳定
C.单斜硫燃烧的热化学方程式为S(s,单斜)+O2(g)SO2(g) ΔH=-296.83 kJ·mol-1
D.反应①表示断裂1 mol O2(g)和1 mol S(s,单斜)中的共价键所吸收的能量比断裂1 mol SO2(g)中的共价键所吸收的能量少297.16 kJ
5.某反应使用催化剂后,其反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应①和反应②均为放热反应
B.C与D为反应的催化剂
C.ΔH=ΔH1+ΔH2
D.ΔH1<ΔH2
6.甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中正确的是( )
A.1 mol CH4(g)的能量大于1 mol CO2(g)和2 mol H2O(g)的能量总和
B.反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-800 kJ·mol-1
C.若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收热量493 kJ,则破坏1 mol C—H需吸收热量415 kJ
D.在反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)中放出热量400 kJ,则有1 mol O—H形成
热化学方程式的书写及反应热的计算
7.某科研人员用下列流程实现了太阳能的转化与存储。
反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅱ:3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1
则能表示S(s)的燃烧热的热化学方程式中的ΔH为( )
A.-297 kJ·mol-1 B.-605 kJ·mol-1
C.+43 kJ·mol-1 D.-43 kJ·mol-1
8.298 K时,某些物质的相对能量如图:
请根据相关物质的相对能量计算反应C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)的焓变ΔH(忽略温度的影响)为( )
A.+430 kJ·mol-1
B.-430 kJ·mol-1
C.+367 kJ·mol-1
D.-367 kJ·mol-1
9.(2026·浙江高二月考)化学反应伴随能量变化,获取反应能量变化有多条途径。
(1)下列反应中,属于吸热反应的是 (填字母)。
A.Na2O与水反应
B.甲烷的燃烧反应
C.CaCO3受热分解
D.碳酸氢钠与盐酸反应
(2)①通过化学键的键能计算ΔH。已知:
化学键
H—H
OO
O—H
键能/(kJ·mol-1)
436
498
463.4
计算可得:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH= kJ·mol-1。
②通过物质所含能量计算ΔH。已知反应A+BC+D中,A、B、C、D所含能量依次可表示为EA、EB、EC、ED,该反应ΔH= 。
③通过盖斯定律计算ΔH。已知在25 ℃、101 kPa下:
2Na(s)+O2(g)Na2O(s) ΔH=-414 kJ·mol-1
2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-511 kJ·mol-1
写出Na2O2与Na反应生成Na2O的热化学方程式:
。
(3)CH3OH是优质液体燃料,在25 ℃、101 kPa下,充分燃烧1 g CH3OH并恢复到原状态,会释放22.68 kJ的热量。请写出CH3OH燃烧热的热化学方程式:
。
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微点集训(一) 反应热知识的综合应用
➡角度1
|思维点拨|
反应热大小比较的注意要点
(1)反应物和生成物的状态。物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系:
(2)ΔH的符号。比较反应热大小时不能只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。
(3)化学计量数。当反应物和生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。
(4)可逆反应与反应热(ΔH)的关系。正确理解可逆反应的反应热(ΔH),如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1中的92.4 kJ是1 mol N2(g) 与3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出的热量。
1.A 由2 mol C2H6(g)和1 mol O2(g)的总能量比2 mol C2H4(g)和2 mol H2O(g)的总能量高260 kJ可知反应②:2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-260 kJ·mol-1;由(②-①)×可得反应③,根据盖斯定律得ΔH3=[-260-(-566)] kJ·mol-1×=+153 kJ·mol-1,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为ΔH3>ΔH2>ΔH1。
2.B ΔH2表示碳酸根离子离解成氧离子和二氧化碳过程的反应热,与阳离子无关,ΔH2(CaCO3)=ΔH2(MgCO3),A错误;MgCO3和CaCO3中钙离子的半径大于镁离子,故碳酸镁中离子键更强,断裂碳酸镁中的离子键需要吸收更多的能量,故ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3),B正确;根据盖斯定律及图中的箭头方向,ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3,C错误;ΔH3表示氧化物离解成金属阳离子和氧离子所吸收的热量,由于钙离子半径大于镁离子,故氧化镁中离子键更强,断裂氧化镁中的离子键需要吸收更多的能量,ΔH3(MgCO3)>ΔH3(CaCO3)>0,D错误。
3.A 两个反应都是放热反应,1 mol C完全燃烧时放热较多,ΔH较小,故a<b,故A正确;浓硫酸稀释时要放热,导致放热增多,故含40 g NaOH的稀溶液与浓硫酸完全中和,放出的热量大于57.3 kJ,故B错误;N2H4的燃烧热要求生成液态水,而不是生成水蒸气,故N2H4的燃烧热不是534 kJ·mol-1,故C错误;H2和N2的反应是可逆反应,将3 mol H2和过量的N2在一定条件下充分反应,放出的热量小于92.4 kJ,故D错误。
➡角度2
4.C 根据图像,可得①S(s,单斜)+O2(g)SO2(g) ΔH1=-297.16 kJ·mol-1、②S(s,正交)+O2(g)SO2(g) ΔH2=-296.83 kJ·mol-1,根据盖斯定律,反应S(s,单斜)S(s,正交)可由反应①-②得到,则ΔH3=-0.33 kJ·mol-1,A正确;根据题给信息可知,正交硫的能量低于单斜硫,所以正交硫更稳定,B正确;由图像可知,1 mol单斜硫燃烧的焓变为-297.16 kJ·mol-1,C错误;反应①表示断裂1 mol O2(g)和1 mol S(s,单斜)中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ,D正确。
5.C 反应①生成物的总能量高于反应物的总能量,是吸热反应,反应②生成物的总能量低于反应物的总能量,是放热反应,故A错误;C与D为中间产物,故B错误;根据图中信息得知总反应=反应①+反应②,所以ΔH=ΔH1+ΔH2,故C正确;根据图中信息知反应①是吸热反应,ΔH1>0,反应②是放热反应,ΔH2<0,ΔH1>ΔH2,故D错误。
6.C 由题图可知,1 mol CH4(g)和2 mol O2(g)的能量总和大于1 mol CO2(g)和2 mol H2O(g)的能量总和,但1 mol CH4(g)的能量不一定大于1 mol CO2(g)和2 mol H2O(g)的能量总和,故A错误;图中生成的水是气态水,气态水转变为液态水放出热量,则CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH<-800 kJ·mol-1,故B错误;若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收热量493 kJ,则破坏1 mol C—H需吸收热量为kJ=415 kJ,故C正确;在反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)中放出热量400 kJ,则反应生成1 mol H2O,有2 mol O—H形成,故D错误。
➡角度3
|思维点拨|
反应热的计算方法
1.根据热化学方程式计算
反应热与化学方程式中各物质参加反应的物质的量成正比,即
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH
a b c d |ΔH|
n(A) n(B) n(C) n(D) |Q|
则====。
2.根据反应物和生成物的能量计算
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
3.根据反应物和生成物的键能计算
ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能。
4.根据盖斯定律计算
将热化学方程式进行适当的“加”“减”等变形后,利用各过程的热效应进行计算。
7.A 根据盖斯定律,反应Ⅰ加反应Ⅱ得到反应:SO2(g)O2(g)+S(s) ΔH=-254 kJ·mol-1+551 kJ·mol-1=+297 kJ·mol-1,则表示S(s)的燃烧热的热化学方程式为O2(g)+S(s)SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1,故A符合题意。
8.A 该反应的ΔH=[(-110×4+0)-(-84-393×2)]kJ·mol-1=+430 kJ·mol-1,故选A。
9.(1)CD
(2)①-483.6 ②EC+ED-EA-EB ③Na2O2(s)+2Na(s)2Na2O(s) ΔH=-317 kJ·mol-1
(3)CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76 kJ·mol-1
解析:(1)CaCO3受热分解为吸热反应,NaHCO3与盐酸反应为吸热反应,选C、D。(2)①ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和;代入表中键能数据,ΔH=436 kJ·mol-1×2+498 kJ·mol-1-463.4 kJ·mol-1×4=-483.6 kJ·mol-1。②A、B、C、D所含能量依次可表示为EA、EB、EC、ED,则ΔH=生成物总能量-反应物总能量,即ΔH=EC+ED-EA-EB。③令2Na(s)+O2(g)Na2O(s) ΔH=-414 kJ·mol-1为ⅰ;2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-511 kJ·mol-1为ⅱ;Na2O2与Na反应生成Na2O的热化学方程式Na2O2(s)+2Na(s)2Na2O(s) ΔH为ⅲ。根据盖斯定律计算,ⅲ=ⅰ×②-ⅱ,得:Na2O2(s)+2Na(s)2Na2O(s) ΔH=-317 kJ·mol-1。(3)1 g CH3OH为 mol,充分燃烧释放22.68 kJ的热量,则1 mol CH3OH充分燃烧释放热量为725.76 kJ,热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76 kJ·mol-1。
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