第1章 化学反应与能量转化
第1节 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的反应热、焓变
夯实基础轻松达标
1.(2019山东枣庄八中高二月考)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,反应物的总能量与生成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生成物的总能量
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.已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH=Q
kJ·mol-1,其能量变化如图所示,则Q的值正确的是( )
A.a-b
B.a
C.-b
D.b-a
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生成物的总能量
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”)。?
提升能力跨越等级
1.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
2.(双选)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是放热反应
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
3.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( )
4.(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
5.下列说法正确的是( )
A.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量多
B.已知C(石墨,s)C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是氧化还原反应,且反应的焓变大于零
D.含20.0
g
NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7
kJ的热量,则表示中和热的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)
ΔH=-57.4
kJ·mol-1
6.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下:
下列说法不正确的是( )
A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C—C键
D.该催化剂改变反应的焓变
7.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= 。?
贴近生活拓展创新
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“=”)。?
参考答案
第1章 化学反应与能量转化
第1节 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的反应热、焓变
夯实基础·轻松达标
1.A 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,反应物的总能量与生成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,反应物的总能量与生成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生成物的总能量,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生成物的总能量,D错误。
2.C 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.D 铝粉与氧化铁发生的铝热反应是放热反应,故A错误;燃料燃烧是放热反应,故B错误;酸碱中和反应是放热反应,故C错误;氯化铵晶体与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应,故D正确。
4.B 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.A 反应热等于反应物总能量与生成物总能量之差,反应为吸热反应,Q=a-b。
6.A 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生成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.D 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.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。
提升能力·跨越等级
1.D 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。
2.AC 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项正确;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。
3.B 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。
4.A 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。
5.D 等量的硫蒸气和硫固体,硫蒸气的能量高,能量越高,燃烧放出的热量越多,A项错误;由C(石墨,s)C(金刚石,s) ΔH>0,可知金刚石的能量比石墨的能量高,能量越高,越不稳定,所以石墨比金刚石稳定,B项错误;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应中无元素化合价变化,属于非氧化还原反应,反应需要吸热,焓变大于零,C项错误;含20.0
g
NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和生成0.5
mol水,放出28.7
kJ的热量,则中和热的热化学方程式可表示为NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4
kJ·
mol-1,D项正确。
6.D CH4+CO2CH3COOH,反应的原子利用率为100%,A正确;由题图可知,CH4→CH3COOH有C—H键发生断裂,B正确;反应物总能量高于生成物总能量,反应放出能量,①→②形成了C—C键,C正确;反应的焓变与反应途径无关,故催化剂不能改变反应的焓变,D错误。
7.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:
-2
378.0
kJ·mol-1=6×197
kJ·mol-1+5×499
kJ·mol-1-12×360
kJ·mol-1-4x
kJ·mol-1
解得:x=433.75。
贴近生活·拓展创新
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,1
mol
SO2(g)氧化为1
mol
SO3(g)的ΔH1=-99
kJ·
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=-198
kJ·mol-1。
(6)SO3(g)SO3(l) ΔH<0,所以ΔH1>ΔH2。(共37张PPT)
第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算
知识铺垫
必备知识
正误判断
如何定量描述化学反应的能量变化?
?
?
提示:利用焓变(ΔH)可定量描述化学反应的能量变化。
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、热化学方程式
1.定义:把一个化学反应中 和 同时表示出来的式子。?
2.意义:热化学方程式不仅表明了 ,还表示了 。?
3.实例
298
K时,1
mol
H2(g)和0.5
mol
O2(g)反应生成1
mol
H2O(l)放热285.8
kJ,此反应的热化学方程式可表示为
。?
物质的变化
反应的焓变
物质的变化
能量的变化
知识铺垫
必备知识
正误判断
【微思考】热化学方程式中各物质化学式前的系数代表的意义是什么?
?
提示:热化学方程式中各物质化学式前的系数仅表示物质的量,因此可以是整数或分数,而普通的化学方程式中各物质化学式前的系数只能是整数。
知识铺垫
必备知识
正误判断
二、反应焓变的计算
1.盖斯定律
(1)定义:一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成,
都是一样的。?
(2)盖斯定律的特点。
①化学反应的焓变只与反应的 有关,与反应的途径无关。?
②反应焓变一定。如下图由A→B有两种途径:
则有ΔH1= 。?
反应热
始态和终态
ΔH2+ΔH3
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.盖斯定律的应用
(1)科学意义:对于无法或较难通过实验测定的反应的焓变,可应用 计算求得。?
(2)利用已知反应的焓变求未知反应的焓变。
若一个化学反应的热化学方程式可由另外几个化学反应的热化学方程式相加减而得到,则该化学反应的焓变可由另外几个化学反应的焓变相加减而得到。
盖斯定律
知识铺垫
必备知识
正误判断
三、能源
1.自然界中,能为人类提供能量的 或 统称为能源。包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、化石燃料等。?
2.我国的能源结构不平衡、资源分布不均衡。目前,我国能源消费快速增长,消费结构以 为主,以 为辅,以水能、核能、风能、太阳能为补充。?
3.为了实现能源的可持续发展,一方面必须“开源”,即开发核能、风能、太阳能等新能源;另一方面需要“节流”,加大节能减排的力度,提高能源利用效率。
物质
物质运动
煤
石油、天然气
知识铺垫
必备知识
正误判断
四、摩尔燃烧焓
1.定义:在一定反应 和 条件下, 纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变。?
2.意义:摩尔燃烧焓可用来衡量一种燃料燃烧释放 的多少。?
3.注意:指定物质中所含有的氮元素氧化为 、氢元素氧化为 、碳元素氧化为 。?
温度
压强
1
mol
热量
N2(g)
H2O(l)
CO2(g)
知识铺垫
必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)热化学方程式中物质的化学式前面的系数代表分子数或物质的量。( )
(3)相同条件下,等质量的S(s)和S(g)完全燃烧释放的热量不同。
( )
(4)在
中,存在关系式:ΔH1=ΔH2+ΔH3。( )
×
×
√
×
知识铺垫
必备知识
正误判断
(5)相同条件下,等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量多。( )
(6)反应焓变(ΔH)的大小与热化学方程式中物质的化学式前面的系数无关。( )
(7)利用盖斯定律可以计算通过实验难以测定的反应的反应热。( )
(8)化石燃料属于不可再生能源。( )
×
×
√
√
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
热化学方程式的书写
问题探究
热化学方程式与普通化学方程式的意义有什么不同?
提示:普通化学方程式只表明化学反应中的物质变化;热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,而且表明了化学反应中的能量变化。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
深化拓展
“五步”突破热化学方程式的书写
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1写出下列条件下反应的热化学方程式。
(1)1
mol
CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3
kJ的热量,该反应的热化学方程式为 。?
(2)0.3
mol的气态乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5
kJ的热量,该反应的热化学方程式为 。?
(3)下图是1
mol
NO2和1
mol
CO反应生成CO2和NO过程中能量变化的示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式: 。?
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
易错警示书写热化学方程式的注意事项
(1)不能忽视ΔH的正负。
(2)不能忽视ΔH的数值与物质化学式前面的系数有关。物质化学式前面的系数发生变化时,ΔH的数值要相应变化。
(3)物质的状态不同,ΔH的数值也不同。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
变式训练1完全燃烧m
g液态乙醇得到CO2(g)和液态水时放出的热量为a
kJ,经测定m
g乙醇与Na反应时最多可生成0.5
g
H2,则液态乙醇完全燃烧生成CO2(g)和液态水的热化学方程式为( )
答案:D
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
解析:根据相关的化学方程式进行计算:
则有n(C2H5OH)=0.5
mol,即m
g乙醇的物质的量为0.5
mol,其完全燃烧放出的热量为a
kJ,D项正确。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
盖斯定律的应用
问题探究
依据盖斯定律,分析下图中物质转化过程中各焓变之间有什么关系?
提示:ΔH1=ΔH2+ΔH3
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.虚拟路径法:设计合理的反应途径,求某反应的ΔH
ΔH=ΔH1+ΔH2或ΔH=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
2.加和法:由已知热化学方程式写目标热化学方程式
确定待求的化学反应方程式
↓
明确待求方程式中各物质在已知方程式中的位置
↓
写出对已知热化学方程式进行变形后的新方程式
↓
对变形后的新方程式、对应的ΔH进行加减运算
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2已知:2Zn(s)+O2(g)
===
2ZnO(s) ΔH=-701.0
kJ·mol-1,
2Hg(l)+O2(g)
===
2HgO(s) ΔH=-181.6
kJ·mol-1。
则反应Zn(s)+HgO(s)
===
ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为( )
A.+519.4
kJ·mol-1
B.+259.7
kJ·mol-1
C.-259.7
kJ·mol-1
D.-519.4
kJ·mol-1
答案:C
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
变式训练2盖斯定律指出:化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是( )
A.A→F,ΔH=-ΔH6
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1
C.C→F,|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|
D.|ΔH1+ΔH2+ΔH3|=|ΔH4+ΔH5+ΔH6|
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
答案:B
解析:A→F过程与F→A过程相反,两个过程反应的焓变绝对值相等,符号相反,A项正确;B项中整个变化过程起始物和终态物均为A物质,能量变化为0,故ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,B项错误;F→C的ΔH=ΔH6+ΔH1+ΔH2,则C→F的ΔH=-(ΔH1+ΔH2+ΔH6),二者绝对值相等,C项正确;A→D的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,D→A的ΔH=ΔH4+ΔH5+ΔH6,二者绝对值相等,D项正确。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
反应焓变的大小比较
问题探究
相同物质的量的氢气和氧气反应生成气态水和液态水,哪个过程放出的热量多?为什么?反应的焓变哪个大?
提示:生成液态水放出的热量多;因为气态水变成液态水即气态水液化过程也要放出热量;生成气态水时的焓变大。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
深化拓展
比较焓变大小的四种方法
(1)根据反应物或生成物的状态(同温、同压)比较焓变。
①同一反应的反应物状态不同:
S(g)+O2(g)
===
SO2(g) ΔH1;S(s)+O2(g)
===
SO2(g) ΔH2,则ΔH1<ΔH2
②同一反应的生成物状态不同:
2H2(g)+O2(g)
===
2H2O(g) ΔH1,2H2(g)+O2(g)
===
2H2O(l) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
(2)根据反应物的物质的量比较焓变。
物质的量越多,对放热反应,放热越多,ΔH越小;对吸热反应,吸热越多,ΔH越大。
H2(g)+Cl2(g)
===
2HCl(g) ΔH1,
H2(g)+
Cl2(g)
===
HCl(g) ΔH2,则ΔH1<ΔH2
(3)根据ΔH的符号比较。
CaCO3(s)
===
CaO(s)+CO2(g) ΔH1,CaO(s)+H2O(l)
===
Ca(OH)2(s) ΔH2,ΔH1>0,ΔH2<0,所以ΔH1>ΔH2。
(4)可利用盖斯定律来判定,如由盖斯定律可得出ΔH1-ΔH2=ΔH3,若已知ΔH3>0,可求出ΔH1>ΔH2。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例3在同温同压下,下列各组热化学方程式中ΔH1>ΔH2的是( )
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
答案:C
解析:A项,物质的燃烧反应是放热反应,其焓变是负值,液态水变为气态水的过程是吸热的,故ΔH1<ΔH2,故A不符合题意;B项,物质的燃烧反应是放热的,所以焓变是负值,固体硫变为气态硫需要吸收热量,所以ΔH1<ΔH2,故B不符合题意;C项,碳单质完全燃烧生成二氧化碳放热多于不完全燃烧生成一氧化碳放热,反应的焓变是负值,故ΔH1>ΔH2,故C符合题意;D项,化学反应方程式中化学式前面的系数加倍,焓变数值加倍,放热反应焓变是负值,ΔH1=2ΔH2,故ΔH1<ΔH2,故D不符合题意。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
下列关系式正确的是( )
A.aB.b>d>0
C.2a=b<0
D.2c=d>0
答案:C
解析:氢气燃烧是放热反应,ΔH<0;生成液态水比生成气态水时放出的热量多,ΔH更小,即cb>d;②中各物质的物质的量是①中的2倍,则ΔH2=2ΔH1,即b=2a。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
1.下列叙述正确的是( )
A.反应产物的总能量一定低于反应物的总能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.根据盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应的焓变
D.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)
===
2HCl(g)在光照条件下和点燃条件下的ΔH不同
答案:C
解析:对于吸热反应,反应产物的总能量高于反应物的总能量,A项错误;反应速率与反应是吸热反应还是放热反应没有必然的联系,B项错误;盖斯定律可用于计算一些难以直接测量的反应的焓变,C项正确;反应焓变与反应条件无关,D项错误。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
2.下列热化学方程式书写正确的是(已知焓变的绝对值均正确)( )
答案:B
解析:A中未注明各物质的聚集状态,C、D中ΔH的符号错误,放热反应的ΔH<0,且C中ΔH的单位也错误。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
3.同温同压下,已知下列各反应为放热反应,下列各热化学方程式对应的反应过程中放出热量最少的是( )
A.2A(l)+B(l)
===
2C(g) ΔH1
B.2A(g)+B(g)
===
2C(g) ΔH2
C.2A(g)+B(g)
===
2C(l) ΔH3
D.2A(l)+B(l)
===
2C(l) ΔH4
答案:A
解析:反应的ΔH与物质的状态和方程式中物质的系数有关,据此分析可知A项中反应放出热量最少。
探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
4.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)2.0
g
C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6
kJ的热量 。?
(4)合成甲醇的反应及其能量变化如图所示,则合成甲醇的热化学方程式为 。?
探究一
探究二
探究三
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探究一
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素养脉络
随堂检测第2课时 热化学方程式 反应焓变的计算
夯实基础轻松达标
1.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可见( )
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.该反应中,热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于反应产物的总能量
D.反应的热化学方程式为:NH4HCO3+HClNH4Cl+CO2↑+H2O ΔH=+Q
kJ·mol-1
2.下列说法中正确的是( )
A.焓变是指1
mol物质参加反应时的能量变化
B.反应放热时,ΔH>0;反应吸热时,ΔH<0
C.在一个确定的化学反应体系中,反应物的总焓与反应产物的总焓一定不同
D.在一个确定的化学反应体系中,反应物的总焓总是高于反应产物的总焓
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: 。?
提升能力跨越等级
1.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
2.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
3.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
4.(双选)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
5.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
6.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)
7.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
8.(2019山东枣庄八中高二月考)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)(g)+e- 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。?
贴近生活拓展创新
“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 。?
参考答案
第2课时 热化学方程式
反应焓变的计算
夯实基础·轻松达标
1.B 根据醋酸逐渐凝固说明NH4HCO3与盐酸的反应是吸热反应,则A、C错误,B正确。热化学方程式中要标出各物质的聚集状态,D错误。
2.C 放热反应的ΔH<0,吸热反应的ΔH>0;在一个确定的化学反应体系中,反应物的总焓不一定高于反应产物的总焓;焓变是指在一定条件下化学反应的反应热,不只是指1
mol物质参加反应时的能量变化。
3.B 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.A 由图像知
mol
N2(g)和
mol
H2(g)变为氮原子和氢原子吸收a
kJ热量,而1
mol
氮原子和3
mol氢原子结合成气态氨放出b
kJ的热量,1
mol气态氨液化为液态氨又放出c
kJ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.C 题中热化学方程式表示298
K时,
mol
H2(g)和
mol
I2(g)反应生成1
mol
HI(g)吸收26
kJ热量,故A、B项错误,C项正确;D项中应为吸收26
kJ热量。
6.B 乙醇燃烧是放热反应,ΔH应为“-”,A不正确;1
g
C2H5OH燃烧放出29.71
kJ热量,则1
mol(46
g)C2H5OH燃烧放出的热量为1
366.66
kJ。
7.A 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=-285.8
kJ·
mol-1①
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-283.0
kJ·
mol-1②
CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-726.7
kJ·
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×(-285.8
kJ·
mol-1)+(-283.0
kJ·
mol-1)-(-726.7
kJ·
mol-1)=-127.9
kJ·
mol-1。
8.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)1
mol
SiH4完全燃烧生成SiO2(s)和H2O(g)时,放出热量为32×44.6
kJ=1
427.2
kJ,故该反应的热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(g) ΔH=-1
427.2
kJ·
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+CO2,2
mol
Cl2参加反应释放出的热量为2×145
kJ=290
kJ,故其热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)
ΔH=-290
kJ·
mol-1。
(3)1
mol丁烷完全燃烧生成CO2(g)和液态水时,放出的热量为58
g×=2
900
kJ,故丁烷燃烧的热化学方程式为C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2
900
kJ·
mol-1。
提升能力·跨越等级
1.D 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。
2.B 14
g
CO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≈-109
kJ·mol-1。
3.B 由题图可知,C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5
kJ·mol-1,2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566.0
kJ·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=-221.0
kJ·mol-1,B项正确。
4.BC 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正确;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。
5.A 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=-2×393.5
kJ·mol-1-285.8
kJ·mol-1+1
301.0
kJ·mol-1=+228.2
kJ·mol-1。
6.A CH4的物质的量为0.5
mol×=0.4
mol,H2的物质的量为0.5
mol×=0.1
mol,混合气体完全燃烧放出的热量为-(0.4
mol×ΔH1+0.05
mol×ΔH3)。
7.A 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。
8.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=-98.23
kJ·
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=+64.39
kJ·
mol-1+(-196.46
kJ·
mol-1)×+(-285.84
kJ·
mol-1)=-319.68
kJ·
mol-1。故热化学方程式应为Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=-319.68
kJ·
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生成物,因此应将第三个方程式变形为(g)+Pt(g)Pt(s) ΔH3'=-482.2
kJ·
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=+1
175.7
kJ·
mol-1+(-771.1
kJ·
mol-1)-(+482.2
kJ·
mol-1)=-77.6
kJ·
mol-1。
贴近生活·拓展创新
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)1
mol
H2完全燃烧生成液态水放出285.8
kJ热量,根据热化学方程式的书写要求,则2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ·mol-1。因气态水变为液态水要放热,故1
mol
CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气,放出的热量小于890
kJ。
(2)设放出的热量为890
kJ,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。(共27张PPT)
第1课时 化学反应的反应热、焓变
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、化学反应的实质与特征
1.实质:反应物中化学键 和生成物中化学键 。?
2.特征:既有 变化,又伴有 变化;能量转化主要表现为 的变化。化学反应从能量变化的角度分为两类:?
(1)放热反应: 的化学反应。?
(2)吸热反应: 的化学反应。?
二、常见的放热反应和吸热反应有哪些?
断裂
形成
物质
能量
热量
放出热量
吸收热量
提示:1.放热反应:大多数化合反应、所有的燃烧反应、酸碱中和反应、较活泼金属与酸的反应、活泼金属与H2O的反应、铝热反应等。
2.吸热反应:大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应、C和CO2、H2O(g)的反应,如C+CO2
2CO等。
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、化学反应的反应热
1.反应热
(1)定义:当化学反应在一定的 下进行时,反应所_________ 或 的热量。?
(2)表示符号:用Q表示
(3)单位: 或 。?
(4)热化学:用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支称为热化学。
温度
释放
吸收
反应吸热
<
反应放热
>
kJ·mol-1
J·mol-1
知识铺垫
必备知识
正误判断
【微思考1】使用反应热应该注意哪几方面问题?
提示:(1)物理变化中的能量变化不是反应热,如物质的三态变化,物质的溶解等过程中产生的热量变化不属于反应热。
(2)反应放热或吸热与反应的条件无关。
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.反应热的测定
(1)测定反应热的仪器——量热计:
(2)测定方法:将反应物加入 并搅拌使之迅速反应,测量反应前后溶液 的变化值。?
(3)计算公式:Q= 。其中C表示溶液及量热计的 ,单位是 ;T1、T2表示反应前和反应后体系的温度,单位是 。?
测定反应前后溶液的温度
使反应充分进行,体系的温度均匀
保温作用
反应容器
量热计内筒
温度
-C(T2-T1)
热容
J·K-1
K
知识铺垫
必备知识
正误判断
二、化学反应的内能变化与焓变
1.内能(符号: )?
(1)定义:体系内物质所含各种微观粒子的 总和。?
(2)内能的大小除了与物质的 、 及__________ 有关外,还与体系的 、 有关。?
2.焓
(1)定义:用来描述物质所具有的 的物理量。与物质的种类、数量、聚集状态及 和 等有关,符号为
,单位为 或 。?
(2)焓和内能关系: =U+pV?
U
能量
种类
数量
聚集状态
温度
压强
能量
温度
压强
H
J
kJ
H
知识铺垫
必备知识
正误判断
3.焓变
(1)定义:反应产物的焓与反应物的焓之差。符号: 。?
(2)表达式及单位:ΔH= ,单位为 。?
(3)化学反应的焓变示意图
4.焓变与反应热的关系
在 条件下,反应中物质的能量变化全部转化为_______ 时,焓变与该化学反应的反应热相等,数学表达式为 。?
ΔH
H(反应产物)-H(反应物)
kJ·mol-1或J·mol-1
吸热
放热
等压
热能
ΔH=Qp
<
>
知识铺垫
必备知识
正误判断
【微思考2】同一物质在不同聚集状态时的焓有什么关系?
提示:同一物质在不同聚集状态时所具有的能量也不同,即焓不相同,一般来说物质的焓:气态>液态>固态。
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必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)化学反应过程中一定伴随着能量的变化。( )
(2)反应热、焓变均指化学反应中的热量变化,单位为kJ或J。
( )
(3)化学反应中反应物总能量一定大于反应产物总能量。( )
(4)吸热反应的ΔH<0,放热反应的ΔH>0。( )
(5)反应A+B
===
C放热,则说明能量:A>B。( )
(6)Na转化为Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热。( )
(7)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。
( )
√
×
×
×
×
×
×
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反应热与物质能量及化学键的关系
问题探究
1.天然气的燃烧涉及哪些能量间的转化?
?
??
2.化学反应中的反应热与化学键的键能有什么关系?
?
?
提示:天然气的燃烧是化学能转化为热能和光能。
提示:化学反应的反应热=断裂化学键吸收的总能量-形成化学键放出的总能量。
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深化拓展
1.内能与反应热的关系
(1)ΔU=U(反应产物)-U(反应物),当U(反应物)>U(反应产物),反应释放能量;U(反应物)化学反应体系与环境进行能量交换可以以热和功两种形式呈现,根据能量守恒定律:
ΔU=U(反应产物)-U(反应物)=Q+W。
(2)内能与反应热的关系:若体系没有做功,ΔU=Q。当U(反应产物)>U(反应物)时,Q>0,反应吸收能量;当U(反应产物)探究
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2.焓变与化学键的关系
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3.焾变与物质能量变化的关系
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【微点拨】(1)化学反应的能量变化主要表现为热量的变化,但这并不是唯一的表现形式,其他的还有发光、放电等。
(2)化学反应表现为吸热或放热,与反应的条件没有必然关系,而是取决于反应物和生成物具有的总能量(或焓)的相对大小。
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素能应用
(1)该反应是放热反应还是吸热反应? 。?
(2)此反应焓变ΔH=
kJ·mol-1(用图中符号表示)。?
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答案:(1)放热反应 (2)E1-E2
解析:由题图可知该反应中反应物的总能量大于反应产物的总能量,故该反应为放热反应,ΔH=(E1-E2)
kJ·mol-1。
规律方法
ΔH的计算方法
(1)ΔH=反应物断键吸收的总能量-反应产物成键释放的总能量。
(2)ΔH=反应产物所具有的焓-反应物所具有的焓。
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变式训练1-1已知某反应的焓变如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应为放热反应
B.该反应为吸热反应
C.反应产物的焓小于反应物的焓
D.反应物的总能量大于反应产物的总能量
答案:B
解析:ΔH=H(反应产物)-H(反应物),ΔH>0时为吸热反应。由图像可知,反应产物的焓大于反应物的焓,反应物的总能量小于反应产物的总能量。
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变式训练1-2已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中,破坏1
mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1
kJ,破坏1
mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2
kJ,形成1
mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3
kJ,下列关系式中正确的是( )
A.Q1+Q2>Q3
B.Q1+Q2>2Q3
C.Q1+Q2D.Q1+Q2<2Q3
答案:D
解析:由于氢气在氯气中燃烧是放热反应,反应热Q<0,Q=Q1+Q2-2Q3,则Q1+Q2-2Q3<0,即Q1+Q2<2Q3,D项正确。
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1.下列说法正确的是( )
A.焓变是指1
mol物质参加反应时的能量变化
B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0
C.需要加热才能发生的反应均为吸热反应
D.一个化学反应中,当反应物总能量大于反应产物总能量时,反应放热,ΔH为“-”
答案:D
解析:反应产物的焓和反应物的焓之差即为反应的焓变,A错误;在化学反应中,反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量,反应放热,ΔH<0,反之吸热,ΔH>0,B错误,D正确;需要加热才能发生的反应也可能是放热反应,如燃烧反应,故反应是吸热还是放热与反应条件无必然的联系,C错误。
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2.下列关于反应ΔU的说法中,正确的是( )
A.ΔU>0时反应为放热反应
B.ΔU<0时反应为放热反应
C.ΔU=Q
D.ΔU=ΔH
答案:B
解析:ΔU=U(反应产物)-U(反应物),ΔU>0,反应吸收能量;ΔU<0,反应释放能量,若体系没有做功ΔU=Q。B正确。
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3.下列变化为放热的化学反应的是( )
A.H2O(g)
===
H2O(l)
B.2HI(g)
===
H2(g)+I2(g)
C.形成化学键时共放出能量862
kJ的化学反应
D.能量变化如图所示的化学反应
答案:D
解析:A项不属于化学反应;B项为吸热反应;C项中化学反应是放热反应还是吸热反应取决于断开反应物中的化学键吸收的能量与形成生成物中的化学键放出能量的相对大小,该项说法无法确定该反应是放热反应还是吸热反应。
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4.如图为N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化,下列说法中正确的是( )
A.1
mol
N2(g)与1
mol
O2(g)反应放出的能量为180
kJ
B.1
mol
N2(g)和1
mol
O2(g)具有的总能量小于2
mol
NO(g)具有的总能量
C.常温下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
D.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水
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答案:B
解析:反应热就是断裂旧化学键吸收的总能量和形成新化学键所放出的总能量的差值,所以该反应的反应热是946
kJ·mol-1+498
kJ·mol-1-2×632
kJ·mol-1=180
kJ·mol-1,故该反应是吸热反应,A项错误,B项正确;氮气和氧气反应需要放电,C项错误;NO不是酸性氧化物,NO和氢氧化钠溶液不反应,D项错误。
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5.某学习小组设计了如图所示的实验装置,探究化学反应中的热效应。把试管放入盛有25
℃澄清饱和石灰水的烧杯中,试管中开始时放入一小块镁片,再用滴管向其中滴加5
mL稀盐酸。试回答下列问题:
(1)实验中观察到的现象是 。?
(2)产生(1)中现象的原因是 。?
(3)写出试管中发生反应的离子方程式: 。?
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答案:(1)试管中镁片逐渐溶解,并有气泡产生,烧杯中石灰水变浑浊
(2)镁与稀盐酸反应产生H2,该反应是放热反应,该反应放出的热量使饱和石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小,因此有Ca(OH)2固体析出
(3)Mg+2H+
===
Mg2++H2↑
解析:镁与稀盐酸反应产生H2,该反应是放热反应,该反应产生的热量使饱和石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小,因此有Ca(OH)2固体析出。