(通用版)2022年高考化學一輪復(fù)習 第六章 化學反應(yīng)與能量 第1節(jié) 化學能與熱能學案 新人教版
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1、(通用版)2022年高考化學一輪復(fù)習 第六章 化學反應(yīng)與能量 第1節(jié) 化學能與熱能學案 新人教版 【考綱要求】 了解化學反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式。 了解化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念?!?了解熱化學方程式的含義,能正確書寫熱化學方程式?!?了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學在解決能源危機中的重要作用?!?了解焓變(ΔH)與反應(yīng)熱的含義?!?理解蓋斯定律,并能運用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)焓變的計算。 考點一 焓變 反應(yīng)熱 1.化學反應(yīng)的實質(zhì)與特征 (1)實質(zhì):反應(yīng)物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成。 (2)特征:既有
2、物質(zhì)變化,又伴有能量變化,通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。 2.反應(yīng)熱和焓變 (1)反應(yīng)熱:化學反應(yīng)中放出或吸收的熱量。 (2)焓變:在恒壓條件下化學反應(yīng)的熱效應(yīng),其符號為ΔH,單位是kJ/mol(或kJ·mol-1)。 3.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) (1)從反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小的角度分析 (2)從化學鍵的變化角度分析 (3)常見放熱反應(yīng) ①可燃物的燃燒;②酸堿中和反應(yīng);③大多數(shù)化合反應(yīng);④金屬跟酸的置換反應(yīng);⑤物質(zhì)的緩慢氧化。 (4)常見吸熱反應(yīng) ①大多數(shù)分解反應(yīng);②鹽的水解和弱電解質(zhì)的電離;③Ba(OH)2·8H2O 與NH4Cl反應(yīng);④碳和水蒸氣、C和CO2的反
3、應(yīng)。 1.物質(zhì)發(fā)生化學變化時都伴有能量的變化( ) 2.化學變化中的能量變化都是化學能和熱能間的相互轉(zhuǎn)化( ) 3.伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學變化( ) 4.水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時放出的能量就是該變化的反應(yīng)熱( ) 5.NH4NO3固體溶于水時吸熱,屬于吸熱反應(yīng)( ) 6.需加熱才能進行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),不需加熱就能進行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)( ) 7.同溫同壓下,反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同( ) 8.可逆反應(yīng)的ΔH表示完全反應(yīng)時的熱量變化,與反應(yīng)是否可逆無關(guān)( ) 答案:1.√ 2.× 3.× 4.× 5.×
4、6.× 7.× 8.√ 題組一 考查反應(yīng)熱與能量變化的關(guān)系 1.下列說法中正確的是( ) A.在化學反應(yīng)過程中,發(fā)生物質(zhì)變化的同時不一定發(fā)生能量變化 B.破壞生成物全部化學鍵所需要的能量大于破壞反應(yīng)物全部化學鍵所需要的能量時,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) C.生成物的總焓大于反應(yīng)物的總焓時,反應(yīng)吸熱,ΔH>0 D.ΔH的大小與熱化學方程式的化學計量數(shù)無關(guān) 解析:選C?;瘜W反應(yīng)中一定有能量變化,A錯誤;由ΔH=斷開舊化學鍵吸收的能量-形成新化學鍵放出的能量,得ΔH<0,故為放熱反應(yīng),B錯誤;ΔH的大小與熱化學方程式的化學計量數(shù)成正比,D錯誤。 2.已知反應(yīng)X+Y===M+N為吸熱反應(yīng),
5、對這個反應(yīng)的下列說法中正確的是( ) A.X的能量一定低于M的能量,Y的能量一定低于N的能量 B.因為該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故一定要加熱反應(yīng)才能進行 C.破壞反應(yīng)物中化學鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學鍵所放出的能量 D.X和Y的總能量一定低于M和N的總能量 解析:選D。已知X+Y===M+N ΔH>0,說明X與Y的總能量低于M與N的總能量,A錯誤,D正確;破壞反應(yīng)物中化學鍵所吸收的能量大于形成生成物中化學鍵所放出的能量,C錯誤;吸熱反應(yīng)有的不需要加熱也可反應(yīng),如氫氧化鋇晶體與氯化銨攪拌即可,B錯誤。 題組二 考查能量變化的圖示分析 3.某反應(yīng)的反應(yīng)過程中能量變化如圖所示(圖中E
6、1表示正反應(yīng)的活化能,E2表示逆反應(yīng)的活化能)。下列有關(guān)敘述正確的是( ) A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng) B.催化劑能改變該反應(yīng)的焓變 C.催化劑能降低該反應(yīng)的活化能 D.逆反應(yīng)的活化能大于正反應(yīng)的活化能 解析:選C。A項,由圖可以看出,反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量,故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),錯誤;B項,催化劑不能改變反應(yīng)的焓變,錯誤;C項,由圖可以看出,催化劑能降低該反應(yīng)的活化能,正確;D項,由圖可以看出E1>E2,即逆反應(yīng)的活化能小于正反應(yīng)的活化能,錯誤。 4.某反應(yīng)過程中體系的能量變化如圖所示,下列說法錯誤的是( ) A.反應(yīng)過程可表示為 B.E1為反應(yīng)
7、物的總能量與過渡態(tài)的能量差,稱為正反應(yīng)的活化能 C.正反應(yīng)的熱效應(yīng)ΔH=E1-E2<0,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng) D.此圖中逆反應(yīng)的熱效應(yīng)ΔH=E1-E2<0,所以逆反應(yīng)為放熱反應(yīng) 解析:選D。由圖可知,正反應(yīng)放熱,ΔH為負值;逆反應(yīng)吸熱,ΔH為正值,D錯誤。 “兩角度”理解反應(yīng)熱 (1)從微觀的角度說,是舊化學鍵斷裂吸收的熱量與新化學鍵形成放出的熱量的差值,如下圖所示。 a——舊化學鍵斷裂吸收的熱量; b——新化學鍵形成放出的熱量; c——反應(yīng)熱。 (2)從宏觀的角度說,是反應(yīng)物自身的能量與生成物自身的能量差值,如上圖所示。 a——活化能; b——活化分子結(jié)合成生成
8、物所釋放的能量; c——反應(yīng)熱?!? 考點二 熱化學方程式 1.概念 表示參與化學反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學方程式。 2.意義 表明了化學反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化。例如:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,表示25 ℃,101 kPa下,2 mol氫氣和1 mol氧氣反應(yīng)生成2 mol液態(tài)水時放出571.6 kJ的熱量。 3.書寫熱化學方程式“六注意” 1.熱化學方程式僅能表示化學反應(yīng)中的能量變化( ) 2.2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH>0( ) 3.C(石墨,s)===C
9、(金剛石,s) ΔH>0,說明石墨比金剛石穩(wěn)定( ) 4.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1,2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2,則ΔH1=ΔH2( ) 5.若N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,則1 mol N2和3 mol H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),放出的熱量等于92 kJ( ) 6.CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-Q kJ·mol-1表示標準狀況下1 mol CO(g)和 mol O2(g)反應(yīng)生成1 mol CO2(g)時放出Q kJ的熱量( ) 答案:1.× 2.√ 3.√
10、4.× 5.× 6.× 題組一 考查熱化學方程式的書寫 1.依據(jù)事實,寫出下列反應(yīng)的熱化學方程式。 (1)SiH4是一種無色氣體,遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃,生成SiO2和液態(tài)H2O。已知室溫下2 g SiH4自燃放出熱量89.2 kJ。SiH4自燃的熱化學方程式為_____________________。 (2)在25 ℃、101 kPa下,一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量Q kJ,其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀,則乙醇燃燒的熱化學方程式為__________________________________________________
11、______________________。 (3)NaBH4(s)與水(l)反應(yīng)生成NaBO2(s)和氫氣(g),在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放熱21.6 kJ,該反應(yīng)的熱化學方程式是__________________________________。 答案:(1)SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1 427.2 kJ·mol-1 (2)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1 (3)NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(s)
12、+4H2(g) ΔH=-216 kJ·mol-1 2.(1)已知如圖是NO2和CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學方程式:______________________。 (2)已知化學反應(yīng)A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示,請寫出該反應(yīng)的熱化學方程式:_____________________________________________________________________。 解析:(1)由圖可知,產(chǎn)物總能量低于反應(yīng)物總能量,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH=E1-E2=134 kJ·mol-1-368 kJ·
13、mol-1=-234 kJ·mol-1。 (2)由圖可知,生成物總能量高于反應(yīng)物總能量,故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH=+(a-b) kJ·mol-1。 答案:(1)NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol-1 (2)A2(g)+B2(g)===2AB(g) ΔH=+(a-b) kJ·mol-1 題組二 考查熱化學方程式的正誤判斷 3.下列熱化學方程式書寫正確的是(ΔH的絕對值均正確)( ) A.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 367.0 kJ·mol-1(燃燒熱) B.NaOH(aq)+
14、HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol-1(中和熱) C.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1(反應(yīng)熱) D.2NO2===O2+2NO ΔH=+116.2 kJ·mol-1(反應(yīng)熱) 解析:選C。A項,表示燃燒熱時,應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物,這時水的狀態(tài)應(yīng)為液態(tài);B項,中和反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH值為負值;D項,各物質(zhì)未注明聚集狀態(tài)。 4.已知:101 kPa時1 mol辛烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出熱量為5 518 kJ;強酸和強堿在稀溶液中發(fā)生反應(yīng)生成1 mol H2O時放出的熱量為57.3 kJ,則下
15、列熱化學方程式書寫正確的是( ) ①2C8H18(l)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(g) ΔH=-5 518 kJ·mol-1 ②2C8H18(l)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=-11 036 kJ·mol-1 ③H++OH-===H2O ΔH=-57.3 kJ·mol-1 ④2NaOH(aq)+H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1 A.①③ B.②③ C.②④ D.只有② 解析:選C。判斷熱化學方程式的書寫時,要注意狀態(tài)、ΔH單位、符號以及數(shù)值是
16、否與前面的化學計量數(shù)相對應(yīng)。①中水的狀態(tài)應(yīng)為液態(tài)且焓變數(shù)值與方程式的化學計量數(shù)不對應(yīng),故錯誤;③錯在沒有標出是在水溶液中的反應(yīng),正確的熱化學方程式為H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。 “六看法”判斷熱化學方程式正誤 (1)看方程式是否配平。 (2)看各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否正確。 (3)看ΔH的“+”“-”符號是否正確?!? (4)看反應(yīng)熱的單位是否為kJ·mol-1。 (5)看ΔH的數(shù)值與化學計量數(shù)是否對應(yīng)。 (6)看化學原理是否正確,如燃燒熱和中和熱的熱化學方程式是否符合燃燒熱和中和熱的概念。 考點三 燃燒熱和中和熱 能源
17、 1.燃燒熱和中和熱的比較 燃燒熱 中和熱 相同點 能量變化 放熱 ΔH及其單位 ΔH<0,單位均為kJ·mol-1 不同點 反應(yīng)物的量 1 mol 不一定為1 mol 生成物的量 不確定 生成物水為 1 mol 反應(yīng)熱含義 101 kPa 時,1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量 在稀溶液里,酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時所放出的熱量 表示方法 燃燒熱為ΔH=-a kJ·mol-1(a>0) 強酸與強堿在稀溶液中反應(yīng)的中和熱為57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1 2.中和熱的測定 (1)裝
18、置(請在橫線上填寫儀器名稱) (2)計算公式:ΔH=- kJ·mol-1 (t1——起始溫度,t2——終止溫度) (3)注意事項 ①泡沫塑料板(或硬紙板)和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是保溫隔熱,減少實驗過程中的熱量損失。 ②為保證酸完全中和,采取的措施是堿稍過量。 ③因為弱酸或弱堿存在電離平衡,電離過程需要吸熱,實驗中若使用弱酸或弱堿則測得的反應(yīng)熱數(shù)值偏小。 3.能源 1.化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能( ) 2.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,則氫氣的燃燒熱為571.6 kJ·mol-1(
19、) 3.2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1,則C(s)的燃燒熱為110.5 kJ·mol-1( ) 4.弱酸、弱堿中和生成1 mol液態(tài)水時,放出的熱量小于57.3 kJ( ) 5.測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的過程中,攪拌溶液時可用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒( ) 6.將固體粉碎成粉末或?qū)⒁后w噴成霧狀可使燃料燃燒更充分( ) 7.農(nóng)村用沼氣池產(chǎn)生的沼氣作燃料屬于生物質(zhì)能的利用( ) 8.開發(fā)利用各種新能源,減少對化石燃料的依賴,可以降低空氣中PM2.5的含量( ) 答案:1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.√ 7.√ 8.√
20、 題組一 考查燃燒熱、中和熱的概念 1.已知反應(yīng):①101 kPa時,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ/mol; ②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol。 下列結(jié)論正確的是( ) A.碳的燃燒熱ΔH<-110.5 kJ/mol B.①的反應(yīng)熱為221 kJ/mol C.稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱ΔH=-2×57.3 kJ/mol D.稀醋酸和稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol H2O,放出57.3 kJ的熱量 解析:選A。強酸、強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O的中和熱ΔH
21、=-57.3 kJ/mol,C錯誤;由于2C(s)+O2(g)===2CO(g)生成的CO不是穩(wěn)定的氧化物,因此=110.5 kJ/mol不是碳的燃燒熱,由于CO轉(zhuǎn)化為CO2放出熱量,故碳的燃燒熱ΔH<-110.5 kJ/mol,A正確;反應(yīng)熱的表示包含三部分“符號”“數(shù)值”和“單位”,而B項中沒有表示出符號,B錯誤;由于稀醋酸是弱電解質(zhì),電離時吸收熱量,故稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol H2O時放出的熱量小于57.3 kJ,D錯誤。 2.下列有關(guān)燃燒熱及中和熱的敘述正確的是( ) A.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1,則氫
22、氣的燃燒熱ΔH為-241.8 kJ·mol-1 B.已知充分燃燒a g乙炔(C2H2)氣體時生成1 mol二氧化碳氣體和液態(tài)水,并放出b kJ熱量,則表示乙炔燃燒熱的熱化學方程式是C2H2(g)+5/2O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-2b kJ·mol-1 C.含0.5 mol NaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和,放出 26.7 kJ的熱量,則表示該反應(yīng)中和熱的熱化學方程式為OH-(aq)+H+(aq)===H2O(l) ΔH=-53.4 kJ·mol-1 D.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若向含0.5
23、 mol H2SO4的稀硫酸溶液中加入1 mol NaOH固體,放出的熱量為57.3 kJ 解析:選B。氫氣的燃燒熱是指1 mol H2(g)完全燃燒生成 H2O(l)放出的熱量,而題目中所給反應(yīng)的產(chǎn)物是氣態(tài)水,A錯誤;生成1 mol二氧化碳氣體時反應(yīng)的乙炔的物質(zhì)的量為0.5 mol,故乙炔的燃燒熱數(shù)值為2b,B正確;醋酸是弱電解質(zhì),在反應(yīng)過程中還能繼續(xù)電離吸熱,C錯誤;NaOH固體溶于水的過程也放熱,D項中放出的熱量大于57.3 kJ,D錯誤。 (1)燃燒熱定義中的“完全燃燒”是指物質(zhì)中下列元素完全轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的氧化物:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g)等。 (2)
24、燃燒熱是以1 mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的,因此在書寫它的熱化學方程式時,應(yīng)以燃燒1 mol物質(zhì)為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)。例如:C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol-1,即C8H18的燃燒熱ΔH=-5 518 kJ·mol-1。 (3)中和熱是強酸和強堿的稀溶液反應(yīng)生成1 mol液態(tài)H2O放出的熱量,為57.3 kJ·mol-1,弱酸、弱堿電離時吸熱,放出的熱量小于57.3 kJ,濃硫酸稀釋時放熱,放出的熱量大于57.3 kJ。 題組二 考查中和熱的測定 3.為了測量某酸堿反應(yīng)的中和熱,計算時至少需要的數(shù)
25、據(jù)有( ) ①酸的濃度和體積?、趬A的濃度和體積?、郾葻崛荨、芊磻?yīng)后溶液的質(zhì)量 ⑤生成水的物質(zhì)的量?、薹磻?yīng)前后溫度變化?、卟僮魉璧臅r間 A.①②③④ B.①③④⑤ C.③④⑤⑥ D.全部 解析:選C。在測量并計算反應(yīng)放出的熱量時用到的公式為Q=mCΔt,理解各符號表示的物理意義即可:m表示④反應(yīng)后溶液的質(zhì)量,C表示③比熱容,Δt表示⑥反應(yīng)前后溫度變化,C正確。 4.將V1 mL 1.0 mol·L-1HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度,實驗結(jié)果如圖所示(實驗中始終保持V1+V2=50)。下列敘述正確的是( ) A.做該實驗時環(huán)境溫度為
26、22 ℃ B.該實驗表明化學能可轉(zhuǎn)化為熱能 C.NaOH溶液的濃度約為1.0 mol·L-1 D.該實驗表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng) 解析:選B。中和反應(yīng)為放熱反應(yīng),B對;中和反應(yīng)有水生成,但有水生成的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng),如H2+CuOH2O+Cu是吸熱反應(yīng),D錯;從表中分析可知當加入HCl溶液5 mL、NaOH溶液45 mL反應(yīng)后溫度為22 ℃,故實驗時環(huán)境溫度低于22 ℃,A錯;加入HCl溶液30 mL反應(yīng)放熱最多,應(yīng)是酸堿正好中和,故c(NaOH)=1.0 mol·L-1×30 mL/20 mL=1.5 mol·L-1,C錯。 題組三 考查能源的開發(fā)和利用 5.未來新能源
27、的特點是資源豐富,在使用時對環(huán)境無污染或污染很小,且可以再生。下列能源符合未來新能源標準的是( ) ①天然氣?、诿骸、酆四堋、苁汀、萏柲堋、奚镔|(zhì)能?、唢L能?、鄽淠? A.①②③④ B.③④⑤⑥⑦⑧ C.③⑤⑥⑦⑧ D.⑤⑥⑦⑧ 解析:選D。新能源要符合污染小,可再生性強等特點,選D。 6.氫能是一種既高效又干凈的新能源,發(fā)展前景良好。氫能具有的優(yōu)點包括( ) ①資源豐富 ②易燃燒、熱值高?、蹆Υ娣奖恪、苤苽涔に嚵畠r易行 A.①② B.①③ C.③④ D.②④ 解析:選A。氫能是易燃燒、熱值高、資源豐富的新能源;但它也有儲存難、制備成本高等缺點。 考點四 蓋斯
28、定律及反應(yīng)熱的計算與比較 1.蓋斯定律 (1)內(nèi)容:對于一個化學反應(yīng),無論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的。即:化學反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。 (2)意義:間接計算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。 2.反應(yīng)熱的計算 (1)利用熱化學方程式進行有關(guān)計算 根據(jù)已知的熱化學方程式和已知的反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量或反應(yīng)吸收或放出的熱量,可以把反應(yīng)熱當作“產(chǎn)物”,計算反應(yīng)放出或吸收的熱量。 (2)根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù),計算反應(yīng)放出的熱量 計算公式:Q=燃燒熱×n(可燃物的物質(zhì)的量) (3)根據(jù)舊鍵斷裂和新鍵形成過程中的能量差計算焓變 若反應(yīng)物舊化學鍵斷裂
29、吸收能量E1,生成物新化學鍵形成放出能量E2,則反應(yīng)的ΔH=E1-E2。 (4)利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱 ①熱化學方程式相加或相減,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合理設(shè)計反應(yīng)途徑,如: 順時針方向和逆時針方向變化反應(yīng)熱代數(shù)和相等,即ΔH=ΔH1+ΔH2。 3.反應(yīng)熱的比較 (1)利用蓋斯定律比較 如比較ΔH1與ΔH2的大小的方法。因ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<0(均為放熱反應(yīng)),依據(jù)蓋斯定律得ΔH1=ΔH2
30、+ΔH3,即|ΔH1|>|ΔH2|,所以ΔH1<ΔH2。 (2)同一反應(yīng)的生成物狀態(tài)不同時,如 A(g)+B(g)===C(g) ΔH1, A(g)+B(g)===C(l) ΔH2, 則ΔH1>ΔH2。 (3)同一反應(yīng)物狀態(tài)不同時,如 A(s)+B(g)===C(g) ΔH1, A(g)+B(g)===C(g) ΔH2, 則ΔH1>ΔH2。 (4)兩個有聯(lián)系的反應(yīng)相比較時,如 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1①, C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH2②。 則①-②可得 CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3=ΔH1-ΔH2<0,即
31、ΔH1<ΔH2。 題組一 考查反應(yīng)熱的計算 1.已知丙烷的燃燒熱ΔH=-2 215 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8 g水,則放出的熱量約為( ) A.55 kJ B.220 kJ C.550 kJ D.1 108 kJ 解析:選A。丙烷分子式是C3H8,1 mol丙烷燃燒會產(chǎn)生4 mol水,則丙烷完全燃燒產(chǎn)生1.8 g水,消耗丙烷的物質(zhì)的量是n(C3H8)=m÷M÷4=1.8 g÷18 g·mol-1÷4=0.025 mol,所以反應(yīng)放出的熱量Q=2 215 kJ·mol-1×0.025 mol=55.375 kJ,此數(shù)值與選項A接近。 2.已知C(
32、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、O===O和O—H鍵的鍵能分別為436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,則a為( ) A.-332 B.-118 C.+350 D.+130 解析:選D。根據(jù)題意有①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;②2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律②-①×2得2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
33、ΔH=-(220+2a)kJ·mol-1,再根據(jù)2×436+496-2×2×462=-(220+2a),則a=+130,D正確。 3.在25 ℃、101 kPa時,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃燒熱分別為393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、870.3 kJ·mol-1,則2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反應(yīng)熱為( ) A.-488.3 kJ·mol-1 B.+488.3 kJ·mol-1 C.-191 kJ·mol-1 D.+191 kJ·mol-1 解析:選A。由題知表示各物質(zhì)燃燒熱的熱化學方程式分別為①C(s
34、)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1。則2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)可由反應(yīng)①×2+②×2-③得出,則反應(yīng)熱為-393.5 kJ·mol-1×2+(-285.8 kJ·mol-1×2)-(-870.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·mol-1。 利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的“四步驟” 題組二 考查反應(yīng)熱的比較 4
35、.已知白磷轉(zhuǎn)變成紅磷時放出熱量和下列兩個熱化學方程式:4P(白,s)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1,4P(紅,s)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2。 則ΔH1和ΔH2的關(guān)系正確的是( ) A.ΔH1=ΔH2 B.ΔH1>ΔH2 C.ΔH1<ΔH2 D.無法確定 解析:選C。由第一個熱化學方程式減去第二個熱化學方程式可得:4P(白,s)===4P(紅,s) ΔH=ΔH1-ΔH2,由題意知ΔH<0,則ΔH1-ΔH2<0,ΔH1<ΔH2。 5.根據(jù)以下三個熱化學方程式: ①2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ
36、/mol ②2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(l) ΔH2=-Q2 kJ/mol ③2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ/mol 判斷Q1、Q2、Q3三者關(guān)系正確的是( ) A.Q1>Q2>Q3 B.Q1>Q3>Q2 C.Q3>Q2>Q1 D.Q2>Q1>Q3 解析:選A。由得:S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=(ΔH1-ΔH2)<0,所以(-Q1+Q2)<0,即Q1>Q2。由得:H2O(g)===H2O(l) ΔH=(ΔH2-ΔH3)<0,所以(-Q2+Q3)<0,即Q2>Q3。故Q1>Q2>Q3。
37、 6.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 下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是( ) A.ΔH1>0,ΔH3<0 B.ΔH2>0,ΔH4>0 C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5 解析:選C。C與O2生成CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH1<0,CO2與C生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),ΔH2>0,CO與O2生成CO2
38、的反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH3<0,鐵與氧氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH4<0,A、B項錯誤;前兩個方程式相減得:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3=ΔH1-ΔH2,即ΔH1=ΔH2+ΔH3,C項正確;由4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4和6CO(g)+2Fe2O3(s)===6CO2(g)+4Fe(s) 2ΔH5相加并除以3得:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3=(ΔH4+2ΔH5)/3,D項錯誤。 1.(2017·高考江蘇卷)通過以下反應(yīng)可獲得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列說法不正確的是( ) ①C(s)+H2O(g)===
39、CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=b kJ·mol-1 ③CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1 ④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=d kJ·mol-1 A.反應(yīng)①、②為反應(yīng)③提供原料氣 B.反應(yīng)③也是CO2資源化利用的方法之一 C.反應(yīng)CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1 D.反應(yīng)2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH
40、=(2b+2c+d) kJ·mol-1 解析:選C。反應(yīng)①的產(chǎn)物為CO和H2,反應(yīng)②的產(chǎn)物為CO2和H2,反應(yīng)③的原料為CO2和H2,A項正確;反應(yīng)③將溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為燃料CH3OH,B項正確;反應(yīng)④中生成物H2O為氣體,C項中生成物H2O為液體,故C項中反應(yīng)的焓變不等于 kJ·mol-1,C項錯誤;依據(jù)蓋斯定律,由②×2+③×2+④,可得所求反應(yīng)的焓變,D項正確。 2.(2016·高考海南卷)油酸甘油酯(相對分子質(zhì)量884)在體內(nèi)代謝時可發(fā)生如下反應(yīng): C57H104O6(s)+80O2(g)===57CO2(g)+52H2O(l) 已知燃燒1 kg該化合物釋放出熱量3.8×10
41、4 kJ。油酸甘油酯的燃燒熱ΔH為( ) A.3.8×104 kJ·mol-1 B.-3.8×104 kJ·mol-1 C.3.4×104 kJ·mol-1 D.-3.4×104 kJ·mol-1 解析:選D。燃燒熱是指1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量。燃燒1 kg該化合物釋放出熱量3.8×104 kJ,則1 mol油酸甘油酯完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量為×1 mol×884 g·mol-1=3.4×104 kJ,所以ΔH=-3.4×104 kJ·mol-1。 3.(2015·高考上海卷改編)已知H2O2在催化劑作用下分解速率加快,其能量隨反應(yīng)進程的變化如
42、圖所示。下列說法正確的是( ) A.加入催化劑,減小了反應(yīng)的熱效應(yīng) B.加入催化劑,可提高H2O2的平衡轉(zhuǎn)化率 C.H2O2分解的熱化學方程式:H2O2===H2O+O2 ΔH<0 D.反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量 解析:選D。加入催化劑,減小了反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)在較低的溫度下發(fā)生,但是反應(yīng)的熱效應(yīng)不變,A項錯誤;加入催化劑,可提高H2O2分解的反應(yīng)速率,但不能改變平衡狀態(tài),對轉(zhuǎn)化率無影響,B項錯誤;熱化學方程式要符合質(zhì)量守恒定律,且要注明聚集狀態(tài),C項錯誤;根據(jù)圖示可知反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),D項正確。 4.(2015·高考北京卷)最新報道
43、:科學家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下: 下列說法正確的是( ) A.CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng) B.在該過程中,CO斷鍵形成C和O C.CO和O形成了具有極性共價鍵的CO2 D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程 解析:選C。 A.狀態(tài)Ⅰ總能量為反應(yīng)物總能量,狀態(tài)Ⅲ總能量為生成物總能量,由圖示知反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。B.從狀態(tài)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的圖示可以看出,反應(yīng)中CO并未斷裂成C和O,C、O原子間一直有化學鍵。C.由圖示可以看出,CO和O生成了CO2,CO2分子中C與
44、O形成極性共價鍵。D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應(yīng)生成CO2的過程,并不是CO與O2反應(yīng)的過程。 5.(2015·高考重慶卷)黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一,其爆炸的熱化學方程式為S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH= x kJ·mol-1。 已知:碳的燃燒熱ΔH1=a kJ·mol-1 S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1 2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1 則x為( ) A.3a+b-c B.c-3a-b C.a(chǎn)+b-c D.c
45、-a-b 解析:選A。已知碳的燃燒熱為ΔH1=a kJ·mol-1,則表示碳燃燒熱的熱化學方程式為①C(s)+O2(g)===CO2 (g) ΔH1=a kJ·mol-1,將另外兩個熱化學方程式進行編號,②S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3= c kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,由①×3+②-③得ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c。 6.[2016·高考全國卷Ⅲ,27(4)②]已知下列反應(yīng): SO2(g)+2OH- (aq) ===SO (aq)+H2O(l) ΔH1
46、 ClO- (aq)+SO(aq)===SO(aq)+Cl-(aq) ΔH2 CaSO4(s)===Ca2+(aq)+SO(aq) ΔH3 則反應(yīng)SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH- (aq) === CaSO4(s)+H2O(l)+Cl- (aq)的ΔH=________________。 解析:設(shè)三個反應(yīng)依次是a、b、c,根據(jù)蓋斯定律,由a+b-c得:SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)===CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq) ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。 答案:ΔH1+ΔH2-ΔH3 7.[2016·高考全國卷Ⅱ
47、,26(3)]①2O2(g)+N2(g)===N2O4(l) ΔH1 ②N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) ΔH2 ③O2(g)+2H2(g)===2H2O(g) ΔH3 ④2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1 上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為ΔH4=____________,聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為_______________________________________________________________。 解析:根據(jù)蓋斯定律,由③×2-②×2-①可得④,則ΔH4=
48、2ΔH3-2ΔH2-ΔH1;聯(lián)氨和N2O4反應(yīng)釋放出大量熱、產(chǎn)物無污染、產(chǎn)生大量氣體等,故聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑。 答案:2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反應(yīng)放熱量大、產(chǎn)生大量氣體 8.[2015·高考全國卷Ⅱ,27(1)]甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料,利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應(yīng)如下: ①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1 ②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2 ③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3 已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
49、化學鍵 H—H C—O H—O C—H E/(kJ·mol-1) 436 343 1 076 465 413 由此計算ΔH1=________kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,則ΔH3=________kJ·mol-1。 解析:根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系可知,ΔH1=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=(1 076 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1)-(413 kJ·mol-1×3+343 kJ·mol-1+465 kJ·mol-1)=-99 kJ·mol-1。 根據(jù)蓋斯定律可得:ΔH3=ΔH2-ΔH1=(-58 kJ·mol-1
50、)-(-99 kJ·mol-1)=+41 kJ·mol-1。 答案:-99?。?1 一、選擇題 1.為消除目前燃料燃燒時產(chǎn)生的環(huán)境污染,同時緩解能源危機,有關(guān)專家提出了利用太陽能制取氫能的構(gòu)想。下列說法正確的是( ) A.H2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng) B.氫能源已被普遍使用 C.2 mol H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的總能量 D.氫氣是不可再生能源 解析:選C。2H2O2H2↑+O2↑是吸熱反應(yīng),說明2 mol H2O的總能量低于2 mol H2和1 mol O2的總能量。因由水制取H2耗能多且H2不易貯存和運輸,所以氫能源利用并未普及
51、,但發(fā)展前景廣闊。氫氣是可再生能源。 2.H2與ICl的反應(yīng)分①、②兩步進行,其能量曲線如圖所示,下列有關(guān)說法錯誤的是( ) A.反應(yīng)①、反應(yīng)②均為放熱反應(yīng) B.反應(yīng)①、反應(yīng)②均為氧化還原反應(yīng) C.反應(yīng)①比反應(yīng)②的速率慢,與相應(yīng)正反應(yīng)的活化能無關(guān) D.反應(yīng)①、反應(yīng)②的焓變之和為ΔH=-218 kJ·mol-1 解析:選C。根據(jù)圖像可知,反應(yīng)①和反應(yīng)②中反應(yīng)物總能量都大于生成物,則反應(yīng)①、反應(yīng)②均為放熱反應(yīng),A正確;反應(yīng)①、反應(yīng)②中都存在元素化合價變化,所以反應(yīng)①、反應(yīng)②都是氧化還原反應(yīng),B正確;反應(yīng)①比反應(yīng)②的速率慢,說明反應(yīng)①中正反應(yīng)的活化能較大,反應(yīng)②中正反應(yīng)的活化能較小
52、,C錯誤;反應(yīng)①、反應(yīng)②總的能量變化為218 kJ,根據(jù)蓋斯定律可知,反應(yīng)①、反應(yīng)②的焓變之和為ΔH=-218 kJ·mol-1,D正確。 3.有關(guān)下列圖像的敘述不正確的是( ) A.圖(1)表示的熱化學方程式為CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1 B.圖(2)表示的熱化學方程式為CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=+41 kJ·mol-1 C.由圖可知正逆反應(yīng)的熱效應(yīng)的數(shù)值相同 D.兩個圖像表示的含義不同 解析:選B。圖(1)表示的熱化學方程式為CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)
53、 ΔH=-41 kJ·mol-1,A正確;圖(2)表示的熱化學方程式為CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol-1,B錯誤;由圖知C正確;兩個圖像的反應(yīng)物、生成物正好相反,D正確。 4.已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1 ②H2(g)+S(g)===H2S(g) ΔH=-20.1 kJ·mol-1 下列判斷正確的是( ) A.1 mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水吸收熱量241.8 kJ B.1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量相差221.7 kJ C.由①②知,水的
54、熱穩(wěn)定性小于硫化氫 D.若反應(yīng)②中改用固態(tài)硫,則1 mol S(s)完全反應(yīng)放出的熱量小于20.1 kJ 解析:選D。A項,1 mol氫氣完全燃燒生成氣態(tài)水放出熱量241.8 kJ;B項,1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量無法比較;C項,水的熱穩(wěn)定性強于硫化氫。 5.標準狀況下,氣態(tài)分子斷開1 mol 化學鍵的焓變稱為鍵焓,已知H—H、H—O和O===O鍵的鍵焓ΔH分別為436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。下列熱化學方程式正確的是( ) A.H2O(g)===H2(g)+O2(g)ΔH=-485 kJ·mol-1 B
55、.H2O(g)===H2(g)+O2(g)ΔH=+485 kJ·mol-1 C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=+485 kJ·mol-1 D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=-485 kJ·mol-1 解析:選D。1 mol H2中含 1 mol H—H鍵,1 mol O2中含1 mol O===O鍵,1 mol H2O中含2 mol H—O鍵。則反應(yīng)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=(2×436 kJ·mol-1+495 kJ·mol-1)-4×463 kJ·mol-1=-485 kJ·mol-1。 6.(2018·武漢一模)已
56、知: 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1 3H2(g)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+3H2O(g) ΔH2 2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3 2Al(s)+O2(g)===Al2O3(s) ΔH4 2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH5 下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是( ) A.ΔH1<0,ΔH3>0 B.ΔH5<0,ΔH4<ΔH3 C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5 解析:選B。燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng),故ΔH3<0,A錯誤;將上述反應(yīng)分別編號為①②③④⑤,反應(yīng)⑤是鋁熱
57、反應(yīng),顯然是放熱反應(yīng),ΔH5<0,將反應(yīng)④-反應(yīng)③可得反應(yīng)⑤,即ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,B正確,D錯誤;將反應(yīng)②+反應(yīng)③可得反應(yīng)3H2(g)+O2(g)===3H2O(g),故ΔH1=(ΔH2+ΔH3),C錯誤。 7.用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出廢舊印刷電路板上的銅。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,C
58、u與H2O2反應(yīng)生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反應(yīng)熱的ΔH等于( ) A.-417.91 kJ·mol-1 B.-319.68 kJ·mol-1 C.+546.69 kJ·mol-1 D.-448.46 kJ·mol-1 解析:選B。 將已知熱化學方程式依次編號為①②③,則①+×②+③得:Cu(s)+2H+(aq)+H2O2(l)===2H2O(l)+Cu2+(aq) ΔH=-319.68 kJ·mol-1。 8.在1 200 ℃時,天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應(yīng): H2S(g)+O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1 2H2S(g)+SO2(g)===S2(g
59、)+2H2O(g) ΔH2 H2S(g)+O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3 2S(g)===S2(g) ΔH4 則ΔH4的正確表達式為( ) A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2) C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3) 解析:選A。根據(jù)蓋斯定律,由第一個反應(yīng)×+第二個反應(yīng)×-第三個反應(yīng)×2可得第四個反應(yīng),則ΔH4=ΔH1×+ΔH2×-ΔH3×2=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。 9.一定條件下,在水溶液中1 mol Cl-、ClO(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相對大小
60、如圖所示,下列有關(guān)說法正確的是( ) A.e是ClO B.b→a+c反應(yīng)的活化能為60 kJ·mol-1 C.a(chǎn)、b、c、d、e中c最穩(wěn)定 D.b→a+d反應(yīng)的熱化學方程式為3ClO-(aq)===ClO(aq)+2Cl-(aq) ΔH=-116 kJ·mol-1 解析:選D。A項,e中Cl元素化合價為+7價,而ClO中Cl元素化合價為+5價,錯誤;B項,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)無法計算b→a+c反應(yīng)的活化能,錯誤;C項,a、b、c、d、e中a能量最低,所以最穩(wěn)定,錯誤;D項,b→a+d,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得該反應(yīng)方程式為3ClO-===ClO+2Cl-,反應(yīng)熱=64 kJ·mol-1+2×
61、0 kJ·mol-1-3×60 kJ·mol-1=-116 kJ·mol-1,所以該熱化學方程式為3ClO-(aq)===ClO(aq)+2Cl-(aq) ΔH=-116 kJ·mol-1,正確。 10.參考下表鍵能數(shù)據(jù),估算晶體硅在氧氣中燃燒生成二氧化硅晶體的熱化學方程式:Si(s)+O2(g)===SiO2(s)中,ΔH的值為( ) 化學鍵 Si—O O==O Si—Si Si—Cl Si—C 鍵能/kJ·mol-1 460 498.8 176 360 347 A.-989.2 kJ·mol-1 B.+989.2 kJ·mol-1 C.-61.2 kJ·mo
62、l-1 D.-245.2 kJ·mol-1 解析:選A。硅和二氧化硅均是原子晶體,其中在晶體硅中每個硅原子形成4÷2=2個Si—Si鍵,在二氧化硅晶體中每個硅原子形成4個Si—O鍵。由于反應(yīng)熱等于斷鍵吸收的能量與形成化學鍵所放出的能量的差值,則該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=2×176 kJ·mol-1+498.8 kJ·mol-1-4×460 kJ·mol-1=-989.2 kJ·mol-1,故選A。 二、非選擇題 11.催化劑是化工技術(shù)的核心,絕大多數(shù)的化工生產(chǎn)均需采用催化工藝。 (1)①人們常用催化劑來選擇反應(yīng)進行的方向。圖1所示為一定條件下1 mol CH3OH與O2發(fā)生反應(yīng)時,生成CO、
63、CO2或HCHO的能量變化圖[反應(yīng)物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化劑作用下,CH3OH與O2反應(yīng)主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。 ②2HCHO(g)+O2(g)===2CO(g)+2H2O(g) ΔH=________。 (2)反應(yīng)A(g)+B(g)C(g)+D(g)過程中的能量變化如圖2所示,回答下列問題: ①該反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。 ②在反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,E1和E2的變化:E1________(填“增大”“減小”或“不變”,下同),E2________。 ③反應(yīng)體系中加入催化
64、劑對反應(yīng)熱是否有影響?________,原因是______________。 解析:(1)①使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,活化能越低,普通分子越容易轉(zhuǎn)化成活化分子,反應(yīng)越容易,反應(yīng)速率越快,生成HCHO的活化能最低。 ②根據(jù)圖表可知2HCHO(g)+O2(g)===2CO(g)+2H2O(g)中反應(yīng)物能量高,生成物能量低,故該反應(yīng)為放熱反應(yīng),然后依據(jù)圖中給出數(shù)據(jù)可得ΔH=-[(676-158-283)×2] kJ·mol-1=-470 kJ·mol-1。 (2)①反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,為放熱反應(yīng)。 ②反應(yīng)體系中加入催化劑,降低反應(yīng)所需的活化能,所以E1、E2均減小,但ΔH不變
65、。 答案:(1)①HCHO?、冢?70 kJ·mol-1 (2)①放熱?、跍p小 減小 ③否 反應(yīng)物和生成物的能量差是不變的 12.如圖中:E1=134 kJ·mol-1,E2=368 kJ·mol-1,根據(jù)要求回答問題: (1)如圖是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖,若在反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,E1的變化是________(填“增大”“減小”或“不變”,下同),ΔH的變化是________。請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學方程式: _________________________________________
66、_______________________________。 (2)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)的熱化學方程式如下: ①CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·mol-1 ②CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1 又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,則甲醇蒸氣燃燒為液態(tài)水的熱化學方程式為_________________________________________________________________________。 (3)已知在常溫常壓下:①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 275.6 kJ·mol-1 ②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1 ③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1 請寫出1 mol甲醇不完全燃燒生成1 mol 一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式:
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