一輪學案第六章第一講化學反應與能量的變化

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關閉Word文檔返回原板塊。第六章化學反應與能量第一講化學反應與能量的變化

考點一焓變反應熱(命題指數(shù)★★★★★)1.化學反應的實質(zhì)與特征:(1)實質(zhì):反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成。(2)特征:既有物質(zhì)變化,又伴有能量變化,通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。2.反應熱和焓變:(1)反應熱:化學反應中放出或吸收的熱量。(2)焓變:在恒壓條件下化學反應的熱效應,其符號為ΔH,單位是kJ/mol(或kJ·mol-1)。3.吸熱反應和放熱反應:(1)從反應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。①可燃物的燃燒;②酸堿中和反應;③大多數(shù)化合反應;④金屬跟酸的置換反應;⑤物質(zhì)的緩慢氧化。(4)常見吸熱反應。①大多數(shù)分解反應;②Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應;③碳和水蒸氣、C和CO2的反應。1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)物質(zhì)發(fā)生化學變化都伴有能量的變化。 ()

提示:√。任何化學反應均有化學鍵的斷裂和形成,斷鍵吸熱,成鍵放熱,所以一定伴隨著能量變化。(2)放熱反應不需要加熱就能反應,吸熱反應不加熱就不能反應。 ()

提示:×?；瘜W反應是吸熱還是放熱與反應條件沒有必然聯(lián)系。(3)NH4NO3固體溶于水時吸熱,屬于吸熱反應。 ()

提示:×。NH4NO3固體溶于水是物理變化,不屬于吸熱反應。(4)同溫同壓下,反應H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同。 ()

提示:×。焓變與反應條件無關,此反應在光照和點燃條件下的ΔH相同。(5)活化能越大,表明反應斷裂舊化學鍵需要克服的能量越大。 ()

提示:√。斷裂舊化學鍵所需要克服的能量總和就等于該反應的活化能,故說法正確。2.H2O2分解反應過程能量變化如圖所示:(1)該反應是(填“吸熱”或“放熱”)反應,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)ΔH=。

(2)使用MnO2催化劑,E3將(填“升高”“降低”或“不變”)。

提示:(1)放熱2(E1-E2)(2)降低。根據(jù)圖示可知,該反應是放熱反應;根據(jù)圖中數(shù)據(jù),2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)ΔH=2(E1-E2);使用催化劑,能降低反應的活化能。命題角度1:反應熱與能量變化的關系【典例1】某反應使用催化劑后,其反應過程中能量變化如圖所示,下列說法錯誤的是 ()

A.總反應為放熱反應B.使用催化劑后,活化能不變C.反應①是吸熱反應,反應②是放熱反應D.ΔH=ΔH1+ΔH2【解析】選B。由題圖可知,反應①是吸熱反應,反應②是放熱反應,總反應是放熱反應,且ΔH=ΔH1+ΔH2,A、C、D項正確;催化劑能降低反應的活化能,B項錯誤。已知反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,在催化劑存在時反應過程中的能量變化如圖所示。下列敘述正確的是 ()

A.反應的ΔH=E4-E3+E2-E1B.加入催化劑,ΔH不變,活化能降低,反應速率加快C.加入催化劑后反應經(jīng)過兩步完成,其中第一步?jīng)Q定反應速率D.向密閉容器中充入1molN2和3molH2發(fā)生反應達平衡時,放出92.4kJ熱量

【解析】選B。A.①A→B的反應焓變?yōu)镋1-E2,②B→C的反應焓變?yōu)镋3-E4,①+②可得:A→C,結合蓋斯定律A→C的反應焓變?yōu)镋1-E2+E3-E4,故A錯誤;B.加入催化劑可以改變反應歷程,降低反應活化能,加快反應速率,但是不改變始終態(tài),所以焓變不變,故B正確;C.由圖可知加入催化劑后反應經(jīng)過兩步完成,第一步反應的活化能E1小于第二步反應的活化能E3,所以第二步反應較慢,其決定總反應速率,故C錯誤;D.由3H2(g)+N2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1可知,若消耗3molH2和1molN2,會放出92.4kJ熱量,但向密閉容器中充入3molH2和1molN2,由于該反應是可逆反應,無法完全反應,所以反應放出熱量小于92.4kJ,故D錯誤?！舅季S升華】兩道試題均考查了化學反應的催化歷程中能量的變化。解答此類問題時需注意:

(1)分析能量示意圖時,要明確反應物、中間產(chǎn)物、生成物,根據(jù)物質(zhì)能量的高低判斷反應過程中的能量變化,注意催化劑的加入可降低反應的活化能,但不會改變反應的焓變。(2)若題目中出現(xiàn)粒子構成時,要觀察粒子結構的變化,分析不同反應階段化學鍵的斷裂或形成情況,最終確定反應過程中的能量變化?！緜溥x例題】中國學者在水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH]中突破了低溫下高轉化率與高反應速率不能兼得的難題,該過程是基于雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化實現(xiàn)的。反應過程示意圖如下:

下列說法正確的是 ()

A.過程Ⅰ、過程Ⅲ均為放熱過程B.過程Ⅲ生成了具有極性共價鍵的H2、CO2C.使用催化劑降低了水煤氣變換反應的ΔHD.圖示過程中的H2O均參與了反應過程【解析】選D。根據(jù)反應過程示意圖,過程Ⅰ是水分子中的化學鍵斷裂的過程,為吸熱過程,故A錯誤;過程Ⅲ中CO、氫氧原子團和氫原子形成了二氧化碳、水和氫氣,H2中的化學鍵為非極性鍵,故B錯誤;催化劑不能改變反應的ΔH,故C錯誤;根據(jù)反應過程示意圖,過程Ⅰ中水分子中的化學鍵斷裂,過程Ⅱ也是水分子中的化學鍵斷裂的過程,過程Ⅲ中形成了水分子,因此H2O均參與了反應過程,故D正確。命題角度2:利用鍵能計算ΔH【典例2】工業(yè)上,在一定條件下利用乙烯和水蒸氣反應制備乙醇,化學原理為CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)ΔH。已知幾種共價鍵的鍵能如表所示:

化學鍵C—HCCH—OC—CC—O鍵能/(kJ·mol-1)413615463348351則上述反應式中,ΔH=。

【解析】題述反應式中,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

在題干條件不變的情況下,下列說法中錯誤的是 ()

A.碳碳雙鍵的鍵能小于碳碳單鍵的鍵能的2倍B.相同時間段內(nèi),反應中用三種物質(zhì)表示的反應速率相等C.上述合成乙醇的反應是放熱反應D.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g)ΔH=-96kJ·mol-1

【解析】選D。由題中數(shù)據(jù)可知,碳碳雙鍵的鍵能小于碳碳單鍵的鍵能的2倍,A正確;反應混合物中,各物質(zhì)的化學計量數(shù)相同,所以相同時間段內(nèi),反應中用三種物質(zhì)表示的反應速率相等,B正確;上述反應式中,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,所以此反應為放熱反應,C正確;反應CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g)與合成乙醇的反應方向相反,可知其ΔH=+34kJ·mol-1,D錯誤。

【備選例題】N4分子結構為正四面體形(如圖所示)。已知:斷裂N4(g)中1molN—N鍵吸收193kJ能量,形成N2(g)中1molN≡N放出941kJ能量。下列說法正確的是 ()

A.形成1molN4(g)中的化學鍵放出193kJ的能量

B.N4(g)比N2(g)更穩(wěn)定C.1molN2(g)完全轉化為N4(g),體系的能量增加362kJ

D.N4(g)2N2(g)ΔH=+724kJ·mol-1

【解析】選C。從結構圖中可看出,一個N4分子中含有6個N—N鍵,形成1molN4(g)中的化學鍵放出6×193kJ的能量,A項錯誤;從結構圖中可看出,一個N4分子中含有6個N—N鍵,根據(jù)N4(g)2N2(g)可知ΔH=6×193kJ·mol-1-2×941kJ·mol-1=-724kJ·mol-1,這說明N2(g)的總能量小于N4(g),因此N2(g)比N4(g)更穩(wěn)定,B項錯誤;根據(jù)B選項中分析可知1molN2(g)完全轉化為N4(g),體系的能量增加362kJ,C項正確;由B項分析可知,D項錯誤。

1.圖解反應熱與活化能的關系:(1)注意活化能在圖示中的意義。①從反應物至最高點的能量數(shù)值表示正反應的活化能(E1);②從最高點至生成物的能量數(shù)值表示逆反應的活化能(E2);③ΔH=E1-E2。(2)催化劑只影響正、逆反應的活化能,而不影響反應的焓變。(3)涉及反應熱的有關計算時,要特別注意圖示中反應物和生成物的物質(zhì)的量。2.利用鍵能計算ΔH的方法:(1)計算公式:ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能。(2)常見1mol物質(zhì)中的化學鍵數(shù)目。

物質(zhì)CO2(CO)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)鍵數(shù)2464物質(zhì)石墨金剛石S8(S—S)Si鍵數(shù)1.5282命題點1:反應熱過程中的能量變化(基礎性考點)1.(雙選)根據(jù)如圖所示的反應,判斷下列說法中錯誤的是()

A.CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量B.該反應的焓變小于零C.該反應中既有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂,化學鍵斷裂吸收能量,化學鍵生成放出能量D.由該反應可推出凡是需要加熱才發(fā)生的反應均為吸熱反應【解析】選B、D。因為碳酸鈣受熱分解是吸熱反應,所以CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量,焓變大于零,A項正確,B項錯誤;在CaCO3中,Ca2+和CQUOTE之間存在離子鍵,CQUOTE中C與O之間存在共價鍵,故反應中既有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂,斷鍵吸收能量,成鍵放出能量,C項正確;需要加熱才發(fā)生的反應不一定為吸熱反應,如碳的燃燒反應就是放熱反應,D項錯誤。2.關于2NO(g)+O22NO2(g)的反應歷程與能量變化關系如圖所示,下列敘述正確的是 ()

A.第Ⅱ步反應物的活化能高于第Ⅰ步B.使用合適的催化劑可以減小E1、E2和E3C.第Ⅰ步和第Ⅱ步反應均為吸熱反應D.NO3為反應的最終產(chǎn)物之一【解析】選A。第Ⅱ步反應物的活化能高于第Ⅰ步,A正確;使用合適的催化劑只能減小反應的活化能,E3為反應的ΔH,不能改變,B錯誤;第Ⅱ步反應是放熱反應,C錯誤;NO3為反應的中間產(chǎn)物,D錯誤。命題點2:與ΔH相關的基本計算(綜合性考點)3.用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl。利用如下反應,可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-115.6kJ·mol-1。下列說法正確的是 ()

A.該反應的活化能為115.6kJ·mol-1

B.使用催化劑能使該反應的焓變增大C.該反應的正反應活化能比逆反應活化能大D.斷裂H2O(g)中1molH—O鍵比斷裂HCl(g)中1molH—Cl鍵所需能量多

【解析】選D。A項,活化能不等于反應熱,錯誤。B項,催化劑對反應焓變的大小無影響,錯誤。C項,ΔH=正反應活化能-逆反應活化能<0,故正反應活化能比逆反應活化能小,錯誤。D項,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,故斷開1molH—O鍵比斷開1molH—Cl鍵所需能量多,正確。

4.根據(jù)如圖能量關系示意圖,下列說法正確的是 ()

A.1molC(s)與1molO2(g)的能量之和為393.5kJ

B.反應2CO(g)+O2(g)2CO2(g)中,生成物的總能量大于反應物的總能量C.由C(s)→CO(g)的熱化學方程式為2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221.2kJ·mol-1

D.熱值指一定條件下單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量,則CO熱值為-10.1kJ·mol-1

【解析】選C。A項,由圖可知1molC(s)與1molO2(g)的能量比1molCO2(g)能量高393.5kJ,錯誤;B項,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)為放熱反應,生成物的總能量小于反應物的總能量,錯誤;C項,由圖可知1molC(s)與O2(g)生成1molCO(g)放出熱量為393.5kJ-282.9kJ=110.6kJ,且物質(zhì)的量與熱量成正比,焓變?yōu)樨?則熱化學方程式為2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221.2kJ·mol-1,正確;D項,若熱值指一定條件下單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量,則CO的熱值為QUOTE≈10.1kJ·g-1,錯誤。

命題點3:活化能與能量變化的圖示分析(應用性考點)5.(2021年湖南適應性測試)活潑自由基與氧氣的反應一直是關注的熱點。HNO自由基與O2反應過程的能量變化如圖所示:下列說法正確的是 ()

A.該反應為吸熱反應B.產(chǎn)物的穩(wěn)定性:P1>P2C.該歷程中最大正反應的活化能E正=186.19kJ·mol-1

D.相同條件下,由中間產(chǎn)物Z轉化為產(chǎn)物的速率:v(P1)<v(P2)【解析】選C。A項:由題圖可以看出,反應物的能量高于產(chǎn)物P1、P2的能量,反應為放熱反應,故A項錯誤;B項:能量越低越穩(wěn)定,P1能量高于P2,所以穩(wěn)定性P2>P1,故B項錯誤;C項:由圖示可知中間產(chǎn)物Z到過渡態(tài)Ⅳ所需的活化能最大,則E正=-18.92kJ·mol-1-(-205.11kJ·mol-1)=186.19kJ·mol-1,所以C項正確;D項:由圖示可知,由Z到產(chǎn)物P1所需的活化能低于由Z到產(chǎn)物P2所需的活化能,則由中間產(chǎn)物Z轉化為產(chǎn)物的速率:v(P1)>v(P2),故D項錯誤。

【加固訓練—拔高】1.研究表明N2O與CO在Fe+作用下發(fā)生反應的能量變化及反應歷程如圖所示,下列說法錯誤的是 ()

A.反應總過程ΔH<0B.Fe+使反應的活化能減小C.FeO+也是該反應的催化劑D.Fe++N2OFeO++N2、FeO++COFe++CO2兩步反應均為放熱反應【解析】選C。A項,反應總過程為N2O+CON2+CO2,根據(jù)圖示可知,反應物總能量高于生成物總能量,為放熱反應,ΔH<0,正確;B項,根據(jù)反應歷程,Fe+為催化劑,能夠降低反應的活化能,正確;C項,FeO+為中間產(chǎn)物,而不是催化劑,錯誤;D項,根據(jù)圖示,Fe++N2OFeO++N2、FeO++COFe++CO2兩反應中反應物總能量均高于生成物總能量,均為放熱反應,正確。2.(2021·廣州模擬)多相催化反應是在催化劑表面通過吸附、解吸過程進行的。如圖,我國學者發(fā)現(xiàn)T℃時,甲醇(CH3OH)在銅基催化劑上的反應機理如下:

反應Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH1=akJ·mol-1

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

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

下列有關說法中正確的是 ()

A.反應Ⅰ是放熱反應B.1molCH3OH(g)和H2O(g)的總能量大于1molCO2(g)和3molH2(g)的總能量

C.c>0D.優(yōu)良的催化劑降低了反應的活化能,并減少ΔH3,節(jié)約了能源

【解析】選C。根據(jù)圖象可知反應Ⅰ生成物能量大于反應物能量,因此為吸熱反應,故A錯誤;根據(jù)圖象可知1molCH3OH(g)和H2O(g)的總能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的總能量,故B錯誤;1molCH3OH(g)和H2O(g)的總能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的總能量,是吸熱反應,因此c>0,故C正確;優(yōu)良的催化劑降低了反應的活化能,焓變不變,焓變只能由反應物和生成物總能量決定,故D錯誤。

3.某反應過程中體系的能量變化如圖所示,下列說法錯誤的是 ()

A.反應過程可表示為QUOTEQUOTEQUOTEB.E1為反應物的總能量與過渡態(tài)的能量差,稱為正反應的活化能C.正反應的熱效應ΔH=E1-E2<0,所以正反應為放熱反應D.此圖中逆反應的熱效應ΔH=E1-E2<0,所以逆反應為放熱反應【解析】選D。由圖可知,正反應放熱,ΔH為負值;逆反應吸熱,ΔH為正值,D錯誤。考點二熱化學方程式(命題指數(shù)★★★★★)學生用書P129

1.概念:表示參與化學反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量和反應熱的關系的化學方程式。2.意義:表明了化學反應中的物質(zhì)變化和能量變化。例如:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,表示25℃,101kPa下,2mol氫氣和1mol氧氣反應生成2mol液態(tài)水時放出571.6kJ的熱量。

3.書寫熱化學方程式注意事項:(1)注明反應條件:反應熱與測定條件(溫度、壓強等)有關。絕大多數(shù)反應是在25℃、101kPa下進行的,可不注明。

(2)注明物質(zhì)狀態(tài):常用s、l、g、aq分別表示固體、液體、氣體、溶液。(3)注意符號、單位:ΔH應包括“+”或“-”、數(shù)值和單位(kJ·mol-1)。(4)區(qū)別于普通方程式:一般不注“↑”“↓”以及“點燃”“加熱”等。(5)注意熱化學方程式的化學計量數(shù):熱化學方程式中各物質(zhì)化學式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量,可以是整數(shù),也可以是分數(shù)。且化學計量數(shù)必須與ΔH相對應,如果化學計量數(shù)加倍,則ΔH也要加倍。(6)同素異形體轉化的熱化學方程式除了注明狀態(tài)外,還要注明名稱。1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)熱化學方程式僅能表示化學反應中的能量變化。 ()

提示:×。熱化學方程式既能表示化學反應中的能量變化也能表示物質(zhì)變化。(2)熱化學方程式H2(g)+QUOTEO2(g)

H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1表示的意義:發(fā)生上述反應生成1molH2O(g)時放出241.8kJ的熱量。 ()

提示:√。該熱化學方程式表示1molH2(g)與QUOTEmolO2(g)完全反應生成1molH2O(g)時放出熱量241.8kJ。(3)H2(g)+QUOTEO2(g)H2O(l)ΔH1和2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH2中的ΔH1=ΔH2。()

提示:×。依據(jù)ΔH的數(shù)值與系數(shù)成正比,故ΔH2=2ΔH1。(4)已知相同條件下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH1,反應2SO2(s)+O2(g)2SO3(g)ΔH2,則ΔH1>ΔH2。 ()

提示:×。由于固體轉化為氣體需要吸收能量,故第二個反應放出的熱量小于第一個反應放出的熱量,但因為ΔH<0,故ΔH1<ΔH2。2.(1)25℃、101kPa時,1molCH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體,放出890.3kJ的熱量,表示其反應熱的化學方程式為。

(2)已知化學反應A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量變化如圖所示,請寫出該反應的熱化學方程式:。

【解析】(2)由圖可知,生成物總能量高于反應物總能量,故該反應為吸熱反應,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命題角度1:熱化學方程式的正誤判斷【典例1】已知:25℃、101kPa時1mol辛烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出熱量為5518kJ;強酸和強堿在稀溶液中發(fā)生反應生成1molH2O時放出的熱量為57.3kJ,則下列熱化學方程式書寫正確的是 ()

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】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)值是否與前面的化學計量數(shù)相對應。①中水的狀態(tài)應為液態(tài)且焓變數(shù)值與方程式的化學計量數(shù)不對應,故錯誤;③錯在沒有標出是在水溶液中的反應,正確的熱化學方程式為H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3kJ·moQUOTE。

(1)(證據(jù)推理與模型認知)根據(jù)題意,能否認為101kPa時,辛烷的燃燒熱為5518kJ·mol-1?

提示:能。題意中1mol辛烷完全燃燒,且產(chǎn)物中的水為液態(tài)水,符合燃燒熱的定義。(2)(變化觀念與平衡思想)由已知條件,熱化學方程式2H+(aq)+SQUOTE(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)ΔH=-114.6kJ·mol-1書寫是否正確?

提示:錯誤。當有BaSO4沉淀生成時,反應放出的熱量會增加,上述反應放出的熱量大于生成2molH2O(l)時放出的熱量,大于114.6kJ?！緜溥x例題】根據(jù)能量變化示意圖,下列熱化學方程式正確的是 ()

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】選D。根據(jù)圖象可知,合成氨反應的反應物的能量和大于生成物的能量和,所以該反應為放熱反應,ΔH<0,則生成1molNH3(g)的ΔH=-(b-a)kJ·mol-1,生成1molNH3(l)的ΔH=-(b+c-a)kJ·mol-1,只有D項正確。命題角度2:熱化學方程式的書寫【典例2】一定條件下,在水溶液中1molCl-、ClQUOTE(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相對大小如圖所示。

BA+C反應的熱化學方程式為

(用離子符號表示)。

【解析】根據(jù)化合價可知,A為Cl-,B為ClO-,C為ClQUOTE,D為ClQUOTE。BA+C的熱化學方程式為3ClO-(aq)2Cl-(aq)+ClQUOTE(aq)ΔH=(2×0+63-3×60)kJ·mol-1=-117kJ·mol-1。

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

在題干條件不變的情況下,回答下列問題:(1)A、B、C、D四種離子中最穩(wěn)定的是(填寫離子符號)。

(2)若能量最高的點對應的離子為E(+3,100),EB+C反應的熱化學方程式為_______________________________(用離子符號表示)。

【解析】(1)能量越低越穩(wěn)定,所以最穩(wěn)定的為A,即Cl-。(2)EB+C的熱化學方程式為2ClQUOTE(aq)ClQUOTE(aq)+ClO-(aq)ΔH=(63+60-2×100)kJ·mol-1=-77kJ·mol-1。答案:(1)Cl-(2)2ClQUOTE(aq)ClQUOTE(aq)+ClO-(aq)ΔH=-77kJ·mol-1書寫熱化學方程式的程序命題點1:熱化學方程式的正誤判斷(基礎性考點)1.已知1g物質(zhì)完全燃燒時的反應熱叫作該物質(zhì)的熱值。有以下能量轉化圖,下列說法不正確的是 ()

A.轉化Ⅰ的熱化學方程式為:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mo

QUOTEB.轉化Ⅱ的熱化學方程式為:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-565.8kJ·mo

QUOTEC.由C→CO的熱化學方程式為:2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-110.6kJ·mo

QUOTED.CO的熱值為-10.1kJ·

QUOTE【解析】選C。由題給物質(zhì)能量轉化圖可得:轉化Ⅰ是C→CO2,熱化學方程式為:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-393.5kJ·moQUOTE,A正確;轉化Ⅱ是CO→CO2,熱化學方程式為CO(g)+QUOTEO2(g)CO2(g)ΔH=-282.9kJ·mol-1,B正確;C→CO的熱化學方程式為:C(s)+QUOTEO2(g)CO(g)ΔH=-(393.5kJ·mol-1-282.9kJ·mol-1)=-110.6kJ·moQUOTE,即:2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221.2kJ·mol-1,C錯誤;由熱值的定義結合能量轉化圖可知,CO的熱值為-QUOTE=-10.1kJ·QUOTE,D正確。

2.下列熱化學方程式正確的是 ()

選項已知條件熱化學方程式AH2的燃燒熱為akJ·mol-1H2+Cl22HClΔH=-akJ·mol-1B1molSO2、0.5molO2完全反應,放出熱量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紅磷能量多bkJP4(白磷,s)4P(紅磷,s)ΔH=-4bkJ·mol-1【解析】選D。選項A中符合已知條件的應是H2和O2反應,A錯;ΔH應為-196.6kJ·mol-1,B錯;選項C中由于生成BaSO4沉淀,放出的熱量大于114.6kJ,C錯。

命題點2:根據(jù)信息書寫熱化學方程式(應用性考點)3.依據(jù)事實寫出下列反應的熱化學方程式。(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2gSiH4自燃放出熱量89.2kJ。SiH4自燃的熱化學方程式為

______________________________________________。

(2)CuCl(s)與O2反應生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25℃、101kPa下,已知該反應每消耗1molCuCl(s),放熱44.4kJ,該反應的熱化學方程式是

______________________________________________。

(3)如圖1是1molNO2和1molCO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式:__________________________。

(4)化學反應N2+3H22NH3的能量變化如圖2所示(假設該反應反應完全)。試寫出N2(g)和H2(g)反應生成NH3(l)的熱化學方程式:____________________。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

【加固訓練—拔高】1.寫出下列反應的熱化學方程式。

(1)0.1molCl2與焦炭、TiO2完全反應,生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物,放熱4.28kJ,該反應的熱化學方程式為__________。

(2)Si與Cl兩元素的單質(zhì)反應生成1molSi的最高價化合物,恢復至室溫,放熱687kJ,已知該化合物的熔、沸點分別為-69℃和58℃。寫出該反應的熱化學方程式:____________。

(3)化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應可生成化合物AX5。已知AX3的熔點和沸點分別為-93.6℃和76℃,AX5的熔點為167℃。室溫時AX3與氣體X2反應生成1molAX5,放出熱量123.8kJ。該反應的熱化學方程式為____________。

【解析】(1)該還原性氣體為CO,易水解生成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物為TiCl4,反應的化學方程式為2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)ΔH=-QUOTE×2=-85.6kJ·mol-1。(2)Si與Cl2反應生成SiCl4,因其熔、沸點分別為-69℃和58℃,故室溫下,SiCl4的狀態(tài)為液態(tài)。反應的熱化學方程式為Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l)ΔH=-687kJ·mol-1。(3)由AX3和AX5的熔、沸點可知室溫下

AX3為液態(tài),AX5為固態(tài),反應的熱化學方程式為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-1

2.(1)已知1L1mol·L-1(NH4)2CO3溶液與2L1mol·L-1Ba(OH)2溶液加熱充分反應,放出100kJ的熱量,寫出該反應的熱化學方程式。

(2)在一定條件下,S8(s)和O2(g)發(fā)生反應依次轉化為SO2(g)和SO3(g)。反應過程和能量關系可用如圖簡單表示(圖中的ΔH表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。

①寫出表示S8燃燒熱的熱化學方程式:________________________________。

②寫出SO3分解生成SO2和O2的熱化學方程式:____________________。【解析】(1)根據(jù)(NH4)2CO3溶液與Ba(OH)2的用量可知Ba(OH)2過量,所以應該由(NH4)2CO3的物質(zhì)的量進行反應熱的計算,另外注意各物質(zhì)的狀態(tài)的確定:氣體為g,沉淀為s;水為l;溶于水的物質(zhì)為aq;(2)①S8(s)和O2(g)發(fā)生反應轉化為SO2(g)時放熱為燃燒熱,由圖可知生成1molSO2(g)放出熱量為akJ,則燃燒熱的熱化學方程式為S8(s)+8O2(g)8SO2(g)ΔH=-8akJ·mol-1,②依據(jù)圖象分析結合反應能量變化,寫出化學方程式,標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應熱,SO3分解生成SO2和O2的熱化學方程式為SO3(g)SO2(g)+QUOTEO2(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)+QUOTEO2(g)ΔH=+bkJ·mol-1

考點三燃燒熱中和熱能源(命題指數(shù)★★★★)學生用書P131

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不同點反應物的量1mol不一定為1mol生成物的量不確定生成物水為1mol反應熱含義101kPa時,1mol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)生中和反應生成1mol水時所放出的熱量表示方法燃燒熱為ΔH=-akJ·mol-1(a>0)強酸與強堿在稀溶液中反應的中和熱為57.3kJ·mol-1或ΔH=-57.3kJ·mol-12.中和熱的測定:(1)裝置(請在橫線上填寫儀器名稱)

(2)計算公式:ΔH=-QUOTEkJ·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熱數(shù)值偏小。3.能源:1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)向汽油中添加甲醇后,該混合燃料的熱值不變。 ()

提示:×。反應熱不同,等質(zhì)量時放出的熱量不同,熱值不同。(2)1molH2燃燒放出的熱量為H2的燃燒熱。 ()

提示:×。1molH2完全燃燒(即生成1mol液態(tài)H2O)放出的熱量為H2的燃燒熱。(3)甲烷的燃燒熱ΔH=-890.3kJ·mol-1,則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3kJ·mol-1。 ()

提示:×。應生成液態(tài)水。(4)已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,則Ca(OH)2和HCl反應的反應熱ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1。 ()

提示:×。Ca(OH)2和HCl的狀態(tài)及物質(zhì)的量未確定。(5)氫氣的燃燒熱為285.5kJ·mol-1,則電解水的熱化學方程式為2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+285.5kJ·mol-1。 ()

提示:×。燃燒熱規(guī)定可燃物必須是1mol,正確的是2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+571kJ·mol-1。2.三油酸甘油酯(相對分子質(zhì)量884)在體內(nèi)代謝時可發(fā)生如下反應:C57H104O6(s)+80O2(g)57CO2(g)+52H2O(l)已知燃燒1kg該化合物釋放出熱量3.8×104kJ。三油酸甘油酯的燃燒熱為。

【解析】燃燒1kg三油酸甘油酯釋放出熱量3.8×104kJ,燃燒1mol三油酸甘油酯釋放出熱量為QUOTE×3.8×104kJ≈3.4×104kJ,則三油酸甘油酯的燃燒熱為3.4×104kJ·mol-1。

答案:3.4×104kJ·mol-1

命題角度1:對燃燒熱的認識【典例1】(雙選)一些烷烴的燃燒熱如下表:化合物燃燒熱/(kJ·mol-1)化合物燃燒熱/(kJ·mol-1)甲烷890.3正丁烷2878.0乙烷1560.8異丁烷2869.6丙烷2221.52-甲基丁烷3531.3下列說法正確的是()

A.乙烷燃燒的熱化學方程式為2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)ΔH=-1560.8kJ·mol-1

B.穩(wěn)定性:正丁烷<異丁烷C.正戊烷的燃燒熱大于3531.3kJ·mol-1

D.相同質(zhì)量的烷烴,碳的質(zhì)量分數(shù)越大,燃燒放出的熱量越多【解析】選B、C。表示乙烷燃燒的熱化學方程式中,H2O應為液態(tài),且該反應的ΔH=-3121.6kJ·mol-1,A錯誤;由表中燃燒熱數(shù)據(jù)可知,1mol正丁烷、異丁烷分別完全燃燒時,正丁烷放出的熱量多,說明等量的兩種物質(zhì),正丁烷具有的能量高于異丁烷,則異丁烷更穩(wěn)定,B正確;2-甲基丁烷的穩(wěn)定性強于正戊烷,由于2-甲基丁烷的燃燒熱為3531.3kJ·mol-1,故正戊烷的燃燒熱大于3531.3kJ·mol-1,C正確;由表中數(shù)據(jù)分析可知,相同質(zhì)量的烷烴,碳的質(zhì)量分數(shù)越大,燃燒放出的熱量越少,D錯誤。

(1)(科學態(tài)度與社會責任)熱氣球燃燒器的燃料通常為石油液化氣,其成分為丙烷和丁烷,根據(jù)表中數(shù)據(jù),試寫出丙烷燃燒的熱化學方程式。提示:C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2221.5kJ·mol-1。(2)(科學探究與創(chuàng)新意識)已知氫氣燃燒的熱化學方程式為2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,試比較同質(zhì)量的氫氣和丙烷燃燒,產(chǎn)生的熱量比值約為多少?氫氣是未來的能源,除產(chǎn)生的熱量大之外,還具有哪些優(yōu)點?

提示:同質(zhì)量的氫氣與丙烷燃燒,44g丙烷產(chǎn)生熱量為2221.5kJ,44g氫氣產(chǎn)生熱量為571.6×11=6287.6kJ。故比值為QUOTE≈2.83∶1。氫氣原料資源豐富,產(chǎn)物無污染等。【備選例題】25℃、101kPa下,碳、氫氣、甲烷和葡萄糖的燃燒熱依次是393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、890.3kJ·mol-1、2800kJ·mol-1,則下列熱化學方程式正確的是 ()

A.C(s)+QUOTEO2(g)CO(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1

B.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=+571.6kJ·mol-1

C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3kJ·mol-1

D.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2800kJ·mol-1

【解析】選D。A中碳未完全燃燒;B中應為放熱反應ΔH=-571.6kJ·mol-1;C中H2O應為液態(tài)。命題角度2:中和熱的實驗測定【典例2】利用如圖所示裝置測定中和熱的實驗步驟如下:①用量筒量取50mL0.50mol·L-1鹽酸倒入小燒杯中,測出鹽酸溫度;

②用另一量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,并用同一溫度計測出其溫度;

③將NaOH溶液倒入小燒杯中,設法使之混合均勻,測定混合液最高溫度?；卮鹣铝袉栴}:(1)寫出該反應的熱化學方程式[生成1molH2O(l)時的反應熱為-57.3kJ·mol-1]:。

(2)為什么所用NaOH溶液要稍過量?。

(3)倒入NaOH溶液的正確操作是(填字母)。

A.沿玻璃棒緩慢倒入B.分三次倒入

C.一次迅速倒入(4)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是(填字母)。

A.用溫度計小心攪拌B.揭開泡沫塑料板用玻璃棒攪拌C.輕輕地振蕩燒杯D.用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒上下輕輕地攪動(5)假設鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反應后生成溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1。為了計算中和熱,某學生實驗記錄數(shù)據(jù)如下:

實驗序號起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃鹽酸氫氧化鈉溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依據(jù)該學生的實驗數(shù)據(jù)計算,該實驗測得的中和熱ΔH=(結果保留一位小數(shù))。

【解析】(2)在中和熱的測定實驗中為了確保一種反應物被完全中和,常常使加入的另一種反應物稍微過量。(3)為了減少熱量損失,NaOH溶液應該一次迅速倒入。(4)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒上下輕輕地攪動。(5)取三次實驗的平均值代入公式計算即可。答案:(1)HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1

(2)確保鹽酸被完全中和(3)C(4)D(5)-51.8kJ·mol-1在題干條件不變的情況下,回答下列問題:(1)上述實驗數(shù)值結果與-57.3kJ·mol-1有偏差,產(chǎn)生偏差的原因不可能是(填字母)。

a.實驗裝置保溫、隔熱效果差b.量取鹽酸的體積時仰視讀數(shù)c.分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中d.用溫度計測定鹽酸起始溫度后直接測定NaOH溶液的溫度(2)若將一定量的稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鈣溶液、稀氨水分別和1L1mol·L-1的稀鹽酸恰好完全反應,其反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3,則ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小關系為。

【解析】(1)放出的熱量小可能是散熱、多次加入堿或起始溫度讀得較高等原因。(2)稀氫氧化鈉溶液和稀氫氧化鈣溶液中溶質(zhì)都完全電離,它們的ΔH相同,稀氨水中的溶質(zhì)是弱電解質(zhì),它與鹽酸反應時,一水合氨的電離要吸收熱量,故反應放出的熱量要少一些(比較大小時,注意ΔH的正負號)。答案:(1)b(2)ΔH1=ΔH2<ΔH3

【講臺揮灑一刻】測定中和熱的易錯細節(jié)

(1)使用兩只量筒分別量取酸和堿。(2)使用同一支溫度計,分別先后測量酸、堿及混合液的最高溫度,測完一種溶液后,必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。(3)取多次實驗t1、t2的平均值代入公式計算,而不是結果的平均值,計算時應注意單位的統(tǒng)一?！緜溥x例題】將V1mL1.0mol·L-1HCl溶液和V2mL

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22℃B.該實驗表明化學能可轉化為熱能C.NaOH溶液的濃度約為1.0mol·L-1

D.該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應【解析】選B。中和反應為放熱反應,B對;中和反應有水生成,但有水生成的反應不一定是放熱反應,如NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O是吸熱反應,D錯;從表中分析可知當加入HCl溶液5mL、NaOH溶液45mL反應后溫度為22℃,故實驗時環(huán)境溫度低于22℃,A錯;加入HCl溶液30mL反應放熱最多,應是酸堿正好中和,故c(NaOH)=1.0mol·L-1×30mL/20mL=1.5mol·L-1,C錯。

1.理解燃燒熱時的注意事項:(1)燃燒熱定義中的“完全燃燒”是指物質(zhì)中元素完全轉變成穩(wěn)定的氧化物。(2)燃燒熱是以1mol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,應以燃燒1mol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)+QUOTEO2(g)8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1,即C8H18的燃燒熱ΔH=-5518kJ·mol-1。

2.理解中和熱時的注意事項:(1)有關中和熱的判斷,一看是否以生成1molH2O為標準,二看酸堿的強弱和濃度,應充分考慮弱酸、弱堿,電離吸熱,濃的酸堿稀釋放熱等因素。

(2)強酸和弱堿或弱酸和強堿的稀溶液發(fā)生反應,中和熱一般小于57.3kJ·mol-1,因為弱電解質(zhì)的電離是吸熱的。

(3)中和反應的實質(zhì)是H+和OH-結合生成H2O。若反應過程中有其他物質(zhì)生成(如生成不溶性物質(zhì)、難電離物質(zhì)等),這部分反應熱不在中和熱之內(nèi)。命題點1:對燃燒熱、中和熱含義的理解(基礎性考點)1.已知反應:①101kPa時,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。下列結論正確的是 ()

A.碳的燃燒熱大于110.5kJ·mol-1

B.①的反應熱為221kJ·mol-1

C.稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱ΔH=-2×57.3kJ·mol-1

D.稀醋酸和稀NaOH溶液反應生成1molH2O,放出57.3kJ的熱量

【解析】選A。由于2C(s)+O2(g)2CO(g)生成的CO不是穩(wěn)定的氧化物,因此QUOTE=110.5kJ·mol-1不是碳的燃燒熱,由于CO轉化為CO2放出熱量,故碳的燃燒熱大于110.5kJ·mol-1,A正確;反應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;強酸、強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1molH2O的中和熱ΔH=-57.3kJ·mol-1,C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溶液反應生成1molH2O時放出的熱量小于57.3kJ,D錯誤。

命題點2:中和熱測定誤差分析和數(shù)據(jù)處理(綜合性考點)2.(雙選)在如圖所示的量熱計中,將100mL0.50mol·L-1CH3COOH溶液與100mL0.55mol·L-1NaOH溶液混合,溫度從25.0℃升高到27.7℃。下列說法錯誤的是()

A.若量熱計的保溫瓶絕熱效果不好,則所測ΔH偏小B.攪拌器一般選用導熱性差的玻璃攪拌器C.若選用同濃度同體積的鹽酸,則溶液溫度將升高至不超過27.7℃D.所加NaOH溶液過量,目的是保證CH3COOH溶液完全被中和【解析】選A、C。若量熱計的保溫瓶絕熱效果不好,則會損失一部分熱量,則測出放出熱量偏少,因為ΔH為負值,則所測ΔH偏大,故A錯誤;攪拌選用導熱性差的玻璃攪拌器,故B正確;若選用鹽酸,則放出的熱量將更多,所以溫度升高將超過27.7℃,故C錯誤;酸和堿反應測中和熱時,為了保證一方完全反應,往往需要另一方試劑稍稍過量,減少實驗誤差,所以加NaOH溶液過量的目的是保證CH3COOH溶液完全被中和,故D正確。

命題點3:能源的開發(fā)和利用(應用性考點)3.一種生產(chǎn)和利用氫能的途徑如圖所示。下列說法中錯誤的是 ()

A.氫能屬于二次能源B.圖中能量轉化的方式至少有6種C.太陽能電池的供電原理與燃料電池相同D.太陽能、風能、氫能都屬于新能源【解析】選C。氫能屬于二次能源,A項正確;圖中涉及的能量轉化方式有太陽能、風能、水能轉化為電能,電能轉化為化學能、光能,化學能轉化為電能等,B項正確;太陽能電池的供電原理是將太陽能轉化為電能,而燃料電池的供電原理是將化學能轉化為電能,所以二者供電原理不相同,C項錯誤;太陽能、風能、氫能都屬于新能源,D項正確。【加固訓練—拔高】1.雷諾汽車梅甘娜(Megane)使用了與生物燃料(生物乙醇和生物柴油)兼容的引擎。乙醇燃料是一種清潔的能源燃料,298K時,燃燒ag乙醇(液態(tài))生成CO2氣體和液態(tài)H2O,放出熱量為QkJ,經(jīng)測定ag乙醇與足量鈉反應能生成H25.6L(標準狀況),則乙醇燃燒的熱化學方程式表示正確的是 ()

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

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

C.QUOTEC2H5OH(l)+QUOTEO2(g)CO2(g)+QUOTEH2O(l)ΔH=+QkJ·mol-1

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

【解析】選D。據(jù)化學方程式:2C2H5OH+2Na2C2H5ONa+H2↑ 2mol 22.4L n(C2H5OH) 5.6Ln(C2H5OH)=0.5mol。0.5molC2H5OH完全燃燒生成CO2和H2O的反應熱為ΔH=-QkJ·mol-1。所以該熱化學方程式可寫為QUOTEC2H5OH(l)+QUOTEO2(g)CO2(g)+QUOTEH2O(l)ΔH=-QkJ·mol-1,將上述熱化學方程式同乘以2,得D項。2.下列示意圖表示正確的是 ()

A.甲圖表示Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH=26.7kJ·mol-1反應的能量變化

B.乙圖表示碳的燃燒熱C.丙圖表示實驗的環(huán)境溫度20℃,將物質(zhì)的量濃度相等、體積分別為V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合,測量混合液溫度,結果如圖(已知V1+V2=60mL)

D.丁圖已知穩(wěn)定性順序:B<A<C,某反應由兩步反應ABC構成,反應過程中的能量變化曲線如圖(E1、E3表示兩反應的活化能)【解析】選D。A項,圖象表示的物質(zhì)能量變化為反應物能量高于生成物能量的放熱反應,反應Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH=26.7kJ·mol-1為吸熱反應,錯誤;B項,圖象表示的熱化學方程式為2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH,生成的氧化物不是最穩(wěn)定的氧化物,不符合燃燒熱概念,錯誤;C項,如圖,V2為20mL時溫度最高,說明此時酸堿已經(jīng)反應完畢,又實驗中始終保持V1+V2=60mL,所以V1為40mL,由酸堿中和關系式:2NaOH~H2SO4,硫酸和氫氧化鈉溶液濃度不同,和題干將物質(zhì)的量濃度相等、體積分別為V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合不符合,錯誤。

3.(2021·烏魯木齊模擬)下列熱化學方程式正確的是 ()

A.CH4的燃燒熱為890kJ·mol-1:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890kJ·mol-1

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

C.一定條件下,0.5molN2與1.5molH2充分反應后放出35.5kJ的熱量: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】選D。表示燃燒熱時,生成的水必須為液態(tài),A錯誤;強酸強堿的稀溶液反應只生成1mol液態(tài)水時放出的熱量叫中和熱,醋酸為弱酸,B錯誤;可逆反應不能徹底,0.5molN2與1.5molH2充分反應后放出35.5kJ的熱量,則1molN2與3molH2充分反應后放出的熱量不一定加倍,C錯誤;反應熱與化學計量數(shù)成正比關系,反應物總能量比生成物低則為吸熱反應,3O2(g)2O3(g)ΔH=+bkJ·mol-1,D正確。

4.為了測量某酸堿反應的中和熱,計算時至少需要的數(shù)據(jù)有 ()

①酸的濃度和體積②堿的濃度和體積③比熱容

④反應后溶液的質(zhì)量⑤生成水的物質(zhì)的量⑥反應前后溫度變化⑦操作所需的時間

A.①②③④B.①③④⑤C.③④⑤⑥D.全部

【解析】選C。在測量并計算反應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反應后溶液的質(zhì)量,c表示③比熱容,Δt表示⑥反應前后溫度變化,C正確。5.(2021·黃岡模擬)以太陽能為熱源分解Fe3O4,經(jīng)熱化學鐵氧化合物循環(huán)分解水制H2的過程如圖所示。下列敘述不正確的是 ()

A.過程Ⅰ中的能量轉化形式是太陽能→化學能B.過程Ⅰ中每消耗116gFe3O4轉移2mol電子

C.過程Ⅱ的化學方程式為3FeO+H2OFe3O4+H2↑D.鐵氧化合物循環(huán)制H2具有節(jié)約能源、產(chǎn)物易分離等優(yōu)點【解析】選B。過程Ⅰ利用太陽能將四氧化三鐵轉化為氧氣和氧化亞鐵,實現(xiàn)的能量轉化形式是太陽能→化學能,A正確;過程Ⅰ中四氧化三鐵轉化為氧氣和氧化亞鐵,每消耗116gFe3O4即0.5mol,2×0.5mol=1molFe由+3價變?yōu)?2價,轉移1mol電子,B錯誤;過程Ⅱ?qū)崿F(xiàn)了氧化亞鐵與水反應生成四氧化三鐵和氫氣的轉化,反應的化學方程式為3FeO+H2OFe3O4+H2↑,C正確;根據(jù)流程信息可知,鐵氧化合物循環(huán)制H2具有節(jié)約能源、產(chǎn)物易分離等優(yōu)點,D正確。

考點四蓋斯定律及反應熱的計算與比較(命題指數(shù)★★★★★)1.蓋斯定律:(1)內(nèi)容:對于一個化學反應,無論是一步完成還是分幾步完成,其反應熱是相同的。即:化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關,而與反應的途徑無關。(2)意義:間接計算某些反應的反應熱。2.反應熱的計算:(1)利用熱化學方程式進行有關計算?？梢园逊磻獰岙斪鳌爱a(chǎn)物”,根據(jù)已知的熱化學方程式、已知的反應物或生成物反應吸收或放出的熱量,計算反應放出或吸收的熱量。(2)根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù),計算反應放出的熱量。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。若反應物舊化學鍵斷裂吸收能量E1,生成物新化學鍵形成放出能量E2,則反應的ΔH=E1-E2。(4)利用蓋斯定律計算反應熱。①熱化學方程式相加或相減,如:Ⅰ.C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1;

Ⅱ.C(s)+QUOTEO2(g)CO(g)ΔH2;

Ⅰ-Ⅱ可得CO(g)+QUOTEO2(g)CO2(g)ΔH=ΔH1-ΔH2。②合理設計反應途徑,如:順時針方向和逆時針方向變化反應熱代數(shù)和相等,即ΔH=ΔH1+ΔH2。3.反應熱的比較:(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),依據(jù)蓋斯定律得ΔH1=ΔH2+ΔH3,即|ΔH1|>|ΔH2|,所以ΔH1<ΔH2。(2)同一反應的生成物狀態(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)系的反應相比較時,如C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1①,

C(s)+QUOTEO2(g)CO(g)ΔH2②。則①-②可得CO(g)+QUOTEO2(g)CO2(g)ΔH3=ΔH1-ΔH2<0,即ΔH1<ΔH2。1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)化學反應的反應熱不僅與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關,也與反應的途徑有關。 ()

提示:×?；瘜W反應的反應熱與反應的途徑無關。(2)蓋斯定律遵守能量守恒定律。 ()

提示:√。反應物和生成物能量一定,變化過程中能量變化是依據(jù)能量守恒的分析體現(xiàn)。蓋斯定律是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。(3)已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH1

CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH2

則ΔH1>ΔH2()

提示:×。比較ΔH時,應包括符號,CH4燃燒為放熱反應,熱值越大,ΔH越小。(4)已知:O3+ClClO+O2ΔH1

ClO+OCl+O2ΔH2

則反應O3+O2O2的ΔH=ΔH1+ΔH2。 ()

提示:√。根據(jù)蓋斯定律可得:ΔH=ΔH1+ΔH2。2.TiO2與Cl2難以直接反應,加碳生成CO和CO2可使反應得以進行。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

沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學方程式:

_______________。

【解析】根據(jù)蓋斯定律,將已知的兩個熱化學方程式相加即可得到所求熱化學方程式。答案:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=-45.5kJ·mol-1

命題角度1:蓋斯定律【典例1】(2020·全國Ⅰ卷節(jié)選)硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品,接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關鍵工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+QUOTEO2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·mol-1。回答下列問題:

釩催化劑參與反應的能量變化如圖所示,V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為:_______________。

【解析】由題中信息可知:①SO2(g)+QUOTEO2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·mol-1②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g)ΔH2=-24kJ·mol-1③V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s)ΔH1=-399kJ·mol-1;根據(jù)蓋斯定律可知,③-②×2得2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s),則ΔH=ΔH1-2ΔH2=(-399kJ·mol-1)-(-24kJ·mol-1)×2=-351kJ·mol-1,所以該反應的熱化學方程式為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在題干條件不變的情況下,反應2VOSO4(s)+V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s)+2SO3(g)的ΔH=kJ·mol-1。

【解析】根據(jù)蓋斯定律可知,①×2+②×2-③得2VOSO4(s)+V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s)+2SO3(g),則ΔH=(-98kJ·mol-1)×2+(-24kJ·mol-1)×2-(-399kJ·mol-1)=+155kJ·mol-1,所以該反應的ΔH=+155kJ·mol-1。

答案:+155

【講臺揮灑一刻】利用蓋斯定律時需注意:

(1)熱化學方程式乘以某一個數(shù)時,反應熱的數(shù)值必須也乘上該數(shù)。(2)熱化學方程式相加減時,物質(zhì)之間相加減,反應熱也必須相加減。(3)將一個熱化學方程式左右顛倒時,ΔH的“+”“-”隨之改變,但數(shù)值不變。(4)同一物質(zhì)的三態(tài)變化(固、液、氣),狀態(tài)由固→液→氣變化時,會吸熱;反之會放熱。命題角度2:反應熱的比較【典例2】下列各組中兩個反應的反應熱,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.已知反應:C(s,金剛石)C(s,石墨)ΔH<0,

C(s,金剛石)+O2(g)CO2(g)ΔH1

C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)ΔH2

【解析】選A。A項:,由于H2O(l)H2O(g)ΔH>0,則ΔH2+ΔH=ΔH1,ΔH1-ΔH2=ΔH>0,故ΔH1>ΔH2,正確。B項:,由于S(s)S(g)ΔH>0,則ΔH+ΔH1=ΔH2,ΔH2-ΔH1=ΔH>0,故ΔH2>ΔH1,錯誤。C項:SO2被氧化成SO3是放熱反應,ΔH1<0,SO3分解成SO2是吸熱反應,ΔH2>0,故ΔH2>ΔH1,錯誤。D項:,根據(jù)蓋斯定律ΔH1=ΔH+ΔH2,ΔH1-ΔH2=ΔH<0,則ΔH1<ΔH2,錯誤。(證據(jù)推理與模型認知)同一反應,生成物狀態(tài)不同時A(g)+B(g)C(g)ΔH1

A(g)+B(g)C(l)ΔH2

若反應放熱,則ΔH1(填“>”“<”或“=”,下同)ΔH2。若反應吸熱,則ΔH1ΔH2。

提示:>>【備選例題】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

下列關于上述反應焓變的判斷正確的是 ()

A.ΔH1>0,ΔH2<0B.ΔH3>ΔH4C.ΔH1=ΔH2+2ΔH3-ΔH5D.2ΔH5+ΔH1<0【解析】選D。A項,甲醇燃燒是放熱反應,ΔH1<0,錯誤;B項,H2O(g)H2O(l)放出熱量,反應③放出的熱量多,ΔH小,故ΔH3<ΔH4,錯誤;C項,根據(jù)蓋斯定律,ΔH1=ΔH2+2ΔH3-2ΔH5,錯誤;D項,根據(jù)蓋斯定律,由反應⑤×2+反應①得2CO(g)+4H2(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=2ΔH5+ΔH1,相當于CO、H2的燃燒,均為放熱反應,故2ΔH5+ΔH1<0,正確。

1.“三步”確定熱化學方程式或ΔH:2.比較反應熱的常用方法:方法一:利用蓋斯定律進行比較。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,則ΔH1>ΔH2。方法二:利用能量變化圖進行比較。由圖象可以看出放出或吸收熱量的多少,若是放熱反應,放出的熱量越多,ΔH越小;若是吸熱反應,吸收的熱量越多,ΔH越大,故ΔH1>ΔH2。命題點1:利用蓋斯定律計算反應熱或書寫熱化學方程式(綜合性考點)1.(2021年河北適應性測試)已知25℃、101kPa下,1mol水蒸發(fā)為水蒸氣需要吸熱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

則反應C(s)+QUOTEO2(g)CO(g)的反應熱為 ()

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】選D。已知25℃、101kPa下,1mol水蒸發(fā)為水蒸氣需要吸熱44.01kJ,則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、根據(jù)蓋斯定律Ⅲ-QUOTE×Ⅱ+Ⅰ得C(s)+QUOTEO2(g)CO(g)ΔH=+131.29kJ·mol-1-QUOTE×571.66kJ·mol-1+44.01kJ·mol-1=-110.53kJ·mol-1,則反應C(s)+QUOTEO2(g)CO(g)的反應熱為ΔH=-110.53kJ·mol-1,故D正確。2.根據(jù)已知信息,按要求寫出指定反應的熱化學方程式(1)LiH可作飛船的燃料,已知下列反應: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

試寫出LiH在O2中燃燒的熱化學方程式_______________。

(2)飲用水中的NQUOTE主要來自于NQUOTE。已知在微生物的作用下,NQUOTE經(jīng)過兩步反應被氧化成NQUOTE。兩步反應的能量變化示意圖如下:1molNQUOTE全部被氧化成NQUOTE的熱化學方程式為_______________?！窘馕觥?1)2LiH(s)2Li(s)+H2(g)ΔH=182kJ·mol-12Li(s)+QUOTEO2(g)Li2O(s)ΔH=-598kJ·mol-1H2(g)+QUOTEO2(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)第一步的熱化學方程式為NQUOTE(aq)+1.5O2(g)NQUOTE(aq)+2H+(aq)+H2O(l)ΔH=-273kJ·mol-1,第二步的熱化學方程式為NQUOTE(aq)+0.5O2(g)NQUOTE(aq)ΔH=-73kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律則NQUOTE(aq)+2O2(g)2H+(aq)+H2O(l)+NQUOTE(aq)ΔH=-346kJ·mol-1。答案:(1)2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l)ΔH=-702kJ·mol-1(2)NQUOTE(aq)+2O2(g)NQUOTE(aq)+2H+(aq)+H2O(l)ΔH=-346kJ·mol-1【加固訓練—拔高】1.在25℃、101kPa時,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃燒熱分別為393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1,則2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反應熱為 ()

A.-488.3kJ·mol-1B.+488.3kJ·mol-1

C.-191kJ·mol-1D.+191kJ·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)+O2(g)CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1;②H2(g)+QUOTEO2(g)H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1;③CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-870.3kJ·mol-