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文档简介
第03讲1.3反应热的计算(含答案)-2024年高中化学同步精品讲义(选择性必修一)第1课第3课时反应热的计算课程标准学习目标1.了解盖斯定律及其简单应用。2.认识能量的转化遵循能量守恒定律。3.能进行反应焓变的简单计算。.1.能从宏观与微观相结合的角度认识和理解盖斯定律,并能利用盖斯定律解决简单问题。2.通过分析、推理等方法总结反应热与始态和终态的关系建立认知模型,并运用模型解决反应热的计算问题。自主梳理1.1836年,化学家盖斯从大量实验中总结出一条规律;一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是(填“相同”或“不同”)的,该规律叫做盖斯定律。
2.反应的热效应只与始态、终态有关,与无关。反应热总值一定,如下图表示从始态到终态的反应热。则△H=。
3.能量守恒:能量既不会,也不会,只会从一种形式转化为另一种形式。
4.盖斯定律的应用
(1)反应热的绝对值与各物质的成正比。
(2)将两个或两个以上的热化学方程式,反应热△H亦。
5.△H的比较;对放热反应,放热越多,△H;对吸热反应,吸热越多,△H。
6.计算反应热的主要方法
(1)根据热化学方程式计算:反应热与反应物各物质的物质的量成比。
(2)根据反应物和生成物的总能量计算:△H=。
(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算:△H=。(4)根据盖斯定律的计算:应用盖斯定律进行简单计算时,关键在于设计反应过程。
预习检测1.下列说法均与盖斯定律有关,正确的个数为①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盖斯定律的重要意义在于可将某些不易直接测定的反应热计算出来③盖斯定律是能量守恒定律的具体体现④能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的A.1 B.2 C.3 D.42.已知下列热化学方程式:;;则值为A. B. C. D.3.研究表明和在催化剂存在下可发生反应生成。已知部分反应的热化学方程式如下:
则的等于A. B.C. D.4.25℃、101kPa下,1mol氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,表示该反应的热化学方程式正确的是A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)
△H=-285.8kJ/molB.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)
△H=+571.6kJ/molC.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)
△H=-571.6kJ/molD.H2(g)+O2(g)=H2O(1)
△H=-285.8kJ/mol5.已知某金属氧化物催化丙烷脱氢过程中,部分反应进程如图,则过程中的焓变为___________kJ/mol。A. B. C. D.6.下列各组热化学方程式中,ΔH的比较正确的是①C(s)+O2(g)=CO2(g)
ΔH1;C(s)+O2(g)=CO(g)
ΔH2②S(s)+O2(g)=SO2(g)
ΔH3;S(g)+O2(g)=SO2(g)
ΔH4③H2(g)+O2(g)=H2O(l)
ΔH5:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
ΔH6④CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(s)
ΔH7;CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)
ΔH8A.ΔH1<ΔH2 B.ΔH3<ΔH4C.ΔH5<ΔH6 D.ΔH7>ΔH8探究提升探究提升►环节一盖斯定律【情境材料】发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和二氧化氮(NO2)为氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+67.7kJ·mol-1①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-543kJ·mol-1②eq\f(1,2)H2(g)+eq\f(1,2)F2(g)=HF(g)ΔH=-269kJ·mol-1③H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1④【问题探究】1.你能否依据盖斯定律写出肼和二氧化氮反应的热化学方程式?2.有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,反应释放的能量更大,试写出肼和氟气反应的热化学方程式。要点归纳应用盖斯定律的常用方法1.虚拟路径法若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:(1)由A直接变成D,反应热为ΔH;(2)由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,如图所示:则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(3)实例:已知下列两个热化学方程式Ⅰ.P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH1=-2983.2kJ·mol-1Ⅱ.P(s,红磷)+eq\f(5,4)O2(g)=eq\f(1,4)P4O10(s)ΔH2=-738.5kJ·mol-1写出白磷转化成红磷的热化学方程式。可虚拟如下路径:根据盖斯定律可得,ΔH=ΔH1+(-ΔH2)×4=-2983.2kJ·mol-1+738.5kJ·mol-1×4=-29.2kJ·mol-1故白磷转化成红磷的热化学方程式为P4(s,白磷)=4P(s,红磷)ΔH=-29.2kJ·mol-12.加和法上例中用加和法,根据盖斯定律,由Ⅰ-4×Ⅱ可得ΔH=ΔH1-4ΔH2=-2983.2kJ·mol-1-4×(-738.5kJ·mol-1)=-29.2kJ·mol-1,即白磷转化成红磷的热化学方程式为P4(s,白磷)=4P(s,红磷)ΔH=-29.2kJ·mol-1(1)热化学方程式同乘以某一个数时,反应热的数值也必须乘上该数。(2)热化学方程式相加减时,同种物质之间可相加减,反应热也随之相加减(带符号)。(3)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变,但数值不变。典例精讲【例1】下列关于盖斯定律描述不正确的是A.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B.盖斯定律遵守能量守恒定律C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D.利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热【例2】已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)
△H1H2(g)+O2(g)=H2O(l)
△H22As(s)+O2(g)=As2O5(s)
△H3则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s)2的△H为A.2△H1-△H2-3△H3 B.△H3+3△H2-2△H1C.2△H1-3△H2-△H3 D.△H3+3△H2-△H1【例3】氢气和氧气反应生成水的能量关系如图所示,下列说法正确的是A. B.C. D.►环节二反应热的比较与计算【情境材料】已知下列信息:①Na(s)+eq\f(1,2)Cl2(g)=NaCl(s)ΔH=-411kJ·mol-1②乙醇的燃烧热ΔH=-1366.8kJ·mol-1③已知下列反应的反应热CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-870.3kJ·mol-1C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-1H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH3=-285.8kJ·mol-1【问题探究】1.根据信息①,求生成2molNaCl的反应热。2.根据信息②,求1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量?3.根据信息③,计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热。要点归纳1.比较类型与方法(1)同一反应,生成物的状态不同如A(g)+B(g)=C(g)ΔH1<0A(g)+B(g)=C(l)ΔH2<0因为C(g)=C(l)ΔH3<0,而ΔH3=ΔH2-ΔH1,则ΔH1>ΔH2。(2)同一反应,反应物的状态不同如S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH1=-akJ·mol-1S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2=-bkJ·mol-1(3)同素异形体的不同单质发生相似反应,产物相同时如C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-akJ·mol-1C(s,金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-bkJ·mol-1(4)两个有联系的不同反应C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1<0C(s)+eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2<0C(s)eq\o(→,\s\up7(ΔH1))CO2(g)C(s)eq\o(→,\s\up7(ΔH2))CO(g)eq\o(→,\s\up7(ΔH3))CO2(g)ΔH2+ΔH3=ΔH1,ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。并据此可以写出热化学方程式:CO(g)+eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3=ΔH1-ΔH2。2.大小比较原则(1)比较ΔH的大小时,必须把反应热的“+”“-”与反应热的数值看作一个整体进行比较;比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小;比较“标准燃烧热”“中和热”时,只需比较数值的大小。(2)反应物的状态、化学计量数不同,则ΔH不同。(3)ΔH是带符号进行比较的,所有吸热反应的ΔH均比放热反应的ΔH大;放热反应的ΔH<0,放热越多,ΔH越小,但|ΔH|越大。(4)同一物质,状态不同,反应热亦不同。。(5)对于可逆反应,因反应不能进行到底,实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的数值。3.反应热计算的方法计算依据计算方法根据热化学方程式计算热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右移项,同时改变正、负号,各物质前面的化学计量数及ΔH的数值可以同时乘以相同的数根据盖斯定律计算将两个或两个以上的热化学方程式(包括ΔH)相加或相减(必要的时候,在热化学方程式相加或相减之前需要乘以或除以一个数),从而得到一个新的热化学方程式根据燃烧热可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热根据中和热中和反应放出的热量=n(H2O)×|ΔH|根据化学键的变化ΔH=反应物的化学键断裂时所吸收的总能量-生成物的化学键形成时所放出的总能量根据反应物和生成物的总能量ΔH=E(生成物)-E(反应物)根据图像ΔH=(a-b)kJ·mol-1=-ckJ·mol-1ΔH=(a-b)kJ·mol-1=+ckJ·mol-1利用盖斯定律计算反应热的步骤:(1)确定待求反应的热化学方程式。(2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。(3)利用同侧相加、异侧相减进行处理。(4)根据未知方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数,并消去中间产物。(5)加减确定待求热化学方程式。典例精讲【例4】下列热化学方程式或叙述正确的是A.1mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气,放出642kJ的热量:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)
ΔH=+642kJ·mol-1B.12g石墨转化为CO时,放出110.5kJ的热量:2C(石墨,s)+O2(g)=2CO(g)
ΔH=-110.5kJ·mol-1C.已知:H2(g)+O2(g)=H2O(l)
ΔH=-286kJ·mol-1,则:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
ΔH=+572kJ·mol-1D.已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,则在一定条件下向密闭容器中充入0.5molN2(g)和1.5molH2(g)充分反应放出46.2kJ的热量【例5】已知:①②③④⑤下列关于上述反应焓变的判断正确的是A.△H1>0 B.△H5>0C.△H4<△H3 D.△H1=△H2+△H31.(2022秋·高二课时练习)下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是A.能量变化的同时一定发生了化学变化B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件的ΔH不同2.(2023春·河南安阳·高二安阳一中校考开学考试)常温下,某小组进行如下实验:编号实验热效应①将1mol的溶于水,溶液温度升高②将1mol的无水溶于水,溶液温度升高③将1mol的加热后得到无水和液态水由此可知,下列关系式错误的是A. B.C. D.3.(2023秋·湖北十堰·高二统考期末)合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。已知H2(g)、CO(g)、CH4(g)的燃烧热(△H)分别为-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol、-890.3kJ/mol,且H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol。下列热化学方程式正确的是A.B.C.D.4.(2022·浙江·高二期中)根据图中的各物质间的能量循环图,下列说法正确的是:A.∆H5+∆H6+∆H7+∆H8<∆H2B.∆H5<0,∆H6<0,∆H7>0C.I(g)∆H6的小于Cl(g)的∆H6D.∆H1=∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6+∆H7+∆H85.(2023秋·甘肃武威·高二天祝藏族自治县第一中学校考期末)工业上常利用和合成尿素,该可逆反应分两步进行,整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是A.为合成尿素反应的中间产物B.利用和合成尿素是放热反应C.反应II在热力学上进行趋势很大D.的焓变6.(2022秋·辽宁营口·高二营口开发区第一高级中学校考阶段练习)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图,下列说法正确的是A.热稳定性:MgCl2<MgF2B.Mg(s)+X2(g)=MgX2(s)ΔH>0C.将MgCl2溶液蒸干可得到无水MgCl2D.该温度下MgI2(s)+Br2(g)=MgBr(s)+I2(g)ΔH=+160kJ•mol-17.(2023秋·黑龙江绥化·高二校考期末)在一定条件下,和发生反应:
,已知:a、b、c均大于零,下列说法不正确的是A.反应物的总键能低于生成物的总键能B.图乙中C.断开4molH-O键所需能量约为D.焓变的绝对值存在关系:8.(2022秋·广西南宁·高二校考阶段练习)关于反应:①2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-2600kJ/mol;②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
ΔH=-566kJ/mol;③CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
ΔH=+216kJ/mol。下列叙述正确的是A.CO的燃烧热为ΔH=+283kJ/molB.在③进行时,若加入催化剂,可以使ΔH减小C.若有3.2gCH4与足量水蒸气按③反应,则放出的热量是43.2kJD.若生成相同质量的CO2,C2H2放出的热量大于CO9.(2023秋·河南平顶山·高二统考期末)已知几种化学键的键能如表所示:化学键键能a436463750根据热化学方程式:
,计算表中的a为A.484.5 B.969 C.872 D.193810.(2022秋·广东广州·高二华南师大附中校考期中)下列有关化学能和热能的叙述中,正确的是A.伴有热量放出的变化过程都是放热反应B.化学反应中能量的变化与反应物的状态无关C.燃烧热的数值与实际参加反应的可燃物的质量无关D.反应热△H的单位中“”指的是每摩尔的反应物11.(2023秋·江苏徐州·高二统考期末)乙苯催化脱氢制备苯乙烯是目前生产苯乙烯的主要方法,反应:→+H2(g)。下列有关说法正确的是A.使用催化剂可降低该反应的B.的总能量大于与的总能量C.1g完全反应转化为需吸收约1.1kJ的能量D.反应→(g)+H2(g)12.(2023秋·全国·高二专题练习)已知:(1)H2(g)+O2(g)═H2O(g)
ΔH=akJ/mol(2)2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)
ΔH=bkJ/mol(3)H2(g)+O2(g)═H2O(l)
ΔH=ckJ/mol(4)2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)
ΔH=dkJ/mol下列关系式中正确的是A.a<c<0 B.b>d>0 C.2a=b>0 D.2c=d<013.(2021秋·山东济宁·高二统考期中)按要求回答下列问题(1)已知在常温常压下:①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ·mol-1②H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ·mol-1甲醇燃烧热的热化学方程式为_______。(2)已知:CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)△H1=-192.9kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)△H2=-120.9kJ·mol-1甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变△H3_______。(3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5-CH2CH3)为原料,采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5-CH=CH2)的反应方程式为:C6H5-CH2CH3(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)△H1已知:3C2H2(g)C6H6(g)△H2;C6H6(g)+C2H4(g)C6H5-CH2CH3(g)△H3则反应3C2H2(g)+C2H4(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)的△H=_______。(4)氨的合成是最重要的化工生产之一,工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:①用焦炭跟水反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)②用天然气跟水蒸气反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),已知有关反应的能量变化如图所示,则方法②中反应的△H=_______。(5)利用碳还原NO,C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H,可防止氮氧化物对大气的污染。已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ·mol-1N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=+180.5kJ·mol-1计算:△H=_______kJ·mol-1。14.(2021秋·福建泉州·高二晋江市第一中学校考期中)化学反应过程伴随有热量的变化。(1)一定条件下,由稳定单质反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。下图为VIA族元素(O、S、Se、Te)氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。已知非金属元素气态氢化物的稳定性越强,其氢化物的生成热ΔH越小。硫化氢发生分解反应的热化学方程式为_______。(2)利用CH4可制备乙烯及合成气(CO、H2)。有关化学键键能(E)的数据如下表:化学键H-HC=CC-CC-HE(kJ/mol)436a348413①已知2CH4(g)=CH2=CH2(g)+2H2(g)ΔH=+167kJ/mol,则a=_______。②制备合成气反应历程分两步(步骤I、步骤II),反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图:步骤I反应的焓变ΔH1为_______kJ/mol(选用E1~E5的关系式表示)③反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的焓变为ΔH2,与步骤I焓变ΔH1相比,ΔH1_______ΔH2(填“>”或“<”)(3)在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:反应I:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(s)ΔH1反应II:NH2COONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH2=+72.49kJ·mol-1总反应:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH3=-86.98kJ·mol-1则反应I的ΔH1=_______kJ·mol-1。第1课第3课时反应热的计算课程标准学习目标1.了解盖斯定律及其简单应用。2.认识能量的转化遵循能量守恒定律。3.能进行反应焓变的简单计算。.1.能从宏观与微观相结合的角度认识和理解盖斯定律,并能利用盖斯定律解决简单问题。2.通过分析、推理等方法总结反应热与始态和终态的关系建立认知模型,并运用模型解决反应热的计算问题。自主梳理1.1836年,化学家盖斯从大量实验中总结出一条规律;一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是(填“相同”或“不同”)的,该规律叫做盖斯定律。
2.反应的热效应只与始态、终态有关,与无关。反应热总值一定,如下图表示从始态到终态的反应热。则△H=。
3.能量守恒:能量既不会,也不会,只会从一种形式转化为另一种形式。
4.盖斯定律的应用
(1)反应热的绝对值与各物质的成正比。
(2)将两个或两个以上的热化学方程式,反应热△H亦。
5.△H的比较;对放热反应,放热越多,△H;对吸热反应,吸热越多,△H。
6.计算反应热的主要方法
(1)根据热化学方程式计算:反应热与反应物各物质的物质的量成比。
(2)根据反应物和生成物的总能量计算:△H=。
(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算:△H=。
(4)根据盖斯定律的计算:应用盖斯定律进行简单计算时,关键在于设计反应过程。
【答案】1.相同
2.反应途径△H1十△H2=△H3十△H4十△H5。
3.增加减少
4.(1)物质的量(2)相加或相减相加或相减
5.越小越大
6.(1)正(2)E生成物-E反应物(3)反应物的化学键断裂吸收的能量—生成物的化学键形成释放的能量预习检测1.下列说法均与盖斯定律有关,正确的个数为①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盖斯定律的重要意义在于可将某些不易直接测定的反应热计算出来③盖斯定律是能量守恒定律的具体体现④能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的A.1 B.2 C.3 D.4【答案】D【解析】①一个化学反应不管是一步完成的,还是多步完成,其热效应总是相同的,反应热只与反应体系的始态和终态有关,故①正确;②利用盖斯定律定律可以从已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应,故②正确;③反应物和生成物能量一定,变化过程中的能量变化是依据能量守恒的体现,盖斯定律是能量守恒定律的具体体现,故③正确;④物质发生化学反应的焓变=生成物总焓-反应物总焓计算反应吸热和放热,故④正确;选D。2.已知下列热化学方程式:;;则值为A. B. C. D.【答案】A【解析】根据盖斯定律:①Hg(l)+O2(g)=HgO(s)
△H1;②Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)
△H2;②-①得Zn(s)+HgO(s)=Hg(l)+ZnO(s)
△H=△H2-△H1,故选A。3.研究表明和在催化剂存在下可发生反应生成。已知部分反应的热化学方程式如下:
则的等于A. B.C. D.【答案】C【解析】将三个反应式分别标号为①②③,根据盖斯定律,目标反应=反应②×3-反应①-反应③得到,故ΔH=(3b-a-c)kJ/mol,故答案选C。4.25℃、101kPa下,1mol氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,表示该反应的热化学方程式正确的是A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)
△H=-285.8kJ/molB.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)
△H=+571.6kJ/molC.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)
△H=-571.6kJ/molD.H2(g)+O2(g)=H2O(1)
△H=-285.8kJ/mol【答案】D【解析】放出热量说明反应热△H<0,2g氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,说明消耗1molH2,放出285.8kJ/mol;A.2molH2生成2mol液体水,放出的热量为,A错误;B.2molH2生成2mol液体水,为放热反应,B错误;C.2molH2生成2mol气态水,放出的热量大于571.6kJ/mol,C错误;D.1molH2生成1mol气态水,放出的热量285.8kJ/mol,D正确;故选项D正确。5.已知某金属氧化物催化丙烷脱氢过程中,部分反应进程如图,则过程中的焓变为___________kJ/mol。A. B. C. D.【答案】D【解析】第一步反应的焓变为E1-E2;第二步反应的焓变为ΔH;第三步反应焓变为E3-E4,所以该反应的焓变为E1−E2+ΔH+E3−E4;故选D。6.下列各组热化学方程式中,ΔH的比较正确的是①C(s)+O2(g)=CO2(g)
ΔH1;C(s)+O2(g)=CO(g)
ΔH2②S(s)+O2(g)=SO2(g)
ΔH3;S(g)+O2(g)=SO2(g)
ΔH4③H2(g)+O2(g)=H2O(l)
ΔH5:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
ΔH6④CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(s)
ΔH7;CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)
ΔH8A.ΔH1<ΔH2 B.ΔH3<ΔH4C.ΔH5<ΔH6 D.ΔH7>ΔH8【答案】A【解析】A.①等质量的C完全燃烧即发生反应C(s)+O2(g)=CO2(g)放出的热量比不完全燃烧即发生反应C(s)+O2(g)=CO(g)放出的热量更多,故有0>ΔH2>ΔH1,A正确;B.②等质量的S固体时具有的总能量比气态时小,故等质量的硫发生反应S(s)+O2(g)=SO2(g)放出的热量小于硫发生S(g)+O2(g)=SO2(g)放出的热量,故0>ΔH3>ΔH4,B错误;C.根据反应热与方程式的计量系数呈正比,故③H2(g)+O2(g)=H2O(l),2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),2ΔH5=ΔH6<0,则有ΔH5>ΔH6,C错误;D.④CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(s)是放热反应,即ΔH7<0,而CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)为吸热反应,即ΔH8>0,则有ΔH7<ΔH8,D错误;故答案为:A。探究提升探究提升►环节一盖斯定律【情境材料】发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和二氧化氮(NO2)为氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+67.7kJ·mol-1①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-543kJ·mol-1②eq\f(1,2)H2(g)+eq\f(1,2)F2(g)=HF(g)ΔH=-269kJ·mol-1③H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1④【问题探究】1.你能否依据盖斯定律写出肼和二氧化氮反应的热化学方程式?2.有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,反应释放的能量更大,试写出肼和氟气反应的热化学方程式。【答案】1.结合盖斯定律:②×2-①可得反应2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g),其反应热ΔH=(-543kJ·mol-1)×2-(+67.7kJ·mol-1)=-1153.7kJ·mol-1,即2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1153.7kJ·mol-1。2.结合盖斯定律知:②+③×4-④×2得反应N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g),其反应热ΔH=(-543kJ·mol-1)+(-269kJ·mol-1)×4-(-242kJ·mol-1)×2=-1135kJ·mol-1,即N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)ΔH=-1135kJ·mol-1。要点归纳应用盖斯定律的常用方法1.虚拟路径法若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:(1)由A直接变成D,反应热为ΔH;(2)由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,如图所示:则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(3)实例:已知下列两个热化学方程式Ⅰ.P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH1=-2983.2kJ·mol-1Ⅱ.P(s,红磷)+eq\f(5,4)O2(g)=eq\f(1,4)P4O10(s)ΔH2=-738.5kJ·mol-1写出白磷转化成红磷的热化学方程式。可虚拟如下路径:根据盖斯定律可得,ΔH=ΔH1+(-ΔH2)×4=-2983.2kJ·mol-1+738.5kJ·mol-1×4=-29.2kJ·mol-1故白磷转化成红磷的热化学方程式为P4(s,白磷)=4P(s,红磷)ΔH=-29.2kJ·mol-12.加和法上例中用加和法,根据盖斯定律,由Ⅰ-4×Ⅱ可得ΔH=ΔH1-4ΔH2=-2983.2kJ·mol-1-4×(-738.5kJ·mol-1)=-29.2kJ·mol-1,即白磷转化成红磷的热化学方程式为P4(s,白磷)=4P(s,红磷)ΔH=-29.2kJ·mol-1(1)热化学方程式同乘以某一个数时,反应热的数值也必须乘上该数。(2)热化学方程式相加减时,同种物质之间可相加减,反应热也随之相加减(带符号)。(3)将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”号必须随之改变,但数值不变。典例精讲【例1】下列关于盖斯定律描述不正确的是A.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B.盖斯定律遵守能量守恒定律C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D.利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热【答案】A【解析】A.化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故A项错误;B.盖斯定律也遵守能量守恒定律,故B项正确;C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难以测定的反应的反应热,故C项正确;D.利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热,故D项正确。故答案选A。【例2】已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)
△H1H2(g)+O2(g)=H2O(l)
△H22As(s)+O2(g)=As2O5(s)
△H3则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s)2的△H为A.2△H1-△H2-3△H3 B.△H3+3△H2-2△H1C.2△H1-3△H2-△H3 D.△H3+3△H2-△H1【答案】C【解析】依据盖斯定律:①×2-②×3-③可得目标方程式,故△H=2△H1
-3△H2
-△H3,故答案选C。【例3】氢气和氧气反应生成水的能量关系如图所示,下列说法正确的是A. B.C. D.【答案】C【解析】A.化学键的断裂吸收能量,,A错误;B.气态转化为液态放出能量,,B错误;C.根据盖斯定律可知,因为,所以,C正确;D.根据盖斯定律可知,,D错误;故选C。►环节二反应热的比较与计算【情境材料】已知下列信息:①Na(s)+eq\f(1,2)Cl2(g)=NaCl(s)ΔH=-411kJ·mol-1②乙醇的燃烧热ΔH=-1366.8kJ·mol-1③已知下列反应的反应热CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-870.3kJ·mol-1C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-1H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH3=-285.8kJ·mol-1【问题探究】1.根据信息①,求生成2molNaCl的反应热。2.根据信息②,求1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量?3.根据信息③,计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热。【答案】1.ΔH′=2ΔH=-411kJ·mol-1×2=-822kJ·mol-1。2.Q=n×1366.8kJ·mol-1=eq\f(1000g,46g·mol-1)×1366.8kJ·mol-1≈29713.0kJ=2.97×104kJ。3.根据盖斯定律,将已知中的后2个方程式分别乘以2,然后相加,最后减去第一个方程式即得要求的方程式,ΔH也进行相应计算处理。即ΔH′=(-393.5kJ·mol-1)×2+(-285.8kJ·mol-1)×2-(-870.3kJ·mol-1)=-488.3kJ·mol-1。要点归纳1.比较类型与方法(1)同一反应,生成物的状态不同如A(g)+B(g)=C(g)ΔH1<0A(g)+B(g)=C(l)ΔH2<0因为C(g)=C(l)ΔH3<0,而ΔH3=ΔH2-ΔH1,则ΔH1>ΔH2。(2)同一反应,反应物的状态不同如S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH1=-akJ·mol-1S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2=-bkJ·mol-1(3)同素异形体的不同单质发生相似反应,产物相同时如C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-akJ·mol-1C(s,金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-bkJ·mol-1(4)两个有联系的不同反应C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1<0C(s)+eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2<0C(s)eq\o(→,\s\up7(ΔH1))CO2(g)C(s)eq\o(→,\s\up7(ΔH2))CO(g)eq\o(→,\s\up7(ΔH3))CO2(g)ΔH2+ΔH3=ΔH1,ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。并据此可以写出热化学方程式:CO(g)+eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3=ΔH1-ΔH2。2.大小比较原则(1)比较ΔH的大小时,必须把反应热的“+”“-”与反应热的数值看作一个整体进行比较;比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小;比较“标准燃烧热”“中和热”时,只需比较数值的大小。(2)反应物的状态、化学计量数不同,则ΔH不同。(3)ΔH是带符号进行比较的,所有吸热反应的ΔH均比放热反应的ΔH大;放热反应的ΔH<0,放热越多,ΔH越小,但|ΔH|越大。(4)同一物质,状态不同,反应热亦不同。。(5)对于可逆反应,因反应不能进行到底,实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的数值。3.反应热计算的方法计算依据计算方法根据热化学方程式计算热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右移项,同时改变正、负号,各物质前面的化学计量数及ΔH的数值可以同时乘以相同的数根据盖斯定律计算将两个或两个以上的热化学方程式(包括ΔH)相加或相减(必要的时候,在热化学方程式相加或相减之前需要乘以或除以一个数),从而得到一个新的热化学方程式根据燃烧热可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热根据中和热中和反应放出的热量=n(H2O)×|ΔH|根据化学键的变化ΔH=反应物的化学键断裂时所吸收的总能量-生成物的化学键形成时所放出的总能量根据反应物和生成物的总能量ΔH=E(生成物)-E(反应物)根据图像ΔH=(a-b)kJ·mol-1=-ckJ·mol-1ΔH=(a-b)kJ·mol-1=+ckJ·mol-1利用盖斯定律计算反应热的步骤:(1)确定待求反应的热化学方程式。(2)找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。(3)利用同侧相加、异侧相减进行处理。(4)根据未知方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数,并消去中间产物。(5)加减确定待求热化学方程式。典例精讲【例4】下列热化学方程式或叙述正确的是A.1mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气,放出642kJ的热量:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)
ΔH=+642kJ·mol-1B.12g石墨转化为CO时,放出110.5kJ的热量:2C(石墨,s)+O2(g)=2CO(g)
ΔH=-110.5kJ·mol-1C.已知:H2(g)+O2(g)=H2O(l)
ΔH=-286kJ·mol-1,则:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
ΔH=+572kJ·mol-1D.已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,则在一定条件下向密闭容器中充入0.5molN2(g)和1.5molH2(g)充分反应放出46.2kJ的热量【答案】C【解析】A.液态肼的燃烧为放热反应,,A错误;B.石墨转化为时,放出的热量,则石墨转化为放出的热量,所以,B错误;C.根据已知热化学方程式,,则由盖斯定律可知,
,C正确;D.该反应为可逆反应,和反应不能全部转化为,所以在一定条件下向密闭容器中充入和充分反应消耗的氮气物质的量小于0.5mol,因此放出的热量小于,D错误;故答案为:C。【例5】已知:①②③④⑤下列关于上述反应焓变的判断正确的是A.△H1>0 B.△H5>0C.△H4<△H3 D.△H1=△H2+△H3【答案】C【解析】A.H2在O2中的燃烧反应为放热反应,所以△H1<0,A不正确;B.Al与Fe2O3的反应属于铝热反应,铝热反应都是放热反应,所以△H5<0,B不正确;C.依据盖斯定律,将反应④-③得,△H5=△H4-△H3<0,则△H4<△H3,C正确;D.依据盖斯定律,将反应②+③得,△H=△H2+△H3,与反应①进行比较,可得出△H1=(△H2+△H3),D不正确;故选C。1.(2022秋·高二课时练习)下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是A.能量变化的同时一定发生了化学变化B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件的ΔH不同【答案】C【解析】A.物质状态发生变化时,也有能量变化,此时发生的是物理变化,所以能量变化的同时不一定发生了化学变化,故A错误;B.反应速率与反应是吸热反应还是放热反应没有必然联系,故B错误;C.化学反应的反应热大小取决于反应物和生成物的总能量大小,与反应途径无关,应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变,故C正确;D.根据ΔH=生成物的焓-反应物的焓可知,焓变与反应条件无关,在光照和点燃条件该反应的ΔH相同,故D错误;答案选C。2.(2023春·河南安阳·高二安阳一中校考开学考试)常温下,某小组进行如下实验:编号实验热效应①将1mol的溶于水,溶液温度升高②将1mol的无水溶于水,溶液温度升高③将1mol的加热后得到无水和液态水由此可知,下列关系式错误的是A. B.C. D.【答案】A【解析】溶于水,溶液温度升高,属于放热过程,即①(s)=Ca2+(aq)+2Cl-(aq)+6H2O(l)∆H1<0;无水溶于水,溶液温度升高,属于放热过程,即②(s)=Ca2+(aq)+2Cl-(aq)∆H2<0;1mol的加热后得到无水和液态水,即③(s)=(s)+6H2O(l)∆H3,由盖斯定律可得③=①-②,即∆H3=∆H1-∆H2。A.∆H3=∆H1-∆H2,∆H1<0,∆H2<0,故,故A错误;B.∆H3=∆H1-∆H2,∆H1<0,∆H2<0,,故B正确;C.∆H3=∆H1-∆H2,即,故C正确;D.∆H3=∆H1-∆H2,∆H1<0,∆H2<0,则,故D正确;故选A。3.(2023秋·湖北十堰·高二统考期末)合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。已知H2(g)、CO(g)、CH4(g)的燃烧热(△H)分别为-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol、-890.3kJ/mol,且H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol。下列热化学方程式正确的是A.B.C.D.【答案】A【解析】根据已知H2(g)、CO(g)、CH4(g)的燃烧热可得表示物质燃烧热的热化学方程式:①H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol,②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/mol,③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ/mol,然后结合④H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol,利用盖斯定律,将热化学方程式叠加,可得相应反应的热化学方程式,并进行判断。根据已知H2(g)、CO(g)、CH4(g)的燃烧热可得表示物质燃烧热的热化学方程式:①H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol,②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/mol,③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ/mol,及④H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol,根据盖斯定律,将热化学方程式④+③-②-①×3,整理可得,故合理选项是A。4.(2022·浙江·高二期中)根据图中的各物质间的能量循环图,下列说法正确的是:A.∆H5+∆H6+∆H7+∆H8<∆H2B.∆H5<0,∆H6<0,∆H7>0C.I(g)∆H6的小于Cl(g)的∆H6D.∆H1=∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6+∆H7+∆H8【答案】A【解析】根据盖斯定律,反应热与反应过程无关,则∆H1=∆H2+∆H3+∆H4+∆H8或∆H1=∆H2+∆H3+∆H5+∆H6+∆H7+∆H8;A.由图可知Cl(g)→Cl-(g)放热,即∆H6<0,固态钠气化吸热,即∆H2>0,则∆H5+∆H6+∆H7+∆H8<∆H2,A正确;B.钠原子失去电子放热,即∆H5<0,氯原子得到电子放热,即∆H6<0,钠离子和氯离子结合生成NaCl(g)放出热量,∆H7<0,B错误;C.I的非金属性比Cl弱,得电子能力比Cl弱,所需能量较低,由于该过程放出热量,数值越小∆H越大,则I(g)∆H6的大于Cl(g)的∆H6,C错误;D.根据盖斯定律,反应热与反应过程无关,则∆H1=∆H2+∆H3+∆H5+∆H6+∆H7+∆H8,D错误;故选:A。5.(2023秋·甘肃武威·高二天祝藏族自治县第一中学校考期末)工业上常利用和合成尿素,该可逆反应分两步进行,整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是A.为合成尿素反应的中间产物B.利用和合成尿素是放热反应C.反应II在热力学上进行趋势很大D.的焓变【答案】C【解析】A.从图像可知,合成尿素的过程中生成了NH2COONH4,其为合成尿素反应的中间产物,选项A正确;B.由图像可知,根据反应物总能量大于生成物总能量,利用和合成尿素是放热反应,选项B正确;C.反应Ⅱ为吸热反应,在热力学上进行趋势较小,选项C错误;D.2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(1)+H2O(1)为放热反应,△H=生成物的总能量-反应物的总能量<0,即△H=E2-E1,选项D正确;答案选C。6.(2022秋·辽宁营口·高二营口开发区第一高级中学校考阶段练习)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图,下列说法正确的是A.热稳定性:MgCl2<MgF2B.Mg(s)+X2(g)=MgX2(s)ΔH>0C.将MgCl2溶液蒸干可得到无水MgCl2D.该温度下MgI2(s)+Br2(g)=MgBr(s)+I2(g)ΔH=+160kJ•mol-1【答案】A【解析】A.物质的能量越低越稳定,由图可知,MgF2的能量低于MgCl2,则热稳定性:MgCl2<MgF2,故A正确;B.Mg(s)和X2(g)所具有的总能量高于MgX2(s)所具有的能量,则Mg(s)+X2(g)=MgX2(s)ΔH<0,故B错误;C.MgCl2会发生水解生成Mg(OH)2,将MgCl2溶液蒸干不能得到无水MgCl2,故C错误;D.根据图示可知,①Mg(s)+Br2(g)=MgBr2(s)ΔH=-524kJ/mol、②Mg(s)+I2(g)=MgI2(s)ΔH=-364kJ/mol,根据盖斯定律,由①-②得MgI2(s)+Br2(g)=MgBr2(s)+I2(g)ΔH=-524kJ/mol+364kJ/mol=-160kJ/mol,故D错误;故答案选A。7.(2023秋·黑龙江绥化·高二校考期末)在一定条件下,和发生反应:
,已知:a、b、c均大于零,下列说法不正确的是A.反应物的总键能低于生成物的总键能B.图乙中C.断开4molH-O键所需能量约为D.焓变的绝对值存在关系:【答案】B【解析】A.该反应为放热反应,则反应物的总键能低于生成物的总键能,A正确;B.由图乙可知,根据盖斯定律可得,B错误;C.由反应热等于反应物断裂化学键需要的能量和生成物形成化学键放出的能量的差值可知,反应热,则,即断开4molH-O键所需能量约为,C正确;D.生成液态水放出的热量大于生成气态水放出的热量,因此变的绝对值存在关系:,D正确;故选B。8.(2022秋·广西南宁·高二校考阶段练习)关于反应:①2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-2600kJ/mol;②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
ΔH=-566kJ/mol;③CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
ΔH=+216kJ/mol。下列叙述正确的是A.CO的燃烧热为ΔH=+283kJ/molB.在③进行时,若加入催化剂,可以使ΔH减小C.若有3.2gCH4与足量水蒸气按③反应,则放出的热量是43.2kJD.若生成相同质量的CO2,C2H2放出的热量大于CO【答案】D【解析】A.CO的燃烧热为1molCO完全燃烧产生CO2气体时放出热量,则反应热小于0,故根据②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566kJ/mol可知CO的燃烧热为ΔH=-283kJ/mol,A错误;B.在③进行时,若加入催化剂,可以降低反应的活化能,但不能改变反应物即生成物的总能量,因此不能使ΔH减小,B错误;C.3.2gCH4的物质的量是n(CH4)=,根据③CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+216kJ/mol可知:若有3.2gCH4与足量水蒸气按③反应,则吸收的热量是43.2kJ,C错误;D.根据①可知反应产生2molCO2气体,放出热量是1300kJ,而根据②反应可知产生2molCO2气体,放出热量是566kJ,故若生成相同质量的CO2,C2H2放出的热量大于CO,D正确;故合理选项是D。9.(2023秋·河南平顶山·高二统考期末)已知几种化学键的键能如表所示:化学键键能a436463750根据热化学方程式:
,计算表中的a为A.484.5 B.969 C.872 D.1938【答案】B【解析】反应物总键能-生成物总键能,可求得,B项正确。10.(2022秋·广东广州·高二华南师大附中校考期中)下列有关化学能和热能的叙述中,正确的是A.伴有热量放出的变化过程都是放热反应B.化学反应中能量的变化与反应物的状态无关C.燃烧热的数值与实际参加反应的可燃物的质量无关D.反应热△H的单位中“”指的是每摩尔的反应物【答案】C【解析】A.伴有热量放出的变化过程不一定都是放热反应,如气体液化放热,但是该过程为物理变化,不是放热反应,A错误;B.物质的状态不同,具有的能量不同,根据ΔH=生成物总能量-反应物总能量,化学反应中的能量变化与反应物的状态有关,B错误;C.燃烧热为在25℃、101kPa下,1mol物质在氧气中完全燃烧生成稳定的产物时所放出的热量,故燃烧热为定值,与实际参与反应的可燃物质量无关,C正确;D.反应热ΔH的单位中“mol-1”指的是每摩尔该反应,即把该方程式看作一个整体,为“每摩尔反应”,而不是每摩尔的反应物或生成物,D错误;故答案选C。11.(2023秋·江苏徐州·高二统考期末)乙苯催化脱氢制备苯乙烯是目前生产苯乙烯的主要方法,反应:→+H2(g)。下列有关说法正确的是A.使用催化剂可降低该反应的B.的总能量大于与的总能量C.1g完全反应转化为需吸收约1.1kJ的能量D.反应→(g)+H2(g)【答案】C【解析】A.催化剂不能改变反应的,A错误;B.反应吸热说明生成物的总能量大于反应物的总能量,B错误;C.1g约为0.0094mol,1mol完全反应吸收117.4kJ,则1g完全反应转化为需吸收能量约1.1kJ,C正确;D.转化成(g)需吸热,故反应→(g)+H2(g),D错误;故选C。12.(2023秋·全国·高二专题练习)已知:(1)H2(g)+O2(g)═H2O(g)
ΔH=akJ/mol(2)2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)
ΔH=bkJ/mol(3)H2(g)+O2(g)═H2O(l)
ΔH=ckJ/mol(4)2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)
ΔH=dkJ/mol下列关系式中正确的是A.a<c<0 B.b>d>0 C.2a=b>0 D.2c=d<0【答案】D【解析】A.(1)式和(3)式中水的状态不同,(3)中生成的是液态水,放出的热量多,生成液态水的焓变数值小于生成气态水的焓变,所以c<a<0,故A错误;B.(2)式和(4)式中水的状态不同,(4)中生成的是液态水,放出的热量多,生成液态水的焓变数值小于生成气态水的焓变,所以d<b<0,故B错误;C.燃烧反应为放热反应,ΔH<0,热化学方程式的焓变与化学计量数成正比,(2)式化学计量数为(1)式化学计量数的两倍,(2)式的焓变也是(1)的两倍,故b=2a<0,故C错误;D.燃烧反应为放热反应,ΔH<0,热化学方程式的焓变与化学计量数成正比,(4)式化学计量数为(3)式化学计量数的两倍,(4)式焓变也是(3)的两倍,d=2c<0,故D正确;答案选D。13.(2021秋·山东济宁·高二统考期中)按要求回答下列问题(1)已知在常温常压下:①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ·mol-1②H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ·mol-1甲醇燃烧热的热化学方程式为_______。(2)已知:CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)△H1=-192.9kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)△H2=-120.9kJ·mol-1甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变△H3_______。(3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5-CH2CH3)为原料,采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5-CH=CH2)的反应方程式为:C6H5-CH2CH3(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)△H1已知:3C2H2(g)C6H6(g)△H2;C6H6(g)+C2H4(g)C6H5-CH2CH3(g)△H3则反应3C2H2(g)+C2H4(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)的△H=_______。(4)氨的合成是最重要的化工生产之一,工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:①用焦炭跟水反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)②用天然气跟水蒸气反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),已知有关反应的能量变化如图所示,则方法②中反应的△H=_______。(5)利用碳还原NO,C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H,可防止氮氧化物对大气的污染。已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ·mol-1N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=+180.5kJ·mol-1计算:△H=_______kJ·mol-1。【答案】(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔΗ=-725.8kJ·mol-1(2)-72.0kJ·mol-1(3)ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3(4)(a+3b-c)kJ·mol-1(5)-574.0【解析】(1)由盖斯定律可知甲醇燃烧热的热化学方程式=×①-2×②,故甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
ΔΗ=-725.8kJ·mol-1。
(2)甲醇与水蒸气催化重整反应=①-②,焓变△H3=-192.9kJ·mol-1-(-120.9kJ·mol-1)=-72.0kJ·mol-1。(3)①+②+③可得反应3C2H2(g)+C2H4(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g),故△H=ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3。(4)反应的能量变化图对应相应的热化学方程式,③:CO(g)+O2(g)=CO2(g)
ΔΗ3=-akJ·mol-1;④:H2(g)+O2(g)=H2O(g)
ΔΗ4=-bkJ·mol-1;⑤:CH4(g)+2O2(g)=2H2O(g)+CO2(g)
ΔΗ4=-ckJ·mol-1;由盖斯定律可得②=⑤-③-3×④,故方法②中反应的△H=(a+3b-c)kJ·mol-1。(5)①-②可得目标方程C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),故△H=-393.5kJ·mol-1-180.5kJ·mol-1=-574.0kJ·mol-1。14.(2021秋·福建泉州·高二晋江市第一中学校考期中)化学反应过程伴随有热量的变化。(1)一定条件下,由稳定单质反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。下图为VIA族元素(O、S、Se、Te)氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。已知非金属元素气态氢化物的稳定性越强,其氢化物的生成热ΔH越小。硫化氢发生分解反应的热化学方程式为_______。(2)利用CH4可制备乙烯及合成气(CO、H2)。有关化学键键能(E)的数据如下表:化学键H-HC=CC-CC-HE(kJ/mol)436a348413①已知2CH4(g)=CH2=CH2(g)+2H2(g)ΔH=+167kJ/mol,则a=_______。②制备合成气反应历程分两步(步骤I、步骤II),反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图:步骤I反应的焓变ΔH1为_______kJ/mol(选用E1~E5的关系式表示)③反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的焓变为ΔH2,与步骤I焓变ΔH1相比,ΔH1_______ΔH2(填“>”或“<”)(3)在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:反应I:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(s)ΔH1反应II:NH2COONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH2=+72.49kJ·mol-1总反应:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH3=-86.98kJ·mol-1则反应I的ΔH1=_______kJ·mol-1。【答案】(1)H2S(g)=S(s)+H2(g)ΔH=+20kJ·mol-1(2)613E2-E1<(3)-159.47【解析】(1)在元素周期表中,同主族从上到下,元素的非金属性逐渐减弱、与H2生成气态氢化物越来越难、气态氢化物的稳定性逐渐减弱;物质的能量越低越稳定,则非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系为:非金属元素形成的气态氢化物稳定性越强,其ΔH越小,即a、b、c、d代表H2Te、H2Se、H2S、H2O。根据图示c代表H2S,可写出热化学方程式H2(g)+S(s)=H2S(g)∆H=-20kJ/mol,则硫化氢发生分解反应的热化学方程式为H2S(g)=S(s)+H2(g)ΔH=+20kJ/mol。(2)①∆H=反应物的总键能-生成物的总键能=8×413kJ/mol-(4×413kJ/mol+akJ/mol+2×436kJ/mol)=+167kJ/mol,解得a=613。②根据∆H=生成物总能量-反应物总能量,则步骤I反应的焓变ΔH1=(E2-E1)kJ/mol。③根据图示,∆H1、∆H2都大于0,反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的焓变ΔH2=(E3-E1)kJ/mol,E3>E2,则ΔH1<ΔH2。(3)反应I:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(s)ΔH1,反应II:NH2COONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH2=+72.49kJ·mol-1,总反应III:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH3=-86.98kJ·mol-1,利用盖斯定律,将反应III-反应II,即得反应I的△H=(-86.98-72.49)kJ·mol-1=-159.47kJ·mol-1。第2课第1课时化学反应速率课程标准学习目标1.知道化学反应速率的概念及表示方法。2.了解测定化学反应速率的简单方法。3.掌握化学反应速率的简单计算。1.能运用定性定量相结合的方式揭示化学反应的特征,掌握化学反应速率的表示方法。2.能通过定量计算建立化学反应速率的计算模型,并运用模型进行相关计算。自主梳理(1)概念及表达式①概念化学反应速率可以用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。通常用单位时间内的减小或的增加来表示。②表达式v=,其中v表示反应速率,c表示各反应物或生成物浓度,Δc表示其浓度变化(取其绝对值),t表示时间,Δt表示时间变化。(2)单位浓度常以mol·L-1(或mol/L)为单位,时间常以s、min为单位,故化学反应速率的常用单位为等。(3)同一反应用不同物质表示的反应速率①表示方法对于任意一个化学反应:mA+nB=pC+qD,用不同物质表示的化学反应速率分别为:v(A)=、v(B)=、v(C)=、v(D)=。②不同物质反应速率的关系用不同物质表示同一化学反应在同一时间段内的反应速率时,之比等于化学方程式中各物质的之比。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=。预习检测1.下列关于化学反应速率的说法,不正确的是A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B.化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质C.若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5mol•L-1•s-1,就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol•L-1•s-1D.化学反应速率常用单位有mol•L-1•s-1和mol•L-1•min-12.下列说法正确的是A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示B.用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时,其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比C.由v=计算所得化学反应速率为某时刻的瞬时速率D.在反应过程中,反应物的浓度逐渐变小,所以用反应物表示的化学反应速率为负值3.已知反应,经2min,B的浓度减少,对该反应速率的表示,下列说法正确的是A.用A表示的反应速率是B.用B、C、D表示的反应速率之比为3∶2∶1C.在2min末,用B表示的反应速率是D.在2min内用B表示的反应速率逐渐减小,用C表示的反应速率逐渐增大4.反应在四种不同情况下的反应速率分别为①;②;③;④,该反应进行的快慢顺序为A.④>③=②>① B.①>②=③>④ C.①>②>③>④ D.④>③>②>①5.某温度下,密闭容器中A与B反应生成C和D,其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)、v(D)表示,已知v(A)、v(B)、v(C)、v(D)之间有以下关系4v(A)=5v(B),v(A)=v(C),6v(B)=4v(D),则此反应可表示为A.4A+5B=4C+6D B.5A+4B=4C+6DC.5A+4B=5C+6D D.4A+6B=4C+5D6.小李同学采用如图所示的实验装置测定锌与稀硫酸反应的速率,取1g锌粒与20mL0.5mol·L-1的硫酸进行反应,测得不同时刻反应生成的H2的体积(已折算为标准状况)如表。下列说法正确的是t/s0510152025V(H2)/mL0.014.634.544.852.256.9A.反应结束时锌粒无剩余B.锌与稀硫酸反应初期速率逐渐加快,后又变慢C.应用锌粉代替锌粒进行实验,以节约实验时间D.假设溶液的体积不变,10~25s内的平均反应速率v(H2SO4)=0.02mol·L-1·min-1探究提升探究提升►环节一化学反应速率【情境材料】反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在2L的密闭容器中进行,1min后,NH3减少了0.12mol。【问题探究】(1)1min内,以NH3表示的化学反应速率为________。(2)以O2表示的化学反应速率为________。(3)以NO表示的化学反应速率为________。(4)以H2O表示的化学反应速率为________。(5)分别用NH3、O2、NO、H2O表示的化学反应速率之比为________。要点归纳化学反应速率的测定(1)测定原理:利用化学反应中与某一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。(2)测定方法①利用能够直接观察的某些性质测定:如通过测量释放出一定体积气体的时间来测定反应速率,或通过测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。如气体体积、体系压强、颜色深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,人们常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。②利用科学仪器测量:如在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。如根据释放出气体的体积:安装如图所示的两套装置A、B(锌粒大小相同),通过分液漏斗分别加入40mL1mol·L-1和40mL4mol·L-1的硫酸后都立即产生气泡,我们可以根据①产生10mL的氢气所需要的时间,②1分钟收集H2的体积来判断A、B两套装置的反应速率大小。(1)由公式v=eq\f(Δc,Δt)计算得到的化学反应速率,是某一时间段的平均速率而不是瞬时速率。(2)不论是反应物还是生成物,其化学反应速率值都取正值。(3)固体或纯液体(不是溶液)的物质的量浓度可视为不变的常数,因此,一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。(4)同一化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率的数值可能不同,但它们表示的意义完全相同,因此,要在反应速率v后标明具体的物质。典例精讲【例1】(2022秋·四川攀枝花·高二攀枝花七中校考阶段练习)反应在容积为2L的密闭容器中进行,1mim后,减少了0.12mol,则平均每秒浓度的变化表示正确的是A.: B.:C.: D.:【例2】(2023春·四川绵阳·高二绵阳中学校考开学考试)在密闭容器中进行A与B反应生成C的可逆反应,反应速率v(A)、v(B)、v(C)之间存在以下关系:v(C)=2v(A),3v(C)=2v(B),则该反应可以表示为A.A(g)+B(g)⇌C(g) B.2A(g)+2B(g)⇌3C(g)C.A(g)+3B(g)⇌2C(g) D.3A(g)+B(g)⇌2C(g)【例3】容积固定的2L密闭容器中进行的某一可逆反应A(g)+2B(g)2C(g),以B的物质的量浓度表示的反
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