第六章化学反应与能量Word文档下载推荐.docx
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(1)放热反应、吸热反应与反应条件的关系
①需要加热才能发生的反应,不一定是吸热反应,如木炭的燃烧是放热反应。
②常温下不需要加热就能发生的反应不一定是放热反应。
如:
Ba(OH)2·
8H2O和NH4Cl常温下的反应是吸热反应。
(2)吸热反应与放热反应的判断
①根据反应过程的图示判断
②根据反应过程中化学键的变化判断
3.燃烧热与中和反应反应热(简称中和热)
(1)燃烧热
(2)中和热
(3)中和热的测定
①测定装置(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
a.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。
b.为保证酸完全中和,采取的措施是碱稍过量。
[拓展归纳]
燃烧热与中和热的比较
比较角度
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH
ΔH<
0,单位:
不同点
反应物的量
可燃性物质为1mol
不限量
生成物的量
H2O(l)是1mol
反应热的含义
1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量;
其中:
C―→CO2(g),
H―→H2O(l),
S→SO2(g)等
在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应,生成1molH2O(l)和可溶性盐时放出的热量;
不同反应物的中和热大致相同,均约为57.3kJ·
4.能源
(1)概念:
能提供能量的资源。
(2)分类:
[题点全练]
题点
(一) 化学反应中的能量变化图像
1.(2018·
北京东城区模拟)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.反应生成1molN2时转移4mole-
B.反应物能量之和大于生成物能量之和
C.N2O(g)+NO(g)===N2(g)+NO2(g)ΔH=-139kJ·
D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
解析:
选A N2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2O+NO===N2+NO2,反应生成1molN2时转移2mole-,A不正确;
根据图示,反应物能量之和大于生成物能量之和,B正确;
该反应的反应热为(209-348)kJ·
mol-1=-139kJ·
mol-1,C正确;
由于该反应放热,所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和,D正确。
2.
(2018·
河北三市二联)某反应使用催化剂后,其反应过程中能量变化如图。
下列说法错误的是( )
A.总反应为放热反应
B.使用催化剂后,活化能不变
C.反应①是吸热反应,反应②是放热反应
D.ΔH=ΔH1+ΔH2
选B 由题图可知:
反应①是吸热反应,反应②是放热反应,总反应是放热反应,且ΔH=ΔH1+ΔH2,A、C、D项正确;
使用催化剂能降低反应所需的活化能,B项错误。
[规律方法] 活化能与焓变的关系
(1)催化剂能降低反应的活化能,但不影响焓变的大小。
(2)在无催化剂的情况,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。
题点
(二) 燃烧热、中和热、能源
3.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×
”)。
(1)随着科技的发展,氢气将成为主要能源之一(√)
(2)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能(√)
(3)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)+
O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9kJ·
mol-1,则CH3OH(g)的燃烧热为192.9kJ·
mol-1(×
)
(4)氢气的燃烧热为285.5kJ·
mol-1,则电解水的热化学方程式为2H2O(l)
2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5kJ·
(5)已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·
mol-1,则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量(×
(6)已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·
mol-1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH=2×
(-57.3)kJ·
4.
为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。
下列说法正确的是( )
A.H2O的分解反应是放热反应
B.氢能源已被普遍使用
C.2mol液态H2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量
D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值
选C 2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)是吸热反应,说明2mol液态H2O的能量低于2molH2和1molO2的能量。
因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输,所以氢能源利用并未普及,但发展前景广阔。
5.石墨的燃烧热为393.5kJ·
mol-1,CO的燃烧热为283.0kJ·
mol-1,下列说法正确的是( )
A.相同条件下C(石墨,s)燃烧生成CO气体的热化学方程式:
2C(石墨,s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=+110.5kJ·
B.1molC(石墨,s)不完全燃烧,生成CO2和CO混合气体时,放出热量283.0kJ
C.C(石墨,s)和CO2(g)反应生成CO(g)的反应是放热反应
D.如果金刚石的燃烧热大于石墨的燃烧热,则可以断定从石墨转变为金刚石需要吸热
选D 石墨燃烧必放热,A错;
选项B中由于没有告知生成物CO和CO2的物质的量之比,因此无法计算反应放出的热量,B错;
C项石墨与CO2反应是吸热反应,C错。
[易错易混]
(1)若化学反应逆向进行,其反应热数值相等,符号相反。
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·
2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.6kJ·
(2)同一化学反应,化学计量数(可以是整数,也可以是分数)不同,ΔH不同;
化学计量数扩倍,ΔH也相应地扩倍。
H2(g)+
O2(g)===H2O(l)ΔH=-285.8kJ·
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·
(3)ΔH与反应的“可逆性”。
可逆反应的ΔH表示反应完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·
表示在298K时,1molN2(g)和3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)时放出92.4kJ的热量。
但实际上1molN2(g)和3molH2(g)充分反应,不可能生成2molNH3(g),故实际反应放出的热量小于92.4kJ。
(4)对于中和热、燃烧热,用文字描述时不带负号,但其焓变(ΔH)还是为负值;
另外,在关于反应热的文字描述中必须带上“+”或“-”。
[真题验收]
1.(2015·
北京高考)最新报道:
科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。
反应过程的示意图如下:
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中,CO断键形成C和O
C.CO和O形成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
选C A项,状态Ⅰ总能量为反应物总能量,状态Ⅲ总能量为生成物总能量,由图示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;
B项,从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出,反应中CO并未断裂成C和O,C、O原子间一直有化学键;
C项,由图示可以看出,CO和O2生成了CO2,CO2分子中C与O形成极性共价键;
D项,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程,并不是CO与O2的反应过程。
(2016·
海南高考改编)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。
A.由X→Y反应的ΔH=E5-E2
B.由X→Z反应的ΔH>
C.降低压强有利于提高Y的产率
D.升高温度有利于提高Z的产率
选C A项,由X→Y反应的ΔH=E3-E2,错误;
B项,由图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,即由X→Z反应的ΔH<0,错误;
C项,根据化学反应2X(g)===3Y(g),该反应是气体体积增加的可逆反应,降低压强,平衡正向移动,有利于提高Y的产率,正确;
D项,由B分析可知,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,Z的产率降低,错误。
3.
(1)(2016·
海南高考)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:
C57H104O6(s)+80O2(g)===57CO2(g)+52H2O(l)
已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×
104kJ。
油酸甘油酯的燃烧热ΔH为________。
(2)(2015·
海南高考)已知丙烷的燃烧热ΔH=-2215kJ·
mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水,则放出的热量约为________。
(1)燃烧热指的是燃烧1mol可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。
燃烧1kg油酸甘油酯释放出热量3.8×
104kJ,燃烧1mol油酸甘油酯释放出热量为
×
3.8×
104kJ=3.36×
104kJ≈3.4×
104kJ,则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH=-3.4×
104kJ·
(2)1.8g水的物质的量为0.1mol,丙烷的分子式是C3H8,1mol丙烷完全燃烧会产生4mol水,丙烷完全燃烧产生1.8g水,燃烧的丙烷的物质的量为
mol,所以反应放出的热量为
2215kJ=55.375kJ。
答案:
(1)-3.4×
mol-1
(2)55.375Kj
考点二 热化学方程式
1.概念
表示参加反应的物质的量和反应热关系的化学方程式。
2.意义
不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
例如:
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·
mol-1,表示在25℃和1.01×
105Pa下,1mol氢气和0.5mol氧气完全反应生成1mol液态水时放出285.8kJ的热量。
3.书写步骤
(1)燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0kJ·
mol-1,即CO的燃烧热ΔH=-283.0kJ·
(2)中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1molH2O放出的热量,ΔH=-57.3kJ·
mol-1,弱酸、弱碱电离时吸热,放出的热量小于57.3kJ,NaOH固体溶解或浓硫酸稀释时放热,放出的热量大于57.3kJ,若反应过程中还有其他物质生成(如生成不溶性物质或难电离的其他物质等),则此反应的反应热就不是中和热。
题点
(一) 热化学方程式的正误判断
1.下列热化学方程式正确的是( )
A.表示硫的燃烧热的热化学方程式:
S(s)+
O2(g)===SO3(g) ΔH=-315kJ·
B.表示中和热的热化学方程式:
NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·
C.表示H2燃烧热的热化学方程式:
O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·
mol-1
D.表示CO燃烧热的热化学方程式:
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566kJ·
选B 表示燃烧热的热化学方程式,可燃物质的物质的量为1mol,反应生成稳定氧化物,A中应生成SO2;
C中应生成H2O(l),D中CO的物质的量应为1mol。
2.一定条件下,化学反应2H2+O2===2H2O的能量变化如图所示,则反应的热化学方程式可表示为( )
A.H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH=(a+b)kJ·
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=2(b-a)kJ·
C.H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=(b+c-a)kJ·
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=2(a-b-c)kJ·
选D 反应热等于反应物总能量减去生成物总能量,根据图像可知H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH=(a-b)kJ·
mol-1,H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=(a-b-c)kJ·
mol-1,所以有2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=2(a-b)kJ·
mol-1或2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=2(a-b-c)kJ·
[规律方法] 判断热化学方程式的“5审法”
题点
(二) 热化学方程式的书写
3.
(1)101kPa时,1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3kJ的热量,反应的热化学方程式为___________________________________________。
(2)0.3mol乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,则其热化学方程式为______________________________________________。
(3)在25℃、101kPa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ,其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀,则乙醇燃烧的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)下图是1molNO2和1molCO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:
_____________________________________。
(1)1molCH4完全燃烧需要2molO2生成1molCO2和2mol液态H2O,故热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·
(2)1mol乙硼烷在氧气中燃烧放出的热量为649.5kJ×
=2165kJ,则其热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2165kJ·
(3)由题意可知生成n(CO2)=n(CaCO3)=
=1mol,则由原子守恒可知,需要乙醇的物质的量为
mol,故热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(2×
Q)=-2QkJ·
(4)由图可知其热化学方程式为NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=E1-E2=134kJ·
mol-1-368kJ·
mol-1=-234kJ·
(1)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3kJ·
(2)B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH=-2165kJ·
(3)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2QkJ·
(4)NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234kJ·
4.依据事实写出下列反应的热化学方程式。
(1)1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需要吸收10.94kJ热量,此反应的热化学方程式为_____________________________________________________________________。
(2)已知2.0g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时,放出33.4kJ的热量,则表示肼燃烧的热化学方程式为_____________________________________。
(3)2molAl(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s),放出1669.8kJ的热量。
此反应的热化学方程式为_________________________________________________________。
(4)2.3g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃,恰好完全燃烧,生成2.7g液态水和2.24LCO2(标准状况)并放出68.35kJ的热量。
写出此反应的热化学方程式:
______________________________________________________。
(1)1g
碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收10.94kJ热量,则碳与水蒸气反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.28kJ·
(2)2.0g
肼气体在氧气中完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出33.4kJ热量,则表示肼燃烧的热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4kJ·
(3)2molAl(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s),放出1669.8kJ的热量,则此反应的热化学方程式为4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-1669.8kJ·
mol-1×
2=-3339.6kJ·
(4)通过燃烧的产物可知该有机物中肯定含有碳元素和氢元素,可能含有氧元素。
n(H2O)=
=0.15mol,n(H)=0.3mol,m(H)=0.3g,n(CO2)=
=0.1mol,n(C)=0.1mol,m(C)=1.2g,则碳元素和氢元素的质量之和是0.3g+1.2g=1.5g<
2.3g,故该有机物中还含有氧元素,氧元素的质量是2.3g-1.5g=0.8g,n(O)=0.05mol,从而可确定该有机物的分子式为C2H6O,该液态有机物为C2H5OH(l),故该反应的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1367kJ·
(1)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.28kJ·
(2)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4kJ·
(3)4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-3339.6kJ·
(4)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1367kJ·
1.(2014·
海南高考)标准状况下,气态分子断开1mol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436kJ·
mol-1、463kJ·
mol-1和495kJ·
下列热化学方程式正确的是( )
A.H2O(g)===H2(g)+
O2(g) ΔH=-485kJ·
B.H2O(g)===H2(g)+
O2(g) ΔH=+485kJ·
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=+485kJ·
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-485kJ·
选D 1mol的气态水分解产生1mol的氢气和
mol的氧气的能量变化是2×
463kJ-436kJ-
495kJ=242.5kJ,因此热化学方程式为H2O(g)===H2(g)+
O2(g) ΔH=+242.5kJ·
mol-1,A、B错误。
2mol的气态水分解产生2mol的氢气和1mol的氧气的反应热是ΔH=+485kJ,物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等,即热化学方程式是2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-485kJ·
mol-1,C错误,D正确。
2.写出下列反应的热化学方程式。
(1)(2017·
天津高考)0.1molCl2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4.28kJ,该反应的热化学方程式为_____________________________________________________。
(2)(2016·
天津高考)Si与Cl两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物,恢复至室温,放热687kJ,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:
(3)(2014·
安徽高考)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。
在25℃、101kPa下,已知该反应每消耗1molCuCl(s),放热44.4kJ,该反应的热化学方程式是_____________________________________________________________。
(4)(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。
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1molAX5,放出热量123.8kJ。
该反应的热化学方程式为___________________________________________________。
(5)(2014·
福建高考)一定条件下,在水溶液中1molCl-、ClO
(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。
B―→A+C反应的热化学方程式为_____________