2012高考化学月刊 专题4 反应热和热化学方程式专题6课件

2012热化学 6 一 放热反应 吸热反应和反应热 1 放热反应 具有的总能量大于的总能量时 反应释放能量 H0 填 或 或 3 反应热与键能的关系 反应物生成物 H E1 E2 反应物 生成物 反应物 生成物 旧化学键断裂 吸收能量E1 新化学键形成 放出能量E2 二 化学反应的焓变 1 焓 H 用于描述物质的物理量 具有的能量 2 焓变 H 表示为 始 终状态焓的变化 H H 反应产物 H 反应物 3 焓变与反应热的关系 对于一定温度和压强下的化学反应 当物质所具有的能量只以热能的形式释放或吸收时 有如下关系 H Qp 三 热化学方程式的含义1 表明了化学反应中的物质变化和 能量变化 2 方程式中的化学计量数只表示 不表示分子数 该物质的物质 的量 3 H表示的热量变化 与反应是否可逆无关 反应已完成 例1 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 考点一化学键与反应热 A N2 g 3H2 g 2NH3 l H 2 a b c kJ mol B N2 g 3H2 g 2NH3 g H 2 b a kJ mol C N2 g H2 g NH3 l H b c a kJ mol D N2 g H2 g NH3 g H a b kJ mol 解析通过图分析起点molN2 g molH2 g 变化三阶段为 吸收能量akJ 放出能量bkJ 放出能量ckJ到1molNH3 l 故可得热化学方程式 N2 g H2 g NH3 l H a b c kJ mol 扩大计量数后得到A 答案A 1 从宏观上分析 反应热的形成原因是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大小 从微观上分析 反应热形成原因是断键时吸收的热量与成键时放出的热量的相对大小 注意从图示上去理解 2 热化学方程式是表示反应已完成的数量 由于 H与反应完成物质的量有关 所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与 H相对应 如果化学计量数加倍 则 H也要加倍 当反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 3 从能量角度比较物质的稳定性 物质本身具有的能量越高 其稳定性越差 白磷与氧可发生如下反应 P4 5O2P4O10 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为 P P akJ mol P O bkJ mol PO ckJ mol OO dkJ mol 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 A 6a 5d 4c 12b kJ mol B 4c 12b 6a 5d kJ molC 4c 12b 4a 5d kJ mol D 4a 5d 4c 12b kJ mol 解析化学反应的实质是旧键断裂 新键形成 其中旧化学键断裂吸收能量 新化学键形成释放能量 反应方程式P4 5O2P4O10中有6molP P键和5molOO键断裂 同时生成4molPO键和12molP O键 因此 H 6a 5d 4c 12b kJ mol 答案A 例2 下列各组热化学方程式中 化学反应的 H 前者大于后者的是 C s O2 g CO2 g H1 C s O2 g CO g H2 S s O2 g SO2 g H3 S g O2 g SO2 g H4 H2 g O2 g H2O l H5 2H2 g O2 g 2H2O l H6 CaCO3 s CaO s CO2 g H7 CaO s H2O l Ca OH 2 s H8 考点二反应热的大小比较 A B C D 解析由所给热化学方程式及 H的含义可以判断 H1 H4 H5 H6 H7 H8 故选C 答案C 1 描述概念时 无论是用汉字 反应热 焓变 表示或者用符号 H表示 其后面所跟数值须带 符号 2 单位为kJ mol 符号 数值和单位三者缺一不可 是个整体 3 所带的 符号均具有数学意义 参与大小比较 4 当描述反应热中的某些具体类别 比如中和热 燃烧热等时 由于反应放热是确定的 所以不带 符号 已知 1 胆矾失水的热化学方程式为CuSO4 5H2O s CuSO4 s 5H2O l H Q1kJ mol 2 室温下 无水硫酸铜溶于水的热化学方程式为 CuSO4 s Cu2 aq SO aq H Q2kJ mol 3 胆矾 CuSO4 5H2O 溶于水时溶液温度降低 则Q1与Q2的关系是 Q1 Q2为正数 A Q1 Q2 B Q1 Q2 C Q1 Q2D 无法确定 2 4 解析利用热化学方程式相加法 将胆矾失水和无水CuSO4溶于水的热化学方程式相加得 CuSO4 5H2O s Cu2 aq SO aq 5H2O l H Q1 Q2 kJ mol 由题意知 胆矾溶于水为吸热过程 即有 H Q1 Q2 kJ mol 0 因此 Q1 Q2 2 4 答案A 例3 肼 N2H4 是火箭发动机的一种燃料 反应时N2O4为氧化剂 生成N2和H2O g 已知 N2 g 2O2 g N2O4 g H 8 7kJ mol 1 N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H 534 7kJ mol 2 请写出肼跟N2O4反应的热化学反应方程式 考点三热化学方程式的书写与盖斯定律的应用 解析由反应式 1 和反应式 2 可推断出肼与N2O4反应的热化学方程式的总反应式可由 2 2 1 得出 则它的反应热为 534 7kJ mol 2 8 7kJ mol 1078 1kJ mol 故反应式为2N2H4 g N2O4 g 3N2 g 4H2O g H 1078 1kJ mol 答案2N2H4 g N2O4 g 3N2 g 4H2O g H 1078 1kJ mol 1 热化学方程式的书写规则 1 书写热化学方程式时一定要注明物质的聚集状态 否则反应热无实际意义 2 热化学方程式中的 H值一定要与方程式中的计量系数成比例 且要注明正 负和单位 3 热化学方程式的计量系数只表示物质的量 可以为分数或小数 但高考表述时 考生们最好还是写最简整数 以免计算时造成不必要的麻烦 4 一般来说热化学方程式必须注明反应条件 如不注明反应的温度和压强 则应将温度和压强分别视为25 和1 01 105Pa 2 利用盖斯定律进行 H计算时的注意事项 1 合理进行方程式的叠加 热化学方程式的叠加类似于整式的运算 叠加时应遵循数学的运算规则 当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时 各物质前的化学计量数和 H需同乘以该化学计量数 2 H 在进行加 减 乘等运算时 一定要注意其符号的改变 即 H的运算包括数值和符号的双重运算 同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢 有时还很不完全 测定反应热很困难 现在可根据盖斯提出的 不管化学过程是一步完成或分几步完成 这个总过程的热效应是相同的 观点来计算反应热 已知 P4 s 白磷 5O2 g P4O10 s H1 2983 2kJ mol P s 红磷 O2 g P4O10 s H2 738 5kJ mol则白磷转化为红磷的热化学方程式为 相同状况下 能量状态较低的是 白磷的稳定性比红磷 填 高 或 低 解析依题意求 s 白磷 4P s 红磷 H 可设计如下反应过程 P4 s 白磷 P4O10 s 4P s 红磷 并把反应 2 改写成 P4O10 s 4P s 红磷 5O2 g H3 4 H2 据盖斯定律有 H H1 4 H2 2983 2 4 738 5 kJ mol 29 2kJ mol 即P4 s 白磷 4P s 红磷 H 29 2kJ mol 白磷转化为红磷是放热反应 稳定性比红磷低 能量越低越稳定 答案P4 s 白磷 4P s 红磷 H 29 2kJ mol红磷低 考点四燃烧热 中和热 反应热的关系 例4 1 在101kPa时 H2在1 00molO2中完全燃烧生成2 00mol液态H2O 放出571 6kJ的热量 H2的燃烧热为 表示H2燃烧热的热化学方程式为 2 1 00L1 00mol LH2SO4溶液与2 00L1 00mol LNaOH溶液完全反应 放出114 6kJ的热量 该反应的中和热为 表示其中和热的热化学方程式为 解析 1 H2的燃烧热应以燃烧1molH2为标准 当H2完全燃烧生成2 00molH2O时 需燃烧2 00molH2 故H2的燃烧热为 285 8kJ mol 2 中和热以生成1molH2O为标准 而1 00mol LH2SO4溶液与2 00L1 00mol LNaOH溶液反应生成2molH2O 故该反应的中和热为 57 3kJ mol 书写表示燃烧热与中和热的热化学方程式时 必须体现燃烧热与中和热的研究标准 答案 1 285 8kJ molH2 g O2 g H2O l H 285 8kJ mol 2 57 3kJ mol H2SO4 aq NaOH aq Na2SO4 aq H2O l H 57 3kJ mol 燃烧热 中和热 反应热三者之间的关系 弄清燃烧热的含义 在101kPa时 1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 叫该物质的燃烧热 例如 C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 碳的燃烧热是393 5kJ mol 弄清中和热的含义 中和热是在稀溶液中 强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时放出的热量 中和热为57 3kJ mol 反应热为 H 57 3kJ mol 反应热随反应物的物质的量的变化而变化 一个 可逆的 化学反应 它的正反应和逆反应的焓变大小相等 符号相反 三者既有联系又有区别 燃烧热和中和热都是正值 并且都是定值 反应热既有正值 正号不能省略 又有负值 符号不表示大小而表示吸热或放热 反应热随反应物的物质的量的变化而变化 下列关于热化学反应的描述中正确的是 A HCl和NaOH反应的中和热 H 57 3kJ mol 则H2SO4和Ca OH 2反应的中和热 H 2 57 3 kJ mol B CO g 的燃烧热是283 0kJ mol 则2CO2 g 2CO g O2 g 反应的 H 2 283 0kJ mol C 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D 1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 解析中和热是以生成1molH2O作为标准的 因此A不正确 燃烧热是指1mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量 因此B正确 D不正确 有些反应需加热才能发生 但却是放热反应 例如燃料的燃烧需点燃引发才能发生 但却是放热反应 因此C不正确 答案B 高考失分警示1 物质本身具有的能量与物质的聚集状态有关 反应物和生成物的聚集状态不同 反应热 H的数值以及符号都可能不同 因此 必须注明物质 反应物和生成物 的聚集状态 气体 g 液体 l 固体 s 稀溶液 aq 才能完整地体现出热化学方程式的意义 热化学方程式中 不用 和 2 判断表示燃烧热的热化学方程式的正误或进行燃烧热的计算要注意两点 一是1mol物质完全燃烧 二是生成稳定化合物 如C s CO2 g H2 g H2O l S s SO2 g 等 3 中和热是以生成1molH2O为基准 因为表示中和热的热化学方程式中 水的化学计量数为1 其酸 碱或盐的化学计量数可以为分数 注意 必须以生成1mol水为标准 中和反应对象为稀溶液 强酸与强碱中和时生成1molH2O均放热57 3kJ 弱酸或弱碱电离要吸收热量 所以它们参加中和反应时的中和热小于57 3kJ mol 4 比较反应热 H的大小要注意反应热的数值和符号 若为放热反应 热量越多 H越小 若为吸热反应 热量越多 H越大 审题时要特别注意 如果题中说出了 放出 或 吸收 热量 则不用再写 号 热量多少也只看数值 如果题中只说 反应热为 等 则数值前应标出 分别表示 吸热 和 放热 5 反应热 H的单位kJ mol中的 mol 是指该化学反应整个体系 即指 每摩化学反应 而不是指该反应中的某种物质 如2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol指 每摩2H2 g O2 g 2H2O l 反应 放出571 6kJ的能量 而不是指反应中 H2 g O2 g 或H2O l 的物质的量 6 不论化学反应是否可逆 热化学方程式中的反应热 H表示反应进行到底 完全转化 时的能量变化 如 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 197kJ mol是指2molSO2 g 和1molO2 g 完全转化为2molSO3 g 时放出的能量 若在相同的温度和压强时 向某容器中加入2molSO2 g 和1molO2 g 反应达到平衡时 放出的能量为Q 因反应不能完全转化生成2molSO3 g 故Q 197kJ 1 2009 上海理综 10 下图是一个一次性加热杯的示意图 当水袋破裂时 水与固体碎块混合 杯内食物温度逐渐上升 制造此加热杯可选用的固体碎块是 解析加热杯选用的固体碎块与水混合时能放出大量的热 所提供的物质中只有生石灰与水的反应是放热的 故答案选B A 硝酸铵B 生石灰C 氯化镁D 食盐 B 2 在下列各说法中 正确的是 A H 0表示放热反应 H 0表示吸热反应 B 热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量 可以是分数 C 1molH2SO4与1molBa OH 2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫做中和热 D 1molH2与0 5molO2反应放出的热就是H2的燃烧热 解析A项 H 0表示吸热反应 H 0表示放热反应 C项 中和热 是指在稀溶液中 酸和碱发生中和反应 生成1mol水时放出的热量 1molH2SO4与1molBa OH 2反应生成2mol水 放出的热大于中和热 D项 在25 101kPa时 1molH2与0 5molO2反应 生成液态水时放出的热才是H2的燃烧热 题中没有说明生成的水的聚集状态 答案B 3 甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是 CH3OH g H2O g CO2 g 3H2 g H 49 0kJ mol CH3OH g O2 g CO2 g 2H2 g H 192 9kJ mol 下列说法正确的是 A CH3OH的燃烧热为192 9kJ mol B 反应 中的能量变化如上图所示 C CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量 D 根据 推知反应CH3OH l O2 g CO2 g 2H2 g 的 H 192 9kJ mol 解析A项中192 9kJ mol是反应 的热效应 而不是CH3OH的燃烧热 A错 B项中根据反应 的 H 49 0kJ mol可知该反应为吸热反应 生成物的总能量应该比反应物的总能量大 B错 C项中从反应 和 看 前者是吸热的 后者是放热的 C错 根据反应 CH3OH为气态时 H 192 9kJ mol 而当CH3OH为液态时 H应大于 192 9kJ mol D正确 答案D 4 已知25 101kPa条件下 4Al s 3O2 g 2Al2O3 s H 2834 9kJ mol4Al s 2O3 g 2Al2O3 s H 3119 1kJ mol由此得出的正确结论是 A 等质量的O2比O3能量低 由O2变为O3为吸热反应 B 等质量的O2比O3能量高 由O2变为O3为放热反应 C O3比O2稳定 由O2变为O3为吸热反应 D O2比O3稳定 由O2变为O3为放热反应 A 5 由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241 8kJ 写出该反应的热化学方程式 若1g水蒸气转化成液态水放热2 444kJ 则反应2H2 g O2 g 2H2O l 的 H kJ mol 氢气的燃烧热为kJ mol 解析书写热化学方程式时注意 化学计量数改变时 H也同等倍数的改变 故生成水蒸气的热化学方程式可写成 H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol或2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol等多种形式 36g的水蒸气变成36g液态水时放热36g 2 444kJ g 88 0kJ 所以2molH2燃烧生成2molH2O l 时 H 483 6kJ mol 88 0kJ mol 571 6kJ mol 氢气的燃烧热为1molH2燃烧生成1molH2O l 时放出的热量 H 285 8kJ mol 答案H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol 571 6285 8 1 可再生能源是我国重要的能源资源 在满足能源需求 改善能源结构 减少环境污染 促进经济发展等方面具有重要作用 应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施 下列有关分析不正确的是 A 风能 太阳能 生物质能等属于可再生能源 B 推广可再生能源有利于经济可持续发展 C 如图是太阳能光伏发电原理图 图中A极为正极D 光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能 解析本题属于化学知识与物理知识相结合的题目 从图中可以看出电流的方向是B极流向A极 所以B是正极 A是负极 C错误 答案C 2 已知反应 101kPa时 2C s O2 g 2CO g H 221kJ mol 稀溶液中 H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 下列结论正确的是 A 碳的燃烧热大于110 5kJ mol B 的反应热为221kJ mol C 稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为 57 3kJ mol D 稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水 放出57 3kJ热量 解析燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量 根据 1molC不完全燃烧生成1molCO放出的热量为 110 5kJ 则1molC完全燃烧生成CO2时 放出的热量应大于110 5kJ 故A正确 而根据反应热的定义 的反应热为 221kJ mol B错 而中和热是指在常温下稀强酸和稀强碱溶液反应生成1mol水所放出的热量 其中和热应为57 3kJ mol C错 而D中稀醋酸电离时吸热 故其反应热应小于57 3kJ mol 故D错 答案A 3 灰锡 以粉末状存在 和白锡是锡的两种同素异形体 已知 Sn s 白 2HCl aq SnCl2 aq H2 g H1 Sn s 灰 2HCl aq SnCl2 aq H2 g H2 Sn s 灰 Sn s 白 H3 2 1kJ mol 下列说法正确的是 A H1 H2 B 锡在常温下以灰锡状态存在 C 灰锡转化为白锡的反应是放热反应 D 锡制器皿长期处在低于13 2 的环境中 会自行毁坏 解析由 知Sn 灰 转化为Sn 白 是吸热的 当温度低于13 2 时Sn 白 自动转化为Sn 灰 所以A B C都错 只能选D D 4 已知H2 g C2H4 g 和C2H5OH l 的燃烧热分别是 285 8kJ mol 1411 0kJ mol和 1366 8kJ mol 则由C2H4 g 和H2O l 反应生成C2H5OH l 的 H为 A 44 2kJ molB 44 2kJ mol C 330kJ molD 330kJ mol 解析根据燃烧热的概念 写出热化学反应方程式 C2H4 g 3O2 g 2CO2 g 2H2O l H 1411 0kJ mol C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H 1366 8kJ mol 根据盖斯定律将反应 得 C2H4 g H2O l C2H5OH l H 44 2kJ mol A 5 一些烷烃的燃烧热 kJ mol 如下表 下列表达正确的是 A 正戊烷的燃烧热大约是3540kJ mol B 热稳定性 正丁烷 异丁烷 C 乙烷燃烧的热化学方程式为 2C2H6 g 7O2 g 4CO2 g 6H2O g H 1560 8kJ mol D 相同质量的烷烃 碳的质量分数越大 燃烧放出的热量越多 解析由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据可推出正戊烷比2 甲基丁烷的燃烧热略大些 A正确 正丁烷和异丁烷燃烧生成等量的相同的物质 即生成新化学键时所放出的热量相等 1mol正丁烷完全燃烧放出的热量比1mol异丁烷完全燃烧放出的热量多 即1mol正丁烷与O2反应时断键所吸收的能量比1mol异丁烷与O2反应断键所吸收的能量少 从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷 C项中的 H 3121 6kJ mol且H2O应为液态 D项1gCH4燃烧放出55 69kJ的热量 1gC2H6燃烧放出52 03kJ的热量 D项错误 答案A 6 2009 海南 12 已知 Fe2O3 s C s CO2 g 2Fe s H 234 1kJ mol 1 C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 2 则2Fe s O2 g Fe2O3 s 的 H是 A 824 4kJ molB 627 6kJ mol C 744 7kJ molD 169 4kJ mol 解析 2 1 就可得2Fe s O2 g Fe2O3 s 则 H H2 H1 824 4kJ mol A 7 已知H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 向50mL2mol L的NaOH溶液中加入1mol L的某酸 测得反应放出的热量与加入酸的体积之间有如图所示的关系 不考虑热量损失 则该酸可能是 A 盐酸B 醋酸C 稀硫酸D 硝酸 解析酸的体积为100mL时与碱完全反应 应是一元酸 并且题图表示的是反应放出的热量小于5 73kJ 故酸为弱酸 B 8 温度为T 时 N2与H2反应生成NH3 其能量变化如图 所示 若保持其他条件不变 温度分别为T1 和T2 时 H2的体积分数与时间的关系如图 所示 则下列结论正确的是 A 该反应的热化学方程式为N2 g H2 g NH3 g H a b kJ mol B 该反应的热化学方程式为N2 g 3H2 g 2NH3 l H 2 a b c kJ mol C T1 T2 且正反应为放热反应 D 其他条件不变 升高温度 正 逆反应速率均增大 且H2的转化率增大 解析图 中molN2 g 与molH2 g 完全反应生成1molNH3 g 时放出热量 b a kJ 该反应的热化学方程式应为N2 g H2 g NH3 g H b a kJ mol 图 中T1 时达到平衡所需时间较短 故T1 T2 升高温度 正 逆反应速率均增大 H2的转化率降低 答案B 9 已知热化学方程式C2H2 g O2 g 2CO2 g H2O g H 1256kJ mol 下列说法正确的是 A 乙炔的燃烧热为1256kJ mol B 若转移10mol电子 则消耗2 5molO2 C 若生成2mol液态水 则 H 2512kJ mol D 若形成4mol碳氧共用电子对 则放出的热量为2512kJ 解析A中 乙炔的燃烧热应对应H2O l B中反应氧由0价降至 2价 2 5molO2参加反应时转移10mole C中H2O g 转变为H2O l 的过程中要放出热量 故 H 2512kJ mol D中CO2的结构式为OCO 所以若形成4mol碳氧共用电子对 参加反应的C2H2 g 仅为0 5mol 答案B 10 将V1mL1 00mol LHCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度 实验结果如图所示 实验中始终保持V1 V2 50mL 下列叙述正确的是 A 做该实验时环境温度为22 B 该实验表明化学能可以转化为热能 C NaOH溶液的浓度约为1 00mol L D 该实验表明有水生成的反应都是放热反应 解析从图中曲线可以看出 温度为22 时 V1为5mL 则V2为45mL 此时已经开始发生反应 所以22 一定不是室温 A错 从曲线随V1增多而升高 随反应的进行 溶液温度升高说明反应放热 化学能转化为热能 B正确 当V1 30mL时温度最高 说明此时两者恰好完全反应 则c NaOH 1 5mol L C错 该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的 答案B 11 CaCO3 s CaO CO2 g H 177 7kJ C s H2O s CO g H2 g H 131 3kJ mol H2SO4 l NaOH l Na2SO4 l H2O l H 57 3kJ mol C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol CO g O2 g CO2 g H 283kJ mol HNO3 aq NaOH aq NaNO3 aq H2O l H 57 3kJ mol 2H2 g O2 g 2H2O l H 517 6kJ mol 1 上述热化学方程式中 不正确的有 不正确的理由分别是 2 根据上述信息 写出C转化为CO的热化学方程式 3 上述反应中 表示燃烧热的热化学方程式有 表示中和热的热化学方程式有 解析 1 CaO没标状态 H 177 7kJ mol H2O的状态应为 g 物质状态不是 l 应为 aq 2 得 C s O2 g CO g H 393 5kJ mol 283kJ mol 110 5kJ mol 3 燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量 故 正确 表示的不是1molH2的燃烧 热化学方程式 正确 不正确 物质状态不是 l 而是 aq 答案 1 CaO没标状态 H 177 7kJ mol H2O的状态应为 g 物质状态不是 l 应为 aq 2 C s O2 g CO g H 110 5kJ mol 3 12