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文档介绍
2019届一轮复习人教版化学能与热能学案(4)
第一节 化学能与热能 教材复习——打牢基础,基稳才能楼高 反应热与焓变 1.化学反应中的能量变化 (1)化学反应中的两大变化:物质变化和能量变化。 (2)化学反应中的两大守恒:质量守恒和能量守恒。 (3)化学反应中的能量转化形式:热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。 2.反应热、焓变 (1)反应热:在化学反应过程中放出或吸收的热量。 (2)焓变:生成物与反应物的焓值差,ΔH=H(生成物)-H(反应物),单位:kJ·mol-1。 (3)反应热与焓变的关系:恒压条件下,化学反应的反应热等于焓变。 3.吸热反应和放热反应 (1)两角度理解 ①从能量高低角度理解: ΔH0,放热反应 ΔH0,吸热反应 ②从化学键角度理解: (2)常见的放热反应和吸热反应 ①放热反应:大多数化合反应、中和反应、金属与的反应、所有的燃烧反应、物质的缓慢氧化。 ②吸热反应:大多数分解反应、盐类的水解反应、C与CO2反应、Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应、C与H2O(g)反应。 4.反应热、活化能图示 (1)在无催化剂的情况,为正反应的活化能,为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。 (2)催化剂能降低反应的活化能,但不影响焓变的大小。 (1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成,任何化学反应都有热效应。 (2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。 [对点练习] 1.下列反应,属于放热反应的是( ) A.电解水制氢 B.铝热法制铁 C.焦炭和水反应制水煤气 D.煅烧石灰石制生石灰 解析:选B 铝热反应是放热反应,其余均为吸热反应。 2.下列图示变化过程为吸热的是( ) 解析:选A A中,反应物的总能量小于生成物的总能量,故A为吸热反应;B中,N2和H2必须先吸收能量断裂旧化学键,再放出能量形成新化学键,由于放出的能量大于吸收的能量,故B为放热反应;C中,浓硫酸溶于水放出热量;D中,锌与稀盐酸反应是放热反应。 3.反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示,下列说法正确的是( ) A.X→Y反应的ΔH=E5-E2 B.X→Z反应的ΔH>0 C.由图可知等物质的量的Y的能量一定比X的能量高 D.升高温度可提高X→Z的反应速率 解析:选D ΔH=生成物具有的总能量-反应物具有的总能量,由题图知X→Y反应的ΔH=E3-E2,A项错误;X→Z反应的ΔH=E1-E2<0,B项错误;由题图可知,2X(g)===3Y(g)为吸热反应,只能说明3 mol Y(g)的能量一定比2 mol X(g)的能量高,但不能得出等物质的量的Y的能量一定比X的能量高,C项错误;升高温度,化学反应速率加快,D项正确。 4.已知某反应A(g)+B(g)C(g)+D(g),反应过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。 (1)该反应是________反应(填“吸热”或“放热”),该反应的ΔH=________kJ·mol-1(用含E1、E2的代数式表示),1 mol气体A和1 mol气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol气体D具有的总能量__________(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。 (2)若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大,则E1和E2的变化是:E1________,E2________,ΔH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案:(1)吸热 E1-E2 一定低 (2)减小 减小 不变 热化学方程式 1.热化学方程式及其意义 (1)概念:表示参加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:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和1.01×105 Pa下,1 mol H2和0.5 mol O2完全反应生成 1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量。 2.热化学方程式的书写方法 (1)热化学方程式中物质的化学计量数仅表示该物质的物质的量,因此可以是整数,也可以是分数。 (2)热化学方程式的化学计量数改变n倍,反应热也改变n倍。 (3)可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化,与反应是否可逆无关。如N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,表示在101 kPa、25 ℃时,1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。 (4)反应逆向进行时,其焓变与正反应的数值相等,符号相反。 (5)与普通方程式的区别:一般不标注“↑”、“↓”以及反应条件等。 (6)同素异形体之间转化的热化学方程式除了注明状态外,还要注明名称。 [对点练习] 1.根据下列图像的叙述不正确的是( ) A.图(1)表示的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1 B.图(2)表示的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=+41 kJ·mol-1 C.由图可知正逆反应的热效应的数值相同 D.两个图像表示的含义不同 解析:选B 图(1)表示CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1,A正确;图(2)表示CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol-1,B错误;由图知C正确;两个图像的反应物、生成物正好相反,D正确。 2.航天燃料从液态变为固态,是一项重要的技术突破。铍是高效率的火箭燃料,燃烧时放出巨大的能量,已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是( ) A.Be+O2===BeO ΔH=-564.3 kJ·mol-1 B.Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=+564.3 kJ·mol-1 C.Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1 D.Be(s)+O2(g)===BeO(g) ΔH=-564.3 kJ·mol-1 解析:选C 1 kg Be的物质的量为= mol,又因为1 kg铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ,则1 mol铍完全燃烧放出的热量为 kJ=564.3 kJ,Be与氧气反应生成BeO,则其热化学方程式为Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1。 3.写出下列反应的热化学方程式。 (1)101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量,表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)0.3 mol乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧,生成固体三氧化二硼和液体水,放出649.5 kJ的热量,则其热化学方程式为______________________________________________。 答案:(1)H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 (2)B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 165 kJ·mol-1 燃烧热和中和热 能源 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 可燃物的物质的量一定为1_mol 不一定为1 mol 生成物的量 不确定 生成水为 1_mol 反应热的含义 101 kPa 时,1_mol 纯物质完全燃烧生成稳定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 1_mol_水时所放出的热量 表示方法 燃烧热为ΔH=-a kJ·mol-1(a>0) 强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3_kJ·mol-1 2.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、弱碱则测得的数值偏小。 3.能源 (1)浓H2SO4稀释时放热,浓H2SO4与强碱溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。 (2)当用热化学方程式表示中和热时,生成H2O的物质的量必须是1 mol,当用热化学方程式表示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1 mol。 [对点练习] 1.下列说法正确的是( ) A.强酸跟强碱的反应热一定是中和热 B.1 mol C完全燃烧放热383.3 kJ,其热化学方程式为 C+O2===CO2 ΔH=-383.3 kJ·mol-1 C.在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热叫做中和热 D.表示中和热的离子方程式为H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 解析:选D 中和热是指在稀溶液中,强酸和强碱中和生成1 mol液态水和可溶性盐放出的热量,题中没有指明具体反应条件和生成水的物质的量,故A项、C项错误;书写热化学方程式时要特别注明反应物与生成物的状态,故B项错误;中和反应是放热反应,表示中和热的离子方程式中ΔH=-57.3 kJ·mol-1,故D项正确。 2.下列热化学方程式书写和表示正确的是(ΔH的绝对值均正确)( ) A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196 kJ·mol-1(反应热) B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3 kJ·mol-1(燃烧热) C.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=+57.3 kJ·mol-1(中和热) D.2NO2===O2+2NO ΔH=-116.2 kJ·mol-1(反应热) 解析:选A 二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫是放热反应,焓变为负值,且标注了物质的聚集状态和反应焓变,符合热化学方程式的书写原则,故A项正确;燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,选项中生成的气态水不是稳定氧化物,故B项错误;酸碱中和反应是放热反应,焓变为负值,故C项错误;热化学方程式中物质的聚集状态未标注,故D项错误。 [基础过关练] 1.反应A+B―→C(ΔH<0)分两步进行①A+B―→X(ΔH>0) ②X―→C(ΔH<0),下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( ) 解析:选B 由①A+B―→X ΔH>0知,X的能量高于(A+B)的能量,A、C不符合题意;由X―→C ΔH<0知,X的能量高于C的能量,D不符合题意。 2.一般硫粉含有S(单斜)和S(正交)两种同素异形体。已知常温下: S(s,单斜)+O2(g)===SO2(g)ΔH=-297.16 kJ·mol-1 S(s,正交)+O2(g)===SO2(g)ΔH=-296.83 kJ·mol-1 下列说法错误的是( ) A.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH<-297.16 kJ·mol-1 B.单斜硫转变为正交硫的能量变化可用如图表示 C.常温下正交硫比单斜硫稳定 D.单斜硫转化为正交硫的反应是放热反应 解析:选B 根据正交硫与单斜硫燃烧的热化学方程式可知单斜硫的能量高。气态硫变为固体,需要放出热量,则气态硫含有的能量高于硫粉的能量,故S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH<-297.16 kJ·mol-1,A正确;物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强,所以常温下正交硫比单斜硫稳定,C正确;由于单斜硫的能量高于正交硫的能量,所以单斜硫转化为正交硫的反应是放热反应,D正确,B错误。 3.如图所示是298 K时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述错误的是( ) A.加入催化剂,不能改变该化学反应的反应热 B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线 C.该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92 kJ·mol-1 D.在温度、体积一定的条件下,通入1 mol N2和3 mol H2反应后放出的热量为92 kJ 解析:选D 根据图示可知加入催化剂,可以改变反应途径,降低反应的活化能,但是不能改变反应物、生成物的能量,也就不能改变该化学反应的反应热,A正确;a曲线是未加入催化剂时的能量变化曲线,b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线,B正确;由于反应物的总能量比生成物的总能量高92 kJ,所以该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,C正确;在温度、体积一定的条件下,通入1 mol N2和3 mol H2,由于该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,所以反应后放出的热量小于92 kJ,D错误。 4.已知一定条件下断裂1 mol化学键生成气态原子需要吸收的能量如下:H—H 436 kJ;Cl—Cl 247 kJ;H—Cl 434 kJ。下列所得热化学方程式或结论正确的是( ) A.H(g)+Cl(g)===HCl(g) ΔH=-434 kJ·mol-1 B.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH<0 C.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-185 kJ D.相同条件下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不相等 解析:选A H(g)+Cl(g)===HCl(g) ΔH=-434 kJ·mol-1,故A项正确;2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g) ΔH=(434×2-436-247)kJ·mol-1=+185 kJ·mol-1,故B项错误;H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-185 kJ·mol-1,故C项错误;相同条件下,同一反应的ΔH与反应条件无关,故D项错误。 5.化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示,则下列说法正确的是( ) A.该反应的ΔH=(y-x)kJ·mol-1 B.断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ能量,y kJ是该反应逆反应的活化能 C.2 mol AB(g)的总键能低于1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的总键能 D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键可放出x kJ的能量 解析:选B A2(g)+B2(g)===2AB(g)是放热反应,ΔH=(x-y)kJ·mol-1,故A项错误;由题图可知断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ能量,y kJ是该反应逆反应的活化能,故B项正确;A2(g)+B2(g)===2AB(g)是放热反应,ΔH=反应物总键能-生成物总键能<0,故2 mol AB(g)的总键能高于1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的总键能,故C项错误;化学键的断裂需要吸收能量,故D项错误。 6.在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子,使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ·mol-1表示。请认真观察图像,然后回答问题。 (1)图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应,该反应________(填“需要”或“不需要”)加热,该反应的ΔH=________(用含E1、E2的代数式表示)。 (2)已知热化学方程式:H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为________。 (3)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能大大降低,活化分子的百分数增多,反应速率加快,你认为最可能的原因是___________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)根据图像可知反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应;该反应需要加热,使反应物分子变为活化分子,活化分子发生碰撞时才能发生化学反应;反应的焓变=生成物的总能量-反应物的总能量,即ΔH=E2-E1 。(2)反应的活化能是使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量,反应的焓变=正反应的活化能-逆反应的活化能,由已知反应得其逆反应的活化能为167.2 kJ·mol-1+241.8 kJ·mol-1=409.0 kJ·mol-1。(3)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能大大降低,活化分子的百分数增多,反应速率加快,最有可能的原因是使用了催化剂。 答案:(1)放热 需要 E2-E1 (2)409.0 kJ·mol-1 (3)使用了催化剂 高考研究——把握考情,方向不对努力白费 考 纲 要 求 高 频 考 点 1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。 3.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。 4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 5.了解焓变(ΔH)与反应热的含义。 6.理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 1.热化学方程式的书写与正误判断 5年3考 2.反应热的计算与大小比较 5年5考 考点一 热化学方程式的书写与正误判断 [高考这样考] 1.(2014·海南高考)标准状况下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是( ) A.H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH=-485 kJ·mol-1 B.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:选D 1 mol H2O(g)分解产生1 mol H2和 mol O2的能量变化是2×463 kJ·mol-1-436 kJ·mol-1-×495 kJ·mol-1=242.5 kJ·mol-1,因此热化学方程式为H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH=+242.5 kJ·mol-1,A、B错误;2 mol H2O分解产生2 mol H2和1 mol O2的能量变化则是+485 kJ,热化学方程式是2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-485 kJ·mol-1,C 错误,D正确。 2.(2017·全国卷Ⅰ节选)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题: 下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为____________________________、______________________________________________,制得等量H2所需能量较少的是____________。 解析:系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)都是吸热反应,从热化学方程式可以看出,系统(Ⅱ)制备1 mol H2需要消耗20 kJ能量,而系统(Ⅰ)制备1 mol H2需要消耗286 kJ能量,故系统(Ⅱ)消耗的能量较少。 答案:H2O(l)===H2(g)+O2(g)ΔH=+286 kJ·mol-1 H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ·mol-1 系统(Ⅱ) 3.(2017·天津高考节选)0.1 mol Cl2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4.28 kJ,该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: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),结合题意知ΔH=-×2=-85.6 kJ·mol-1。 答案:2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g)ΔH=-85.6 kJ·mol-1 4.(2017·北京高考节选)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下: 资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质 化合物 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2 沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1 412 熔点/℃ -69 -25 193 304 714 在TiCl4中的溶解性 互溶 —— 微溶 难溶 氯化过程: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=+175.4 kJ·mol-1 2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·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=-45.5 kJ·mol-1 5.(2016·天津高考)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,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:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案:Si(s)+2Cl2(g)===SiCl4(l)ΔH=-687 kJ·mol-1 6.(2014·全国卷)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题: 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1 mol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案:AX3(l)+X2(g)===AX5(s)ΔH=-123.8 kJ·mol-1 7.(2014·天津高考)由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_________________________________________________。 答案:SiCl4(g)+2H2(g)===Si(s)+4HCl(g)ΔH=+0.025a kJ·mol-1 [师说高考] 知 考 情 高考主要以非选择题的形式考查本部分内容。题目以生产、生活、科学技术和能源问题等社会热点为背景,将热化学方程式的书写和盖斯定律的计算融合在一起,较好地考查学生对知识的灵活应用能力和运用化学用语的能力 明 学 法 复习时,要认识热化学方程式与一般化学方程式的不同,清楚书写热化学方程式的要求和注意事项,熟记反应热、中和热、燃烧热的概念,通过比较明确它们的区别和联系,把握概念的内涵和外延,并能根据热化学方程式、盖斯定律进行相关计算 [过关这样练] 1.在一定条件下,将64 g二氧化硫气体氧化成三氧化硫气体时,实验测得放出的热量为78.64 kJ,已知二氧化硫在此条件下的转化率为80%。下列热化学方程式书写正确的是( ) A.SO2(g)+O2(g)===SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·mol-1 B.2SO2(g)+O2(g)===2SO3(l) ΔH=-196.6 kJ·mol-1 C.SO2(g)+O2(g)===SO3(g) ΔH=-78.64 kJ·mol-1 D.2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g) ΔH=+196.6 kJ·mol-1 解析:选A n(SO2)=1 mol,参加反应的有0.8 mol,放出的热量为78.64 kJ,若参加反应的SO2是1 mol,则放出的热量为98.3 kJ,A项正确。 2.下列热化学方程式书写正确的是( ) A.甲烷的燃烧热为-890 kJ·mol-1,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890 kJ·mol-1 B.在一定条件下将1 mol SO2和0.5 mol O2置于密闭容器中充分反应,放出热量79.2 kJ,则反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-158.4 kJ·mol-1 C.NaOH(s)+H2SO4(浓)===Na2SO4(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3 kJ·mol-1 D.2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体放出99.6 kJ的热量,该反应的热化学方程式为 2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-2 589.6 kJ·mol-1 解析:选D 该热化学方程式中水应为液态,A项错误;该反应为可逆反应,1 mol SO2和0.5 mol O2反应生成的SO3小于1 mol,故2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<-158.4 kJ·mol-1,B项错误;NaOH固体溶解、浓硫酸稀释均放热,故NaOH(s)与H2SO4(浓)反应的中和热大于57.3 kJ·mol-1,C项错误;2.00 g C2H2的物质的量是= mol,2 mol C2H2气体完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体放出的热量为=2 589.6 kJ,D项正确。 3.依据能量图像完成下列热化学方程式问题 (1)下图是1 mol NO2和1 mol CO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:__________________________________________。 (2)化学反应N2+3H2===2NH3的能量变化如图所示(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: ________________________________________________________________________。 (3)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示,若生成1 mol N2,其ΔH=________kJ·mol-1。 答案:(1)NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g)ΔH=-234 kJ·mol-1 (2)N2(g)+3H2(g)===2NH3(l)ΔH=-2(b+c-a)kJ·mol-1 (3)-139 考点二 反应热的计算与大小比较 [高考这样考] 1.(2014·全国卷Ⅱ)室温下,将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( ) A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3 C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3 解析:选B 1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,为吸热反应,故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,为放热反应,故 ΔH2<0,1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水可以分为两个过程,先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水,然后1 mol CuSO4(s)再溶于水, CuSO4·5H2O的分解为吸热反应,即ΔH3>0,根据盖斯定律得到关系式ΔH1=ΔH2+ΔH3,分析得到答案:ΔH1<ΔH3。 2.(2017·全国卷Ⅱ节选)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题: 正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: ①C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH1 已知:②C4H10(g)+O2(g)===C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=-119 kJ·mol-1 ③H2(g)+O2(g)===H2O(g)ΔH3=-242 kJ·mol-1 反应①的ΔH1为________ kJ·mol-1。 解析:根据盖斯定律,由②式-③式可得①式,因此ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119 kJ·mol-1+242 kJ·mol-1=+123 kJ·mol-1。 答案:+123 3.(2017·全国卷Ⅲ节选)砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题: 已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)===H3AsO4(s) ΔH1 H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2 2As(s)+O2(g)===As2O5(s) ΔH3 则反应As2O5(s)+3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH=____________。 解析:将已知热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,由①×2-②×3-③可得:As2O5(s)+3H2O(l)===2H3AsO4(s) ΔH=2ΔH1-3ΔH2-ΔH3。 答案:2ΔH1-3ΔH2-ΔH3 4.(2017·海南高考节选)碳酸钠是一种重要的化工原料,主要采用氨碱法生产。回答下列问题: 已知: ①2NaOH(s)+CO2(g)===Na2CO3(s)+H2O(g)ΔH1=-127.4 kJ·mol-1 ②NaOH(s)+CO2(g)===NaHCO3(s) ΔH2=-131.5 kJ·mol-1 反应2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。 解析:根据盖斯定律,由①-2×②得,2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=-127.4 kJ·mol-1-2×(-131.5 kJ·mol-1)=+135.6 kJ·mol-1。 答案:+135.6 5.(2015·全国卷Ⅱ节选)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下: 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 已知反应①中相关的化学键键能数据如下: 化学键 HH CO HO CH E/(kJ·mol-1) 436 343 1 076 465 413 由此计算ΔH1=__________kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=________kJ·mol-1。 解析:根据键能与反应热的关系可知,ΔH1=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(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。根据盖斯定律,由②-①可得:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=ΔH2-ΔH1=(-58 kJ·mol-1)-(-99 kJ·mol-1)=+41 kJ·mol-1。 答案:-99 +41 [师说高考] 知 考 情 高考主要以生产、生活、科学技术和能源问题等社会热点为背景,将热化学方程式的书写和盖斯定律的计算融合在一起,较好地考查学生对知识的灵活应用和运算能力 明 学 法 复习本部分内容时,要清楚书写热化学方程式的要求和注意事项,理解盖斯定律的含义,把握利用盖斯定律计算反应热的关键是合理设计反应途径,正确加减热化学方程式 [备考这样办] 突破点1 反应热大小的比较 比较ΔH的大小时需考虑正负号,对放热反应,放热越多,ΔH越小;对吸热反应,吸热越多,ΔH越大。 (1)吸热反应的ΔH比放热反应的大(前者>0,后者<0)。 (2)产物相同时,同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多; 反应物相同时,生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多。 (3)生成等量的水时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或弱碱和强酸,或弱酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。 (4)对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。 [对点训练] 1.(2018·湖南长沙模拟)已知: (1)H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1 (2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1 (3)H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1 (4)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4=d kJ·mol-1 下列关系式中正确的是( ) A.a查看更多