内容正文:
第3讲 化学反应与能量
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1.(2017全国Ⅰ,节选)如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。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为 、 ,
制得等量H2所需能量较少的是 。
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解题要领 热化学方程式的书写应注意标明各物质的聚集状态和ΔH的单位。将题中热化学方程式依次编号为①②③④,依据盖斯定律,①+②+③可得:
ΔH=286 kJ·mol-1
ΔH=20 kJ·mol-1
由两个热化学方程式比较可知,制得等量H2系统(Ⅱ)所需热量较少。
考情分析
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2.(2017全国Ⅲ,节选)已知:
ΔH= 。
答案 2ΔH1-3ΔH2-ΔH3
解题要领 根据盖斯定律,ΔH=2ΔH1-3ΔH2-ΔH3。
考情分析
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答案 2ΔH3-2ΔH2-ΔH1
解题要领 根据盖斯定律知反应③×2-反应②×2-反应①即可得反应④,则ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1。
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答案 ΔH1+ΔH2-ΔH3
4.(2016全国Ⅲ,节选)已知下列反应:
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由此计算ΔH1= kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3= kJ·mol-1。
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答案 -99 +41
解题要领 由反应①ΔH1=∑(反应物键能)-∑(产物键能)
代入求得ΔH1=(1 076+2×436-3×413-343-465) kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1。
由盖斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58 kJ·mol-1+99 kJ·mol-1=+41 kJ·mol-1。
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反应热概念的正确理解
有关利用反应热概念解题的思维路径
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问题探究
1.如何从微观和宏观的角度理解化学反应热效应?
(1)从微观的角度说,是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值,如下图所示:
放热反应ΔH<0
a表示旧化学键断裂吸收的热量;
b表示新化学键形成放出的热量;
c表示反应热。
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(2)从宏观的角度说,是反应物自身的能量与生成物的能量差值,在上图中:
a表示活化能;
b表示活化分子结合成生成物所释放的能量;
c表示反应热。
2.键能、物质具有的能量和物质稳定性之间的关系如何?
(1)键能越大,物质所含能量越低,物质越稳定;键能越小,物质所含能量越高,物质越不稳定。如H—F键的键能远大于H—I键的键能,HF的稳定性远大于HI,HF含有的能量<HI含有的能量。常常被误以为键能越大,其物质所含的能量也越大。
(2)物质所含能量越低,断裂其化学键所吸收的能量越高,而形成化学键所释放的能量也越多。
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3.如何用键能来计算反应热?
反应热与键能的关系
反应热:ΔH=E1-E2或ΔH=E4-E3,即ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。
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例1某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应反应物的总能量大于生成物的总能量
B.该反应为放热反应,热效应等于ΔH
C.改变催化剂,可改变该反应的活化能
D.有催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2
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分析推理(1)加入催化剂后反应历程有哪些变化?
催化剂使反应需要的能量降低,即活化能降低,反应速率会增大,所以b进程应该是加入了催化剂,但是催化剂并不能改变反应物能量和生成物的能量,所以反应热不改变。
(2)该反应的活化能指的是哪一段能量?
活化能是使反应物分子变为活化分子吸收的能量,即反应物能量与最高能量之差。催化剂存在时,活化能为E1。使用不同的催化剂,反应的活化能不同。
(3)利用图像如何判断吸热反应与放热反应?
主要看反应物总能量和生成物总能量的相对大小。
答案D
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题后反思
(1)分析反应热效应时,只需用图像的起点(反应物总能量)和终点(生成物总能量)来判断反应是放热还是吸