第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.下列说法正确的是( )
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫作热化学方程式
D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-483.6
kJ
2.下列关于2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-5
800
kJ·mol-1的叙述错误的是( )
A.该反应的反应热ΔH=-5
800
kJ·mol-1,是放热反应
B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C.该热化学方程式表示在25
℃、101
kPa下,2
mol
C4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出5
800
kJ热量
D.该反应表明2
mol丁烷燃烧时一定会放出5
800
kJ的热量
3.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A.2SO2+O22SO3 ΔH=-196.6
kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8
kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ
D.C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=+393.5
kJ·mol-1
4.化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是( )
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=2(a-b-c)
kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=2(b-a)
kJ·mol-1
C.N2(g)+H2(g)NH3(l) ΔH=(b+c-a)
kJ·mol-1
D.N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=(a+b)
kJ·mol-1
5.298
K时,下列对热化学方程式“H2(g)+I2(g)HI(g) ΔH=+26
kJ·mol-1”的叙述正确的是( )
A.1
mol氢气与1
mol碘蒸气完全反应需要吸收26
kJ的热量
B.1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52
kJ的热量
C.1
mol
H2(g)与1
mol
I2(g)完全反应生成2
mol的HI气体需吸收52
kJ的热量
D.
mol
H2(g)与
mol
I2(g)完全反应放出26
kJ的热量
6.在298
K、101
kPa下,1
g乙醇燃烧生成CO2和液态水时放热29.71
kJ,下列热化学方程式正确的是( )
A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=+1
366.66
kJ·mol-1
B.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-1
366.66
kJ·mol-1
C.C2H5OH(l)+O2(g)CO2+H2O(l) ΔH=-29.71
kJ·mol-1
D.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-29.71
kJ·mol-1
7.能源问题是人类社会面临的重大课题,H2、CO、CH3OH(l)都是重要的能源物质,它们的摩尔燃烧焓(ΔH)依次为-285.8
kJ·mol-1、-283.0
kJ·mol-1、-726.7
kJ·mol-1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为( )
A.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH=-127.9
kJ·mol-1
B.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH=127.9
kJ·mol-1
C.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-127.9
kJ·mol-1
D.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=127.9
kJ·mol-1
8.(1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和水蒸气。已知室温下1
g
甲硅烷自燃放出热量44.6
kJ,写出此反应的热化学方程式: 。?
(2)使Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层生成HCl(g)和CO2(g)的反应是放热反应,当1
mol
Cl2(g)参与反应时释放145
kJ的热量,写出此反应的热化学方程式: 。?
(3)家用液化气中的主要成分之一是丁烷,当10
kg丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时,放出的热量是5×105
kJ,试写出丁烷燃烧的热化学方程式: 。?
关键能力提升练
9.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=a
kJ·mol-1,2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220
kJ·mol-1。H—H键、OO键和O—H键的键能分别为436
kJ·mol-1、496
kJ·mol-1和462
kJ·mol-1,则a为( )
A.-332
B.-118
C.+350
D.+130
10.已知下列热化学方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8
kJ·mol-1
Fe2O3(s)+
CO(g)Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-15.73
kJ·mol-1
Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.4
kJ·mol-1
则14
g
CO气体还原足量FeO固体得到单质Fe和CO2气体时对应的ΔH约为( )
A.-218
kJ·mol-1
B.-109
kJ·mol-1
C.+218
kJ·mol-1
D.+109
kJ·mol-1
11.根据下列能量变化示意图得出的结论正确的是( )
A.1
mol
C完全燃烧生成CO2时放出的热量为393.5
kJ
B.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0
kJ·mol-1
C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+283.0
kJ·mol-1
D.C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=+393.5
kJ·mol-1
12.已知:C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1,CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2,2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3,4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s) ΔH4,3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH3<0
B.ΔH2>0,ΔH4>0
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
13.已知热化学方程式:
①C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1
301.0
kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5
kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH3=-285.8
kJ·mol-1
则反应④2C(s)+H2(g)C2H2(g)的ΔH为( )
A.+228.2
kJ·mol-1
B.-228.2
kJ·mol-1
C.+1
301.0
kJ·mol-1
D.+621.7
kJ·mol-1
14.已知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1,②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2,③2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH3。
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体0.5
mol,经完全燃烧恢复至室温,放出的热量为( )
A.-(0.4
mol×ΔH1+0.05
mol×ΔH3)
B.-(0.4
mol×ΔH1+0.05
mol×ΔH2)
C.-(0.4
mol×ΔH1+0.1
mol×ΔH3)
D.-(0.4
mol×ΔH1+0.1
mol×ΔH2)
15.根据以下3个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-Q1
kJ·mol-1
2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l) ΔH2=-Q2
kJ·mol-1
2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(g) ΔH3=-Q3
kJ·mol-1
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A.Q1>Q2>Q3
B.Q1>Q3>Q2
C.Q3>Q2>Q1
D.Q2>Q1>Q3
16.按要求进行填空。
(1)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
Cu(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39
kJ·mol-1
2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46
kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.84
kJ·mol-1
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为 。?
(2)已知O2(g)-e-(g) ΔH1=+1
175.7
kJ·mol-1
PtF6(g)+e-Pt(g) ΔH2=-771.1
kJ·mol-1
Pt(s)(g)+Pt(g) ΔH3=+482.2
kJ·mol-1
则反应O2(g)+PtF6(g)Pt(s)的ΔH=
kJ·mol-1。?
学科素养拔高练
17.“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的“气”是指天然气,其主要成分是甲烷。工业上将C与水在高温下反应制得水煤气,水煤气的主要成分是CO和H2,两者的体积比约为1∶1。
已知:1
mol
CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283
kJ热量;1
mol
H2完全燃烧生成液态水放出285.8
kJ热量;1
mol
CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890
kJ热量。
(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式: ;若1
mol
CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量 (填“>”“=”或“<”)890
kJ。?
(2)忽略水煤气中的其他成分,相同状况下(生成CO2和液态水)若得到相等的热量,所需水煤气与甲烷的体积比约为 ;燃烧生成的CO2的质量比约为 。?
(3)以上数据和计算说明,以天然气代替水煤气作民用燃料,突出的优点是 。?
-
9
-第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.下列说法正确的是( )
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫作热化学方程式
D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-483.6
kJ
答案C
解析热化学方程式还应注明各物质的聚集状态,A项错误;有的放热反应也需要点燃或加热才能发生,B项错误;ΔH的单位为kJ·mol-1,D项错误。
2.下列关于2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-5
800
kJ·mol-1的叙述错误的是( )
A.该反应的反应热ΔH=-5
800
kJ·mol-1,是放热反应
B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C.该热化学方程式表示在25
℃、101
kPa下,2
mol
C4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出5
800
kJ热量
D.该反应表明2
mol丁烷燃烧时一定会放出5
800
kJ的热量
答案D
解析由热化学方程式表示的意义可知,A、B项正确;在热化学方程式没有标明温度、压强的情况下,对应的温度、压强为常温、常压,C项正确;2mol丁烷在常温常压下完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量才是5800kJ,D项错误。
3.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A.2SO2+O22SO3 ΔH=-196.6
kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8
kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ
D.C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=+393.5
kJ·mol-1
答案B
解析逐项分析如下:
A
没标明物质的聚焦状态
错误
B
符合书写要求
正确
C
ΔH的单位是kJ·mol-1
错误
D
放热反应ΔH为“-”
错误
4.化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是( )
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=2(a-b-c)
kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=2(b-a)
kJ·mol-1
C.N2(g)+H2(g)NH3(l) ΔH=(b+c-a)
kJ·mol-1
D.N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=(a+b)
kJ·mol-1
答案A
解析由图像知molN2(g)和molH2(g)变为氮原子和氢原子吸收akJ热量,而1mol氮原子和3mol氢原子结合成气态氨放出bkJ的热量,1mol气态氨液化为液态氨又放出ckJ热量,则由N2(g)和H2(g)生成液态NH3的热化学方程式为
N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=-2(b+c-a)kJ·mol-1=2(a-b-c)kJ·mol-1或N2(g)+H2(g)NH3(l) ΔH=(a-b-c)kJ·mol-1;生成气态氨的热化学方程式,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=2(a-b)kJ·mol-1或N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=(a-b)kJ·mol-1。
5.298
K时,下列对热化学方程式“H2(g)+I2(g)HI(g) ΔH=+26
kJ·mol-1”的叙述正确的是( )
A.1
mol氢气与1
mol碘蒸气完全反应需要吸收26
kJ的热量
B.1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52
kJ的热量
C.1
mol
H2(g)与1
mol
I2(g)完全反应生成2
mol的HI气体需吸收52
kJ的热量
D.
mol
H2(g)与
mol
I2(g)完全反应放出26
kJ的热量
答案C
解析题中热化学方程式表示298K时,molH2(g)和molI2(g)反应生成1molHI(g)吸收26kJ热量,故A、B项错误,C项正确;D项中应为吸收26kJ热量。
6.在298
K、101
kPa下,1
g乙醇燃烧生成CO2和液态水时放热29.71
kJ,下列热化学方程式正确的是( )
A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=+1
366.66
kJ·mol-1
B.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-1
366.66
kJ·mol-1
C.C2H5OH(l)+O2(g)CO2+H2O(l) ΔH=-29.71
kJ·mol-1
D.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-29.71
kJ·mol-1
答案B
解析乙醇燃烧是放热反应,ΔH应为“-”,A不正确;1gC2H5OH燃烧放出29.71kJ热量,则1mol(46g)C2H5OH燃烧放出的热量为1366.66kJ。
7.能源问题是人类社会面临的重大课题,H2、CO、CH3OH(l)都是重要的能源物质,它们的摩尔燃烧焓(ΔH)依次为-285.8
kJ·mol-1、-283.0
kJ·mol-1、-726.7
kJ·mol-1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为( )
A.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH=-127.9
kJ·mol-1
B.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH=127.9
kJ·mol-1
C.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-127.9
kJ·mol-1
D.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=127.9
kJ·mol-1
答案A
解析根据题给三种物质的摩尔燃烧焓可以写出:
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH1=-285.8kJ·mol-1①
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-283.0kJ·mol-1②
CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-726.7kJ·mol-1③
运用盖斯定律进行计算,由①×2+②-③可得:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH=2ΔH1+ΔH2-ΔH3=2×(-285.8kJ·mol-1)+(-283.0kJ·mol-1)-(-726.7kJ·mol-1)=-127.9kJ·mol-1。
8.(1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和水蒸气。已知室温下1
g
甲硅烷自燃放出热量44.6
kJ,写出此反应的热化学方程式: 。?
(2)使Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层生成HCl(g)和CO2(g)的反应是放热反应,当1
mol
Cl2(g)参与反应时释放145
kJ的热量,写出此反应的热化学方程式: 。?
(3)家用液化气中的主要成分之一是丁烷,当10
kg丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时,放出的热量是5×105
kJ,试写出丁烷燃烧的热化学方程式: 。?
答案(1)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(g)
ΔH=-1
427.2
kJ·mol-1
(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290
kJ·mol-1
(3)C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2
900
kJ·mol-1
解析(1)1molSiH4完全燃烧生成SiO2(s)和H2O(g)时,放出热量为32×44.6kJ=1427.2kJ,故该反应的热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(g) ΔH=-1427.2kJ·mol-1。
(2)由题意可知Cl2、H2O和C发生反应的化学方程式为2Cl2+2H2O+C4HCl+CO2,2molCl2参加反应释放出的热量为2×145kJ=290kJ,故其热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)
ΔH=-290kJ·mol-1。
(3)1mol丁烷完全燃烧生成CO2(g)和液态水时,放出的热量为58g×=2900kJ,故丁烷燃烧的热化学方程式为C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2900kJ·mol-1。
关键能力提升练
9.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=a
kJ·mol-1,2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220
kJ·mol-1。H—H键、OO键和O—H键的键能分别为436
kJ·mol-1、496
kJ·mol-1和462
kJ·mol-1,则a为( )
A.-332
B.-118
C.+350
D.+130
答案D
解析根据盖斯定律,由第一个反应×2-第二个反应可得2H2O(g)O2(g)+2H2(g) ΔH=(2a+220)kJ·mol-1。根据反应焓变与键能的关系计算,则2a+220=4×462-(436×2+496),解得a=+130。
10.已知下列热化学方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8
kJ·mol-1
Fe2O3(s)+
CO(g)Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-15.73
kJ·mol-1
Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.4
kJ·mol-1
则14
g
CO气体还原足量FeO固体得到单质Fe和CO2气体时对应的ΔH约为( )
A.-218
kJ·mol-1
B.-109
kJ·mol-1
C.+218
kJ·mol-1
D.+109
kJ·mol-1
答案B
解析14gCO气体的物质的量为mol。该问题可以转化为求反应CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g)的焓变。把已知给出的3个热化学方程式按照顺序依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,由[(①-②)×-③]×可得,CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g) ΔH≈-109kJ·mol-1。
11.根据下列能量变化示意图得出的结论正确的是( )
A.1
mol
C完全燃烧生成CO2时放出的热量为393.5
kJ
B.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0
kJ·mol-1
C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+283.0
kJ·mol-1
D.C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=+393.5
kJ·mol-1
答案B
解析由题图可知,C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1,2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1,C、D两项都错误,而A项中未说明碳单质的聚集状态,由盖斯定律可知,2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0kJ·mol-1,B项正确。
12.已知:C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1,CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2,2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3,4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s) ΔH4,3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH3<0
B.ΔH2>0,ΔH4>0
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
答案C
解析C、CO的燃烧都是放热反应,故ΔH1<0、ΔH3<0,A错误;CO2与C生成CO的反应为吸热反应,则ΔH2>0,铁的氧化为放热反应,则ΔH4<0,B错误;将第二、第三两个热化学方程式相加可得第一个热化学方程式,C正确;将第五个热化学方程式乘2后与第四个热化学方程式相加,再除以3可得第三个热化学方程式,故ΔH3=,D错误。
13.已知热化学方程式:
①C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1
301.0
kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5
kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH3=-285.8
kJ·mol-1
则反应④2C(s)+H2(g)C2H2(g)的ΔH为( )
A.+228.2
kJ·mol-1
B.-228.2
kJ·mol-1
C.+1
301.0
kJ·mol-1
D.+621.7
kJ·mol-1
答案A
解析热化学方程式①②③和④之间存在如下关系:
2×②+③-①=④。
所以2ΔH2+ΔH3-ΔH1=ΔH=-2×393.5kJ·mol-1-285.8kJ·mol-1+1301.0kJ·mol-1=+228.2kJ·mol-1。
14.已知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1,②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2,③2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH3。
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体0.5
mol,经完全燃烧恢复至室温,放出的热量为( )
A.-(0.4
mol×ΔH1+0.05
mol×ΔH3)
B.-(0.4
mol×ΔH1+0.05
mol×ΔH2)
C.-(0.4
mol×ΔH1+0.1
mol×ΔH3)
D.-(0.4
mol×ΔH1+0.1
mol×ΔH2)
答案A
解析CH4的物质的量为0.5mol×=0.4mol,H2的物质的量为0.5mol×=0.1mol,混合气体完全燃烧放出的热量为-(0.4mol×ΔH1+0.05mol×ΔH3)。
15.根据以下3个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-Q1
kJ·mol-1
2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l) ΔH2=-Q2
kJ·mol-1
2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(g) ΔH3=-Q3
kJ·mol-1
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A.Q1>Q2>Q3
B.Q1>Q3>Q2
C.Q3>Q2>Q1
D.Q2>Q1>Q3
答案A
解析后两个反应可理解为反应产物的状态不同,而第一个反应可理解为在第二个反应的基础上,S进一步与O2反应,这是S的燃烧,该反应是放热反应。故可以作图如下:
由图可知A项正确。
16.按要求进行填空。
(1)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
Cu(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39
kJ·mol-1
2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46
kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.84
kJ·mol-1
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为 。?
(2)已知O2(g)-e-(g) ΔH1=+1
175.7
kJ·mol-1
PtF6(g)+e-Pt(g) ΔH2=-771.1
kJ·mol-1
Pt(s)(g)+Pt(g) ΔH3=+482.2
kJ·mol-1
则反应O2(g)+PtF6(g)Pt(s)的ΔH=
kJ·mol-1。?
答案(1)Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=-319.68
kJ·mol-1
(2)-77.6
解析(1)在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的离子方程式为:Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O,结合题目所给热化学方程式可知,反应物Cu、H2O2、H+可由前两个方程式直接相加得到,结合化学式前面的系数应将第二个方程式整理为H2O2(l)H2O(l)+O2(g) ΔH=-98.23kJ·mol-1,作为中间产物的H2和O2可与第三个方程式相加消去,即ΔH=+64.39kJ·mol-1+(-196.46kJ·mol-1)×+(-285.84kJ·mol-1)=-319.68kJ·mol-1。故热化学方程式应为Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=-319.68kJ·mol-1。
(2)观察题目所给方程式与要求的方程式的关系可知在已知方程式中Pt(s)为反应物,而在要求方程式中其为反应产物,因此应将第三个方程式变形为(g)+Pt(g)Pt(s) ΔH3'=-482.2kJ·mol-1,然后再与第一个和第二个方程式相加,即可得所求方程式,故ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3=+1175.7kJ·mol-1+(-771.1kJ·mol-1)-(+482.2kJ·mol-1)=-77.6kJ·mol-1。
学科素养拔高练
17.“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的“气”是指天然气,其主要成分是甲烷。工业上将C与水在高温下反应制得水煤气,水煤气的主要成分是CO和H2,两者的体积比约为1∶1。
已知:1
mol
CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283
kJ热量;1
mol
H2完全燃烧生成液态水放出285.8
kJ热量;1
mol
CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890
kJ热量。
(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式: ;若1
mol
CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量 (填“>”“=”或“<”)890
kJ。?
(2)忽略水煤气中的其他成分,相同状况下(生成CO2和液态水)若得到相等的热量,所需水煤气与甲烷的体积比约为 ;燃烧生成的CO2的质量比约为 。?
(3)以上数据和计算说明,以天然气代替水煤气作民用燃料,突出的优点是 。?
答案(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ·mol-1 < (2)3∶1 3∶2 (3)燃烧放出的热量多,减少了CO2的排放量,有利于保护环境
解析(1)1molH2完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量,根据热化学方程式的书写要求,则2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1。因气态水变为液态水要放热,故1molCH4完全燃烧生成CO2和水蒸气,放出的热量小于890kJ。
(2)设放出的热量为890kJ,所需CH4的体积为Vm,则所需水煤气的体积为×2Vm≈3Vm,故。由CO~CO2、CH4~CO2可知,3体积水煤气得1.5体积CO2,1体积甲烷可得1体积CO2,故燃烧生成的CO2质量比为。
(3)由(2)中结论可知,使用天然气作为燃料,相同条件下比水煤气燃烧放出的热量多,且减少了CO2的排放,有利于保护环境。
-
9
-第1课时 化学反应的反应热、焓变
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.下列说法正确的是( )
A.物质发生化学反应都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量与反应产物的总能量一定相同
D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于反应产物的总能量
2.如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。若E1>E2,则下列反应符合该示意图的是( )
A.NaOH溶液与稀盐酸的反应
B.锌与稀盐酸的反应
C.氢氧化钡与氯化铵固体的反应
D.一氧化碳在空气中的燃烧反应
3.下列反应中能量变化与其他不同的是( )
A.铝热反应
B.燃料燃烧
C.酸碱中和反应
D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体混合
4.未来清洁能源——纳米金属。如纳米铁可作为发动机的燃料,那时我们将迎来一个新的“铁器时代”。有一些专家也曾经指出,如果利用太阳能使燃烧产物如CO2、H2O、N2等重新组合的构想能够实现(如图),那么,不仅可以消除大气的污染,还可以节约燃料,缓解能源危机,在此构想的物质循环中太阳能最终转化为( )
A.化学能
B.热能
C.生物能
D.电能
5.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是
( )
A.铝片与稀盐酸反应
B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
C.灼热的炭与二氧化碳反应
D.甲烷在氧气中的燃烧反应
6.关于化学反应与能量的说法正确的是( )
A.化学键断裂需要吸收能量
B.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
C.在化学反应过程中反应物的总能量总是等于反应产物的总能量
D.放热反应不要加热就能进行,吸热反应需要在加热的条件下才能进行
7.由如图分析,有关叙述正确的是
( )
A.AB+C和B+CA两个反应吸收或放出的能量不等
B.AB+C是放热反应
C.A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D.AB+C是吸热反应,则B+CA必然是放热反应
8.一定条件下,A与B反应可生成C和D,其能量变化如图:
(1)下列有关反应A+BC+D的说法正确的是 。?
A.反应前后原子的种类和数目一定不变
B.该反应若有热量变化,则一定是氧化还原反应
C.若该反应为放热反应,则不需要加热反应就能进行
D.反应物的总质量、总能量与反应产物的总质量、总能量均相等
(2)若E1”“<”或“=”)反应物的总能量,反应热ΔH (填“>”“<”或“=”)0。该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。?
关键能力提升练
9.根据如图所示的反应,判断下列说法中错误的是( )
碳酸钙的热分解示意图
A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量
B.该反应的焓变大于零
C.该反应中既有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量
D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应
10.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中,CO断键形成C和O
C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
11.反应A+B→C(ΔH<0)分两步进行①A+B→X(ΔH>0);②X→C(ΔH<0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
12.(2020山东兖州高二上学期期中)某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.三种化合物中C最稳定
B.两步反应均为吸热反应
C.A与C的能量差为E4
D.AB反应,反应条件一定要加热
13.已知某化学反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示,下列有关叙述中正确的是( )
A.该反应的进行一定需要加热
B.该反应的ΔH=-(E1-E2)
kJ·mol-1
C.该反应为吸热反应
D.断裂1
mol
A—A键和2
mol
B—B键放出E1
kJ能量
14.根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况,判断下列说法错误的是( )
A.该反应中反应物所具有的总能量低于反应产物所具有的总能量
B.2
mol气态氧原子结合生成O2(g)时,能放出498
kJ能量
C.断裂1
mol
NO分子中的化学键,需要吸收632
kJ能量
D.1
mol
N2和1
mol
O2的反应热ΔH=-180
kJ·mol-1
15.研究表明,化学反应的能量变化ΔH与反应物和生成物的键能有关,键能可以理解为断开或形成1
mol化学键时所吸收或释放的能量。下表是部分化学键的键能数据:
化学键
P—P
P—O
键能/(kJ·mol-1)
197
360
499
x
已知1个白磷分子为4个磷原子所形成的正四面体,1
mol
白磷完全燃烧放出2
378.0
kJ的热量,白磷完全燃烧后的产物结构如图所示,则上表中的x= 。?
学科素养拔高练
16.硫酸是无机工业的“血液”,SO2的催化氧化是工业制备硫酸的重要环节。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1
mol
SO2(g)氧化为1
mol
SO3(g)的ΔH1=-99
kJ·mol-1。
请回答下列问题:
(1)该反应属于 反应(填“放热”或“吸热”)。?
(2)从能量角度分析图中C表示 。?
(3)从化学键的角度分析,F代表什么意义? 。?
(4)改变反应条件可改变E值大小,如加入V2O5作为催化剂,可使E值减小。E的大小对该反应的反应热 (填“无影响”“有影响”或“不确定”)。?
(5)图中ΔH=
kJ·mol-1。?
(6)若已知1
mol
SO2(g)氧化为1
mol
SO3(l)的ΔH2=-Q
kJ·mol-1,则ΔH1 ΔH2(填“>”“<”或“=”)。?
9第1课时 化学反应的反应热、焓变
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.下列说法正确的是( )
A.物质发生化学反应都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量与反应产物的总能量一定相同
D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于反应产物的总能量
答案A
解析化学反应发生物质变化的同时一定伴随能量的变化,A正确;伴有能量变化的物质变化既有物理变化又有化学变化,如水从液态变为气态的过程是吸热过程,属于物理变化,B错误;化学反应发生物质变化的同时一定发生能量变化,反应物的总能量与反应产物的总能量不同导致化学反应都伴随能量变化,所以在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量与反应产物的总能量一定不同,C错误;化学反应有吸热反应也有放热反应,反应物的总能量高于反应产物的总能量,反应是放热反应,在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量不一定高于反应产物的总能量,D错误。
2.如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。若E1>E2,则下列反应符合该示意图的是( )
A.NaOH溶液与稀盐酸的反应
B.锌与稀盐酸的反应
C.氢氧化钡与氯化铵固体的反应
D.一氧化碳在空气中的燃烧反应
答案C
解析吸收的能量E1大于释放的能量E2,故该反应为吸热反应。NaOH溶液与稀盐酸的反应属于放热反应,故A错误;锌与稀盐酸的反应属于放热反应,故B错误;氢氧化钡与氯化铵固体的反应属于吸热反应,故C正确;一氧化碳在空气中的燃烧反应属于放热反应,故D错误。
3.下列反应中能量变化与其他不同的是( )
A.铝热反应
B.燃料燃烧
C.酸碱中和反应
D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体混合
答案D
解析A项发生的铝热反应是放热反应,B项燃料燃烧是放热反应,C项酸碱中和反应是放热反应,D项氯化铵晶体与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应,故选D。
4.未来清洁能源——纳米金属。如纳米铁可作为发动机的燃料,那时我们将迎来一个新的“铁器时代”。有一些专家也曾经指出,如果利用太阳能使燃烧产物如CO2、H2O、N2等重新组合的构想能够实现(如图),那么,不仅可以消除大气的污染,还可以节约燃料,缓解能源危机,在此构想的物质循环中太阳能最终转化为( )
A.化学能
B.热能
C.生物能
D.电能
答案B
解析在题给构想的物质循环中,太阳能将CO2、H2O、N2等气体重新组合成燃料,此过程为太阳能→化学能;燃料燃烧是化学能→热能,故在构想的物质循环中太阳能最终转化为热能,B项正确。
5.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是
( )
A.铝片与稀盐酸反应
B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
C.灼热的炭与二氧化碳反应
D.甲烷在氧气中的燃烧反应
答案C
解析Al与盐酸的反应是放热反应,A项不符合题意;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应,但不是氧化还原反应,B项不符合题意;灼热的C和CO2反应是氧化还原反应,同时又是吸热反应,C项符合题意;甲烷的燃烧是放热反应,D项不符合题意。
6.关于化学反应与能量的说法正确的是( )
A.化学键断裂需要吸收能量
B.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
C.在化学反应过程中反应物的总能量总是等于反应产物的总能量
D.放热反应不要加热就能进行,吸热反应需要在加热的条件下才能进行
答案A
解析断开化学键要吸收能量,形成化学键要放出能量,A正确;化学反应中的能量变化大小与反应物的物质的量成正比,即与反应物的质量成正比,B错误;不存在既不吸热也不放热的反应,故反应物的总能量和反应产物的总能量一定不相等,C错误;反应吸热或放热与反应条件无关,即放热反应可能需要加热才能进行,吸热反应在不加热的条件下也可能进行,D错误。
7.由如图分析,有关叙述正确的是
( )
A.AB+C和B+CA两个反应吸收或放出的能量不等
B.AB+C是放热反应
C.A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D.AB+C是吸热反应,则B+CA必然是放热反应
答案D
解析AB+C与B+CA属于同一反应的正逆两个方向的反应,两个反应吸收和放出的热量相等,符号相反,故A错误;AB+C是能量升高的反应属于吸热反应,ΔH>0,故B错误;AB+C是能量升高的反应,所以A具有的能量低于B和C具有的能量和,故C错误;AB+C是吸热反应,B+CA必然是放热反应,B+CA是AB+C的逆过程,故D正确。
8.一定条件下,A与B反应可生成C和D,其能量变化如图:
(1)下列有关反应A+BC+D的说法正确的是 。?
A.反应前后原子的种类和数目一定不变
B.该反应若有热量变化,则一定是氧化还原反应
C.若该反应为放热反应,则不需要加热反应就能进行
D.反应物的总质量、总能量与反应产物的总质量、总能量均相等
(2)若E1”“<”或“=”)反应物的总能量,反应热ΔH (填“>”“<”或“=”)0。该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。?
答案(1)A (2)> > 吸热
解析本题考查对化学反应中能量转化的理解。
(1)化学反应前后原子的种类和数目不变,A正确;热量变化与是否是氧化还原反应无关,B错误;加热是引发反应的外界条件,与反应吸热、放热无关,C错误;反应物的总能量与反应产物的总能量一定不相等,D错误。
(2)E10。
关键能力提升练
9.根据如图所示的反应,判断下列说法中错误的是( )
碳酸钙的热分解示意图
A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量
B.该反应的焓变大于零
C.该反应中既有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量
D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应
答案D
解析因为碳酸钙受热分解是吸热反应,所以CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,A、B两项均正确;在CaCO3中,Ca2+和C之间存在离子键,C中C与O原子之间存在共价键,故反应中既有离子键断裂也有共价键断裂,断键吸收能量,成键放出能量,C项正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧反应就是放热反应,D项错误。
10.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中,CO断键形成C和O
C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
答案C
解析由题中图示可知状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量,因此该过程是放热过程,A项错误;由图示反应过程可知该过程中CO的化学键没有断开,B项错误;CO与O生成的CO2具有极性共价键,C项正确;状态Ⅰ到状态Ⅲ表示CO与O生成CO2的过程,D项错误。
11.反应A+B→C(ΔH<0)分两步进行①A+B→X(ΔH>0);②X→C(ΔH<0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
答案B
解析由反应A+B→C(ΔH<0)分两步进行:①A+B→X(ΔH>0);②X→C(ΔH<0)。A+B→C(ΔH<0)是放热反应,A和B的能量之和大于C,由①A+B→X(ΔH>0)可知这步反应是吸热反应,X→C(ΔH<0)是放热反应,故X的能量大于A和B的能量;A和B的能量大于C的能量;X的能量大于C,图像B符合。
12.(2020山东兖州高二上学期期中)某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.三种化合物中C最稳定
B.两步反应均为吸热反应
C.A与C的能量差为E4
D.AB反应,反应条件一定要加热
答案A
解析根据能量越低越稳定的原则,三种化合物中C的能量最低,所以C最稳定,A正确;由图像可知,第一步反应为吸热反应,第二步反应为放热反应,B错误;A与C的能量差为ΔH=(E1-E2)+(E3-E4)=E1+E3-E2-E4,C错误;AB的反应是吸热反应,与反应发生的条件无关,即吸热反应不一定要加热,D错误。
13.已知某化学反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示,下列有关叙述中正确的是( )
A.该反应的进行一定需要加热
B.该反应的ΔH=-(E1-E2)
kJ·mol-1
C.该反应为吸热反应
D.断裂1
mol
A—A键和2
mol
B—B键放出E1
kJ能量
答案C
解析吸热反应的发生不一定需要加热,故题给反应的进行不一定需要加热,A选项错误;由图可知题给反应的ΔH=+(E1-E2)kJ·mol-1,B选项错误;根据图中信息可知,反应物总能量小于反应产物总能量,题给反应为吸热反应,C选项正确;由图中信息可知,断裂1molA—A键和2molB—B键,需要吸收E1kJ能量,D选项错误。
14.根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况,判断下列说法错误的是( )
A.该反应中反应物所具有的总能量低于反应产物所具有的总能量
B.2
mol气态氧原子结合生成O2(g)时,能放出498
kJ能量
C.断裂1
mol
NO分子中的化学键,需要吸收632
kJ能量
D.1
mol
N2和1
mol
O2的反应热ΔH=-180
kJ·mol-1
答案D
解析A项,由题给数据可知,该反应中反应物所具有的总能量低于反应产物所具有的总能量,正确;B项,对于互逆过程的热量变化,ΔH绝对值相等,正、负相反,故B、C正确;D项,ΔH=(946+498-2×632)kJ·mol-1=180kJ·mol-1,错误。
15.研究表明,化学反应的能量变化ΔH与反应物和生成物的键能有关,键能可以理解为断开或形成1
mol化学键时所吸收或释放的能量。下表是部分化学键的键能数据:
化学键
P—P
P—O
键能/(kJ·mol-1)
197
360
499
x
已知1个白磷分子为4个磷原子所形成的正四面体,1
mol
白磷完全燃烧放出2
378.0
kJ的热量,白磷完全燃烧后的产物结构如图所示,则上表中的x= 。?
答案433.75
解析1个白磷分子中含有6个P—P键,1个氧分子中含有1个OO键,1个P4O10分子中含有12个P—O键和4个PO键,则有:
-2378.0kJ·mol-1=6×197kJ·mol-1+5×499kJ·mol-1-12×360kJ·mol-1-4xkJ·mol-1
解得:x=433.75。
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16.硫酸是无机工业的“血液”,SO2的催化氧化是工业制备硫酸的重要环节。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1
mol
SO2(g)氧化为1
mol
SO3(g)的ΔH1=-99
kJ·mol-1。
请回答下列问题:
(1)该反应属于 反应(填“放热”或“吸热”)。?
(2)从能量角度分析图中C表示 。?
(3)从化学键的角度分析,F代表什么意义? 。?
(4)改变反应条件可改变E值大小,如加入V2O5作为催化剂,可使E值减小。E的大小对该反应的反应热 (填“无影响”“有影响”或“不确定”)。?
(5)图中ΔH=
kJ·mol-1。?
(6)若已知1
mol
SO2(g)氧化为1
mol
SO3(l)的ΔH2=-Q
kJ·mol-1,则ΔH1 ΔH2(填“>”“<”或“=”)。?
答案(1)放热 (2)反应产物的总能量 (3)形成新键释放的能量 (4)无影响 (5)-198 (6)>
解析(1)由题目条件可知,1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH1=-99kJ·mol-1,则该反应为放热反应。
(2)图中C点为反应过程的最终时刻,即代表反应产物的总能量。
(3)E代表断裂旧键时吸收的能量,则F代表形成新键时释放的能量。
(4)E值的大小代表了断裂旧键时所吸收的能量,而反应热的数值取决于旧键断裂吸收能量与新键形成释放能量的差值,所以E的大小对反应热无影响。
(5)图示代表2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化,所以ΔH=2×(-99)kJ·mol-1=-198kJ·mol-1。
(6)SO3(g)SO3(l) ΔH<0,所以ΔH1>ΔH2。
9
