第一课时 放热反应与吸热反应
学习目标 1.认识物质具有能量,认识吸热反应与放热反应。2.了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。3.知道化学反应可以实现化学能与热能的转化。
一、放热反应与吸热反应
1.化学反应中的变化
化学反应中的两类变化
2.反应中化学能与其他能的转化
(1)物质的燃烧: →热能、光能;
(2)CaCO3的高温分解:热能→ ;
(3)植物的光合作用: →化学能;
(4)电解水: →化学能。
3.吸热反应和放热反应
(1)实验探究
实验操作 实验现象 有关化学方程式及结论
产生大量 ,混合液的温度 离子方程式: 结论:反应过程中 热量
有 气味气体产生,烧杯温度 , 玻璃片粘在烧杯底部 化学方程式: Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+ + 10H2O 结论:反应过程中 热量
结论:每一个化学反应都伴随着 的变化,有的 能量,有的 能量
(2)概念: 的反应称为放热反应, 的反应称为吸热反应。
(3)常见的放热反应和吸热反应
4.化学反应中能量变化的原因
(1)从反应物、生成物总能量大小宏观角度分析
①化学反应中物质总能量变化的关系:
②图Ⅰ中反应物的总能量 生成物的总能量,反应 能量;
③图Ⅱ中反应物的总能量 生成物的总能量,反应 能量。
(2)从化学键断裂与形成吸收和释放能量的微观角度分析
①物质发生化学反应时,需要 能量以断开反应物中的化学键,在形成生成物中的化学键时 能量。
②化学反应中断开化学键和形成化学键的能量变化可以用图形象表示为
若E1>E2,反应 能量;若E15.利用键能计算反应热
(1)键能
断开1 mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量,单位为kJ·mol-1。
(2)键能与物质的稳定性
键能越大,共价键越牢固,形成的物质越稳定,则该物质本身所具有的能量越低。
(3)利用键能计算反应热
ΔH=断开反应物中化学键所吸收的总能量(或总键能)-形成生成物中化学键所放出的总能量(或总键能)。
1.下列说法正确的是 ( )
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
②放热反应在常温下一定很容易发生
③放热反应的逆向反应为吸热反应
④放热反应加热到一定温度引发后,停止加热反应可能会继续进行
A.③④ B.①②
C.①②③④ D.②③④
2.已知共价键的键能与热化学方程式信息如表所示:
共价键 H—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g)O2(g)的ΔH为 ( )
A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1
3.已知一定条件下某些化学键的键能数据如下表:
化学键 键能
H—H 436.4 kJ·mol-1
Cl—Cl 242.7 kJ·mol-1
H—Cl 431.8 kJ·mol-1
对于反应:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g),下列说法正确的是 ( )
A.该反应属于吸热反应
B.该条件下,生成1 mol HCl时反应放热431.8 kJ
C.H2分子中的化学键比Cl2分子中的化学键更稳定
D.相同条件下,H2分子具有的能量高于Cl2分子具有的能量
二、热化学方程式
1.概念
地表示一个特定的反应 的热。
2.意义
(1)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 变化。
(2)对于具体的热化学方程式如CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH=178.2 kJ·mol-1,表示 CaCO3吸收178.2 kJ的热,完全分解生成 CaO和 CO2气体。
3.热化学方程式的判断与书写
(1)书写热化学方程式的“三步骤”
(2)化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数不表示微粒数,仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。
(3)热化学方程式中化学计量数与ΔH的关系
由于ΔH与反应完成的物质的物质的量有关,所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
1.(2024·江苏常州联盟学校高一学情调研)N2H4是一种高效清洁的火箭燃料,0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是 ( )
A.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+H2O(g)
ΔH=267 kJ·mol-1
B.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-534 kJ·mol-1
C.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)
ΔH=534 kJ·mol-1
D.N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)
ΔH=-133.5 kJ·mol-1
2.写出298 K时,下列反应的热化学方程式:
(1)1 mol HgO(s)分解为液态汞和氧气,吸热90.7 kJ: 。
(2)16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量: 。
(3)2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6 kJ的热量:
。
1.下列说法正确的是 ( )
A.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
B.C(石墨,s)C(金刚石,s),反应中既没有电子的得失也没有能量的变化
C.干冰升华时,二氧化碳分子中的共价键不发生断裂
D.伴有能量变化的物质变化,都是化学变化
2.下列反应中能量变化趋势如图一致的是 ( )
A.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合
B.中和反应
C.木炭在氧气中发生不完全燃烧
D.生石灰和水的反应
3.下列热化学方程式书写正确的是 ( )
A.C(s)+O2(g)CO2(g)
ΔH=393.5 kJ·mol-1
B.2SO2+O22SO3
ΔH=-196.6 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g)H2O(l)
ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ
4.化学反应A2+B22AB的能量变化如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A.该反应是吸热反应
B.1 mol A—A键和1 mol B—B键断裂能放出x kJ能量
C.2 mol A—B键断裂需要吸收y kJ能量
D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
5.除了用手触摸和温度计测量外还可以借助其他方法感知温度的变化,如在探究化学反应过程中有热量变化时,某兴趣小组设计了如下三套装置:
(1)该小组选择装置Ⅰ探究Na2O2和H2O反应为放热反应,将水滴入盛有过氧化钠的试管中,U形管中的现象为
,
化学方程式:
。
(2)该小组选择装置Ⅱ,探究硝酸铵溶于水的能量变化,当向盛有硝酸铵固体的试管中滴入少量水,发现导管中上升一段水柱,则该变化
(填“是”或“不是”)吸热反应,原因为
。
(3)该小组在探究镁和盐酸反应热量变化时,选择了装置Ⅲ,发现反应过程中,导管口有气泡冒出,该装置 (填“能”或“不能”)证明镁和盐酸反应为放热反应,原因为
。
第一课时 放热反应与吸热反应
一、
2.(1)化学能 (2)化学能 (3)光能 (4)电能 3.(1)气泡 升高 Mg+2H+Mg2++H2↑ 释放 刺激性 降低 2NH3↑ 吸收 能量 释放 吸收 (2)放出热 吸收热 4.(1)②大于 放出 ③小于 吸收 (2)①吸收 放出 ②吸收 放出
对点训练
1.A [需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如木炭燃烧反应;放热反应在常温下不一定容易发生,如木炭燃烧反应;某反应为放热反应,则该反应的逆向反应为吸热反应;由于放热反应在反应过程中放出热量,所以停止加热后反应可能会继续进行。]
2.D [ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=2E(H—H)+E(O2中的化学键)-4E(H—O)=2×436 kJ·mol-1+E(O2中的化学键)-4×463 kJ·mol-1=-482 kJ·mol-1,则E(O2中的化学键)=498 kJ·mol-1,2O(g)O2(g)为化学键的形成过程,释放能量,因此2O(g)O2(g)的ΔH=-498 kJ·mol-1。]
3.C [反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的ΔH=436.4 kJ·mol-1+242.7 kJ·mol-1-2×431.8 kJ·mol-1=-184.5 kJ·mol-1,生成1 mol HCl释放的热为184.5 kJ×=92.25 kJ,A、B项错误。断裂1 mol H2分子中的化学键需吸收能量436.4 kJ,断裂1 mol Cl2分子中的化学键需吸收能量242.7 kJ,相同条件下,氢气更稳定,具有的能量更低,C项正确,D项错误。]
二、
1.定量 放出或吸收 2.(1)能量 (2)1 mol 1 mol 1 mol
对点训练
1.B [0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5 kJ热量,则1 mol时的焓变ΔH=-534 kJ·mol-1,热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1。]
2.(1)2HgO(s)2Hg(l)+O2(g) ΔH=181.4 kJ·mol-1[或HgO(s)Hg(l)+O2(g) ΔH=90.7 kJ·mol-1]
(2)S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-148.4 kJ·mol-1[或S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1]
(3)C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)
ΔH=-1 294.8 kJ·mol-1
解析 (2)16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量,故其热化学方程式可写为S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-148.4 kJ·mol-1或S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1。
(3)1 mol C2H2完全燃烧生成液态水和CO2放热:×26 g=1 294.8 kJ,热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 294.8 kJ·mol-1。
课堂达标训练
1.C [经加热而发生的化学反应不一定是吸热反应,反应是否吸热与反应条件无关,A项错误;C(石墨,s)C(金刚石,s),反应中没有电子的得失,但是有能量的变化,既不放热也不吸热的化学反应是不存在的,B项错误;干冰升华时,只发生了物理变化,改变的是分子间的距离,二氧化碳分子中的共价键不发生断裂,C项正确;伴有能量变化的物质变化,不一定都是化学变化,如水蒸气变为液态水要放出热量,D项错误。]
2.A [由题图可知,生成物的总能量大于反应物的总能量,说明此反应为吸热反应。Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应为吸热反应,A项正确;中和反应、2C+O22CO、CaO+H2OCa(OH)2均为放热反应,B、C、D项错误。]
3.C [燃烧是放热反应,ΔH应为负值,A项错误;没有标明物质的状态,B项错误;反应热的单位错误,D项错误。]
4.C [由题图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应,故A错误;化学键的断裂需吸收能量,而不是释放能量,故B错误;化学键断裂时吸收能量,由题图可知,断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ能量,故C正确;由题图可知,1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量,故D错误。]
5.(1)U形管右侧液面下降,左侧液面上升 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
(2)不是 硝酸铵溶于水没有新物质生成,为物理变化
(3)不能 镁和盐酸反应生成氢气,无论是吸热反应还是放热反应,烧杯中导管口都有气泡冒出(共59张PPT)
第二单元 化学反应中的热
专题 化学反应与能量变化
第一课时
放热反应与吸热反应
6
1.认识物质具有能量,认识吸热反应与放热反应。2.了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。3.知道化学反应可以实现化学能与热能的转化。
学习目标
一、放热反应与吸热反应
二、热化学方程式
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、放热反应与吸热反应
对点训练
1.化学反应中的变化
2.反应中化学能与其他能的转化
(1)物质的燃烧: →热能、光能;
(2)CaCO3的高温分解:热能→ ;
(3)植物的光合作用: →化学能;
(4)电解水: →化学能。
化学能
化学能
光能
电能
3.吸热反应和放热反应
(1)实验探究
气泡
升高
Mg+2H+===Mg2++H2↑
释放
刺激性
降低
2NH3↑
吸收
能量
释放
吸收
(2)概念: 的反应称为放热反应, 的反应称为吸热反应。
(3)常见的放热反应和吸热反应
放出热
吸收热
4.化学反应中能量变化的原因
(1)从反应物、生成物总能量大小宏观角度分析
①化学反应中物质总能量变化的关系:
②图Ⅰ中反应物的总能量 生成物的总能量,反应 能量;
③图Ⅱ中反应物的总能量 生成物的总能量,反应 能量。
大于
放出
小于
吸收
(2)从化学键断裂与形成吸收和释放能量的微观角度分析
①物质发生化学反应时,需要 能量以断开反应物中的化学键,在形成生成物中的化学键时 能量。
②化学反应中断开化学键和形成化学键的能量变化可以用图形象表示为
若E1>E2,反应 能量;若E1吸收
放出
吸收
放出
5.利用键能计算反应热
(1)键能
断开1 mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量,单位为kJ·mol-1。
(2)键能与物质的稳定性
键能越大,共价键越牢固,形成的物质越稳定,则该物质本身所具有的能量越低。
(3)利用键能计算反应热
ΔH=断开反应物中化学键所吸收的总能量(或总键能)-形成生成物中化学键所放出的总能量(或总键能)。
1.下列说法正确的是( )
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③放热反应的逆向反应为吸热反应 ④放热反应加热到一定温度引发后,停止加热反应可能会继续进行
A.③④ B.①② C.①②③④ D.②③④
解析 需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如木炭燃烧反应;放热反应在常温下不一定容易发生,如木炭燃烧反应;某反应为放热反应,则该反应的逆向反应为吸热反应;由于放热反应在反应过程中放出热量,所以停止加热后反应可能会继续进行。
A
2.已知共价键的键能与热化学方程式信息如表所示:
则2O(g)===O2(g)的ΔH为( )
A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1
D
共价键 H—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-482 kJ·mol-1
解析 ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=2E(H—H)+E(O2中的化学键)-4E(H—O)=2×436 kJ·mol-1+E(O2中的化学键)-4×463 kJ·mol-1=-482 kJ·mol-1,则E(O2中的化学键)=498 kJ·mol-1,2O(g)===O2(g)为化学键的形成过程,释放能量,因此2O(g)===O2(g)的ΔH=-498 kJ·mol-1。
3.已知一定条件下某些化学键的键能数据如下表:
对于反应:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g),下列说法正确
的是( )
A.该反应属于吸热反应
B.该条件下,生成1 mol HCl时反应放热431.8 kJ
C.H2分子中的化学键比Cl2分子中的化学键更稳定
D.相同条件下,H2分子具有的能量高于Cl2分子具有的能量
C
化学键 键能
H—H 436.4 kJ·mol-1
Cl—Cl 242.7 kJ·mol-1
H—Cl 431.8 kJ·mol-1
二、热化学方程式
对点训练
1.概念
地表示一个特定的反应 的热。
2.意义
(1)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 变化。
(2)对于具体的热化学方程式如CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=178.2 kJ·mol-1,表示 CaCO3吸收178.2 kJ的热,完全分解生成 CaO和 CO2气体。
定量
放出或吸收
能量
1 mol
1 mol
1 mol
3.热化学方程式的判断与书写
(1)书写热化学方程式的“三步骤”
(2)化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数不表示微粒数,仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。
(3)热化学方程式中化学计量数与ΔH的关系
由于ΔH与反应完成的物质的物质的量有关,所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
1.(2024·江苏常州联盟学校高一学情调研)N2H4是一种高效清洁的火箭燃料,0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是( )
A.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+H2O(g) ΔH=267 kJ·mol-1
B.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
C.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=534 kJ·mol-1
D.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l) ΔH=-133.5 kJ·mol-1
B
解析 0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5 kJ热量,则1 mol时的焓变ΔH=-534 kJ·mol-1,热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1。
2.写出298 K时,下列反应的热化学方程式:
(1)1 mol HgO(s)分解为液态汞和氧气,吸热90.7 kJ:
。
(2)16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量:
。
(3)2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6 kJ的热量:
。
2HgO(s)===2Hg(l)+O2(g) ΔH=181.4 kJ·mol-1[或HgO(s)===Hg(l)+O2(g) ΔH=90.7 kJ·mol-1]
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-148.4 kJ·mol-1[或S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1]
C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 294.8 kJ·mol-1
解析 (2)16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量,故其热化学方程式可写为S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-148.4 kJ·mol-1或S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1。
(3)1 mol C2H2完全燃烧生成液态水和CO2放热:×26 g=1 294.8 kJ,热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 294.8 kJ·mol-1。
课堂达标训练
1.下列说法正确的是( )
A.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
B.C(石墨,s)===C(金刚石,s),反应中既没有电子的得失也没有能量的变化
C.干冰升华时,二氧化碳分子中的共价键不发生断裂
D.伴有能量变化的物质变化,都是化学变化
C
解析 经加热而发生的化学反应不一定是吸热反应,反应是否吸热与反应条件无关,A项错误;C(石墨,s)===C(金刚石,s),反应中没有电子的得失,但是有能量的变化,既不放热也不吸热的化学反应是不存在的,B项错误;干冰升华时,只发生了物理变化,改变的是分子间的距离,二氧化碳分子中的共价键不发生断裂,C项正确;伴有能量变化的物质变化,不一定都是化学变化,如水蒸气变为液态水要放出热量,D项错误。
2.下列反应中能量变化趋势如图一致的是( )
A.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合
B.中和反应
C.木炭在氧气中发生不完全燃烧
D.生石灰和水的反应
A
3.下列热化学方程式书写正确的是( )
解析 燃烧是放热反应,ΔH应为负值,A项错误;没有标明物质的状态,B项错误;反应热的单位错误,D项错误。
C
4.化学反应A2+B2===2AB的能量变化如图所示,则下列说法正确的是( )
A.该反应是吸热反应
B.1 mol A—A键和1 mol B—B键断裂能放出
x kJ能量
C.2 mol A—B键断裂需要吸收y kJ能量
D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
C
解析 由题图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应,故A错误;化学键的断裂需吸收能量,而不是释放能量,故B错误;化学键断裂时吸收能量,由题图可知,断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ能量,故C正确;由题图可知,1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量,故D错误。
5.除了用手触摸和温度计测量外还可以借助其他方法感知温度的变化,如在探究化学反应过程中有热量变化时,某兴趣小组设计了如下三套装置:
(1)该小组选择装置Ⅰ探究Na2O2和H2O反应为放热反应,将水滴入盛有过氧化钠的试管中,U形管中的现象为 ,
化学方程式: 。
(2)该小组选择装置Ⅱ,探究硝酸铵溶于水的能量变化,当向盛有硝酸铵固体的试管中滴入少量水,发现导管中上升一段水柱,则该变化 (填“是”或“不是”)吸热反应,原因为 。
(3)该小组在探究镁和盐酸反应热量变化时,选择了装置Ⅲ,发现反应过程中,导管口有气泡冒出,该装置 (填“能”或“不能”)证明镁和盐酸反应为放热反应,原因为
。
U形管右侧液面下降,左侧液面上升
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
不是
硝酸铵溶于水没有新物质生成,为物理变化
不能
镁和盐酸反应生成氢气,无论是吸热反应还是放热反应,烧杯
中导管口都有气泡冒出
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题目要求
1.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是( )
A.锌粒与稀硫酸的反应
B.灼热的木炭与二氧化碳的反应
C.甲烷在空气中燃烧
D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
B
解析 锌粒与稀硫酸的反应为放热反应,Zn、H元素的化合价变化,为氧化还原反应,A项错误;灼热的木炭与CO2反应为吸热反应,C元素的化合价变化,为氧化还原反应,B项正确;甲烷在空气中的燃烧为放热反应,C、O元素的化合价变化,为氧化还原反应,C项错误;Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应,但没有元素的化合价变化,为非氧化还原反应,D项错误。
2.对热化学方程式C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=131.3 kJ·mol-1,最准确的理解是( )
A.1 mol 碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g),同时吸收131.3 kJ的热
B.1 mol碳和1 mol水反应生成1 mol CO和1 mol H2,同时放出131.3 kJ的热
C.固体碳和水蒸气反应吸收131.3 kJ的热
D.1个碳原子和1个水分子反应,吸热131.1 kJ
A
解析 题给热化学方程式表示的意义是1 mol C(s)和1 mol H2O(g)完全反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g),吸收131.3 kJ的热,A项正确,B项错误;未指明参加反应的物质的物质的量及生成物的状态,C项错误;热化学方程式中化学式前面的化学计量数只表示物质的量,不表示分子个数,D项错误。
3.下列说法正确的是( )
A.红热的C与H2O(g)反应制取水煤气是放热反应
B.反应物的总能量低于生成物的总能量时,一定不能发生反应
C.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照或点燃的条件下的ΔH相同
D.由图可知:CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g) ΔH>0
C
解析 红热的C与H2O(g)需不断地提供高温环境才能发生反应,从而制取水煤气,此反应是吸热反应,A项错误;反应物的总能量低于生成物的总能量时,此反应为吸热反应,有些吸热反应在常温下即可发生,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应,有些则需不断提供反应所需的能量才能发生,B项错误;反应的热效应与反应发生的条件、反应的途径无关,所以在同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照或点燃的条件下的ΔH相同,C项正确;图中信息显示,反应CH3OH(g)+H2O(g)=== CO2(g)+3H2(g)的反应物能量高于生成物能量,所以反应为放热反应,ΔH<0,D项错误。
4.下列关于反应与能量的说法正确的是( )
B
5.SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F—F键、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)+3F2(g)===SF6(g)的ΔH为( )
A.-450 kJ·mol-1 B.430 kJ·mol-1
C.-1 220 kJ·mol-1 D.-1 780 kJ·mol-1
解析 根据SF6分子结构中只存在S—F键可知,1 mol SF6分子中含有6 mol S—F键,则ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=280 kJ·mol-1+3×160 kJ·mol-1-6×330 kJ·mol-1=-1 220 kJ·mol-1。
C
A.反应物的总能量小于生成物的总能量
B.断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能
量大于断开2 mol H—I键所需能量
C.断开2 mol H—I键所需能量约为(c+b+a) kJ
D.向密闭容器中充入2 mol H2和2 mol I2,充分反应后放出的热量等于2a kJ
C
解析 该反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,则断开反应物中的化学键吸收的能量小于形成生成物中的化学键放出的能量,因此断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量小于断开2 mol H—I键所需能量,A、B项错误;设断开1 mol H—I键所需能量为x kJ,ΔH=断开反应物化学键吸收的能量-形成生成物化学键放出的能量=b+c-2x=-a,2x=(c+b+a) kJ,即为断开2 mol H—I键所需能量,C项正确;由于该反应是可逆反应,因此向密闭容器中充入2 mol H2和2 mol I2,充分反应后放出的热量小于2a kJ,D项错误。
7.已知反应A+B===C+D的能量变化如图所示(E1、E2均为正值),下列说法正确的是( )
A.该反应吸收的能量为(E1-E2)
B.该反应只有在加热条件下才能进行
C.A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
A
解析 根据图示,该反应吸收的能量为(E1-E2),故A正确;该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量,反应为吸热反应,某些吸热反应不需要加热就能发生,如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体发生的吸热反应,故B错误;根据图像可知,A和B的总能量低于C和D的总能量,故C错误;根据图像可知,该反应是吸热反应,所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量,故D错误。
8.(1)实验测得,5 g甲醇液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式:
。
(2)如图为N2(g)和O2(g)生成NO(g)的过程及其能量变化:
则N≡N键的键能为 kJ·mol-1。根据上图写出N2(g)和O2(g)生成NO(g)的热化学方程式: 。
2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452.8 kJ·mol-1
942
N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=176 kJ·mol-1
解析 (1)5 g甲醇液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量,则64 g甲醇液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ×=1 452.8 kJ的热量,故甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(l) +3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452.8 kJ·mol-1。(2)由题图可知,N≡N键的键能为942 kJ·mol-1,1 mol N2和1 mol O2发生反应时,化学键断裂吸收的能量为(942+498)kJ=1 440 kJ,生成2 mol NO时,放出能量为(2×632) kJ=1 264 kJ,故N2(g)和O2(g)生成NO(g)的热化学方程式为N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=176 kJ·mol-1。
450 ℃时,2 mol SO2气体与1 mol O2气体在催化
剂作用下完全反应,生成2 mol SO3气体时,放出190 kJ能量
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-298 kJ·mol-1
B级 素养培优练
9.(2024·江苏常州联盟学校高一调研)如图所示,ΔH1=-393.5 kJ·mol-1,ΔH2=-395.4 kJ·mol-1,下列说法或表示正确的是( )
A.C(s,石墨)===C(s,金刚石),该反应的ΔH为负值
B.石墨的稳定性弱于金刚石
C.石墨和金刚石的转化是物理变化
D.1 mol 石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ
D
解析 根据图示,金刚石的能量大于石墨的能量,C(s,石墨)===C(s,金刚石)反应吸热,该反应的ΔH为正值,故A错误;根据图示,金刚石的能量大于石墨的能量,能量越低越稳定,所以石墨的稳定性强于金刚石,故B错误;石墨和金刚石是两种不同的物质,石墨和金刚石的转化是化学变化,故C错误;根据图示,C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-395.4 kJ·mol-1)=1.9 kJ·mol-1,所以1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ,故D正确。
10.某同学按图甲所示装置探究盐酸与NaOH溶液反应的热效应,测得烧杯中溶液温度随加入试剂a的体积的变化关系如图乙所示。下列判断错误的是( )
A.试剂a可能是NaOH溶液
B.x、y两点对应的溶液中,参加反应的HCl与NaOH的质量比不变
C.由图乙可知该反应中存在化学能转化为热能
D.向y点对应溶液中加入Fe粉,有气泡产生
D
解析 该实验目的是探究盐酸与NaOH溶液反应的热效应,可以将NaOH溶液滴入盐酸中,则试剂a可能是NaOH溶液,A项正确;由反应NaOH+HCl===NaCl+H2O知,x、y两点对应的溶液中,参加反应的HCl与NaOH的物质的量之比均为1∶1,则质量比不变,B项正确;由题图乙可知,随着反应的进行,温度升高,则该反应中存在化学能转化为热能,C项正确;由题图乙可知,y点对应溶液的温度最高,说明此时HCl与NaOH恰好完全反应,此时溶液为NaCl溶液,加入Fe粉,无气泡产生,D项错误。
11.(1)在25 ℃、101 kPa的条件下,请回答下列有关问题:
①由H+H→H2,当形成1 mol H—H键时,要 (填“吸收”或“放出”,下同)436 kJ的能量;由Cl2→Cl+Cl,当断裂1 mol Cl—Cl键时,要 243 kJ的能量。
②对于反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g),测得生成2 mol HCl(g)时,反应过程中放出183 kJ的热量,则断开1 mol H—Cl键所需的能量是 kJ。
放出
吸收
431
解析 (1)①形成共价键时放出能量,断裂共价键时吸收能量,从图中可以看出,当形成1 mol H—H键时放出436 kJ的能量;当断裂1 mol Cl—Cl键时吸收243 kJ的能量。②设H—Cl键键能为x,则436 kJ+243 kJ-2x=-183 kJ,解得x=431 kJ,则断开1 mol H—Cl键所需的能量是431 kJ。
(2)①根据图示的能量转化关系判断,生成16 g CH3OH(l)
(填“吸收”或“放出”) kJ能量。
②1 mol CO(g)的总键能 (填“>”“=”或“<”)1 mol
CH3OH(l)的总键能。
相等
放出
45.5
<专题6 作业3 放热反应与吸热反应
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题目要求(1~7题,每题4分)
1.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是 ( )
锌粒与稀硫酸的反应
灼热的木炭与二氧化碳的反应
甲烷在空气中燃烧
Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
2.对热化学方程式C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=131.3 kJ·mol-1,最准确的理解是 ( )
1 mol 碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g),同时吸收131.3 kJ的热
1 mol碳和1 mol水反应生成1 mol CO和1 mol H2,同时放出131.3 kJ的热
固体碳和水蒸气反应吸收131.3 kJ的热
1个碳原子和1个水分子反应,吸热131.1 kJ
3.下列说法正确的是 ( )
红热的C与H2O(g)反应制取水煤气是放热反应
反应物的总能量低于生成物的总能量时,一定不能发生反应
同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照或点燃的条件下的ΔH相同
由图可知:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH>0
4.下列关于反应与能量的说法正确的是 ( )
Zn(s)+CuSO4(aq)ZnSO4(aq)+Cu(s)ΔH=-216 kJ·mol-1,E反应物CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)ΔH=178.2 kJ·mol-1,E反应物HCl(g)H2(g)+Cl2(g)ΔH=92.3 kJ·mol-1,1 mol HCl(g)在密闭容器中完全分解后放出92.3 kJ的热量
将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-38.6 kJ·mol-1
5.SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F—F键、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)+3F2(g)SF6(g)的ΔH为 ( )
-450 kJ·mol-1 430 kJ·mol-1
-1 220 kJ·mol-1 -1 780 kJ·mol-1
6.H2和I2在一定条件下能发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-a kJ·mol-1,已知a、b、c均大于零,下列说法正确的是 ( )
反应物的总能量小于生成物的总能量
断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量大于断开2 mol H—I键所需能量
断开2 mol H—I键所需能量约为(c+b+a) kJ
向密闭容器中充入2 mol H2和2 mol I2,充分反应后放出的热量等于2a kJ
7.已知反应A+BC+D的能量变化如图所示(E1、E2均为正值),下列说法正确的是 ( )
该反应吸收的能量为(E1-E2)
该反应只有在加热条件下才能进行
A和B的总能量一定高于C和D的总能量
破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
8.(7分)(1)(2分)实验测得,5 g甲醇液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式:
。
(2)(2分)如图为N2(g)和O2(g)生成NO(g)的过程及其能量变化:
则N≡N键的键能为 kJ·mol-1。根据上图写出N2(g)和O2(g)生成NO(g)的热化学方程式:
。
(3)(3分)接触法制硫酸工艺中,其主反应在450 ℃并有催化剂存在下进行:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-190 kJ·mol-1。
①(2分)该热化学方程式的意义是 ;
②(1分)常温下,已知16 g单质硫燃烧放热149 kJ,写出硫燃烧的热化学方程式:
。
B级 素养培优练
(9~10题,每题4分)
9.(2024·江苏常州联盟学校高一调研)如图所示,ΔH1=-393.5 kJ·mol-1,ΔH2=-395.4 kJ·mol-1,下列说法或表示正确的是 ( )
C(s,石墨)C(s,金刚石),该反应的ΔH为负值
石墨的稳定性弱于金刚石
石墨和金刚石的转化是物理变化
1 mol 石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ
10.某同学按图甲所示装置探究盐酸与NaOH溶液反应的热效应,测得烧杯中溶液温度随加入试剂a的体积的变化关系如图乙所示。下列判断错误的是 ( )
试剂a可能是NaOH溶液
x、y两点对应的溶液中,参加反应的HCl与NaOH的质量比不变
由图乙可知该反应中存在化学能转化为热能
向y点对应溶液中加入Fe粉,有气泡产生
11.(7分)(1)(4分)在25 ℃、101 kPa的条件下,请回答下列有关问题:
①由H+H→H2,当形成1 mol H—H键时,要 (填“吸收”或“放出”,下同)436 kJ的能量;由Cl2→Cl+Cl,当断裂1 mol Cl—Cl键时,要 243 kJ的能量。
②对于反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g),测得生成2 mol HCl(g)时,反应过程中放出183 kJ的热量,则断开1 mol H—Cl键所需的能量是 kJ。
③有两个反应:a.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g),b.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)。这两个反应中,相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成相同质量的HCl(g)时,放出的能量 (填“相等”或“不相等”)。
(2)(3分)①根据图示的能量转化关系判断,生成16 g CH3OH(l) (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
②1 mol CO(g)的总键能 (填“>”“=”或“<”)1 mol CH3OH(l)的总键能。
作业3 放热反应与吸热反应
1.B [锌粒与稀硫酸的反应为放热反应,Zn、H元素的化合价变化,为氧化还原反应,A项错误;灼热的木炭与CO2反应为吸热反应,C元素的化合价变化,为氧化还原反应,B项正确;甲烷在空气中的燃烧为放热反应,C、O元素的化合价变化,为氧化还原反应,C项错误;Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应,但没有元素的化合价变化,为非氧化还原反应,D项错误。]
2.A [题给热化学方程式表示的意义是1 mol C(s)和1 mol H2O(g)完全反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2(g),吸收131.3 kJ的热,A项正确,B项错误;未指明参加反应的物质的物质的量及生成物的状态,C项错误;热化学方程式中化学式前面的化学计量数只表示物质的量,不表示分子个数,D项错误。]
3.C [红热的C与H2O(g)需不断地提供高温环境才能发生反应,从而制取水煤气,此反应是吸热反应,A项错误;反应物的总能量低于生成物的总能量时,此反应为吸热反应,有些吸热反应在常温下即可发生,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应,有些则需不断提供反应所需的能量才能发生,B项错误;反应的热效应与反应发生的条件、反应的途径无关,所以在同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照或点燃的条件下的ΔH相同,C项正确;图中信息显示,反应CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的反应物能量高于生成物能量,所以反应为放热反应,ΔH<0,D项错误。]
4.B [Zn(s)+CuSO4(aq)ZnSO4(aq)+Cu(s) ΔH=-216 kJ·mol-1,表示反应物的总能量比生成物的总能量高,故E反应物>E生成物,A项错误;CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH=178.2 kJ·mol-1,表示反应物的总能量比生成物的总能量低,E反应物5.C [根据SF6分子结构中只存在S—F键可知,1 mol SF6分子中含有6 mol S—F键,则ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=280 kJ·mol-1+3×160 kJ·mol-1-6×330 kJ·mol-1=-1 220 kJ·mol-1。]
6.C [该反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,则断开反应物中的化学键吸收的能量小于形成生成物中的化学键放出的能量,因此断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量小于断开2 mol H—I键所需能量,A、B项错误;设断开1 mol H—I键所需能量为x kJ,ΔH=断开反应物化学键吸收的能量-形成生成物化学键放出的能量=b+c-2x=-a,2x=(c+b+a) kJ,即为断开2 mol H—I键所需能量,C项正确;由于该反应是可逆反应,因此向密闭容器中充入2 mol H2和2 mol I2,充分反应后放出的热量小于2a kJ,D项错误。]
7.A [根据图示,该反应吸收的能量为(E1-E2),故A正确;该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量,反应为吸热反应,某些吸热反应不需要加热就能发生,如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体发生的吸热反应,故B错误;根据图像可知,A和B的总能量低于C和D的总能量,故C错误;根据图像可知,该反应是吸热反应,所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量,故D错误。]
8.(1)2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-1 452.8 kJ·mol-1
(2)942 N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=176 kJ·mol-1
(3)①450 ℃时,2 mol SO2气体与1 mol O2气体在催化剂作用下完全反应,生成2 mol SO3气体时,放出190 kJ能量 ②S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-298 kJ·mol-1
解析 (1)5 g甲醇液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量,则64 g甲醇液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ×=1 452.8 kJ的热量,故甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452.8 kJ·mol-1。(2)由题图可知,N≡N键的键能为942 kJ·mol-1,1 mol N2和1 mol O2发生反应时,化学键断裂吸收的能量为(942+498)kJ=1 440 kJ,生成2 mol NO时,放出能量为(2×632) kJ=1 264 kJ,故N2(g)和O2(g)生成NO(g)的热化学方程式为N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=176 kJ·mol-1。(3)接触法制硫酸工艺中,其主反应在450 ℃并有催化剂存在下进行:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-190 kJ·mol-1,该热化学方程式的意义为450 ℃时,2 mol SO2气体与1 mol O2气体在催化剂作用下完全反应,生成2 mol SO3气体时,放出190 kJ能量;常温下,16 g单质硫燃烧放出热量149 kJ,硫燃烧的热化学方程式为S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-298 kJ·mol-1。
9.D [根据图示,金刚石的能量大于石墨的能量,C(s,石墨)C(s,金刚石)反应吸热,该反应的ΔH为正值,故A错误;根据图示,金刚石的能量大于石墨的能量,能量越低越稳定,所以石墨的稳定性强于金刚石,故B错误;石墨和金刚石是两种不同的物质,石墨和金刚石的转化是化学变化,故C错误;根据图示,C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=ΔH1-ΔH2=-393.5 kJ·mol-1-(-395.4 kJ·mol-1)=1.9 kJ·mol-1,所以1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ,故D正确。]
10.D [该实验目的是探究盐酸与NaOH溶液反应的热效应,可以将NaOH溶液滴入盐酸中,则试剂a可能是NaOH溶液,A项正确;由反应NaOH+HClNaCl+H2O知,x、y两点对应的溶液中,参加反应的HCl与NaOH的物质的量之比均为1∶1,则质量比不变,B项正确;由题图乙可知,随着反应的进行,温度升高,则该反应中存在化学能转化为热能,C项正确;由题图乙可知,y点对应溶液的温度最高,说明此时HCl与NaOH恰好完全反应,此时溶液为NaCl溶液,加入Fe粉,无气泡产生,D项错误。]
11.(1)①放出 吸收 ②431 ③相等
(2)①放出 45.5 ②<
解析 (1)①形成共价键时放出能量,断裂共价键时吸收能量,从图中可以看出,当形成1 mol H—H键时放出436 kJ的能量;当断裂1 mol Cl—Cl键时吸收243 kJ的能量。②设H—Cl键键能为x,则436 kJ+243 kJ-2x=-183 kJ,解得x=431 kJ,则断开1 mol H—Cl键所需的能量是431 kJ。③对于同一反应,当反应物的用量相同时,条件不影响反应的热效应,则两个反应:a.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g),b.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g),相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成相同质量的HCl(g)时,放出的能量相等。(2)①由图中可知,1 mol CO(g)与2 mol H2(g)完全反应生成1 mol CH3OH(l),放出510 kJ-419 kJ=91 kJ能量,则生成16 g CH3OH(l)(物质的量为0.5 mol),放出91 kJ·mol-1×0.5 mol=45.5 kJ能量。②由图可知,反应物的总键能-生成物的总键能=-91 kJ,即1 mol CO(g)的总键能+2 mol H2(g)的总键能-1 mol CH3OH(l)的总键能=-91 kJ,所以1 mol CO(g)的总键能<1 mol CH3OH(l)的总键能。
