年级 高二 学科 化学 版本 人教新课标版
课程标题 选修4 第一章 第一节 化学反应与能量的变化
编稿老师 佘平平 一校 黄楠 二校 林卉 审核 王慧姝
一、考点突破:
1. 了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。
2. 认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化,而且能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的,能量的多少取决于反应物和生成物的质量。
3. 了解反应热和焓变的涵义。
4. 认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。
5. 会用实验测量中和热。
二、重难点提示:
重点:1. 化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化。2. 认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。
难点:1. 化学反应热效应与反应焓变之间的关系。2. 热化学方程式的书写。
微课程1:焓变、反应热
【考点精讲】
1. 反应热和焓变
(1)反应热:当化学反应在一定温度下进行时,反应所吸收或释放的热量。
(2)焓变(ΔH):反应产物的总焓与反应物的总焓之差。即ΔH=H(反应产物)-H(反应物)。
(3)化学反应的反应热用一定条件下的焓变表示,符号为ΔH,单位为kJ·mol-1。
(4)比较△H的大小时要带着“﹢”“-”进行比较。
2. 放热反应、吸热反应
类型比较 放热反应 吸热反应
定义 有热量放出的化学反应 吸收热量的化学反应
表示方法 ΔH<0 ΔH>0
说明:ΔH的“﹢”“-”必须标明,“﹢”表示吸热,“-”表示放热。
微观分析 ( http: / / www.21cnjy.com )
宏观分析 ( http: / / www.21cnjy.com )ΔH=∑E(生成物)—∑E(反应物)
与反应条件的关系 反应条件和反应放热或吸热没有直接的关系;吸热反应开始时加热,后来需要持续加热维持反应;放热反应开始时加热,后来反应放出的热量可以维持反应。
常见类型 ①燃烧反应②中和反应③物质的缓慢氧化④大多数化合反应⑤金属与酸、水的反应⑥铝热反应 ①大多数分解反应②典型反应Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2OC+H2OCO+H2CO+H2OCO2+H2CaCO3CO2+CaOC+CO22CO
【典例精析】
例题1 下列图象分别表示有关反应的反应 ( http: / / www.21cnjy.com )过程与能量变化的关系,据此判断下列说法中正确的是(ΔH用于表示反应中的热量变化,ΔH>0表示反应吸热,ΔH<0表示反应放热)( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A. 石墨转变为金刚石是吸热反应
B. 白磷比红磷稳定
C. S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1;S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D. CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH1>0
思路导航:根据图象可知,石墨的总能量低于金 ( http: / / www.21cnjy.com )刚石的总能量,所以石墨转变为金刚石是吸热反应,A正确;白磷的总能量高于红磷的总能量,所以根据能量越低越稳定可知,红磷比白磷稳定性强,B不正确;气态S的总能量高于固态S的总能量,所以气态S燃烧放出的热量多,但放热越多反应热△H越小,所以C中ΔH2>ΔH1,C不正确;D中反应物的总能量高于生成物的总能量,反应是放热反应,D不正确,答案选A。
答案:A
例题2 下列各组反应中,第一个反应放出的热量比第二个反应放出的热量多的是(g、l、s分别表示气体、液体、固体)( )
A.
B. C(石墨)+O2(g)=CO2(g) C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)(石墨比金刚石稳定)
C.
D.
思路导航:由于液态水的能量低于气态水的能量 ( http: / / www.21cnjy.com ),则氢气完全燃烧生成液态水时放热多,所以选项A正确;B中石墨比金刚石稳定,这说明石墨的总能量低于金刚石的总能量,所以金刚石燃烧放出的热量多;C中碳完全燃烧放热多;D中固态S的总能量低于气态S的总能量,所以气态S完全燃烧放热多,答案选A。
答案:A
例题3 (重庆高考)是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S-F键。已知:1mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1mol F-F、S-F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则的反应热ΔH为( )
A. -1780 B. -1220
C. -450 D. +430
思路导航:根据ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和进行计算。
ΔH= 280 kJ/mol + 3×160 kJ/mol-6×330 kJ/mol=-1220kJ/mol,由此可知B项正确。
答案:B
【总结提升】
物质能量的高低与物质稳定性的关系:
不同物质的能量是不同的,对于物质的稳定性而言,存在“能量越低越稳定”的规律。
物质化学键的键能越大,其能量越低,该物质越稳定。
物质化学键的键能越小,其能量越高,该物质越不稳定。
例题 (下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)。
物质 F2 Cl2 Br2 I2 H2 HF HCl HBr HI
能量(kJ) 157 243 194 153 436 568 432 366 299
根据上述数据回答(1)~(5)题:
(1)下列物质本身具有的能量最低的是( )
A. H2 B. Cl2 C. Br2 D. I2
(2)下列氢化物中,最稳定的是( )
A. HF B. HCl C. HBr D. HI
(3)X2+H2===2HX(X代表F、Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应?答:____________________。
(4)相同条件下,X2(X ( http: / / www.21cnjy.com )代表F、Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是__________________。
(5)若无上表中的数据,你能正确回答出问题(4)吗?
答:________。你的根据是 。
思路导航:(1)原子结合形成单质分子时,放出的能量越多,分子越稳定,所以根据键能数据可知,氢气是最稳定的,答案选A。
(2)形成HX分子时,放出的能量越多,分子越稳定,所以根据键能数据可知,HF是最稳定的,答案选A。
(3)反应热就是断键吸收的能量和形成化 ( http: / / www.21cnjy.com )学键所放出的能量的差值,则根据有关的键能数据可知,X2+H2===2HX(X代表F、Cl、Br、I)的反应都是放热反应。
(4)单质氟中键能最小,而HF中键能最大,所以氢气和单质氟反应放出的热量最多。
(5)由于生成物越稳定,其能量越低,反应放热就越多,而根据元素周期律,在形成HX分子时,HF最稳定,所以不需要键能也能得出正确的结论。
答案:(1)A (2)A (3)放热反应 (4)F2
(5)能 生成物越稳定,其能量越低,反应放热就越多,根据元素周期律,在形成HX分子时,HF最稳定
微课程2:热化学方程式
【考点精讲】
1. 定义:表示参加反应的物质的量与反应热关系的化学方程式,叫做热化学方程式。
例:H2(g)+I2(g)2HI(g) △H=-14.9 kJ/mol
2. 意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,同时也表明了化学反应中的能量变化。
3. 书写要求:
(1)反应热△H与测定条件(即温度 ( http: / / www.21cnjy.com )压强等)有关,因此书写时应注明△H的测定条件,绝大多数△H是在25℃,1.01×105Pa下测定,可不注明温度和压强。
(2)要注明反应物和生成物的聚集状态。(表示符号:气态用“g”,液态用“l”,固态用“s”,稀溶液中的溶质或离子,要注明“aq”)
(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数,而表示物质的量,它可以是整数也可以是分数。
(4)△H的单位是kJ/mol,表示每计量系数mol反应所吸放的热量,即△H和相应的计量数要对应。如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。
(5)表示出反应已完成的热量,如可逆反应N2+3H22NH3 △H=-92.4kJ/mol,是指1mol N2和3mol H2完全反应放出的热量,实际大于此值;逆反应的热量和正反应的热量相等,但符号相反。
【典例精析】
例题1 0.3mol的气态高能燃 ( http: / / www.21cnjy.com )料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ热量,其热化学方程式为____________。
思路导航:1 mol 燃烧放出热量
答案: △H=-2165kJ/mol
例题2 已知:(l) =H2O(g) △H1=a kJ·
(2) =2H2O(g) △H2=b kJ·
(3)=H2O(l) △H3=c kJ·
(4) =2H2O(l) △H4=d kJ·
下列关系式中正确的是( )
A. a<c<0 B. b>d>0 C. 2a=b<0 D. 2c=d>0
思路导航:氢气的燃烧为放热反应,因此上述四个反应的△H均小于0,且等量的氢气完全反应生成液态水比生成气态水时放出的热量多。
答案:C
例题3 已知在1×105Pa,298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是( )
A. H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+242kJ·mol-1
B. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-484kJ·mol-1
C. H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=+242kJ·mol-1
D. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=+484kJ·mol-1
思路导航:热化学方程式的书写要求有三:①标明 ( http: / / www.21cnjy.com )各物质的聚集状态:B项水为液态,排除;②化学计量数可以是整数或分数,且与热量成正比;③用ΔH表示时,吸热时其值为正;放热时其值为负。H2与O2反应生成水蒸气是放热反应,ΔH应为负值,排除C、D。
答案:A
【总结提升】
“五看”法判断热化学方程式的正误:
①看方程式是否配平;
②看各物质的聚集状态是否正确;
③看ΔH的“+”“-”是否正确;
④看反应热的单位是否为kJ/mol;
⑤看反应热的数值与化学计量数是否对应。
【提醒】在进行热化学方程式的书写和判断正误时,常见失误点有:
(1)忽视ΔH的正负。
(2)忽视ΔH的数值与化学计量数有关。化学计量数发生变化时,ΔH的数值也要相应变化。
(3)忽视物质的状态不同ΔH的数值也不同。
微课程3:中和反应反应热的测定
【考点精讲】
1. 中和热的定义:在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1mol水所放出的热量。
2. 中和热的测定
(1)实验用品
大烧杯(500 mL)、小 ( http: / / www.21cnjy.com )烧杯(100 mL)、温度计、2个量筒(50 mL)、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。
0.50 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1NaOH溶液。
(2)实验原理
通过测定酸碱中和反应前后溶液温度的变化来计算中和热的大小。
(3)实验步骤
①在大烧杯底部垫泡沫塑料 ( http: / / www.21cnjy.com )(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过,以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的,如图所示(该实验也可在保温杯中进行):
②用一个量筒量取50 mL 0.50 ( http: / / www.21cnjy.com )mol·L-1盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记录并填入下表,然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
③用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,并用温度计测量NaOH溶液的温度,记录并填入下表。
实验次数 起始温度(t)/℃ 终止温度(t3)/℃ 温度差Δt=t3-/℃
HCl(t1)/℃ NaOH(t2)/℃ 平均值()/℃
1
2
3
④把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的 ( http: / / www.21cnjy.com )盐酸中,并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒在外面),用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读出混合溶液的最高温度,作为终止温度,记录并填入表格。
⑤重复实验三次,取测量所得数据的平均值作为计算的依据。
⑥根据实验数据计算中和热。
【典例精析】
例题1 某学生进行中和热测定,取 ( http: / / www.21cnjy.com )用50 mL 0.50 mol·L-1的HCl和50 mL 0.55 mol·L-1 的NaOH溶液(密度都是1 g·cm-3)。实验后得到以下数据:
起始温度 终止温度 温度差
平均值
1 25.5 25.0 25.25 28.5 3.25
2 24.5 24.5 24.50 27.5 3.00
3 25.0 24.5 24.75 26.5 1.75
(1)(中和后生成的溶液的比热容为4.1 ( http: / / www.21cnjy.com )8J·g-1·℃-1)请替该学生计算出中和热的平均值: 。
(2)该学生测得的数据比理论值 (填“高”或“低”)。
(3)从下列分析中选出该学生产生实验误差的原因可能是(填写字母) 。
A. 溶液混合后未及时盖好量热计杯盖
B. 倾倒溶液太快,有少量溅出烧杯
C. 溶液混合后搅拌不够
D. 未等温度升到最高值就记录温度计示数
E. 用量筒量取盐酸体积时仰视读数
F. 烧杯和玻璃棒吸收了一部分热量
思路导航:(1)根据实验数据可知,实验3中数据是无效的,所以温度差的平均值是3.125℃,根据△H=-=-52.25kJ·mol-1。
(2)中和热是-57.3kJ·mol-1,所以实验值比理论值低。
(3)数值偏低,说明反应中有热量损失,或者是酸、碱有损失。E中读数偏大,结果应该是偏高,所以正确的答案选ABCDF。
答案:(1)52.25kJ·mol-1 (2)低 (3)ABCDF
例题2 某化学兴趣小组要完成中和热的测定。
(1)实验桌上备有烧杯(大、小两个烧 ( http: / / www.21cnjy.com )杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃棒、0.5mol· L-1 盐酸、0.55mol· L-1NaOH溶液,尚缺少的实验玻璃用品是 、 。
实 验 用 品 溶 液 温 度 中和热△H
t1 t2
① 50mL 0.55mol.L-1NaOH 50mL 0.5mol.L-1HCl 20℃ 23.3℃
② 50mL 0.55mol.L-1NaOH 50mL 0.5mol.L-1HCl 20℃ 23.5℃
(2)他们记录的实验数据如下:
已知:Q=Cm(t2-t1),反应后溶液的比热容C为4.18kJ·℃-1·kg-1,各物质的密度均为1g·cm-3。
计算完成上表。△H= 。
(3)某研究小组将V1 mL 1.0 ( http: / / www.21cnjy.com )mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如下图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。回答下列问题:
研究小组做该实验时环境温度 ( http: / / www.21cnjy.com ) (填“高于”、“低于”或“等于”)22 ℃,此反应所用NaOH溶液的浓度应为 mol/L。
( http: / / www.21cnjy.com )
思路导航:中和热的测定实验一定要采取各种措施减小热量的损失以减少误差,一般用多次测量求平均值的方法来进行测定。
(2)Q=Cm(t2-t1)=1.42kJ,而△H=-1.42/(0.05×0.5)=-56.8kJ/mol
(3)由图看出,HCl溶液体积为5mL,中和后的溶液温度为22℃,所以室温应该低于22℃。
当HCl溶液为30mL,NaOH溶液为20mL时两者恰好反应。由C1V1=C2V2可计算NaOH溶液的浓度为1.5mol/L
答案:(1)量筒、温度计。(2)-56.8kJ/mol(3)低于,1.5
【总结提升】
测定中和反应反应热的注意事项:
(1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是防止热量的散失。
(2)为保证酸、碱完全中和,常使其中一种稍稍过量。
(3)中和反应的实质是H+和OH-化合生成 H2O,若反应过程中有其他物质生成,这部分反应热不应算作中和热。
(4)实验中若使用弱酸或弱碱,因中和过 ( http: / / www.21cnjy.com )程中弱电解质电离吸热,会使测得数值偏低;若使用浓硫酸,因溶于水时放热,会使测得数值偏高;碱若使用氢氧化钠固体,因溶于水时放热,会使测得数值偏高。
例如:HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+ H2O(1) △H1=-57.3kJ/mol
1/2H2SO4(aq)+NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)+ H2O(1) △H2=-57.3kJ/mol
1/2H2SO4(浓)+NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)+ H2O(1) △H3<-57.3kJ/mol
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+ H2O(1) △H4>-57.3kJ/mol
1/2H2SO4(aq)+1/2Ba(OH)2(aq)=1/2BaSO4(aq)+ H2O(1) △H5<-57.3kJ/mol
△H4>△H1=△H2>△H5>△H3
选修4 第一章 第二、三节 燃烧热、能源、化学反应热的计算
一、预习新知
1. 燃烧热:1 mol可燃物燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。
注意:稳定的化合物,如H→H2O(l)、C→CO2(g)、S→SO2(g)。
2. 反应热的求算
(1)盖斯定律:化学反应不管是一步完成还是 ( http: / / www.21cnjy.com )分步完成,其反应热总是相同的。也就是说,化学反应热只与反应的始态和终态有关,而与具体反应的途径无关。
(2)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。
二、问题思考
对于反应:C(s)+O2(g)=CO(g),因为C燃烧时不可能完全生成CO,总有一部分CO2生成,因此这个反应的ΔH无法直接测得。请同学们根据盖斯定律设计一个方案测量该反应的ΔH。
我们可以测得C与O2反应生成CO2以及CO与O2反应生成CO2的反应热:
C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH =-393.5 kJ/mol
CO(g)+ O2(g)= CO2(g) ΔH =-283.0 kJ/mol
根据盖斯定律,可以很容易求算出C(s)+O2(g)= CO(g)的ΔH。
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∵ΔH1=ΔH2+ΔH3 ∴ΔH2=ΔH1-ΔH3=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5 kJ/mol
即:C(s)+ O2(g)=CO(g)的ΔH=-110.5 kJ/mol
(答题时间:50分钟)
焓变、反应热
1. 根据热化学方程式:S(l)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-293.23 kJ·mol-1,分析下列说法正确的是( )
A. S(s)+O2(g)===SO2(g),反应放出的热量大于293.23 kJ·mol-1
B. S(g)+O2(g)===SO2(g),反应放出的热量小于293.23 kJ·mol-1
C. 1 mol SO2的化学键断裂吸收的能量总和大于1 mol 硫和1 mol氧气的化学键断裂吸收的能量之和
D. 1 mol SO2的化学键断裂吸收的能量总和小于1 mol硫和1 mol氧气的化学键断裂吸收的能量之和
2. 化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,下列图示能表示Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应过程中能量变化的是( )
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3. 已知热化学方程式:2SO2(g)+O22SO3(g),△H=-197kJ/mol。在相同温度和压强下,向密闭容器中通入2mol SO2和1molO2,达到平衡时放出热量Q,则下列关系式中正确的是( )
A. Q=197 kJ B. Q<197×2 kJ C. Q<197 kJ D. Q>197 kJ
4. 已知断开1 mol H ( http: / / www.21cnjy.com )2中的化学键需要吸收436kJ的能量,断开1 mol Cl2中的化学键需要吸收243kJ的能量,而形成1mol HCl分子中的化学键要释放431kJ的能量,则1mol氢气与1mol氯气反应时能量变化为( )
A. 吸收183kJ热量 B. 吸收366kJ热量
C. 放出183kJ热量 D. 放出366kJ热量
5. 下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是( )
A. 铝片与稀盐酸的反应 B. 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应
C. 甲烷在氧气中的燃烧反应 D. 灼热的碳与二氧化碳的反应
6. 白磷与氧可发生如下反应:P4 + ( http: / / www.21cnjy.com ) 5O2 = P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P-P:a kJ·mol-1、P-O:b kJ·mol-1、P=O:c kJ·mol-1、O=O:d kJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H,其中正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A. (6a+5d-4c-12b)kJ·mol-1
B. (4c+12b-6a-5d)kJ·mol-1
C. (4c+12b-4a-5d)kJ·mol-1
D. (4a+5d-4c-12b)kJ·mol-1
7. 通常人们把拆开1mol某化学键吸 ( http: / / www.21cnjy.com )收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以估计化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下表是一些化学键的键能。
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol-1) 414 489 565 155
根据键能数据估算反应CH4(g)+4F2(g)===CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为( )
A. -1940kJ·mol-1 B ( http: / / www.21cnjy.com ). +1940kJ·mol-1 C. -485kJ·mol-1 D. +485kJ·mol-1
8. 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程 ( http: / / www.21cnjy.com )。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知:N≡N键的键能是948.9kJ·mol-1,H-H键的键能是436.0 kJ·mol-1;由N2和H2合成1mol NH3时可放出46.2kJ的热量。
N-H键的键能是 。(结果保留1位小数)
热化学方程式
1. 在同温同压下,下列各组热化学方程式Q2>Q1的是( )
A. 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) △H=-Q1
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) △H=-Q2
B. S(g)+ O2(g)=SO2(g) △H=-Q1
S(s)+ O2(g)=SO2(g) △H=-Q2
C. △H=-Q1
C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H=-Q2
D. H2(g)+ Cl2(g)=2HCl(g) △H=-Q1
△H=-Q2
2. 下列热化学方程式及说法正确的是( )
A. CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ
B. 1mol 丁烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放热2878 kJ,则:
C4H10(g)+13/2O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l)△H=-2878kJ/mol
C. 2 mol氢气燃烧生成水蒸气放 ( http: / / www.21cnjy.com )出484 kJ热量,则:H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g);△H = -242 kJ·mol-1
D. CH3COOH(aq)+KOH(aq)=CH3COOK(aq)+H2O(l)△H=-a kJ·mol-1,a就为中和热的值
3. 下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( )
A. 1mol氢气燃烧放热285.5kJ,则水电解的热化学方程式为:
2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+285.5KJ/mol
B. 1mol甲烷完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出890kJ热量,它的热化学方程式为
1/2CH4(g)+O2(g)= 1/2CO2(g)+H2O(l) △H=-445kJ/mol
C. 已知2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ·mol-1,则1mol C完全燃烧放热为110.5kJ
D. HF与NaOH溶液反应:H+(aq)+OH—(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ/mol
4. 下表列出了几种键的键能:
化学键 H—H Cl—Cl H—Cl
键能/kJ·mol-1 436 243 431
请根据以上信息写出氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体的热化学方程式:
。
5. 白磷、红磷是磷的两种同素异构体,在空气中燃烧得到磷的氧化物,空气不足时生成P4O6,空气充足时生成P4O10。
(1)已知298K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为:
P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10(s) ΔH1=-2983.2 kJ mol-1,
P(s,红磷)+ 5/4O2(g)=1/4 P4O10(s) ΔH2=-738.5 kJ mol-1
则相同的状况下,白磷与红磷能量较低的是: ;白磷的稳定性比红磷 (填“高”或“低”)。
(2)已知298K时白磷不完全燃烧的热 ( http: / / www.21cnjy.com )化学方程式为P4(s,白磷)+3O2(g)=P4O6(s) ΔH=-1638kJ mol-1。在某密闭容器中加入62g白磷和50.4L氧气(标准状况下),控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10和P4O6的物质的量之比为 ,反应过程中放出的热量为 。
(3)已知白磷和PCl3的分子结构如图所 ( http: / / www.21cnjy.com )示,现提供以下的化学键的键能(kJ/mol):P-P 198,Cl-Cl 243,P-Cl 331。
( http: / / www.21cnjy.com )
则反应P4(s,白磷)+6Cl2(g)=4PCl3(s)的反应热ΔH= 。
中和反应反应热的测定
1. 判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)1 mol酸与1 mol碱完全反应放出的热量是中和热。( )
(2)物质具有的能量越高,物质的稳定性越强。( )
(3)化学反应的过程,既遵循质量守恒定律,也遵循能量守恒定律。( )
(4)在确定的化学反应体系中,反应物的总能量与生成物的总能量一定不同。( )
(5)需要加热才能进行的反应一定是吸热反应。( )
2. 实验室进行中和热测定的实验时除需要大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)外,其他所用的仪器和试剂均正确的一组是( )
A. 0.50 mol·L-1盐酸,0.50 mol·L-1NaOH溶液,100 mL 量筒1个
B. 0.50 mol·L-1盐酸,0.50 mol·L-1NaOH溶液,100 mL 量筒2个
C. 0.50 mol·L-1盐酸,0.50 mol·L-1NaOH溶液,50 mL 量筒1个
D. 0.50 mol·L-1盐酸,0.55 mol·L-1NaOH溶液,50 mL 量筒2个
3. 下列实验操作中一定会造成误差的是( )
A. 在中和热的测定实验中用Ba(OH)2代替NaOH;H2SO4代替HCl
B. 将pH试纸用蒸馏水湿润后测某溶液的pH
C. 用碱石灰来干燥氨气
D. 使用天平称量时不小心将药品与砝码的位置放反了
4. 已知:①2H2(g)+O2( ( http: / / www.21cnjy.com )g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。下列说法中错误的是( )
A. ①式表示25℃,101 kPa时,2 mol H2和1 mol O2完全燃烧生成2 mol H2O(l)放热571.6 kJ
B. 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)中ΔH大于-571.6 kJ·mol-1
C. 将含1 mol NaOH的水溶液与50 g 98%的硫酸溶液混合后放出的热量为57.3 kJ
D. 将含1 mol NaOH的稀溶液与含1 mol CH3COOH的稀溶液混合后放出的热量小于57.3 kJ
5. 中和热的测定实验的关键是要比较 ( http: / / www.21cnjy.com )准确地配制一定的物质的量浓度的溶液,在实验过程中要尽量避免热量的散失,要求比较准确地测量出反应前后溶液温度的变化。回答下列问题:
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)从实验装置图看,图中尚缺少的一种玻璃用品是 。
(2)在大小烧杯之间填满碎泡沫(或纸条 ( http: / / www.21cnjy.com ))其作用是____________________;大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值 (填“偏大、偏小、无影响”)
(3)做一次完整的中和热实验,温度计需要使用______ 次;
(4)该实验常用0.50 m ( http: / / www.21cnjy.com )ol·L-1 HCl和0.55 mol·L-1的NaOH溶液各50 mL。若上述HCl、NaOH溶液的密度都近似为1 g/cm3,中和后生成的溶液的比热容C= 4.18 J/(g·℃),反应后温度升高了△t,则生成1mol水时的反应热ΔH=___________ kJ/mol(填表达式)。
(5)如果用50mL 0. ( http: / / www.21cnjy.com )50mol/L醋酸与50mL 0.55mol/L NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等、不相等”),简述理由: 。
焓变、反应热
1. C
解析:反应热是断键吸收的总能量和形成化学键 ( http: / / www.21cnjy.com )所放出的总能量的差值,所以根据热化学方程式可知,该反应是放热反应,这说明1 mol SO2的化学键断裂吸收的能量总和大于1 mol 硫和1 mol氧气的化学键断裂吸收的能量之和,C正确,D不正确。由于固态S的能量最小,液态其次,气态最高,所以气态S燃烧放出的热量最多,固态S燃烧放出的热量最少,AB都是错误的,答案选C。
2. A
解析:Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反 ( http: / / www.21cnjy.com )应过程中吸收热量,即生成物的总能量大于反应物的总能量,所以图示A正确,B图示是放热反应,C、D图示是错误的,答案选A。
3. C
解析:由于该反应是可逆反应,所以2mol SO2和1molO2不可能生成2mol三氧化硫,所以实际放出的热量小于197kJ,答案选C。
4. C
解析:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g ( http: / / www.21cnjy.com ))的反应热=反应物的键能-生成物的键能=436kJ mol-1+243kJ mol-1-2×431 kJ mol-1=-183kJ mol-1,故1mol氢气与1mol氯气反应时放出热量为183kJ,故选C。
5. D
解析:A. 铝片与稀盐酸的反 ( http: / / www.21cnjy.com )应是氧化还原反应,又是放热反应,故A错误;B. Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应,但不是氧化还原反应,故B错误;C. 甲烷在氧气中的燃烧反应属于放热反应,也属于氧化还原反应,故C错误;D. 灼热的碳与二氧化碳的反应属于吸热反应,也是氧化还原反应,故D正确。
6. A
解析:各化学键键能为P-P:a ( http: / / www.21cnjy.com )kJ mol-1、P-O:b kJ mol-1、P=O:c kJ mol-1、O=O:d kJ mol-1。
反应热△H=反应物总键能-生成物总键能,所 ( http: / / www.21cnjy.com )以反应P4+5O2=P4O10的反应热△H=6akJ mol-1+5dkJ mol-1-(4ckJ mol-1+12bkJ mol-1)=(6a+5d-4c-12b)kJ mol-1
7. A
解析:反应热ΔH等于生成物的总能量减去反应物的总能量之差,注意化学计量数的问题。故选A。
8. 391.6 kJ·mol-1
解析:设N-H键的键能是x,则根据反应 ( http: / / www.21cnjy.com )热的概念可知△H=948.9kJ·mol-1+3×436.0 kJ·mol-1-2×3×x=-92.4 kJ·mol-1。解得x=391.55 kJ·mol-1。
热化学方程式
1. C
解析:反应放出或吸收的热量的多少, ( http: / / www.21cnjy.com )跟反应物和生成物的聚集状态有密切关系。A中两式仅生成物中水的状态不同,由于生成液态水比生成气态水放热多,所以Q1>Q2;B中两式仅硫的状态不同,由于固态硫变成气态硫要吸收热量,所以Q1>Q2;C中两式固态碳与氧气完全反应生成二氧化碳,放出的热量Q2应大于不完全燃烧时生成一氧化碳放出的热量Q1;D中两式各物质的量不同,有Q1=2Q2的关系,故本题的答案应为C。
2. B
解析:A项,△H的单位是kJ/m ( http: / / www.21cnjy.com )ol,故错;C项,反应是吸热反应,△H>0,故错;D项,在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1mol水时的反应热叫做中和热,故错。
3. B
解析:A项应该是2H2O(l)=2H2 ( http: / / www.21cnjy.com )(g)+O2(g) △H=+571kJ/mol;B项正确;C项1mol C完全燃烧生成CO2;D项H+(aq)+OH—(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ/mol,指的是强酸和强碱中和反应放出的热量,HF是弱酸,放出的热量小于57.3 kJ。
4. H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-183 kJ/mol
解析:根据方程式:H2(g)+Cl ( http: / / www.21cnjy.com )2(g)=2HCl(g);ΔH=反应物的键能-生成物的键能=436+243-2×431=-183 kJ/mol
5. (1)红磷;低 (2)3:1;1323.45 kJ (3)-1326kJ mol-1
解析:(1)白磷转化为红磷的反应是放热反应,所以白磷的能量高于红磷的,因此红磷比白磷稳定。
(2)设所得到的P4O10和P4O6 ( http: / / www.21cnjy.com )的物质的量分别是x和y。50.4L氧气(标准状况下)是2.25mol,62g白磷是0.5mol,则x+y=0.5mol、3y+5x=2.25,解得x=0.375mol,y=0.125mol,所以二者的物质的量之比是3︰1;最终放出的热量是2983.2 kJ mol-1×0.375mol+1638kJ mol-1×0.125mol=1323.45kJ。
(3)反应热就是断键吸收的能量和形成化 ( http: / / www.21cnjy.com )学键所放出的能量的差值,所以该反应的反应热是198kJ/mol×6+6×243kJ/mol-4×3×331kJ/mol=-1326kJ/mol。
中和反应反应热的测定
1. ×、×、√、√、×
解析:考查反应热的有关判 ( http: / / www.21cnjy.com )断。中和热是在一定条件下,稀溶液中,强酸和强碱反应生成1mol水时所放出的热量,所以(1)是不正确的;物质具有的能量越低,物质的稳定性越强,因此(2)不正确;质量守恒定律和能量守恒定律,是化学反应必须遵循的两个基本定律,(3)正确;任何化学反应都伴随着能量的变化,所以在确定的化学反应体系中,反应物的总能量与生成物的总能量一定不同,(4)正确;反应是放热反应还是吸热反应,与反应条件是无关的,只与反应物和生成物总能量的相对大小有关,(5)不正确。
2. D
解析:本实验中为了保证0.50 m ( http: / / www.21cnjy.com )ol·L-1的盐酸完全被中和,采用0.55 mol·L-1NaOH溶液,使碱稍过量,故A项不符合。所需酸、碱量均为50 mL,故B项不符合。酸、碱应分别用不同的量筒量取,故C项不符合。
3. A
解析:A项中由于Ba(O ( http: / / www.21cnjy.com )H)2和H2SO4反应除生成水外还生成BaSO4沉淀,一定会产生误差;B项中,某溶液若为中性,将pH试纸用蒸馏水润湿不会产生误差;C项中不会造成误差;D项中不用游码时不会造成误差。
4. C
解析:C项过程在发生中和反应放出热量之外,还伴随着浓硫酸稀释所放出的热量,故该项错。
5. (1)环形玻璃搅拌棒 (2)保温、隔热;偏小 (3)3 ;
(4)-0.418△t/0.025 (5)不相等;因为醋酸电离需要吸收热量。
解析:(1)在测定中和热的实验中为了使溶液混合均匀,在实验过程中需要进行搅拌,根据装置图可知还缺少环形玻璃搅拌棒。
(2)为了减少热量的损失需要在大小烧杯之间填满碎泡沫以起到保温和隔热的作用。如果没有盖硬纸板,会造成热量的损失,导致测定结果偏小。
(3)盐酸和氢氧化钠溶液的温度都需要测量,反应后还需要测量混合液的温度,所以至少使用3次温度计。
(4)50mL0.50mol/L盐 ( http: / / www.21cnjy.com )酸与50mL0.55mol/L NaOH溶液的质量之和是100g,所以反应过程中放出的热量是100g×4.18J/(g ℃)×△t℃=0.418△t kJ。因为50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/L NaOH溶液反应生成的水是0.025mol,所以△H=-0.418△t/0.025kJ/mol。
(5)因为醋酸是弱酸,在溶液中存在电离平衡,而电离是吸热的,所以放出的热量要少。