第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用
基础过关练
题组一 中和反应的反应热的测定
1.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是( )
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铜质搅拌棒对实验结果没有影响
D.若用NaOH固体代替NaOH溶液与盐酸反应测定中和反应的反应热,则测定数值(|ΔH|)偏高
2.中和反应反应热的测定是高中重要的定量实验。取0.55 mol·L-1的NaOH溶液50 mL与0.25 mol·L-1的硫酸50 mL置于如图所示的装置中进行中和反应反应热的测定实验,回答下列问题:
(1)已知强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O放出57.3 kJ热量,写出稀硫酸和氢氧化钠稀溶液反应的热化学方程式: 。
(2)从图中实验装置看,其中尚缺少的一种玻璃用品是 。实验时该玻璃用品的运动方向是 (填字母)。
a.上下运动 b.左右运动
c.顺时针运动 d.逆时针运动
(3)实验中NaOH过量的目的是 。
(4)若改用60 mL 0.25 mol·L-1 H2SO4溶液和50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”),若实验操作均正确,则所求中和反应的反应热(生成1 mol H2O时) (填“相等”或“不相等”)。
(5)上述实验数值结果比57.3 kJ·mol-1小,产生偏差的原因可能是 (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
(6)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和反应的反应热ΔH会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
题组二 盖斯定律
3.利用二氧化碳催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法。
已知:①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ·mol-1
则CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔH为 ( )
A.+90.0 kJ·mol-1
B.+8.0 kJ·mol-1
C.-8.0 kJ·mol-1
D.-90.0 kJ·mol-1
4.已知下列热化学方程式:
①Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) ΔH1=a kJ/mol
②Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH2=b kJ/mol
③Fe2O3(s)+CO(g) Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH3=c kJ/mol
则反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的ΔH(单位: kJ/mol)为 ( )
A.+- B.-++
C.--+ D.-+-
5.几种物质间的转化焓变如图所示,下列说法不正确的是( )
A.ΔH3>ΔH4
B.ΔH1>ΔH6
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0
D.H—H的键能为ΔH2
题组三 标准燃烧热、中和反应的反应热
6.(经典题)下列热化学方程式正确的是( )
选项 已知条件 热化学方程式
A H2的标准燃烧热为a kJ·mol-1 H2+Cl2 2HCl ΔH=-a kJ·mol-1
B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应,放出热量98.3 kJ 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·mol-1
C H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH= -57.3 kJ·mol-1 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH= -114.6 kJ·mol-1
D 31 g白磷(P4)比31 g红磷能量多 b kJ P4(白磷,s) 4P(红磷,s) ΔH=-4b kJ·mol-1
7.(教材深研拓展)在101 kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热,一些物质的标准燃烧热[25 ℃下,氮元素转化为N2(g),氢元素转化为H2O(l),碳元素转化为CO2(g)]如表所示,下列说法正确的是( )
物质 化学式 ΔH/(kJ·mol-1)
氢气 H2(g) -285.8
乙烯 C2H4(g) -1 411.0
乙醇 C2H5OH(l) -1 366.8
甲烷 CH4(g) -890.3
A.表示乙醇标准燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1
B.2 g氢气完全燃烧生成1 mol H2O(g)所放出的热量大于285.8 kJ
C.常温常压下,C2H4(g)+H2O(l)CH3CH2OH(l)的反应热ΔH=-44.2 kJ·mol-1
D.甲烷完全燃烧时,反应物的总键能大于生成物的总键能
题组四 反应热的计算及大小比较
8.下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是( )
①C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g) CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH1
S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH2
③Mg(s)+2HCl(aq) MgCl2(aq)+H2(g) ΔH1
Ca(s)+2HCl(aq) CaCl2(aq)+H2(g) ΔH2
④CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH1
HCl(aq)+NaOH(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH2
A.②③④ B.① C.②④ D.①②③
9.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是( )
①在101 kPa、25 ℃时太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH1=571.6 kJ·mol-1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2=131.3 kJ·mol-1
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH3= 206.1 kJ·mol-1
A.H2的标准燃烧热为ΔH=-285.8 kJ·mol-1
B.反应②中反应物键能总和>生成物键能总和
C.反应C(s)+2H2(g) CH4(g)的ΔH=74.8 kJ·mol-1
D.2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH<571.6 kJ·mol-1
10.在298 K、1.01×105 Pa条件下,将22 g CO2通入375 mL 2 mol/L NaOH溶液中充分反应,测得反应放出x kJ热量;已知在该条件下,1 mol CO2通入1 L 2 mol/L NaOH溶液中充分反应放出y kJ热量,则CO2与NaOH溶液反应生成 aHCO3的热化学方程式正确的是( )
A.CO2(g)+NaOH(aq) NaHCO3(aq) ΔH=-(2x-y) kJ/mol
B.CO2(g)+NaOH(aq) NaHCO3(aq) ΔH=-(2y-x) kJ/mol
C.CO2(g)+NaOH(l) NaHCO3(l) ΔH=-(4x-y) kJ/mol
D.2CO2(g)+2NaOH(aq) 2NaHCO3(aq) ΔH=-(8x-2y) kJ/mol
题组五 能源的利用
11.能量以各种不同的形式呈现在人们面前,我们通过化学反应等方式可以实现不同形式的能量间的转化。下列说
法错误的是( )
A.水能、风能、潮汐能均属于可再生能源
B.北京冬奥会多个场馆引入光伏发电系统,该系统能将太阳能直接转化为电能
C.曹植诗句“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”,“燃豆萁”的过程中化学能转化为热能
D.利用液氢作为火箭发射的燃料,液氢燃烧的过程实现了电能转化为化学能
12.一种利用蓝绿藻制氢、贮氢及氢气应用的图示如下。下列说法正确的是( )
A.图中能量的转化方式只有1种
B.氢气液化过程吸收能量
C.蓝绿藻分解水产生H2和O2,同时释放能量
D.能量转换效率:燃料电池比H2直接燃烧高
能力提升练
题组一 中和反应的反应热及其分析
1. 强酸与强碱的稀溶液反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,向1 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸,恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,三者的关系正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2
D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
2.关于中和反应反应热的测定实验,下列说法不正确的是( )
A.酸碱混合时,量筒中溶液应缓缓倒入小烧杯中,不断用玻璃棒搅拌
B.温度计测量了盐酸的温度后,用水冲洗干净并擦干后再测量NaOH溶液的温度
C.实验中用稍过量NaOH,目的是确保酸完全反应
D.在测定中和反应反应热的过程中,每一组实验至少需要测定并记录温度3次
题组二 盖斯定律的应用
3.已知:
反应① C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH1=131.5 kJ·mol-1
反应② CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH2=205.9 kJ·mol-1
在反应CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH中,1 mol C(s)成键释放的热量为709.6 kJ,C—H键的键能为414 kJ·mol-1,则H—H键的键能为 ( )
A.436 kJ·mol-1 B.436 kJ
C.872 kJ·mol-1 D.872 kJ
4.(易错题)已知:在101 kPa、25 ℃时,由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用Δf(kJ·mol-1)表示。有关物质Δf有如图所示关系。下列有关判断正确的是( )
A.H2O(l)的Δf>-241.8 kJ·mol-1
B.N2H4比NH3稳定
C.N2H4(l)的标准燃烧热为534.2 kJ·mol-1
D.2 mol NO(g)的键能小于1 mol N2(g)与1 mol O2(g)的键能之和
5.利用甲醇(CH3OH)制备一些高附加值产品,是目前研究的热点。甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气,反应主要过程如下。
反应Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO2(g) ΔH1
反应Ⅱ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2=a kJ·mol-1
反应Ⅲ.CH3OH(g) 2H2(g)+CO(g) ΔH3=b kJ·mol-1
反应Ⅳ.2CH3OH(g) 2H2O(g)+C2H4(g) ΔH4=c kJ·mol-1
ΔH1= kJ·mol-1。
题组三 反应热的综合计算
6.(经典题)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图,请写出N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式: 。
(2)已知下列数据:
化学键 H—H
键能/(kJ·mol-1) 435 943
根据表中及图中数据计算,N—H键的键能是 kJ·mol-1。
(3)用NH3催化还原NO可以消除氮氧化物的污染。已知:
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-a kJ·mol-1 ①
N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=b kJ·mol-1 ②
NH3(g)+NO(g) N2(g)+H2O(g)的反应热ΔH3= kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。
7.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物对我们的生产、生活有重要的影响。
回答下列问题:
(1)机动车发动机工作时会引发N2与O2的反应,该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,1 mol O2与1 mol N2的总能量比2 mol NO的总能量 (填“高”或“低”)。
(2)已知:2NO2(g) N2O4(g) ΔH1<0,2NO2(g) N2O4(l) ΔH2<0。下列能量变化示意图中,正确的是 (填字母)。
(3)NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的上万倍,在大气中的寿命可达740年。如表所示是断裂1 mol某些化学键所需要的能量数据:
化学键 F—F N—F
能量/(kJ/mol) 946 154.8 283
根据上述数据分析最稳定的物质是 (填“N2”“F2”或“NF3”),写出N2和F2生成NF3的热化学方程式: 。
(4)火箭的常规燃料是液态N2O4和液态肼(N2H4),N2O4作氧化剂,有人认为若用氟气代替N2O4作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。
已知:①N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ/mol
②H2(g)+F2(g) HF(g) ΔH=-269 kJ/mol
③H2(g)+O2(g) H2O(g) ΔH=-242 kJ/mol
请写出肼和氟气反应的热化学方程式: 。
答案与分层梯度式解析
第2课时 反应热的测量与计算
能源的充分利用
基础过关练
1.D Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,A错误;更换为等质量的铝粉后,反应物接触面积增大,Al与盐酸反应速率加快,但反应释放出的热量不变,B错误;换成铜质搅拌棒易使反应放出的热量散失,导致实验误差太大,C错误;NaOH固体溶于水时会放出热量,因此若用NaOH固体代替NaOH溶液,会使中和反应的反应热测定数值 (|ΔH|)偏高,D正确。
2.答案 (1)H2SO4(aq)+NaOH(aq) Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH= -57.3 kJ·mol-1
(2)环形玻璃搅拌棒 a
(3)保证硫酸完全被NaOH中和
(4)不相等 相等
(5)abcd
(6)偏大
解析 (1)强酸和强碱的稀溶液完全反应生成1 mol水放出的热量为57.3 kJ,稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)+NaOH(aq) Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。(2)中和反应反应热的测定实验中需要使用环形玻璃搅拌棒搅拌,因此题图中尚缺少的一种玻璃用品是环形玻璃搅拌棒,其运动方向是上下运动,故选a。(3)过量的碱能保证硫酸完全被中和,从而提高实验准确度。(4)反应放出的热量和所用酸以及碱的量有关,改用60 mL 0.25 mol·L-1 H2SO4溶液和50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应与题述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量偏高,但是强酸和强碱反应生成 1 mol水时放出的热量,二者相等。(5)题述实验中两烧杯口没有相平,保温、隔热效果差,会导致热量散失,使测得的热量偏小,则测定数值结果偏小,a符合题意;量取NaOH溶液时仰视读数,会导致所量的氢氧化钠溶液体积偏大,但n(H+)不变,因此参加反应的n(OH-)不变,放出的热量不变,而混合溶液总体积偏大,升高相同温度所需热量更多,故混合溶液的最高温度偏小,则测定数值结果偏小,b符合题意;尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,会导致热量散失较多,则测定数值结果偏小,c符合题意;用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入H2SO4溶液测温度,H2SO4溶液的起始温度偏高,导致测得的溶液平均升高的温度小,则测定数值结果偏小,d符合题意。(6)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行题述实验,NH3·H2O的电离会吸收部分热量,会使测得的中和反应反应热ΔH偏大。
3.D 根据盖斯定律,由①-②得到CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1-41.0 kJ·mol-1=-90.0 kJ·mol-1,选D。
特别提醒 (1)依据目标热化学方程式中只在已知热化学方程式中出现一次的物质调整已知热化学方程式的方向和化学计量数。
(2)ΔH与热化学方程式一一对应调整和运算。
4.D 根据盖斯定律由①×(-)+②×-③×可得目标热化学方程式,所以其焓变ΔH=(-+-) kJ/mol,选D。
5.D 1个氧气分子变为两个氧原子的过程需要断裂化学键,吸收能量,所以ΔH3>0,氢原子和氧原子生成水分子的过程会有新化学键形成,释放能量,所以ΔH4<0,故ΔH3>ΔH4,A项正确;气态水分子能量高于液态水分子,所以液态水分子分解为氢气分子和氧气分子的过程吸热更多破题关键,故ΔH1>ΔH6,B项正确;ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5为反应2H2(g)+ O2(g) 2H2O(l)的焓变,而ΔH1为其逆反应的焓变,数值相等,符号相反,所以ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0,C项正确;ΔH2为2 mol氢气断裂2 mol H—H键的焓变,D项错误。
6.D H2的标准燃烧热应是1 mol气态H2和气态O2反应生成1 mol液态水放出的热量,A错误;根据1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应后,放出热量98.3 kJ可知,2 mol SO2、1 mol O2完全反应后,放出热量 196.6 kJ,因此2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,B错误;H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,1 mol H2SO4和1 mol Ba(OH)2反应有BaSO4沉淀生成,则放出的热量大于 114.6 kJ,故H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH< -114.6 kJ·mol-1,C错误;31 g即0.25 mol白磷比31 g即1 mol红磷能量多b kJ,则白磷转化为红磷会释放能量,1 mol白磷固体变为4 mol红磷固体释放4b kJ的热量,因此P4(白磷,s) 4P(红磷,s) ΔH=-4b kJ·mol-1,D正确。
7.C 标准燃烧热要求生成液态水,A项错误;水由气态变为液态要放热,则2 g H2完全燃烧生成1 mol气态水放出的热量小于285.8 kJ,B项错误;根据题给数据可知,C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1,C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411.0 kJ·mol-1,结合盖斯定律可知,C2H4(g)+H2O(l) CH3CH2OH(l) ΔH=-44.2 kJ·mol-1,C项正确;甲烷燃烧是放热反应,反应物的总键能小于生成物的总键能,D项错误。
方法点拨 书写标准燃烧热的热化学方程式时需注意可燃物的化学计量数应为1;可燃物完全燃烧生成的物质要为指定产物;ΔH的数值、单位要正确。
8.A ①1 mol C(s)完全燃烧比1 mol C(s)不完全燃烧放出的热量多,放热反应ΔH<0,所以ΔH1<ΔH2;②能量:S(s)ΔH2;③1 mol Ca(s)与HCl(aq)反应比1 mol Mg(s)与HCl(aq)反应放出的热量多,所以ΔH1>ΔH2;④CH3COOH是弱酸,电离过程吸热,1 mol CH3COOH(aq)与NaOH(aq)反应放出的热量比1 mol HCl(aq)与NaOH(aq)反应放出的热量少,所以ΔH1>ΔH2。②③④符合题意。
方法点拨 同一反应,物质的聚集状态不同时,可以先画出物质的能量(E)的草图,比较热量的大小,再根据吸、放热加上“+”“-”进行比较。比如:
S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH1
S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH2
由物质的能量(E)的大小知热量:Q1>Q2,此反应为放热反应,则 ΔH1=-Q1 kJ·mol-1,ΔH2=-Q2 kJ·mol-1,得ΔH1<ΔH2。
9.C 由反应①可得出101 kPa、25 ℃时H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,则H2的标准燃烧热为ΔH=-285.8 kJ·mol-1,A正确;ΔH2=131.3 kJ·mol-1>0,可说明反应②中反应物键能总和>生成物键能总和,B正确;利用盖斯定律,将②-③,整理可得C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH=131.3 kJ·mol-1-206.1 kJ·mol-1=-74.8 kJ·mol-1,C错误;因为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH1=571.6 kJ·mol-1,而 2H2O(g) 2H2O(l) ΔH4<0,联立两热化学方程式可得2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH<571.6 kJ·mol-1,D正确。
10.D 设22 g CO2与375 mL 2 mol/L氢氧化钠溶液充分反应生成 a mol碳酸钠、b mol碳酸氢钠,由碳原子守恒可得:a mol+b mol=,由钠原子守恒可得:2a mol+b mol=2 mol/L×0.375 L解题技法,联立方程可得a=b=0.25,由反应放出x kJ热量可知,2CO2(g)+3NaOH(aq) Na2CO3(aq)+NaHCO3(aq)+H2O(l) ΔH1=-4x kJ/mol ①;由1 mol二氧化碳通入1 L 2 mol/L氢氧化钠溶液中充分反应放出y kJ热量可知,CO2(g)+2NaOH(aq) Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH2=-y kJ/mol②,根据盖斯定律,由反应①-②可得反应CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq),则ΔH=ΔH1-ΔH2=-(4x-y) kJ/mol,故反应的热化学方程式为2CO2(g)+2NaOH(aq) 2NaHCO3(aq) ΔH=-(8x-2y) kJ/mol,选D。
11.D 水能、风能、潮汐能均属于自然界中的可再生能源,A项正确;光伏发电系统为光电转换装置,该系统能将太阳能直接转化为电能,B项正确;豆萁的主要成分为纤维素,燃烧纤维素是把化学能转化为热能,C项正确;液氢燃烧的过程实现了化学能转化为热能,D项错误。
12.D 图中能量的转化方式有光能转化为化学能、化学能转化为电能等,A项错误;物质由气态转化为液态过程释放能量,B项错误;水的分解过程为吸热过程,则蓝绿藻分解水产生H2和O2,同时吸收能量,C项错误。
能力提升练
1.D 醋酸是弱电解质,电离时吸热,浓硫酸溶于水时放热,故发生中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸),又因放热反应的ΔH为负值,故ΔH2<ΔH3<ΔH1,故选D。
2.A 为防止热量损失,酸碱混合时,量筒中溶液应快速倒入小烧杯中,A项错误;用温度计测量盐酸的温度后,为防止盐酸和NaOH反应放热,温度计用水冲洗干净并擦干后再测量NaOH溶液的温度,B项正确;实验中用稍过量NaOH的目的是确保酸完全反应,C项正确;在测定中和反应反应热的过程中,每一组实验至少需要测定并记录温度3次,分别是:反应前酸溶液的温度、反应前碱溶液的温度、反应后混合溶液的温度,D项正确。
3.A 根据盖斯定律,反应②-反应①可得CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH=ΔH2-ΔH1=205.9 kJ·mol-1-131.5 kJ·mol-1=74.4 kJ·mol-1。又因为ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=4E(C—H)-E(C—C)- 2E(H—H),所以H—H键的键能E(H—H)=(4×414 kJ·mol-1- 74.4 kJ·mol-1-709.6 kJ·mol-1)÷2=436 kJ·mol-1,A项正确。
4.D H2O(g)的能量高于等质量的H2O(l),则H2O(l)的标准摩尔生成焓<-241.8 kJ·mol-1,A项错误;N2H4(l)的标准摩尔生成焓为+50.6 kJ·mol-1,NH3(g)的标准摩尔生成焓为-45.9 kJ·mol-1,能量越低物质越稳定,则NH3比N2H4稳定,B项错误;N2H4(l)的标准摩尔生成焓为+50.6 kJ·mol-1,即①N2(g)+2H2(g) N2H4(l) ΔH=+50.6 kJ·mol-1,H2O(g)标准摩尔生成焓为-241.8 kJ·mol-1,②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH= -483.6 kJ·mol-1,根据盖斯定律②-①得N2H4(l)+O2(g) N2(g)+ 2H2O(g) ΔH=-534.2 kJ·mol-1,但标准燃烧热应生成液态水易错点,无法根据题中数据计算,C项错误;NO(g)标准摩尔生成焓为+91.3 kJ·mol-1,则N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+182.6 kJ·mol-1,故2 mol NO(g)的键能小于1 mol N2(g)与1 mol O2(g)的键能之和,D项正确。
5.答案 (b-a)
解析 根据盖斯定律,反应Ⅲ-反应Ⅱ,整理得到CH3OH(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO2(g) ΔH1=(b-a)kJ·mol-1。
答案 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
(2)390 (3)
解析 (1)该反应为放热反应,且生成1 mol NH3(g)时,放出的热量为46 kJ,故N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。(2)设N—H键的键能为x,ΔH= -92 kJ·mol-1=(3×435+943)kJ·mol-1-6x,解得x=390 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律,,可得NH3(g)+NO(g) N2(g)+H2O(g) ΔH3= kJ·mol-1。
7.答案 (1)吸热 低
(2)A
(3)N2 N2(g)+3F2(g) 2NF3(g) ΔH=-287.6 kJ/mol(或其他合理答案)
(4)N2H4(l)+2F2(g) 4HF(g)+N2(g) ΔH=-1 126 kJ/mol(或其他合理答案)
解析 (1)N2与O2的反应是吸热反应,则1 mol O2与1 mol N2的总能量低于2 mol NO的总能量。(2)由题给热化学方程式可知,NO2转化为N2O4的反应为放热反应,气态N2O4的能量高于液态N2O4的能量,则符合题意的图为A。(3)物质的总键能越大,能量越低,越稳定破题关键,由表格中数据可知,总键能E()>3E(N—F)>E(F—F),所以氮气的能量最低,最稳定;由反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差可知,氮气与氟气反应生成三氟化氮的反应热为ΔH= 946 kJ/mol+154.8 kJ/mol×3-283 kJ/mol×3×2=-287.6 kJ/mol,则反应的热化学方程式为N2(g)+3F2(g) 2NF3(g) ΔH=-287.6 kJ/mol。(4)根据盖斯定律,由反应①+②×4-③×2可得反应N2H4(l)+ 2F2(g) 4HF(g)+N2(g),则ΔH=-534 kJ/mol+(-269 kJ/mol)×4-(-242 kJ/mol)×2=-1 126 kJ/mol。
2专题1 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的焓变
基础过关练
题组一 反应热 焓变
1.下列说法正确的是( )
A.在化学反应中发生物质变化的同时,不一定发生能量变化
B.ΔH>0表示放热,ΔH<0表示吸热
C.反应热的数据可以实验测得,也可以通过理论计算求得
D.成键释放的总能量大于反应物断键吸收的总能量时,ΔH>0
2.(经典题)下列说法错误的是( )
A.需要加热才能发生的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应
B.已知4P(红磷,s) P4(白磷,s) ΔH>0,则红磷比白磷稳定
C.“冰,水为之,而寒于水”,说明相同质量的水和冰相比较,冰的能量低
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
3.某化学反应X+Y Z分两步进行:①X M;②M+Y Z。其能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.M是总反应的催化剂
B.总反应是理想的绿色化学反应
C.反应①②和总反应都是放热反应
D.反应物(X和Y)的总能量低于产物(Z)的总能量
4.H2和O2发生反应的过程可用模型图表示如下(“—”表示化学键),下列说法错误的是( )
A.过程Ⅰ是吸热过程
B.过程Ⅲ是放热过程
C.该反应过程中的能量转化只能以热能的形式进行
D.该反应过程中旧化学键都断裂,且形成了新化学键
题组二 热化学方程式
5.下列关于热化学方程式的说法错误的是( )
A.化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比
B.热化学方程式中各物质的化学计量数可以用整数或者简单分数
C.热化学方程式未注明温度和压强时,ΔH表示标准状况下的数据
D.同一化学反应,反应条件不同ΔH可能相同
6.(经典题)下列热化学方程式书写正确的是( )
A.C(s)燃烧的热化学方程式:C+O2 CO2 ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.CH4(g)燃烧的热化学方程式:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=890.3 kJ·mol-1
C.葡萄糖与氧气反应的热化学方程式:C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 803 kJ·mol-1
D.含20.0 g NaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应,释放28.7 kJ的热量,则热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH= -28.7 kJ·mol-1
7.某品牌汽车使用了与生物燃料(生物乙醇和生物柴油)兼容的引擎。298 K时,燃烧a g乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O,放出热量为Q kJ,经测定a g乙醇与足量钠反应能生成H2 5.6 L(标准状况),则乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的是( )
A.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=Q kJ·mol-1
B.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-Q kJ·mol-1
C.C2H5OH(l)+O2(g) CO2(g)+H2O(l) ΔH=+Q kJ·mol-1
D.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1
8.(1)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时,放出33.4 kJ的热量,则表示肼燃烧的热化学方程式为 。
(2)将2.3 g某醇类物质在一定量的氧气中点燃,恰好完全燃烧,生成2.7 g液态水和2.24 L CO2(标准状况)并放出68.35 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式: 。
题组三 ΔH与化学键的键能
9.意大利罗马大学的科学家获得了极具理论研究意义的N4分子(结构如图),已知断裂1 mol 键吸收942 kJ热量,生成1 mol N—N键释放167 kJ热量,则下列热化学方程式正确的是( )
A.2N2 N4 ΔH=-882 kJ/mol
B.N2(g) N4(g) ΔH=+441 kJ
C.N2(g) N4(g) ΔH=-441 kJ/mol
D.2N2(g) N4(g) ΔH=+882 kJ/mol
10.已知:断开(或形成)1 mol共价键吸收(或放出)的能量数据如下表。
共价键 H—H C—H
键能/(kJ·mol-1) a b c
则反应2CH4(g)+3H2(g)的ΔH为( )
A.(b-c-a)kJ·mol-1
B.(c+3a-4b)kJ·mol-1
C.(c+3a-6b)kJ·mol-1
D.(6b-c-3a)kJ·mol-1
11.工业上,在一定条件下用乙烯水化法制备乙醇,其热化学方程式为CH2CH2(g)+H2O(g) CH3CH2OH(g) ΔH=-34 kJ·mol-1。已知几种化学键的键能如表所示。则1 mol CH2CH2具有的键能为 ( )
化学键 H—C H—O C—O C—C
键能/ (kJ·mol-1) 413 a 463 351 348
A.615 kJ·mol-1 B.3 193 kJ·mol-1
C.3 227 kJ·mol-1 D.2 267 kJ·mol-1
能力提升练
题组一 从宏观和微观的角度分析反应热
1.下列图示与对应的叙述不相符的是( )
A.(a)图可表示锌和稀硫酸反应过程中的能量变化
B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C.由(c)图可知,2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) ΔH=Ea-Eb
D.(d)图是某反应A→C的能量变化曲线图,反应中ΔH=E1+E3-E2-E4
2.已知H2(g)+O2(g) H2O(g), 1 mol H2燃烧的反应过程中能量变化如图。
氢气在氧气中燃烧,破坏1 mol H—H键吸收Q1 kJ的能量,破坏 1 mol 键吸收Q2 kJ的能量,形成1 mol H—O键释放Q3 kJ的能量,则下列关系式正确的是( )
A.2Q1+Q2=4Q3 B.2Q1+Q2<4Q3
C.Q1+Q24Q3
3.已知铝在空气中会生成一层致密的氧化膜(Al2O3),该氧化膜可与稀盐酸发生反应:Al2O3+6HCl 2AlCl3+3H2O。实验小组将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中,用传感器探究反应过程中温度和压强的变化,结果如图。下列说法不正确的是( )
A.反应过程中有热量放出
B.0~50 s,发生稀盐酸与Al2O3的反应
C.50 s时,溶液中溶质为AlCl3
D.100~140 s,压强减小是因为温度降低
题组二 利用化学键的键能计算反应热
4.(经典题)在25 ℃、101 kPa的条件下,发生反应P4(s)+3O2(g) P4O6(s) ΔH,已知部分化学键的键能数据如下:
化学键 P—P P—O OO
键能/(kJ·mol-1) 198 360 498
白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子结构如图所示,下列叙述正确的是( )
A.P4O6(s)的能量比P4(s)和O2(g)的总能量高
B.相同条件下,P—O键比P—P键更容易断裂
C.断开白磷中1 mol P—P键放出198 kJ能量
D.上述反应生成1 mol P4O6(s)放出1 638 kJ能量
答案与分层梯度式解析
专题1 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的焓变
基础过关练
1.C 任何化学反应的发生都伴有能量的变化,A错误;ΔH>0表示吸热,ΔH<0表示放热,B错误;成键释放的总能量大于反应物断键吸收的总能量时,为放热反应,ΔH<0,D错误。
2.D 反应是吸热还是放热与反应条件无关,与反应物和生成物能量的相对高低有关,A项正确;已知4P(红磷,s) P4(白磷,s) ΔH>0,则白磷能量高,能量越低越稳定,红磷比白磷稳定,B项正确;等质量的同一种物质气态时的能量最大,液态次之,固态最低,说明水结冰是一个放热过程,故等质量的水和冰相比,冰的能量更低,C项正确;ΔH与反应物和生成物的能量有关,与反应条件无关,D项错误。
3.B M是中间产物而不是催化剂,A错误;总反应是化合反应,原子利用率为100%,是理想的绿色化学反应,B正确;反应①中生成物能量高于反应物所具有的能量,为吸热反应,C错误;由题图可知,反应物(X和Y)的总能量高于产物(Z)的总能量,D错误。
4.C 过程Ⅰ化学键断裂,为吸热过程,故A正确;过程Ⅲ化学键形成,为放热过程,故B正确;该反应可通过原电池实现化学能转化为电能,故C错误;该反应过程Ⅰ旧化学键都断裂,过程Ⅲ形成了新化学键,故D正确。
5.C 参加反应的物质的物质的量越多,反应所吸收或放出的热量越多,故A正确;热化学方程式中各物质的化学计量数,可以用整数或者简单分数,故B正确;热化学方程式未注明温度和压强时,ΔH表示 298 K、101 kPa下的数据,故C错误;ΔH只与反应的起始状态和反应的最终状态有关,而与反应的途径无关,故D正确。
6.C 反应方程式中未注明物质的状态,A错误;甲烷燃烧为放热反应,ΔH<0,B错误;含20.0 g NaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应,生成 0.5 mol水释放28.7 kJ的热量,则热化学方程式为NaOH(aq)+ HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ·mol-1,D错误。
易错提示 注意物质的聚集状态:物质的状态必须正确,特别是溶液中的反应易写错。注意ΔH的“+”“-”:放热反应的ΔH一定为 “-”,吸热反应的ΔH一定为“+”,“+”可以省略。注意ΔH的单位:ΔH的单位为“kJ·mol-1”,不要错写成“kJ”或漏写。
7.D a g乙醇与足量钠反应能生成H2 5.6 L(0.25 mol),根据2C2H5OH~H2,可知a g乙醇的物质的量为0.5 mol,根据298 K时,燃烧a g乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O,放出热量为Q kJ,则燃烧1 mol乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O,放出的热量为2Q kJ,其热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1,D项正确。
8.答案 (1)N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4 kJ·mol-1
(2)C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 367 kJ·mol-1
解析 (1)2.0 g N2H4(g)在氧气中完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出33.4 kJ热量,则表示肼燃烧的热化学方程式为N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4 kJ·mol-1。(2)醇类物质含C、H、O元素。n(H2O)=2.7 g÷18 g·mol-1=0.15 mol,n(H)=0.3 mol,m(H)= 0.3 g,n(CO2)=2.24 L÷22.4 L·mol-1=0.1 mol,n(C)=0.1 mol, m(C)=1.2 g,则碳元素和氢元素的质量之和是0.3 g+1.2 g=1.5 g,氧元素的质量是2.3 g-1.5 g=0.8 g,n(O)=0.05 mol,从而可确定该有机物的分子式为C2H6O,该醇类物质为C2H5OH,故该反应的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 367 kJ·mol-1。
9.D 由N4的结构知1 mol N4分子中含有6 mol N—N键。反应2N2(g)N4(g)的ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=2E()-6E(N—N)=2×942 kJ/mol-6×167 kJ/mol=+882 kJ/mol。
10.D 由于化学反应的焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和,则ΔH=(8b-c-2b-3a)kJ·mol-1=(6b-c-3a)kJ·mol-1,D项正确。
11.D CH2CH2(g)+H2O(g) CH3CH2OH(g)的焓变ΔH=反应物总键能-生成物总键能破题关键,结合题表中提供的化学键的键能,则ΔH= a kJ·mol-1+4×413 kJ·mol-1+2×463 kJ·mol-1-(5×413 kJ·mol-1+ 348 kJ·mol-1+351 kJ·mol-1+463 kJ·mol-1)=-34 kJ·mol-1,解得 a=615,故1 mol乙烯具有的键能为615 kJ·mol-1+4×413 kJ·mol-1= 2 267 kJ·mol-1,选D。
能力提升练
1.A (a)图中生成物能量高于反应物能量,则反应为吸热反应,而锌和稀硫酸反应为放热反应,A错误;(b)图中金刚石的能量高于石墨的能量,能量越低物质越稳定,则通过(b)图可知石墨比金刚石稳定,B正确;由(c)图可知,SO3转化为SO2和O2的反应为吸热反应,热化学方程式为2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) ΔH=Ea-Eb,C正确;(d)图反应为放热反应,ΔH=E1+E3-E2-E4<0,D正确。
2.B 根据题图可知,反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)为放热反应,其ΔH<0,根据ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,可得该反应的 ΔH=2Q1+Q2-4Q3<0,则2Q1+Q2<4Q3,选B。
3.C 由题图可知,反应的过程中温度升高,反应过程中有热量放出,A项正确;氧化铝薄膜覆盖在铝的表面,0~50 s,容器中压强未增大,无气体产生,则发生稀盐酸与Al2O3的反应,B项正确;50 s时,盐酸未反应完,溶液中溶质为AlCl3、HCl,C项错误;100~140 s,压强减小是因为温度降低,D项正确。
4.D 没有说明具体物质的量,无法比较,A项错误;键能越大,越不容易断裂,B项错误;断键过程吸收能量,C项错误;ΔH=6×198 kJ·mol-1+3×498 kJ·mol-1-12×360 kJ·mol-1=-1 638 kJ·mol-1,所以反应生成1 mol P4O6(s)需要放出1 638 kJ能量,D项正确。
总结归纳 反应热ΔH的常用计算公式
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量
ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能
2(共23张PPT)
1.反应热:在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,吸收或释放的热称为化学
反应的热效应,也称反应热。
2.焓是与内能有关的物理量,用符号H表示。
3.在恒压的条件下,化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变,用ΔH表示,单位常采用
kJ·mol-1。
第一单元 化学反应的热效应
必备知识 清单破
知识点 1 反应热与焓变
1.吸收热的反应称为吸热反应,ΔH>0;放出热的反应称为放热反应,ΔH<0。
2.能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。在热化学方程式中,化学计量数表示物
质的量,可以用整数或简单分数表示。同一化学反应,热化学方程式中的化学计量数不同,ΔH
也不同;若一个反应的ΔH=a kJ·mol-1,则其逆反应的ΔH=-a kJ·mol-1。
3.热化学方程式书写的注意事项
(1)应标明反应物及生成物的状态、反应温度和压强。若不标明温度和压强,则表示是在
25 ℃(即298 K)、101 kPa条件下的焓变。
(2)在热化学方程式中,反应物和生成物的聚集状态用英文小写字母在其化学式的后面标注,
一般用“g”表示气体,“l”表示液体,“s”表示固体,“aq”表示水溶液。
知识点 2 放热反应、吸热反应、热化学方程式
化学反应过程中伴随能量变化,本质上是由于旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时
释放的能量不同。(详见定点1)
知识点 3 化学反应中能量变化的本质
1.测定原理
如果环境温度没有变化,反应放出的热量会使体系的温度升高,根据测得的体系的温度变化
和有关物质的比热等来计算反应放出的热量,进一步计算反应中生成1 mol H2O(l)放出的热
量。
2.实验装置
①装置名称:简易量热计。
知识点 4 反应热的测量与计算
②部分仪器的作用
ⅰ.环形玻璃搅拌棒的作用是使反应物混合均匀充分接触。(不能用金属搅拌棒,防止热量散
失)
ⅱ.隔热层的作用是减少热量的散失。
3.实验测量
(1)步骤
①反应物温度的测量:用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,倒入简易量热计中,测量并记录盐
酸的温度(T1);另取一量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液,测量并记录NaOH溶液的温度(T2)。
②将量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中,立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌
棒轻轻搅拌,准确读取混合溶液的最高温度(T3)。
③重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取平均值作为计算依据。
(2)计算生成1 mol H2O时的反应热:ΔH=- 。其中C=(VHCl·ρHCl+VNaOH·ρNaOH)×
4.18 J·g-1·℃-1,ΔT=T3- 。实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时,放出57.3 kJ的热量,该中和反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1。
4.中和反应的反应热测定实验中产生误差的可能原因
(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算的,若实际量取时体积大
于50 mL或小于50 mL都会造成误差)。
(2)温度计的读数有误。
(3)实验过程中有液体洒在外面。
(4)混合酸、碱溶液时,动作缓慢,导致实验误差。
(5)隔热层隔热效果不好,致使实验过程中热量损失。
(6)测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度。
1.一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应完全相等,这就是盖斯定
律。
2.在恒压条件下,化学反应的热效应等于焓变(ΔH),ΔH仅与反应的起始状态和反应的最终状
态有关,而与反应的途径无关。
并非所有化学反应的反应热均可用实验直接测定,有些反应的反应速率很慢,有些伴有副反
应发生,还有些不易直接进行,测定这些反应的热效应就很困难,运用盖斯定律则可以计算出
它们的反应热。
知识点 5 盖斯定律
ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
1.标准燃烧热:在101 kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热。
2.热值:1 g物质完全燃烧的反应热。
3.完全燃烧是指物质与O2反应,其所含元素转化为指定物质,如氮元素转化为N2(g),氢元素转
化为H2O(l),碳元素转化为CO2(g)。
4.新能源应具有资源丰富、可再生、无污染或少污染等特点。常见新能源包括:太阳能、氢
能、风能、地热能、潮汐能和生物质能等。
知识点 6 能源的充分利用
1.相同条件下,等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,硫蒸气放出热量更多。这种说法
对吗
2.由C(s,石墨) C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol-1,可知相同条件下金刚石比石墨更稳定。这
种说法对吗
3.稀硫酸与稀NaOH溶液反应,生成1 mol H2O(l),放出57.3 kJ热量,将稀NaOH溶液换成稀Ba(OH)2
溶液,生成1 mol H2O(l),放出的热量也是57.3 kJ。这种说法对吗
4.2 g H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,则表示氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)
2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,这种说法对吗
5.中和反应反应热的测定实验,需多次测量温度,某同学为了省去清洗温度计的麻烦,实验时
使用两支温度计分别测量酸和碱的温度。这种做法对吗
知识辨析
1.对。在相同条件下,等物质的量的硫固体比硫蒸气能量低,生成的二氧化硫能量相同,所以
硫蒸气放出的热量更多。
2.不对。石墨转化为金刚石的反应是吸热反应,即金刚石能量高于石墨,由于能量越低越稳
定,所以石墨比金刚石稳定。
3.不对。S +2H++Ba2++2OH- BaSO4↓+2H2O,有BaSO4沉淀生成,放出的热量大于57.3 kJ。
4.不对。2 g H2即1 mol H2,完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,2 mol H2完全燃烧生成液态
水放出571.6 kJ热量。
5.不对。不同温度计的误差不同,应该使用同一温度计完成实验。
一语破的
1.宏观视角认识反应热
化学反应是吸收能量还是放出能量,取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。
关键能力 定点破
定点 1 化学反应与能量变化
计算公式:ΔH=H(生成物)-H(反应物)。
2.微观视角(化学键角度)认识反应热
键能:形成(或断裂)1 mol化学键时释
放出(或吸收)的能量,单位:kJ/mol。化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化
的主要原因。
E1表示反应物化学键断裂吸收的能量,E2表示形成化学键得到生成物放出的能量,E1与E2的差
值表示反应热。
方法点睛 利用键能计算反应热
(1)明确每个反应物和生成物分子中的化学键数目。
(2)根据热化学方程式中各物质的化学计量数,计算反应物的总键能和生成物的总键能。
(3)依据“ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能”计算反应热。
(4)注意ΔH的符号,计算结果为负值,则ΔH为“-”,反之为“+”(可省略)。
放热反应 吸热反应
定义 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应
原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生
成物具有的总能量
能量变化 物质的内能转化成热能释放出来 热能转化成内能储存起来
表示方法 ΔH<0 ΔH>0
常见 类型 所有的燃烧反应;物质的缓慢氧化;中和反应;金属与水或酸的反应;大部分化合反应;原电池反应;铝热反应等 大多数分解反应;强碱与铵盐的反应;碳与二氧化碳或水蒸气的反应等
3.放热反应与吸热反应的辨析
典例 下列变化为放热反应的是 ( )
A.H2O(g) H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
B.2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH=+14.9 kJ/mol
C.形成化学键时共放出862 kJ能量的化学反应
D.能量变化如图所示的化学反应
D
思路点拨：判断反应是否是放热反应可根据该反应的焓变、反应物和生成物总能量的相对
大小,但变化过程中的热效应不一定是反应热,因为变化过程不一定是化学反应。
解析： A项,该变化不是化学反应,故不是放热反应;B项,该化学反应焓变大于0,为吸热反应;C
项,焓变=断键吸收的能量-成键释放的能量,只依据形成化学键时放出的能量,无法判断反应
是吸热反应还是放热反应;D项,图示反应的反应物总能量大于生成物总能量,反应为放热反
应。
1.标准燃烧热及其热化学方程式
(1)
定点 2 标准燃烧热与中和反应的反应热辨析
(2)标准燃烧热是以1 mol物质完全燃烧生成稳定的物质所放出的热量来定义的,因此在书写
标准燃烧热的热化学方程式时,应以1 mol可燃物为标准来配平其他物质的化学计量数,故在
其热化学方程式中常出现分数。如已知C2H2(g)的标准燃烧热为ΔH=-1 299.6 kJ·mol-1,则该热
化学方程式可表示为C2H2(g)+ O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299.6 kJ·mol-1。
2.中和反应的反应热
(1)在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时,放出
57.3 kJ的热量。
(2)理解时应注意
①强酸和强碱的稀溶液发生反应生成1 mol H2O(l)时,放出的热量都约是57.3 kJ。H+(aq)+
OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。
②强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时,放出的热量一般小
于57.3 kJ,因为弱电解质的电离是吸热的。
③若反应过程中有其他物质生成(如生成弱电解质、沉淀等),则生成1 mol H2O(l)时,放出的
热量一般大于57.3 kJ。
1.加和法
定点 3 盖斯定律的应用
2.虚拟途径法
(1)方法
先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。
(2)举例
此法可以求算难以通过实验测量的反应的反应热,如在理论上计算石墨生成CO时的热效应,
可以设计如下路线:
ΔH1=ΔH2-ΔH3
典例 已知下列反应的热化学方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g) 2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH2
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l) 12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为 ( )
A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1
B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3
C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1
D.2ΔH1-5ΔH2+12ΔH3
A
思路点拨：分析待求反应的热化学方程式中各物质的化学计量数,在已知的各反应中寻找对
应的物质,尽量将各物质的化学计量数调整成与待求反应中各物质的化学计量数相等,若多
个已知反应中出现同一物质,先忽略,然后依据解题方法模型,“同侧相加,异侧相减”解题。
解析：将已知热化学方程式依次编号为①②③,利用盖斯定律,由②×5+③×12-①×2得目标热
化学方程式,则ΔH=5ΔH2+12ΔH3-2ΔH1,A项正确。
