第八章 學(xué)案37 反應(yīng)熱的計(jì)算和測(cè)定能源
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1、高中化學(xué)學(xué)習(xí)資料整理總結(jié) 學(xué)案37 反應(yīng)熱的計(jì)算和測(cè)定能源 [考綱要求] 1.理解蓋斯定律并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的簡(jiǎn)單計(jì)算。2.了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。 知識(shí)點(diǎn)一 蓋斯定律 1.內(nèi)容 對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng),無論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)焓變都是________的。 2.意義 ________________________________________________________________________。 3.應(yīng)用 方程式 反應(yīng)熱間的關(guān)系 aAB AB 問題思
2、考 1.蓋斯定律的實(shí)質(zhì)是什么? 2.在利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算時(shí),如果熱化學(xué)方程式方向改變時(shí)應(yīng)做哪些調(diào)整? 知識(shí)點(diǎn)二 能源 1.概念 能提供________的自然資源。 2.發(fā)展階段 ______時(shí)期→__________時(shí)期→__________時(shí)期。 3.分類 (1)化石燃料 ①種類:____、________、________。 ②特點(diǎn):蘊(yùn)藏量有限,且________再生。 (2)新能源 ①種類:________、________、________、________、________和__________等。 ②特點(diǎn):資源豐富,
3、________再生,沒有污染或污染很小。 4.能源問題 (1)我國(guó)目前使用的主要能源是________,它們的蘊(yùn)藏量有限,而且不能再生,最終將會(huì)枯竭。 (2)化石燃料的大量使用帶來嚴(yán)重的____________問題。 5.解決能源問題的措施 (1)提高能源的使用效率 ①改善開采、運(yùn)輸、加工等各個(gè)環(huán)節(jié)。 ②科學(xué)控制燃燒反應(yīng),使燃料充分燃燒。 一是保證燃燒時(shí)有______________,如鼓入空氣、增大O2濃度等。 二是保證燃料與空氣有____________________,如將固體______________,使液體__________等。 (2)開發(fā)新的能源 開發(fā)資
4、源豐富、可以再生、沒有污染或很少污染的新能源。 一、反應(yīng)熱的計(jì)算 1.主要依據(jù) 熱化學(xué)方程式、鍵能的數(shù)據(jù)、蓋斯定律和燃燒熱的數(shù)據(jù)等。 2.主要方法 (1)根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算 反應(yīng)熱與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成________。 (2)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計(jì)算 ①畫出放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)在反應(yīng)過程中的能量變化示意圖。 ②根據(jù)圖示判斷能量變化與反應(yīng)熱的關(guān)系是什么? (3)依據(jù)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂與生成物化學(xué)鍵形成過程中的能量變化計(jì)算 ΔH= _________________________________________
5、_______________________________。 (4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與__________________________有關(guān),而與______________無關(guān)。即如果一個(gè)反應(yīng)可以分步進(jìn)行,則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱是________的。 應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算時(shí),關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)反應(yīng)過程,同時(shí)注意: ①參照新的熱化學(xué)方程式(目標(biāo)熱化學(xué)方程式),結(jié)合原熱化學(xué)方程式(一般2至3個(gè))進(jìn)行合理“變形”,如熱化學(xué)方程式顛倒、乘除以某一個(gè)數(shù),然后將它們相加、減,得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式,求出目標(biāo)熱化學(xué)方程式的ΔH與原熱化學(xué)方程式之間Δ
6、H的換算關(guān)系。 ②當(dāng)熱化學(xué)方程式乘、除以某一個(gè)數(shù)時(shí),ΔH也應(yīng)乘、除以某一個(gè)數(shù);方程式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí),ΔH也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算,且要帶“+”“-”符號(hào),即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)算。 ③將一個(gè)熱化學(xué)方程式顛倒書寫時(shí),ΔH的符號(hào)也隨之改變,但數(shù)值不變。 ④在設(shè)計(jì)反應(yīng)過程中,會(huì)遇到同一物質(zhì)的三態(tài)(固、液、氣)的相互轉(zhuǎn)化,狀態(tài)由固→液→氣變化時(shí),會(huì)吸熱;反之會(huì)放熱。 (5)根據(jù)物質(zhì)燃燒放熱數(shù)值計(jì)算Q(放)= ________________________________________________________________________。 典例導(dǎo)悟1 已知:(1)C(s)+O
7、2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1 (2)H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1 (3)CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-870.3 kJ·mol-1 根據(jù)以上方程式可以計(jì)算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反應(yīng)熱為( ) A.+244.1 kJ·mol-1 B.-488.3 kJ·mol-1 C.-996.6 kJ·mol-1 D.+996.6 kJ·mol-1 聽課記錄: 變式演
8、練 已知下列熱化學(xué)方程式 Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-25 kJ·mol-1① 3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=-47 kJ·mol-1② Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+19 kJ·mol-1③ 寫出FeO(s)被CO還原成Fe和CO2的熱化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________。 典例導(dǎo)悟2 由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1 mol水
9、蒸氣放熱241.8 kJ,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 若1 g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.444 kJ,則反應(yīng)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)的ΔH=________kJ·mol-1,氫氣的燃燒熱為__________kJ·mol-1。 二、實(shí)驗(yàn)探究——中和熱的測(cè)定 1.測(cè)定原理 Δ
10、H= c=4.18 J·g-1·℃-1=4.18×10-3 kJ·g-1·℃-1;n為生成H2O的物質(zhì)的量。 2.裝置如圖(在橫線上填出儀器的名稱) 3.注意事項(xiàng) (1)碎泡沫塑料(或紙條)及泡沫塑料板的作用是 ____________________________________________。 (2)為保證酸、堿完全中和,常采用________稍稍過量。 (3)實(shí)驗(yàn)中若使用弱酸或弱堿,因中和過程中電離________,會(huì)使測(cè)得數(shù)值________。 典例導(dǎo)悟3 (2011·吉林一模)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)用50 mL 1.0 mol·L-1鹽酸跟50 mL 1.1 mol·
11、L-1氫氧化鈉溶液在如圖所示裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。在大燒杯底部墊碎泡沫塑料(或紙條),使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條),大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板,在板中間開兩個(gè)小孔,正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過。通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱。試回答下列問題: (1)本實(shí)驗(yàn)中用稍過量的NaOH的原因教材中說是為保證鹽酸完全被中和。試問:鹽酸在反應(yīng)中若因?yàn)橛蟹艧岈F(xiàn)象,而造成少量鹽酸在反應(yīng)中揮發(fā),則測(cè)得的中和熱________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 (2)該實(shí)驗(yàn)小組做了三次實(shí)驗(yàn),每次取溶液各50 mL,并記錄如下原始數(shù)
12、據(jù)。 實(shí)驗(yàn) 序號(hào) 起始溫度t1/℃ 終止溫度(t2)/℃ 溫差(t2-t1)/℃ 鹽酸 NaOH溶液 平均值 1 25.1 24.9 25.0 31.6 6.6 2 25.1 25.1 25.1 31.8 6.7 3 25.1 25.1 25.1 31.9 6.8 已知鹽酸、NaOH溶液密度近似為1.00 g·cm-3,中和后混合液的比熱容c=4.18×10-3 kJ·g-1·℃-1,則該反應(yīng)的中和熱為ΔH=__________________。 (3)若用等濃度的醋酸與NaOH溶液反應(yīng),則測(cè)得的中和熱會(huì)________(填“偏大”、“偏
13、小”或“不變”),其原因是 ________________________________________________________________________。 (4)在中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中存在用水洗滌溫度計(jì)上的鹽酸溶液的步驟,若無此操作步驟,則測(cè)得的中和熱________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 1.(2011·上海,11)根據(jù)碘與氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 (ⅰ)I2(g)+H2(g)2HI(g)+9.48 kJ (ⅱ)I2(s)+H2(g)2HI(g)-26.48 kJ 下列判斷正確的是( ) A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),
14、反應(yīng)放熱9.48 kJ B.1 mol固態(tài)碘與1 mol氣態(tài)碘所含的能量相差17.00 kJ C.反應(yīng)(ⅰ)的產(chǎn)物比反應(yīng)(ⅱ)的產(chǎn)物穩(wěn)定 D.反應(yīng)(ⅱ)的反應(yīng)物總能量比反應(yīng)(ⅰ)的反應(yīng)物總能量低 2.(2011·重慶理綜,13)SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體,分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知:1 mol S(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280 kJ,斷裂1 mol F—F、S—F鍵需要吸收的能量分別為160 kJ、330 kJ,則S(s)+3F2(g)===SF6(g)的反應(yīng)熱ΔH為( ) A.-1 780 kJ·mol-1 B.-1 220 kJ·mol-1 C.-450 kJ·m
15、ol-1 D.+430 kJ·mol-1 3.(2011·浙江理綜,12)下列說法不正確的是( ) A.已知冰的熔化熱為6.0 kJ·mol-1,冰中氫鍵鍵能為20 kJ·mol-1。假設(shè)每摩爾冰中有2 mol氫鍵,且熔化熱完全用于打破冰的氫鍵,則最多只能破壞冰中15%的氫鍵 B.已知一定溫度下,醋酸溶液的物質(zhì)的量濃度為c,電離度為α,Ka=。若加入少量CH3COONa固體,則電離平衡CH3COOHCH3COO-+H+向左移動(dòng),α減小,Ka變小 C.實(shí)驗(yàn)測(cè)得環(huán)己烷(l)、環(huán)己烯(l)和苯(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-3 916 kJ·mol-1、-3 747 kJ·mol-1和-3 2
16、65 kJ·mol-1,可以證明在苯分子中不存在獨(dú)立的碳碳雙鍵 D.已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)===2Fe(s)+3CO(g) ΔH=489.0 kJ·mol-1 CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1 C(石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1 則4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH=-1 641.0 kJ·mol-1 4.(2010·廣東理綜,9)在298 K、100 kPa時(shí),已知: 2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1 Cl2(g)
17、+H2(g)===2HCl(g) ΔH2 2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3 則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關(guān)系正確的是( ) A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2 C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2 5.(2010·課標(biāo)全國(guó)卷,11)已知:HCN(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;HCl(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)的ΔH=-55.6 kJ·mol-1。則HCN在水溶液中電離的ΔH等于( ) A.-67.7 kJ·mol-1
18、 B.-43.5 kJ·mol-1 C.+43.5 kJ·mol-1 D.+67.7 kJ·mol-1 題號(hào) 1 2 3 4 5 答案 題組一 蓋斯定律及反應(yīng)熱的計(jì)算 1.(2009·海南化學(xué),12)已知:Fe2O3(s) +C(s)===CO2(g)+2Fe(s) ΔH=+234.1 kJ·mol-1(1) C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1(2) 則2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) 的ΔH是( ) A.-824.4 kJ·mol-1 B.-627.6 k
19、J·mol-1 C.-744.7 kJ·mol-1 D.-169.4 kJ·mol-1 2.(2009·全國(guó)理綜Ⅱ,11)已知: 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1 CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1 現(xiàn)有H2與CH4的混合氣體112 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),使其完全燃燒生成CO2和H2O(l),若實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)放熱3 695 kJ,則原混合氣體中H2與CH4的物質(zhì)的量之比是( ) A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3 3.(2
20、011·太原月考)實(shí)驗(yàn)室用4 mol SO2與2 mol O2在一定條件下進(jìn)行下列反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.64 kJ·mol-1,當(dāng)放出314.624 kJ熱量時(shí),SO2的轉(zhuǎn)化率為( ) A.40% B.50% C.80% D.90% 4.已知25 ℃、101 kPa條件下: (1)4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-2 834.9 kJ·mol-1 (2)4Al(s)+2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH=-3 119.1 kJ·mol-1 由此得出的正確結(jié)論是( ) A.等質(zhì)量
21、的O2比O3能量低,由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng) B.等質(zhì)量的O2比O3能量低,由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng) C.O3比O2穩(wěn)定,由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng) D.O2比O3穩(wěn)定,由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng) 5.2009年哥本哈根氣候大會(huì),是被稱作“人類拯救地球的最后一次機(jī)會(huì)”的聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)。下列措施有利于節(jié)能減排、改善環(huán)境質(zhì)量的是( ) ①回收再利用廢棄的塑料、金屬、紙制品及玻璃等資源?、诎l(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì),開發(fā)推廣太陽能、水能、風(fēng)能等能源,減少煤、石油等化石燃料的使用?、凼褂锰盥穹ㄌ幚砦唇?jīng)分類的生活垃圾?、芡茝V使用燃煤脫硫技術(shù),防治SO2污染?、菅兄崎_發(fā)新型燃料電池汽車,減少機(jī)動(dòng)車
22、尾氣污染 A.①②④⑤ B.①②⑤ C.①②③④ D.③④⑤ 6.熾熱的爐膛內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-392 kJ·mol-1,往爐膛內(nèi)通入水蒸氣時(shí),有如下反應(yīng): C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ·mol-1, CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=-282 kJ·mol-1, H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-241 kJ·mol-1,由以上反應(yīng)推斷往熾熱的爐膛內(nèi)通入水蒸氣的說法正確的是( ) A.不能節(jié)省燃料,但能使?fàn)t火瞬間更旺
23、B.雖不能使?fàn)t火瞬間更旺,但可以節(jié)省燃料 C.既能使?fàn)t火瞬間更旺,又能節(jié)省燃料 D.既不能使?fàn)t火瞬間更旺,又不能節(jié)省燃料 7.如果1個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行,則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱是相同的,這個(gè)規(guī)律稱為蓋斯定律。據(jù)此回答下列問題: (1)北京奧運(yùn)會(huì)“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)火炬燃料是丙烯(C3H6)。 丙烷脫氫可得丙烯。 已知:C3H8(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g) ΔH1=+156.6 kJ·mol-1 CH3CH===CH2(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g) ΔH2=+32.4 kJ·mol-1
24、 則相同條件下,丙烷脫氫得丙烯的熱化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知:Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)+10H2O(g) ΔH1=+532.36 kJ·mol-1 Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g) ΔH2=+473.63 kJ·mol-1
25、 寫出Na2CO3·H2O脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 8.(1)32.0 g N2H4在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)?,放出熱?24 kJ(25 ℃時(shí)),N2H4完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 __________________________________________________________
26、______________ ________________________________________________________________________。 (2)水的電離方程式:H2O+H2O H3O++OH-,若液態(tài)肼能夠按照類似方式電離,請(qǐng)寫出電離方程式: ________________________________________________________________________。 (3)若肼和強(qiáng)氧化劑液態(tài)H2O2反應(yīng),產(chǎn)生大量N2和水蒸氣放出大量熱,已知在此條件下0.4 mol肼與足量H2O2(l)反應(yīng)放出256.652 k
27、J的熱量,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________; 若H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,則16 g液態(tài)肼與足量的液態(tài)H2O2反應(yīng)生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是________ kJ。 題組二 燃料的充分燃燒和新能源 9.2009年11月27日,全球最大太陽能辦公大樓亮相山東德州。這座名為“日月壇微排大廈”的太陽能大廈,是2010年第四屆世界太陽城大會(huì)的主會(huì)場(chǎng)??偨ㄖ娣e達(dá)到7.5萬平方米,采用全球首創(chuàng)太陽能熱水供應(yīng)、采暖、制冷、光伏
28、發(fā)電等與建筑結(jié)合技術(shù),是目前世界上最大的集太陽能光熱、光伏、建筑節(jié)能于一體的高層公共建筑。有關(guān)說法不正確的是( ) A.太陽能集熱玻璃管的玻璃屬于硅酸鹽之一 B.光伏光電的材料主要成分是高純度的硅 C.太陽能、生物質(zhì)能源和天然氣都是清潔能源,也是可再生能源 D.傳統(tǒng)制冷劑氟利昂容易造成臭氧空洞 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 9 答案 題組三 綜合探究 10.(2011·保定模擬)紅磷P(s)和Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)生成PCl3(g)和PCl5(g)。反應(yīng)過程和能量關(guān)系如下圖所示(圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。 根據(jù)上圖
29、回答下列問題: (1)P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)PCl5分解成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________________ ______________
30、__________________________________________________________。 上述分解反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。溫度T1時(shí),在密閉容器中加入0.80 mol PCl5,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)PCl5還剩0.60 mol,其分解率α1等于________;若反應(yīng)溫度由T1升高到T2,平衡時(shí)PCl5的分解率為α2,α2________α1(填“大于”、“小于”或“等于)。 (3)工業(yè)上制備PCl5通常分兩步進(jìn)行,先將P和Cl2反應(yīng)生成中間產(chǎn)物PCl3,然后降溫,再和Cl2反應(yīng)生成PCl5。原因是__________________________________。
31、 (4)P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1 mol PCl5的ΔH3=__________,P和Cl2一步反應(yīng)生成1 mol PCl5的ΔH4________ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”)。 (5)PCl5與足量水充分反應(yīng),最終生成兩種酸,其化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 學(xué)案37 反應(yīng)熱的計(jì)算和測(cè)定 能
32、源 【課前準(zhǔn)備區(qū)】 知識(shí)點(diǎn)一 1.一樣 2.間接計(jì)算某些難以直接測(cè)量的反應(yīng)熱 3. 方程式 反應(yīng)熱間的關(guān)系 aAB AB ΔH1=aΔH2 AB ΔH1=-ΔH2 ΔH=ΔH1+ΔH2 知識(shí)點(diǎn)二 1.能量 2.柴草 化石能源 多能源結(jié)構(gòu) 3.(1)①煤 石油 天然氣?、诓荒? (2)①太陽能 氫能 風(fēng)能 地?zé)崮堋『Q竽堋∩镔|(zhì)能 ②可以 4.(1)化石燃料 (2)環(huán)境污染 5.(1)②適當(dāng)過量的空氣 足夠大的接觸面積 粉碎成粉末 噴成霧狀 問題思考 1.實(shí)質(zhì)是能量守恒。 2.當(dāng)熱化學(xué)方程式的方向改變時(shí),ΔH的符號(hào)改變,大小不變。 【課堂活動(dòng)區(qū)
33、】 一、2.(1)正比 (2)① ②反應(yīng)熱ΔH=E(生成物的能量)-E(反應(yīng)物的能量) (3)反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量-生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量 (4)反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物) 反應(yīng)的途徑 相同 (5)n(可燃物)×|ΔH| 二、2.環(huán)形玻璃攪拌棒 溫度計(jì) 3.(1)保溫、隔熱,減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量的損失 (2)堿 (3)吸熱 偏低 典例導(dǎo)悟 1.B [根據(jù)蓋斯定律,將(1)×2+(2)×2-(3)得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l) ΔH=-393.5 kJ·mol-1×2-2×285.8 kJ·mol-1-(-87
34、0.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·mol-1。] 2.H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1 -571.6 285.8 解析 書寫熱化學(xué)方程式時(shí)注意:化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí),ΔH也同等倍數(shù)的改變,故生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式可寫成:H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1或2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1等多種形式。36 g的水蒸氣變成36 g液態(tài)水時(shí)放熱36 g×2.444 kJ·g-1=88 kJ,所以2 mol H2燃燒生成2 mol H2O(l)時(shí),
35、ΔH=-483.6 kJ·mol-1-88 kJ·mol-1=-571.6 kJ·mol-1。氫氣的燃燒熱為1 mol H2燃燒生成1 mol H2O(l)時(shí)放出的熱量,ΔH=-=-285.8 kJ·mol-1。 3.(1)偏小 (2)-56.01 kJ·mol-1 (3)偏小 用醋酸代替鹽酸,醋酸電離要吸收熱量,造成測(cè)得中和熱偏小 (4)偏小 解析 (1)若因?yàn)橛蟹艧岈F(xiàn)象導(dǎo)致少量鹽酸在反應(yīng)中揮發(fā),減少了HCl的量,故測(cè)得的中和熱會(huì)偏小。(4)小題也同理,不洗滌溫度計(jì)上的鹽酸溶液,也會(huì)造成HCl的量減小,測(cè)得中和熱偏小。 (2)溫差(t2-t1)應(yīng)取三次實(shí)驗(yàn)的平均值6.7 ℃來計(jì)算。
36、ΔH=- =- =-56.01 kJ·mol-1。 變式演練 FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1 解析 依據(jù)蓋斯定律:化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的。FeO與CO反應(yīng)方程式:FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g),通過觀察可以發(fā)現(xiàn),此反應(yīng)可用題給的三個(gè)反應(yīng)來表示:[3×①-(2×③+②)],可得該反應(yīng)的反應(yīng)熱:ΔH=[3ΔH1-(2ΔH3+ΔH2)]=[3×(-25 kJ·mol-1)-(19 kJ·mol-1×2-47 kJ·mol-1)]=-11 kJ·mol-1。 【課后練習(xí)區(qū)】
37、高考集訓(xùn) 1.D [反應(yīng)(ⅰ)是可逆反應(yīng),所以254 g I2(g)與2 g H2(g)反應(yīng)生成的HI(g)小于2 mol,放出的熱量小于9.48 kJ,A錯(cuò);由反應(yīng)(ⅰ)-(ⅱ)可得(ⅲ)I2(g)===I2(s)+35.96 kJ,因此,1 mol固態(tài)碘與1 mol氣態(tài)碘所含的能量相差35.96 kJ,B錯(cuò);兩個(gè)反應(yīng)物的產(chǎn)物均為氣態(tài)碘化氫,顯然C錯(cuò);由(ⅲ)可知,1 mol固態(tài)碘比1 mol氣態(tài)碘所含的能量低,故反應(yīng)(ⅱ)的反應(yīng)物總能量比反應(yīng)(ⅰ)的反應(yīng)物的總能量低。] 2.B [斷裂1 mol S—S鍵吸收能量280 kJ,斷裂3 mol F—F鍵吸收能量3×160 kJ,則吸收的總
38、能量為Q吸=280 kJ+3×160 kJ=760 kJ,釋放的總能量為Q放=330 kJ×6=1 980 kJ,由反應(yīng)方程式:S(s)+3F2(g)===SF6(g)可知,ΔH=760 kJ·mol-1-1 980 kJ·mol-1=-1 220 kJ·mol-1。] 3.B [通過計(jì)算×100%=15%,A正確;加入CH3COONa固體CH3COOHCH3COO-+H+平衡向左移動(dòng),α減小,而Ka只與溫度有關(guān),溫度不變,Ka不變,B錯(cuò)誤;通過計(jì)算C項(xiàng)正確;D項(xiàng)將選項(xiàng)中四個(gè)熱化學(xué)方程式編號(hào)為①、②、③、④,則④式=③式×6-②式×6-①式×2,即-393.5 kJ·mol-1×6+28
39、3.0 kJ·mol-1×6-489.0 kJ·mol-1×2=-1 641.0 kJ·mol-1,D項(xiàng)正確。] 4.A [本題考查蓋斯定律。據(jù)題可知,第三個(gè)反應(yīng)可以是第一個(gè)反應(yīng)和第二個(gè)反應(yīng)的兩倍之和。故ΔH3=ΔH1+2ΔH2。] 5.C [根據(jù)題意可得如下熱化學(xué)方程式:HCN(aq)+OH-(aq)===CN-(aq)+H2O(l) ΔH=-12.1 kJ·mol-1,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-55.6 kJ·mol-1,依據(jù)蓋斯定律得到:HCN(aq)===H+(aq)+CN-(aq) ΔH=(-12.1 kJ·mol-1)-(-55.6 kJ·mol
40、-1) =+43.5 kJ·mol-1。] 考點(diǎn)集訓(xùn) 1.A [×(2)-(1)就可得2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s),則ΔH=ΔH2-ΔH1=824.4 kJ·mol-1。] 2.B [設(shè)112 L即5 mol混合氣體中H2的物質(zhì)的量為x,則285.8x+890(5-x)=3 695,解得:x=1.25 mol n(H2)∶n(CH4)=1.25 mol∶3.75 mol=1∶3。] 3.C [當(dāng)放出熱量為314.624 kJ時(shí),參加反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量為×2 mol=3.2 mol,故SO2的轉(zhuǎn)化率為×100%=80%。] 4.A [將(1)減去(2)可得到
41、3O2(g)===2O3(g) ΔH=+284.2 kJ·mol-1,即等質(zhì)量的反應(yīng)物O2比生成物O3能量低,反應(yīng)吸熱,O2比O3穩(wěn)定,A選項(xiàng)正確。] 5.A [未經(jīng)分類的生活垃圾使用填埋法處理的措施不僅污染環(huán)境,還造成資源浪費(fèi),③不正確。] 6.A 7.(1)C3H8(g)―→CH3CHCH2(g)+H2(g) ΔH=+124.2 kJ·mol-1 (2)Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH=+58.73 kJ·mol-1 解析 (1)由C3H8(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g) ΔH1=+156.6 kJ·mol-1① C
42、H3CH===CH2(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g) ΔH=+32.4 kJ·mol-1② ①-②可以得到 C3H8(g)―→CH3CH===CH2(g)+H2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2=+156.6 kJ·mol-1-32.4 kJ·mol-1=+124.2 kJ·mol-1 (2)根據(jù)蓋斯定律,將題中反應(yīng)①-②得: Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH=+58.73 kJ·mol-1 8.(1)N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l) ΔH=-624 kJ·mol-1 (2)N2H4+N2H4
43、N2H+N2H (3)N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63 kJ·mol-1 408.815 解析 (1)32 g N2H4液體恰為1 mol,25 ℃、101 kPa時(shí)生成液態(tài)水,即可書寫成:N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l) ΔH=-624 kJ·mol-1。 (2)類比推理,則N2H4+N2H4 N2H+N2H。 (3)生成水蒸氣時(shí)0.4 mol肼與足量H2O2反應(yīng)放出256.652 kJ的熱量,則同條件下1 mol肼與足量H2O2反應(yīng)放出641.63 kJ熱量,故其熱化學(xué)方程式為 N2H
44、4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63 kJ·mol-1,當(dāng)生成液態(tài)水時(shí),其熱化學(xué)方程式為N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l) ΔH=-817.63 kJ·mol-1,所以16 g液態(tài)肼(0.5 mol)與足量的液態(tài)H2O2反應(yīng),放出817.63×=408.815 kJ的熱量。 9.C 10.(1)Cl2(g)+P(s)===PCl3(g) ΔH=-306 kJ·mol-1 (2)PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93 kJ·mol-1 25% 大于 (3)兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng),降溫有
45、利于提高產(chǎn)率,防止產(chǎn)物分解 (4)-399 kJ·mol-1 等于 (5)PCl5+4H2O===H3PO4+5HCl 解析 (1)產(chǎn)物的總能量減去反應(yīng)物的總能量就等于反應(yīng)熱,結(jié)合圖象可知,PCl3和反應(yīng)物P和Cl2的能量差值為306 kJ,因此該熱化學(xué)反應(yīng)方程式為P(s)+Cl2(g)===PCl3(g) ΔH=-306 kJ·mol-1。 (2)根據(jù)圖象可知PCl5和PCl3之間的能量差值為 93 kJ,因此PCl5分解成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式為:PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=93 kJ·mol-1,加入0.80 mol PCl5,剩余0.60 mol,因此PCl5的分解率為×100%=25%,由于該反應(yīng)ΔH>0即為吸熱反應(yīng),因此升高溫度,平衡右移,故α2>α1。 (3)由于兩個(gè)反應(yīng)都是放熱反應(yīng),降低溫度有利于平衡右移,提高產(chǎn)率。同時(shí)由于PCl5受熱易分解,因此溫度低防止其分解。 (4)根據(jù)蓋斯定律求得:ΔH3=-399 kJ·mol-1。且ΔH3=ΔH4,與反應(yīng)的途徑無關(guān),只與起始物質(zhì)、終了物質(zhì)有關(guān)。 (5)PCl5和水發(fā)生反應(yīng),生成兩種酸只能是H3PO4和HCl,其化學(xué)方程式是 PCl5+4H2O===H3PO4+5HCl。
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