高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第一讲化学反应与能量的变化学案

第一讲化学反应与能量的变化

考点一焓变反应热(命题指数★★★★★)1.化学反应的实质与特征:(1)实质:反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。(2)特征:既有物质变化,又伴有能量变化,通常主要表现为热量的变化。2.反应热和焓变:(1)反应热:化学反应中放出或吸收的热量。(2)焓变:在恒压条件下化学反应的热效应,其符号为ΔH,单位是kJ/mol(或kJ·mol-1)。3.吸热反应和放热反应:(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析。(2)从化学键的变化角度分析。(3)常见放热反应。①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属跟酸的置换反应;⑤物质的缓慢氧化。(4)常见吸热反应。①大多数分解反应;②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;③碳和水蒸气、C和CO2的反应。1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。 ()

提示:√。任何化学反应均有化学键的断裂和形成,断键吸热,成键放热,所以一定伴随着能量变化。(2)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应。 ()

提示:×。化学反应是吸热还是放热与反应条件没有必然联系。(3)NH4NO3固体溶于水时吸热,属于吸热反应。 ()

提示:×。NH4NO3固体溶于水是物理变化,不属于吸热反应。(4)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。 ()

提示:×。焓变与反应条件无关,此反应在光照和点燃条件下的ΔH相同。(5)活化能越大,表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越大。 ()

提示:√。断裂旧化学键所需要克服的能量总和就等于该反应的活化能,故说法正确。2.H2O2分解反应过程能量变化如图所示:(1)该反应是(填“吸热”或“放热”)反应,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)ΔH=。

(2)使用MnO2催化剂,E3将(填“升高”“降低”或“不变”)。

提示:(1)放热2(E1-E2)

(2)降低。根据图示可知,该反应是放热反应;根据图中数据,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)ΔH=2(E1-E2);使用催化剂,能降低反应的活化能。

命题角度1:反应热与能量变化的关系【典例1】某反应使用催化剂后,其反应过程中能量变化如图所示,下列说法错误的是 ()

A.总反应为放热反应B.使用催化剂后,活化能不变C.反应①是吸热反应,反应②是放热反应D.ΔH=ΔH1+ΔH2【解析】选B。由题图可知,反应①是吸热反应,反应②是放热反应,总反应是放热反应,且ΔH=ΔH1+ΔH2,A、C、D项正确;催化剂能降低反应的活化能,B项错误。已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,在催化剂存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是 ()

A.反应的ΔH=E4-E3+E2-E1B.加入催化剂,ΔH不变,活化能降低,反应速率加快C.加入催化剂后反应经过两步完成,其中第一步决定反应速率D.向密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应达平衡时,放出92.4kJ热量

【解析】选B。A.①A→B的反应焓变为E1-E2,②B→C的反应焓变为E3-E4,①+②可得:A→C,结合盖斯定律A→C的反应焓变为E1-E2+E3-E4,故A错误;B.加入催化剂可以改变反应历程,降低反应活化能,加快反应速率,但是不改变始终态,所以焓变不变,故B正确;C.由图可知加入催化剂后反应经过两步完成,第一步反应的活化能E1小于第二步反应的活化能E3,所以第二步反应较慢,其决定总反应速率,故C错误;D.由3H2(g)+N2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1可知,若消耗3molH2和1molN2,会放出92.4kJ热量,但向密闭容器中充入3molH2和1molN2,由于该反应是可逆反应,无法完全反应,所以反应放出热量小于92.4kJ,故D错误。

【思维升华】

两道试题均考查了化学反应的催化历程中能量的变化。解答此类问题时需注意:

(1)分析能量示意图时,要明确反应物、中间产物、生成物,根据物质能量的高低判断反应过程中的能量变化,注意催化剂的加入可降低反应的活化能,但不会改变反应的焓变。(2)若题目中出现粒子构成时,要观察粒子结构的变化,分析不同反应阶段化学键的断裂或形成情况,最终确定反应过程中的能量变化。【备选例题】

中国学者在水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题,该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如下:

下列说法正确的是 ()

A.过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程B.过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔHD.图示过程中的H2O均参与了反应过程【解析】选D。根据反应过程示意图,过程Ⅰ是水分子中的化学键断裂的过程,为吸热过程,故A错误;过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气,H2中的化学键为非极性键,故B错误;催化剂不能改变反应的ΔH,故C错误;根据反应过程示意图,过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂,过程Ⅱ也是水分子中的化学键断裂的过程,过程Ⅲ中形成了水分子,因此H2O均参与了反应过程,故D正确。命题角度2:利用键能计算ΔH【典例2】工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇,化学原理为CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)ΔH。已知几种共价键的键能如表所示:

化学键C—HCCH—OC—CC—O键能/(kJ·mol-1)413615463348351则上述反应式中,ΔH=。

【解析】题述反应式中,ΔH=615kJ·mol-1+413kJ·mol-1×4+463kJ·mol-1×2-348kJ·mol-1-413kJ·mol-1×5-463kJ·mol-1-351kJ·mol-1=-34kJ·mol-1。

答案:-34kJ·mol-1

在题干条件不变的情况下,下列说法中错误的是 ()

A.碳碳双键的键能小于碳碳单键的键能的2倍B.相同时间段内,反应中用三种物质表示的反应速率相等C.上述合成乙醇的反应是放热反应D.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g)ΔH=-96kJ·mol-1

【解析】选D。由题中数据可知,碳碳双键的键能小于碳碳单键的键能的2倍,A正确;反应混合物中,各物质的化学计量数相同,所以相同时间段内,反应中用三种物质表示的反应速率相等,B正确;上述反应式中,ΔH=615kJ·mol-1+413kJ·mol-1×4+463kJ·mol-1×2-348kJ·mol-1-413kJ·mol-1×5-463kJ·mol-1-351kJ·mol-1=-34kJ·mol-1,ΔH<0,所以此反应为放热反应,C正确;反应CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g)与合成乙醇的反应方向相反,可知其ΔH=+34kJ·mol-1,D错误。

【备选例题】

N4分子结构为正四面体形(如图所示)。已知:断裂N4(g)中1molN—N键吸收193kJ能量,形成N2(g)中1molN≡N放出941kJ能量。下列说法正确的是 ()

A.形成1molN4(g)中的化学键放出193kJ的能量

B.N4(g)比N2(g)更稳定C.1molN2(g)完全转化为N4(g),体系的能量增加362kJ

D.N4(g)2N2(g)ΔH=+724kJ·mol-1

【解析】选C。从结构图中可看出,一个N4分子中含有6个N—N键,形成1molN4(g)中的化学键放出6×193kJ的能量,A项错误;从结构图中可看出,一个N4分子中含有6个N—N键,根据N4(g)2N2(g)可知ΔH=6×193kJ·mol-1-2×941kJ·mol-1=-724kJ·mol-1,这说明N2(g)的总能量小于N4(g),因此N2(g)比N4(g)更稳定,B项错误;根据B选项中分析可知1molN2(g)完全转化为N4(g),体系的能量增加362kJ,C项正确;由B项分析可知,D项错误。

1.图解反应热与活化能的关系:(1)注意活化能在图示中的意义。①从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能(E1);②从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能(E2);③ΔH=E1-E2。(2)催化剂只影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的焓变。(3)涉及反应热的有关计算时,要特别注意图示中反应物和生成物的物质的量。2.利用键能计算ΔH的方法:(1)计算公式:ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能。(2)常见1mol物质中的化学键数目。

物质CO2(CO)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)键数2464物质石墨金刚石S8(S—S)Si键数1.5282命题点1:反应热过程中的能量变化(基础性考点)1.根据如图所示的反应,判断下列说法中错误的是 ()

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【解析】选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.关于2NO(g)+O22NO2(g)的反应历程与能量变化关系如图所示,下列叙述正确的是 ()

A.第Ⅱ步反应物的活化能高于第Ⅰ步B.使用合适的催化剂可以减小E1、E2和E3C.第Ⅰ步和第Ⅱ步反应均为吸热反应D.NO3为反应的最终产物之一【解析】选A。第Ⅱ步反应物的活化能高于第Ⅰ步,A正确;使用合适的催化剂只能减小反应的活化能,E3为反应的ΔH,不能改变,B错误;第Ⅱ步反应是放热反应,C错误;NO3为反应的中间产物,D错误。命题点2:与ΔH相关的基本计算(综合性考点)3.用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应,可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-115.6kJ·mol-1。下列说法正确的是 ()

A.该反应的活化能为115.6kJ·mol-1

B.使用催化剂能使该反应的焓变增大C.该反应的正反应活化能比逆反应活化能大D.断裂H2O(g)中1molH—O键比断裂HCl(g)中1molH—Cl键所需能量多

【解析】选D。A项,活化能不等于反应热,错误。B项,催化剂对反应焓变的大小无影响,错误。C项,ΔH=正反应活化能-逆反应活化能<0,故正反应活化能比逆反应活化能小,错误。D项,4×E(H—Cl)+498kJ·mol-1-[2×243kJ·mol-1+4×E(H—O)]=-115.6kJ·mol-1,整理得E(H—O)-E(H—Cl)=31.9kJ·mol-1,故断开1molH—O键比断开1molH—Cl键所需能量多,正确。

4.根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是 ()

A.1molC(s)与1molO2(g)的能量之和为393.5kJ

B.反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量C.由C(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221.2kJ·mol-1

D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO热值为-10.1kJ·mol-1

【解析】选C。A项,由图可知1molC(s)与1molO2(g)的能量比1molCO2(g)能量高393.5kJ,错误;B项,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,错误;C项,由图可知1molC(s)与O2(g)生成1molCO(g)放出热量为393.5kJ-282.9kJ=110.6kJ,且物质的量与热量成正比,焓变为负,则热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221.2kJ·mol-1,正确;D项,若热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO的热值为≈10.1kJ·g-1,错误。

命题点3:活化能与能量变化的图示分析(应用性考点)5.(2021年湖南适应性测试)活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示:下列说法正确的是 ()

A.该反应为吸热反应B.产物的稳定性:P1>P2C.该历程中最大正反应的活化能E正=186.19kJ·mol-1

D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)<v(P2)【解析】选C。A项:由题图可以看出,反应物的能量高于产物P1、P2的能量,反应为放热反应,故A项错误;B项:能量越低越稳定,P1能量高于P2,所以稳定性P2>P1,故B项错误;C项:由图示可知中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大,则E正=-18.92kJ·mol-1-(-205.11kJ·mol-1)=186.19kJ·mol-1,所以C项正确;D项:由图示可知,由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能,则由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)>v(P2),故D项错误。

【加固训练—拔高】

1.研究表明N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,下列说法错误的是 ()

A.反应总过程ΔH<0B.Fe+使反应的活化能减小C.FeO+也是该反应的催化剂D.Fe++N2OFeO++N2、FeO++COFe++CO2两步反应均为放热反应【解析】选C。A项,反应总过程为N2O+CON2+CO2,根据图示可知,反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,ΔH<0,正确;B项,根据反应历程,Fe+为催化剂,能够降低反应的活化能,正确;C项,FeO+为中间产物,而不是催化剂,错误;D项,根据图示,Fe++N2OFeO++N2、FeO++COFe++CO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量,均为放热反应,正确。2.(2021·广州模拟)多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图,我国学者发现T℃时,甲醇(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下:

反应Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH1=akJ·mol-1

反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-bkJ·mol-1(b>0)

总反应:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH3=ckJ·mol-1

下列有关说法中正确的是 ()

A.反应Ⅰ是放热反应B.1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量

C.c>0D.优良的催化剂降低了反应的活化能,并减少ΔH3,节约了能源

【解析】选C。根据图象可知反应Ⅰ生成物能量大于反应物能量,因此为吸热反应,故A错误;根据图象可知1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量,故B错误;1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量,是吸热反应,因此c>0,故C正确;优良的催化剂降低了反应的活化能,焓变不变,焓变只能由反应物和生成物总能量决定,故D错误。

3.某反应过程中体系的能量变化如图所示,下列说法错误的是 ()

A.反应过程可表示为B.E1为反应物的总能量与过渡态的能量差,称为正反应的活化能C.正反应的热效应ΔH=E1-E2<0,所以正反应为放热反应D.此图中逆反应的热效应ΔH=E1-E2<0,所以逆反应为放热反应【解析】选D。由图可知,正反应放热,ΔH为负值;逆反应吸热,ΔH为正值,D错误。考点二热化学方程式(命题指数★★★★★)

1.概念:表示参与化学反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。2.意义:表明了化学反应中的物质变化和能量变化。例如:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,表示25℃,101kPa下,2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。

3.书写热化学方程式注意事项:(1)注明反应条件:反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的,可不注明。

(2)注明物质状态:常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。(3)注意符号、单位:ΔH应包括“+”或“-”、数值和单位(kJ·mol-1)。(4)区别于普通方程式:一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。(5)注意热化学方程式的化学计量数:热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。(6)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外,还要注明名称。1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)热化学方程式仅能表示化学反应中的能量变化。 ()

提示:×。热化学方程式既能表示化学反应中的能量变化也能表示物质变化。(2)热化学方程式H2(g)+O2(g)

H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1表示的意义:发生上述反应生成1molH2O(g)时放出241.8kJ的热量。 ()

提示:√。该热化学方程式表示1molH2(g)与molO2(g)完全反应生成1molH2O(g)时放出热量241.8kJ。

(3)H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH1和2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH2中的ΔH1=ΔH2。 ()

提示:×。依据ΔH的数值与系数成正比,故ΔH2=2ΔH1。(4)已知相同条件下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH1,反应2SO2(s)+O2(g)2SO3(g)ΔH2,则ΔH1>ΔH2。 ()

提示:×。由于固体转化为气体需要吸收能量,故第二个反应放出的热量小于第一个反应放出的热量,但因为ΔH<0,故ΔH1<ΔH2。2.(1)25℃、101kPa时,1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3kJ的热量,表示其反应热的化学方程式为

。

(2)已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化如图所示,请写出该反应的热化学方程式:

。

【解析】(2)由图可知,生成物总能量高于反应物总能量,故该反应为吸热反应,ΔH=+(a-b)kJ·mol-1。

答案:(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ·mol-1

(2)A2(g)+B2(g)2AB(g)ΔH=+(a-b)kJ·mol-1命题角度1:热化学方程式的正误判断【典例1】已知:25℃、101kPa时1mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出热量为5518kJ;强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1molH2O时放出的热量为57.3kJ,则下列热化学方程式书写正确的是 ()

①2C8H18(l)+25O2(g)16CO2(g)+18H2O(g)ΔH=-5518kJ·mol-1

②2C8H18(l)+25O2(g)16CO2(g)+18H2O(l)ΔH=-11036kJ·mol-1

③H++OH-H2OΔH=-57.3kJ·mol-1

④2NaOH(aq)+H2SO4(aq)Na2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=-114.6kJ·mol-1

A.①③B.②③C.②④D只有②

【解析】选C。判断热化学方程式的书写时,要注意状态、ΔH单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。①中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学计量数不对应,故错误;③错在没有标出是在水溶液中的反应,正确的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mo。

(1)(证据推理与模型认知)根据题意,能否认为101kPa时,辛烷的燃烧热为5518kJ·mol-1?

提示:能。题意中1mol辛烷完全燃烧,且产物中的水为液态水,符合燃烧热的定义。

(2)(变化观念与平衡思想)由已知条件,热化学方程式2H+(aq)+S(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)ΔH=-114.6kJ·mol-1书写是否正确?

提示:错误。当有BaSO4沉淀生成时,反应放出的热量会增加,上述反应放出的热量大于生成2molH2O(l)时放出的热量,大于114.6kJ。

【备选例题】

根据能量变化示意图,下列热化学方程式正确的是 ()

A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-(b-a)kJ·mol-1

B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-(a-b)kJ·mol-1

C.2NH3(l)N2(g)+3H2(g)ΔH=2(a+b-c)kJ·mol-1

D.2NH3(l)N2(g)+3H2(g)ΔH=2(b+c-a)kJ·mol-1

【解析】选D。根据图象可知,合成氨反应的反应物的能量和大于生成物的能量和,所以该反应为放热反应,ΔH<0,则生成1molNH3(g)的ΔH=-(b-a)kJ·mol-1,生成1molNH3(l)的ΔH=-(b+c-a)kJ·mol-1,只有D项正确。

命题角度2:热化学方程式的书写【典例2】一定条件下,在水溶液中1molCl-、Cl(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。

BA+C反应的热化学方程式为

(用离子符号表示)。

【解析】根据化合价可知,A为Cl-,B为ClO-,C为Cl,D为Cl。BA+C的热化学方程式为3ClO-(aq)2Cl-(aq)+Cl(aq)ΔH=(2×0+63-3×60)kJ·mol-1=-117kJ·mol-1。

答案:3ClO-(aq)2Cl-(aq)+Cl(aq)ΔH=-117kJ·mol-1

在题干条件不变的情况下,回答下列问题:(1)A、B、C、D四种离子中最稳定的是(填写离子符号)。

(2)若能量最高的点对应的离子为E(+3,100),EB+C反应的热化学方程式为_______________________________(用离子符号表示)。

【解析】(1)能量越低越稳定,所以最稳定的为A,即Cl-。(2)EB+C的热化学方程式为2Cl(aq)Cl(aq)+ClO-(aq)ΔH=(63+60-2×100)kJ·mol-1=-77kJ·mol-1。

答案:(1)Cl-(2)2Cl(aq)Cl(aq)+ClO-(aq)ΔH=-77kJ·mol-1

书写热化学方程式的程序命题点1:热化学方程式的正误判断(基础性考点)1.已知1g物质完全燃烧时的反应热叫作该物质的热值。有以下能量转化图,下列说法不正确的是 ()

A.转化Ⅰ的热化学方程式为:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mo

B.转化Ⅱ的热化学方程式为:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-565.8kJ·mo

C.由C→CO的热化学方程式为:2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-110.6kJ·mo

D.CO的热值为-10.1kJ·

【解析】选C。由题给物质能量转化图可得:转化Ⅰ是C→CO2,热化学方程式为:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mo,A正确;转化Ⅱ是CO→CO2,热化学方程式为CO(g)+O2(g)CO2(g)ΔH=-282.9kJ·mol-1,B正确;C→CO的热化学方程式为:C(s)+O2(g)CO(g)ΔH=-(393.5kJ·mol-1-282.9kJ·mol-1)=-110.6kJ·mo,即:2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221.2kJ·mol-1,C错误;由热值的定义结合能量转化图可知,CO的热值为-=-10.1kJ·,D正确。

2.下列热化学方程式正确的是 ()

选项已知条件热化学方程式AH2的燃烧热为akJ·mol-1H2+Cl22HClΔH=-akJ·mol-1B1molSO2、0.5molO2完全反应,放出热量98.3kJ2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-98.3kJ·mol-1CH+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)ΔH=-114.6kJ·mol-1D31g白磷比31g红磷能量多bkJP4(白磷,s)4P(红磷,s)ΔH=-4bkJ·mol-1【解析】选D。选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应,A错;ΔH应为-196.6kJ·mol-1,B错;选项C中由于生成BaSO4沉淀,放出的热量大于114.6kJ,C错。

命题点2:根据信息书写热化学方程式(应用性考点)3.依据事实写出下列反应的热化学方程式。(1)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和液态H2O。已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。SiH4自燃的热化学方程式为

______________________________________________。

(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25℃、101kPa下,已知该反应每消耗1molCuCl(s),放热44.4kJ,该反应的热化学方程式是

______________________________________________。

(3)如图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:__________________________。

(4)化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图2所示(假设该反应反应完全)。试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式:____________________。

答案:(1)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)ΔH=-1427.2kJ·mol-1(2)4CuCl(s)+O2(g)2CuCl2(s)+2CuO(s)ΔH=-177.6kJ·mol-1(3)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)ΔH=-234kJ·mol-1(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(l)ΔH=-2(c+b-a)kJ·mol-1【加固训练—拔高】

1.写出下列反应的热化学方程式。

(1)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为__________。

(2)Si与Cl两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物,恢复至室温,放热687kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69℃和58℃。写出该反应的热化学方程式:____________。

(3)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AX5的熔点为167℃。室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5,放出热量123.8kJ。该反应的热化学方程式为____________。

【解析】(1)该还原性气体为CO,易水解生成TiO2·xH2O的液态化合物为TiCl4,反应的化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)ΔH=-×2=-85.6kJ·mol-1。(2)Si与Cl2反应生成SiCl4,因其熔、沸点分别为-69℃和58℃,故室温下,SiCl4的状态为液态。反应的热化学方程式为Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l)ΔH=-687kJ·mol-1。(3)由AX3和AX5的熔、沸点可知室温下

AX3为液态,AX5为固态,反应的热化学方程式为AX3(l)+X2(g)AX5(s)ΔH=-123.8kJ·mol-1。

答案:(1)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)ΔH=-85.6kJ·mol-1

(2)Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l)ΔH=-687kJ·mol-1(3)AX3(l)+X2(g)AX5(s)ΔH=-123.8kJ·mol-12.(1)已知1L1mol·L-1(NH4)2CO3溶液与2L1mol·L-1Ba(OH)2溶液加热充分反应,放出100kJ的热量,写出该反应的热化学方程式。

(2)在一定条件下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程和能量关系可用如图简单表示(图中的ΔH表示生成1mol产物的数据)。

①写出表示S8燃烧热的热化学方程式:________________________________。

②写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式:____________________。【解析】(1)根据(NH4)2CO3溶液与Ba(OH)2的用量可知Ba(OH)2过量,所以应该由(NH4)2CO3的物质的量进行反应热的计算,另外注意各物质的状态的确定:气体为g,沉淀为s;水为l;溶于水的物质为aq;(2)①S8(s)和O2(g)发生反应转化为SO2(g)时放热为燃烧热,由图可知生成1molSO2(g)放出热量为akJ,则燃烧热的热化学方程式为S8(s)+8O2(g)8SO2(g)ΔH=-8akJ·mol-1,②依据图象分析结合反应能量变化,写出化学方程式,标注物质聚集状态和反应热,SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式为SO3(g)SO2(g)+O2(g)ΔH=bkJ·mol-1。

答案:(1)(NH4)2CO3(aq)+Ba(OH)2(aq)BaCO3(s)+2H2O(l)+2NH3(g)ΔH=-100kJ·mol-1

(2)①S8(s)+8O2(g)8SO2(g) ΔH=-8akJ·mol-1

②SO3(g)SO2(g)+O2(g) ΔH=+bkJ·mol-1

考点三燃烧热中和热能源(命题指数★★★★)学生用书P131

1.燃烧热和中和热的比较:燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔH及其单位ΔH<0,单位均为kJ·mol-1不同点反应物的量1mol不一定为1mol生成物的量不确定生成物水为1mol反应热含义101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量在稀溶液里,酸与碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量表示方法燃烧热为ΔH=-akJ·mol-1(a>0)强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3kJ·mol-1或ΔH=-57.3kJ·mol-12.中和热的测定:(1)装置(请在横线上填写仪器名称)(2)计算公式:ΔH=-kJ·mol-1(t1——起始温度,t2——终止温度)

(3)注意事项。①泡沫塑料板(或硬纸板)和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热,减少实验过程中的热量损失。②为保证酸完全中和,采取的措施是碱稍过量。③因为弱酸或弱碱存在电离平衡,电离过程需要吸热,实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值偏小。3.能源:1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)向汽油中添加甲醇后,该混合燃料的热值不变。 ()

提示:×。反应热不同,等质量时放出的热量不同,热值不同。(2)1molH2燃烧放出的热量为H2的燃烧热。 ()

提示:×。1molH2完全燃烧(即生成1mol液态H2O)放出的热量为H2的燃烧热。

(3)甲烷的燃烧热ΔH=-890.3kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3kJ·mol-1。 ()

提示:×。应生成液态水。(4)已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1。 ()

提示:×。Ca(OH)2和HCl的状态及物质的量未确定。(5)氢气的燃烧热为285.5kJ·mol-1,则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+285.5kJ·mol-1。 ()

提示:×。燃烧热规定可燃物必须是1mol,正确的是2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+571kJ·mol-1。

2.三油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:C57H104O6(s)+80O2(g)57CO2(g)+52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ。三油酸甘油酯的燃烧热为。

【解析】燃烧1kg三油酸甘油酯释放出热量3.8×104kJ,燃烧1mol三油酸甘油酯释放出热量为×3.8×104kJ≈3.4×104kJ,则三油酸甘油酯的燃烧热为3.4×104kJ·mol-1。

答案:3.4×104kJ·mol-1

命题角度1:对燃烧热的认识【典例1】一些烷烃的燃烧热如下表:化合物燃烧热/(kJ·mol-1)化合物燃烧热/(kJ·mol-1)甲烷890.3正丁烷2878.0乙烷1560.8异丁烷2869.6丙烷2221.52-甲基丁烷3531.3下列说法正确的是 ()

A.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)ΔH=-1560.8kJ·mol-1

B.稳定性:正丁烷>异丁烷C.正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ·mol-1

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】选C。表示乙烷燃烧的热化学方程式中,H2O应为液态,且该反应的ΔH=-3121.6kJ·mol-1,A错误;由表中燃烧热数据可知,1mol正丁烷、异丁烷分别完全燃烧时,正丁烷放出的热量多,说明等量的两种物质,正丁烷具有的能量高于异丁烷,则异丁烷更稳定,B错误;2-甲基丁烷的稳定性强于正戊烷,由于2-甲基丁烷的燃烧热为3531.3kJ·mol-1,故正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ·mol-1,C正确;由表中数据分析可知,相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少,D错误。

(1)(科学态度与社会责任)热气球燃烧器的燃料通常为石油液化气,其成分为丙烷和丁烷,根据表中数据,试写出丙烷燃烧的热化学方程式。提示:C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2221.5kJ·mol-1。

(2)(科学探究与创新意识)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,试比较同质量的氢气和丙烷燃烧,产生的热量比值约为多少?氢气是未来的能源,除产生的热量大之外,还具有哪些优点?

提示:同质量的氢气与丙烷燃烧,44g丙烷产生热量为2221.5kJ,44g氢气产生热量为571.6×11=6287.6kJ。故比值为≈2.83∶1。氢气原料资源丰富,产物无污染等。

【备选例题】

25℃、101kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、890.3kJ·mol-1、2800kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是 ()

A.C(s)+O2(g)CO(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1B.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=+571.6kJ·mol-1C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3kJ·mol-1D.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2800kJ·mol-1【解析】选D。A中碳未完全燃烧;B中应为放热反应ΔH=-571.6kJ·mol-1;C中H2O应为液态。

命题角度2:中和热的实验测定【典例2】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:①用量筒量取50mL0.50mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;

②用另一量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;

③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测定混合液最高温度。回答下列问题:(1)写出该反应的热化学方程式[生成1molH2O(l)时的反应热为-57.3kJ·mol-1]:。

(2)为什么所用NaOH溶液要稍过量?。

(3)倒入NaOH溶液的正确操作是(填字母)。

A.沿玻璃棒缓慢倒入B.分三次倒入

C.一次迅速倒入(4)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是(填字母)。

A.用温度计小心搅拌B.揭开泡沫塑料板用玻璃棒搅拌C.轻轻地振荡烧杯D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:

实验序号起始温度t1/℃终止温度t2/℃盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=(结果保留一位小数)。

【解析】(2)在中和热的测定实验中为了确保一种反应物被完全中和,常常使加入的另一种反应物稍微过量。(3)为了减少热量损失,NaOH溶液应该一次迅速倒入。(4)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。答案:(1)HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1

(2)确保盐酸被完全中和(3)C(4)D

(5)-51.8kJ·mol-1

在题干条件不变的情况下,回答下列问题:(1)上述实验数值结果与-57.3kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因不可能是(填字母)。

a.实验装置保温、隔热效果差b.量取盐酸的体积时仰视读数c.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中d.用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度(2)若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为。

【解析】(1)放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(2)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离,它们的ΔH相同,稀氨水中的溶质是弱电解质,它与盐酸反应时,一水合氨的电离要吸收热量,故反应放出的热量要少一些(比较大小时,注意ΔH的正负号)。答案:(1)b(2)ΔH1=ΔH2<ΔH3

【讲台挥洒一刻】

测定中和热的易错细节

(1)使用两只量筒分别量取酸和碱。(2)使用同一支温度计,分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度,测完一种溶液后,必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。(3)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算,而不是结果的平均值,计算时应注意单位的统一。【备选例题】

将V1mL1.0mol·L-1HCl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=50)。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转化为热能C.NaOH溶液的浓度约为1.0mol·L-1

D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应【解析】选B。中和反应为放热反应,B对;中和反应有水生成,但有水生成的反应不一定是放热反应,如NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O是吸热反应,D错;从表中分析可知当加入HCl溶液5mL、NaOH溶液45mL反应后温度为22℃,故实验时环境温度低于22℃,A错;加入HCl溶液30mL反应放热最多,应是酸碱正好中和,故c(NaOH)=1.0mol·L-1×30mL/20mL=1.5mol·L-1,C错。

1.理解燃烧热时的注意事项:(1)燃烧热定义中的“完全燃烧”是指物质中元素完全转变成稳定的氧化物。(2)燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如:C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1,即C8H18的燃烧热ΔH=-5518kJ·mol-1。

2.理解中和热时的注意事项:(1)有关中和热的判断,一看是否以生成1molH2O为标准,二看酸碱的强弱和浓度,应充分考虑弱酸、弱碱,电离吸热,浓的酸碱稀释放热等因素。

(2)强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应,中和热一般小于57.3kJ·mol-1,因为弱电解质的电离是吸热的。

(3)中和反应的实质是H+和OH-结合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等),这部分反应热不在中和热之内。命题点1:对燃烧热、中和热含义的理解(基础性考点)1.已知反应:①101kPa时,2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221kJ·mol-1;②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1。下列结论正确的是 ()

A.碳的燃烧热大于110.5kJ·mol-1

B.①的反应热为221kJ·mol-1

C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH=-2×57.3kJ·mol-1

D.稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1molH2O,放出57.3kJ的热量

【解析】选A。由于2C(s)+O2(g)2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物,因此=110.5kJ·mol-1不是碳的燃烧热,由于CO转化为CO2放出热量,故碳的燃烧热大于110.5kJ·mol-1,A正确;反应热的表示包含三部分:“符号”“数值”和“单位”,而B项中没有表示出符号,B错误;强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1,C错误;由于稀醋酸是弱电解质,电离时吸收热量,故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1molH2O时放出的热量小于57.3kJ,D错误。

命题点2:中和热测定误差分析和数据处理(综合性考点)2.在如图所示的量热计中,将100mL0.50mol·L-1CH3COOH溶液与100mL0.55mol·L-1NaOH溶液混合,温度从25.0℃升高到27.7℃。下列说法错误的是 ()

A.若量热计的保温瓶绝热效果不好,则所测ΔH偏大B.搅拌器一般选用导热性差的玻璃搅拌器C.若选用同浓度同体积的盐酸,则溶液温度将升高至不超过27.7℃

D.所加NaOH溶液过量,目的是保证CH3COOH溶液完全被中和【解析】选C。若量热计的保温瓶绝热效果不好,则会损失一部分热量,则测出放出热量偏少,因为ΔH为负值,则所测ΔH偏大,故A正确;搅拌选用导热性差的玻璃搅拌器,故B正确;若选用盐酸,则放出的热量将更多,所以温度升高将超过27.7℃,故C错误;酸和碱反应测中和热时,为了保证一方完全反应,往往需要另一方试剂稍稍过量,减少实验误差,所以加NaOH溶液过量的目的是保证CH3COOH溶液完全被中和,故D正确。

命题点3:能源的开发和利用(应用性考点)3.一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是 ()

A.氢能属于二次能源B.图中能量转化的方式至少有6种C.太阳能电池的供电原理与燃料电池相同D.太阳能、风能、氢能都属于新能源【解析】选C。氢能属于二次能源,A项正确;图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能,电能转化为化学能、光能,化学能转化为电能等,B项正确;太阳能电池的供电原理是将太阳能转化为电能,而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能,所以二者供电原理不相同,C项错误;太阳能、风能、氢能都属于新能源,D项正确。【加固训练—拔高】

1.雷诺汽车梅甘娜(Megane)使用了与生物燃料(生物乙醇和生物柴油)兼容的引擎。乙醇燃料是一种清洁的能源燃料,298K时,燃烧ag乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O,放出热量为QkJ,经测定ag乙醇与足量钠反应能生成H25.6L(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=-QkJ·mol-1

B.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-QkJ·mol-1

C.C2H5OH(l)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)ΔH=+QkJ·mol-1

D.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-2QkJ·mol-1

【解析】选D。据化学方程式:2C2H5OH+2Na2C2H5ONa+H2↑

2mol 22.4L

n(C2H5OH) 5.6L

n(C2H5OH)=0.5mol。0.5molC2H5OH完全燃烧生成CO2和H2O的反应热为ΔH=-QkJ·mol-1。所以该热化学方程式可写为C2H5OH(l)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)ΔH=-QkJ·mol-1,将上述热化学方程式同乘以2,得D项。

2.下列示意图表示正确的是 ()

A.甲图表示Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH=26.7kJ·mol-1反应的能量变化

B.乙图表示碳的燃烧热C.丙图表示实验的环境温度20℃,将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合,测量混合液温度,结果如图(已知V1+V2=60mL)

D.丁图已知稳定性顺序:B<A<C,某反应由两步反应ABC构成,反应过程中的能量变化曲线如图(E1、E3表示两反应的活化能)【解析】选D。A项,图象表示的物质能量变化为反应物能量高于生成物能量的放热反应,反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH=26.7kJ·mol-1为吸热反应,错误;B项,图象表示的热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH,生成的氧化物不是最稳定的氧化物,不符合燃烧热概念,错误;C项,如图,V2为20mL时温度最高,说明此时酸碱已经反应完毕,又实验中始终保持V1+V2=60mL,所以V1为40mL,由酸碱中和关系式:2NaOH~H2SO4,硫酸和氢氧化钠溶液浓度不同,和题干将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合不符合,错误。

3.(2021·乌鲁木齐模拟)下列热化学方程式正确的是 ()

A.CH4的燃烧热为890kJ·mol-1:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890kJ·mol-1

B.中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1:CH3COOH(aq)+NaOH(aq)H2O(l)+CH3COONa(aq)ΔH=-57.3kJ·mol-1

C.一定条件下,0.5molN2与1.5molH2充分反应后放出35.5kJ的热量:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-71kJ·mol-1

D.96gO2的能量比96gO3的能量低bkJ:3O2(g)2O3(g)ΔH=+bkJ·mol-1

【解析】选D。表示燃烧热时,生成的水必须为液态,A错误;强酸强碱的稀溶液反应只生成1mol液态水时放出的热量叫中和热,醋酸为弱酸,B错误;可逆反应不能彻底,0.5molN2与1.5molH2充分反应后放出35.5kJ的热量,则1molN2与3molH2充分反应后放出的热量不一定加倍,C错误;反应热与化学计量数成正比关系,反应物总能量比生成物低则为吸热反应,3O2(g)2O3(g)ΔH=+bkJ·mol-1,D正确。

4.为了测量某酸碱反应的中和热,计算时至少需要的数据有 ()

①酸的浓度和体积②碱的浓度和体积③比热容

④反应后溶液的质量⑤生成水的物质的量⑥反应前后温度变化⑦操作所需的时间

A.①②③④B.①③④⑤C.③④⑤⑥D.全部

【解析】选C。在测量并计算反应放出的热量时用到的公式为Q=mcΔt,理解各符号表示的物理意义即可:m表示④反应后溶液的质量,c表示③比热容,Δt表示⑥反应前后温度变化,C正确。5.(2021·黄冈模拟)以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图所示。下列叙述不正确的是 ()

A.过程Ⅰ中的能量转化形式是太阳能→化学能B.过程Ⅰ中每消耗116gFe3O4转移2mol电子

C.过程Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑D.铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点【解析】选B。过程Ⅰ利用太阳能将四氧化三铁转化为氧气和氧化亚铁,实现的能量转化形式是太阳能→化学能,A正确;过程Ⅰ中四氧化三铁转化为氧气和氧化亚铁,每消耗116gFe3O4即0.5mol,2×0.5mol=1molFe由+3价变为+2价,转移1mol电子,B错误;过程Ⅱ实现了氧化亚铁与水反应生成四氧化三铁和氢气的转化,反应的化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑,C正确;根据流程信息可知,铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点,D正确。

考点四盖斯定律及反应热的计算与比较(命题指数★★★★★)1.盖斯定律:(1)内容:对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。即:化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。(2)意义:间接计算某些反应的反应热。2.反应热的计算:(1)利用热化学方程式进行有关计算。可以把反应热当作“产物”,根据已知的热化学方程式、已知的反应物或生成物反应吸收或放出的热量,计算反应放出或吸收的热量。(2)根据燃烧热数据,计算反应放出的热量。计算公式:Q=燃烧热×n(可燃物的物质的量)(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变。若反应物旧化学键断裂吸收能量E1,生成物新化学键形成放出能量E2,则反应的ΔH=E1-E2。(4)利用盖斯定律计算反应热。①热化学方程式相加或相减,如:Ⅰ.C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1;

Ⅱ.C(s)+O2(g)CO(g)ΔH2;

Ⅰ-Ⅱ可得CO(g)+O2(g)CO2(g)ΔH=ΔH1-ΔH2。②合理设计反应途径,如:顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等,即ΔH=ΔH1+ΔH2。3.反应热的比较:(1)利用盖斯定律比较。如比较ΔH1与ΔH2的大小的方法。因ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<0(均为放热反应),依据盖斯定律得ΔH1=ΔH2+ΔH3,即|ΔH1|>|ΔH2|,所以ΔH1<ΔH2。(2)同一反应的生成物状态不同时,如A(g)+B(g)C(g)ΔH1,

A(g)+B(g)C(l)ΔH2,

则ΔH1>ΔH2。(3)同一反应物状态不同时,如A(s)+B(g)C(g)ΔH1,

A(g)+B(g)C(g)ΔH2,

则ΔH1>ΔH2。(4)两个有联系的反应相比较时,如C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1①,

C(s)+O2(g)CO(g)ΔH2②。

则①-②可得CO(g)+O2(g)CO2(g)ΔH3=ΔH1-ΔH2<0,即ΔH1<ΔH2。

1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关,也与反应的途径有关。 ()

提示:×。化学反应的反应热与反应的途径无关。(2)盖斯定律遵守能量守恒定律。 ()

提示:√。反应物和生成物能量一定,变化过程中能量变化是依据能量守恒的分析体现。盖斯定律是能量守恒定律的具体体现。(3)已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH1

CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH2

则ΔH1>ΔH2()

提示:×。比较ΔH时,应包括符号,CH4燃烧为放热反应,热值越大,ΔH越小。(4)已知:O3+ClClO+O2ΔH1

ClO+OCl+O2ΔH2

则反应O3+O2O2的ΔH=ΔH1+ΔH2。 ()

提示:√。根据盖斯定律可得:ΔH=ΔH1+ΔH2。2.TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+175.4kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH2=-220.9kJ·mol-1

沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:

_______________。

【解析】根据盖斯定律,将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。答案:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=-45.5kJ·mol-1

命题角度1:盖斯定律【典例1】(2020·全国Ⅰ卷节选)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·mol-1。回答下列问题:

钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为:_______________。

【解析】由题中信息可知:①SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·mol-1

②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g)

ΔH2=-24kJ·mol-1

③V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s)ΔH1=-399kJ·mol-1;根据盖斯定律可知,③-②×2得

2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s),则ΔH=ΔH1-2ΔH2=(-399kJ·mol-1)-(-24kJ·mol-1)×2=-351kJ·mol-1,所以该反应的热化学方程式为2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)ΔH=-351kJ·mol-1。

答案:2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)ΔH=-351kJ·mol-1

在题干条件不变的情况下,反应2VOSO4(s)+V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s)+2SO3(g)的ΔH=kJ·mol-1。

【解析】根据盖斯定律可知,①×2+②×2-③得2VOSO4(s)+V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s)+2SO3(g),则ΔH=(-98kJ·mol-1)×2+(-24kJ·mol-1)×2-(-399kJ·mol-1)=+155kJ·mol-1,所以该反应的ΔH=+155kJ·mol-1。

答案:+155

【讲台挥洒一刻】

利用盖斯定律时需注意:

(1)热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。(2)热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。(3)将一个热化学方程式左右颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。(4)同一物质的三态变化(固、液、气),状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。命题角度2:反应热的比较【典例2】下列各组中两个反应的反应热,其中ΔH1>ΔH2的是 ()

A.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH1

2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH2

B.S(g)+O2(g)SO2(g)ΔH1

S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH2

C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH1

2SO3(g)O2(g)+2SO2(g)ΔH2

D.已知反应:C(s,金刚石)C(s,石墨)ΔH<0,

C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g)ΔH1

C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)ΔH2

【解析】选A。A项:,由于H2O(l)H2O(g)ΔH>0,则ΔH2+ΔH=ΔH1,ΔH1-ΔH2=ΔH>0,故ΔH1>ΔH2,正确。

B项:,由于S(s)S(g)ΔH>0,则ΔH+ΔH1=ΔH2,ΔH2-ΔH1=ΔH>0,故ΔH2>ΔH1,错误。

C项:SO2被氧化成SO3是放热反应,ΔH1<0,SO3分解成SO2是吸热反应,ΔH2>0,故ΔH2>ΔH1,错误。D项:,根据盖斯定律ΔH1=ΔH+ΔH2,ΔH1-ΔH2=ΔH<0,则ΔH1<ΔH2,错误。(证据推理与模型认知)同一反应,生成物状态不同时A(g)+B(g)C(g)ΔH1

A(g)+B(g)C(l)ΔH2

若反应放热,则ΔH1(填“>”“<”或“=”,下同)ΔH2。若反应吸热,则ΔH1ΔH2。

提示:>>

【备选例题】

已知:①2CH3OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH1

②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH2

③2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH3

④2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH4

⑤CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断正确的是 ()

A.ΔH1>0,ΔH2<0B.ΔH3>ΔH4C.ΔH1=ΔH2+2ΔH3-ΔH5D.2ΔH5+ΔH1<0【解析】选D。A项,甲醇燃烧是放热反应,ΔH1<0,错误;B项,H2O(g)H2O(l)放出热量,反应③放出的热量多,ΔH小,故ΔH3<ΔH4,错误;C项,根据盖斯定律,ΔH1=ΔH2+2ΔH3-2ΔH5,错误;D项,根据盖斯定律,由反应⑤×2+反应①得2CO(g)+4H2(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=2ΔH5+ΔH1,相当于CO、H2的燃烧,均为放热反应,故2ΔH5+ΔH1<0,正确。

1.“三步”确定热化学方程式或ΔH:2.比较反应热的常用方法:方法一:利用盖斯定律进行比较。如①2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH1

②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH2

由①-②可得2H2O(l)2H2O(g)ΔH=ΔH1-ΔH2>0,则ΔH1>ΔH2。

方法二:利用能量变化图进行比较。由图象可以看出放出或吸收热量的多少,若是放热反应,放出的热量越多,ΔH越小;若是吸热反应,吸收的热量越多,ΔH越大,故ΔH1>ΔH2。命题点1:利用盖斯定律计算反应热或书写热化学方程式(综合性考点)1.(2021年河北适应性测试)已知25℃、101kPa下,1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ

2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.66kJ·mol-1

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.29kJ·mol-1

则反应C(s)+O2(g)CO(g)的反应热为 ()

A.ΔH=-396.36kJ·mol-1

B.ΔH=-198.55kJ·mol-1

C.ΔH=-154.54kJ·mol-1

D.ΔH=-110.53kJ·mol-1

【解析】选D。已知25℃、101kPa下,1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ,则H2O(l)H2O(g)ΔH=+44.01kJ·mol-1Ⅰ、2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.66kJ·mol-1Ⅱ、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.29kJ·mol-1Ⅲ、根据盖斯定律Ⅲ-×Ⅱ+Ⅰ得C(s)+O2(g)CO(g)ΔH=+131.29kJ·mol-1-×571.66kJ·mol-1+44.01kJ·mol-1=-110.53kJ·mol-1,则反应C(s)+O2(g)CO(g)的反应热为ΔH=-110.53kJ·mol-1,故D正确。

2.根据已知信息,按要求写出指定反应的热化学方程式(1)LiH可作飞船的燃料,已知下列反应:①2Li(s)+H2(g)2LiH(s)ΔH=-182kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-572kJ·mol-1

③4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)ΔH=-1196kJ·mol-1

试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式

_______________。

(2)饮用水中的N主要来自于N。已知在微生物的作用下,N经过两步反应被氧化成N。两步反应的能量变化示意图如下:1molN全部被氧化成N的热化学方程式为_______________。【解析】(1)2LiH(s)2Li(s)+H2(g)

ΔH=182kJ·mol-1

2Li(s)+O2(g)Li2O(s)ΔH=-598kJ·mol-1

H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1

上述三式相加得:2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l)ΔH=-702kJ·mol-1。

(2)第一步的热化学方程式为N(aq)+1.5O2(g)N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)ΔH=-273kJ·mol-1,第二步的热化学方程式为N(aq)+0.5O2(g)N(aq)ΔH=-73kJ·mol-1,根据盖斯定律则N(aq)+2O2(g)2H+(aq)+H2O(l)+N(aq)ΔH=-346kJ·mol-1。

答案:(1)2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l)ΔH=-702kJ·mol-1

(2)N(aq)+2O2(g)N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)ΔH=-346kJ·mol-1

【加固训练—拔高】

1.在25℃、101kPa时,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为 ()

A.-488.3kJ·mol-1 B.+488.3kJ·mol-1

C.-191kJ·mol-1 D.+191kJ·mol-1

【解析】选A。由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1;③CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-870.3kJ·mol-1。根据盖斯定律,由①×2+②×2-③得2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l),则反应热为(-393.5kJ·mol-1)×2+(-285.8kJ·mol-1)×2-(-870.3kJ·mol-1)=-488.3kJ·mol-1。

2.已知下列四个热化学方程式(ΔH的单位均为kJ·mol-1):NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)ΔH1=a(ⅰ)

Ba(OH)2·8H2O(s)BaO(s)+9H2O(l)ΔH2=b(ⅱ)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)ΔH3=c(ⅲ)

BaO(s)+2HCl(aq)BaCl2(aq)+H2O(l)ΔH4=d(ⅳ)其中a、b、c均大于0,HCl气体溶于水,溶液温度升高。由此可知下列判断一定正确的是 ()