化学基本理论化学平衡常数及其计算.docx

1、化学基本理论化学平衡常数及其计算化学基本理论化学能与热能基本理论知识点一焓变、热化学方程式1化学反应的实质与特征2焓变、反应热(1)焓(H)用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变(H)HH(生成物)H(反应物)，单位kJmol1。(3)反应热当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJmol1。(4)焓变与反应热的关系对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有：HQp。(5)反应热、活化能图示在无催化剂的情况下，为正反应的活化能，为逆反应的活化能，HE1E2。催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。3吸热反应与放热反

2、应(1)从能量高低角度理解放热反应吸热反应图示能量高低反应物的总能量大于生成物的总能量，H0反应物的总能量小于生成物的总能量，H0说明a表示断裂旧化学键吸收的能量，也可以表示反应的活化能。b表示生成新化学键放出的能量，也可以表示活化分子结合成生成物分子所释放的能量。图中c表示反应的反应热，可通过计算焓变值求得。(2)从化学键角度理解(3)常见的放热反应与吸热反应放热反应吸热反应常见反应可燃物的燃烧酸碱中和反应金属与酸的置换反应物质的缓慢氧化铝热反应大多数化合反应弱电解质的电离盐类的水解反应Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应C和H2O(g)、C和CO2的反应大多数的分解反应提醒化学反应的能

3、量变化主要表现为放热或吸热，但这并不是唯一的表现形式，其他的还有发光、放电等。化学反应表现为吸热或放热，与反应的条件没有必然关系，而是取决于反应物和生成物具有的总能量(或焓)的相对大小。化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关。需要加热的反应不一定是吸热反应，如CO2CO2为放热反应；不需要加热的反应也不一定是放热反应，如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应为吸热反应。4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。(3)书写步骤【即时巩固】1.如图是化学反应中物质变化和能量变化的

4、示意图。若E1E2，则下列反应符合该示意图的是()ANaOH溶液与稀盐酸的反应B锌与稀盐酸的反应C氢氧化钡与氯化铵固体的反应D一氧化碳在空气中的燃烧反应解析：选C吸收的能量E1大于释放的能量E2，故该反应为吸热反应。NaOH溶液与稀盐酸的反应属于放热反应，故A错误；锌与稀盐酸的反应属于放热反应，故B错误；氢氧化钡与氯化铵固体的反应属于吸热反应，故C正确；一氧化碳在空气中的燃烧反应属于放热反应，故D错误。2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1 mol N2时转移4 mol eB反应物能量之和大于生成物能量之和CN2O(g)NO(g)=N2(g)

5、NO2(g)H139 kJmol1D断键吸收能量之和小于成键释放能量之和解析：选AN2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2ONO=N2NO2，反应生成1 mol N2时转移2 mol e，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H(209348)kJmol1139 kJmol1，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。3航天燃料从液态变为固态，是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭材料，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()ABeO2=Be

6、OH564.3 kJmol1BBe(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJmol1CBe(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJmol1DBe(s)O2(g)=BeO(g)H564.3 kJmol1解析：选C1 kg Be的物质的量为mol，又因为1 kg Be完全燃烧放出的热量为62 700 kJ，则1 mol Be完全燃烧放出的热量为kJ564.3 kJ，Be与O2反应生成BeO固体，则其热化学方程式为Be(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJmol1。4(1)101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，反应的热

7、化学方程式为_。(2)0.3 mol的气态乙硼烷(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649.5 kJ的热量，则其热化学方程式为_。(3)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(4)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：_。解析：(1)1 mol CH4完全燃烧需要2 mol O2生成1 mol CO2和2 mol液态H2O，故热化学方程式为CH4(g

8、)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1。(2)1 mol乙硼烷在氧气中燃烧放出的热量为649.5 kJ2 165 kJ，则其热化学方程式为B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)H2 165 kJmol1。(3)由题意可知生成n(CO2)n(CaCO3)1 mol，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)H(2Q)2Q kJmol1。(4)由图可知其热化学方程式为NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)HE1E2134 kJmol1368 kJmol1234 k

9、Jmol1。答案：(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1(2)B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)H2 165 kJmol1(3)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(4)NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1知识点二燃烧热、中和热、能源1燃烧热2中和热(1)中和热的概念及表示方法(2)中和热的测定装置计算公式(以50 mL 0.5 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液反应为例)HkJmol1t1起始温度，t2终止温度。(3)注意

10、事项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。为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。提醒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。由于中和反应与燃烧反应均是放热反应，表示中和热与燃烧热时可不带“”号，但用H表示时，必须带“”号，如某物质的燃烧热为Q kJmol1或HQ kJmol1。3能源【即时巩固】1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

11、蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2 (g)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJmol1()(4)氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)O2(g)H285.5 kJmol1()(5)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水时放出57.3 kJ的热量()2.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()AH2O的分解反应

12、是放热反应B氢能源已被普遍使用C2 mol液态H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D氢气不易贮存和运输，无开发利用价值解析：选C2H2O(l)=2H2(g)O2(g)是吸热反应，说明2 mol液态H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2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。3下列热化学方程式或说法正确的是()A甲烷的燃烧热为890.3 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1B500 、30 MPa下，将0.5 mol N2

13、和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H38.6 kJmol1C同温同压下，等物质的量的H2与足量的Cl2在光照和点燃条件下充分反应，所产生的热量相同D已知中和热为57.3 kJmol1，则稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为2H(aq)SO (aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H57.3 kJmol1解析：选C甲烷的燃烧热为890.3 kJmol1，表示1 mol甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，由于水的稳定状态是液态，所以其燃烧的热化学方程式是CH

14、4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1，A错误；由于氮气与氢气产生氨气的反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以500 、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成氨气的物质的量小于1 mol，该反应的H38.6 kJmol1，B错误；由于反应热只与反应物、生成物的状态及物质的量的多少有关，与反应途径无关，所以在同温同压下，等物质的量的H2与足量的Cl2在光照和点燃条件下充分反应，所产生的热量相同，C正确；稀硫酸与氢氧化钡溶液反应生成了BaSO4沉淀和水，生成BaSO4沉淀还需要放出热量，所以该反应的H5

15、7.3 kJmol12，D错误。4石墨的燃烧热为393.5 kJmol1，CO的燃烧热为283.0 kJmol1，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)H110.5 kJmol1B1 mol C(石墨，s)不完全燃烧，生成CO2和CO混合气体时，放出热量283.0 kJCC(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解析：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

16、，B错；C项石墨与CO2反应是吸热反应，C错。5填空。(1)2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJmol1, 则CO(g)的燃烧热是_。(2)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJmol1，则表示葡萄糖燃烧热的热化学方程式为_。(3)氢气的燃烧热为285.5 kJmol1，则电解水的热化学方程式为_。(4)已知中和反应的中和热为57.3 kJmol1。则Ba(OH)2和盐酸反应，表示中和热的热化学方程式为_。(5)C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJmol1，C8H18的燃烧热为_。答案：(1)283.0 kJmol1(2)C6H12O

17、6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H2 800 kJmol1(3)2H2O(l) 2H2(g)O2(g)H571 kJmol1(4)OH(aq)H(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1(5)5 518 kJmol16(1)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1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热H为_。(2)(2015海南高考)已知丙烷的燃烧热H2 215 kJmol1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为_。解析：(1

18、)燃烧热指的是燃烧1 mol 可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1 kg油酸甘油酯释放出热量3.8104 kJ，燃烧1 mol 油酸甘油酯释放出热量为3.8104 kJ3.36104 kJ3.4104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热H3.4104 kJmol1。(2)1.8 g水的物质的量为0.1 mol，丙烷的分子式是C3H8，1 mol丙烷完全燃烧会产生4 mol水，丙烷完全燃烧产生1.8 g水，燃烧的丙烷的物质的量为mol，所以反应放出的热量为2 215 kJ55.375 kJ。答案：(1)3.4104 kJmol1(2)55.375 kJ知识点三盖斯定律1盖斯定律的定义对于一个化学

19、反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都一样，即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盖斯定律的应用(1)热化学方程式相加或相减，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2由可得CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2(2)合理设计反应途径，如顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，即HH1H2。(3)盖斯定律的理解热化学方程式焓变之间的关系aA=BH1A=BH2H2H1或H1aH2aA=BH1B=aAH2H1H2HH1H2【即时巩固】1(2019滕州二中模拟)由金红石TiO2制取单质Ti，涉及的步骤为TiO2TiCl

20、4Ti。已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H3则反应TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H为()AH32H12H2 BH3H1H2CH32H1H2 DH3H12H2解析：选C根据盖斯定律，由2，可得TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)H2H1H2H3，故C项正确。2工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：请回答下列问题：已知：4NO(g)4NH3(g)O2(g) 4N2(g)6H2O(g)H1 745.2 kJmol16NO(g)

21、4NH3(g) 5N2(g)6H2O(g)H1 925.2 kJmol1则反应的热化学方程式可表示为_。解析：将已知的两个热化学方程式依次标记为和，根据盖斯定律，由54得：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1 025.2 kJmol1。答案：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1 025.2 kJmol1课时检测1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：下列说法中正确的是()ACO和O生成CO2是吸热反应B在该过程中，CO断键形成C和OCCO和O形成了具有极性共价键的CO2D状态状态表示CO

22、与O2反应的过程解析：选C由题图可知，CO和O生成CO2是放热反应，A错误；由状态、状态可知，CO没有断键，B错误；CO2中碳氧键为极性共价键，C正确；状态状态表示CO与O反应生成CO2的过程，不是CO与O2反应的过程，D错误。2. 已知2X(g)2Y(g) 3Z(g)W(g)H，反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()AHE2E1B正反应的活化能等于E3C加入高效催化剂，H减小D恒压下充入一定量的氦气，n(Z)不变解析：选DH生成物的总能量反应物的总能量E1E2，故A错误；正反应的活化能E3E2，故B错误；催化剂对反应的热效应无影响，故C错误；恒压条件下充入一定量的氦气，该反应平衡不移

23、动，n(Z)不变，故D正确。3(2019永州联考)反应N23H2 2NH3的能量变化如图所示，其热化学方程式正确的是()AN2(g)3H2(g) 2NH3(l) H2(bca)kJmol1BN2(g)3H2(g) 2NH3(g)H2(ba)kJmol1CN2(g)3H2(g) 2NH3(l)H2(bca)kJmol1DN2(g)3H2(g) 2NH3(g)H(ab)kJmol1解析：选C由题图可知，反应物的能量高，则合成氨的反应为放热反应，由于mol N2(g)和mol H2(g)的总能量比1 mol NH3(g)的能量大(ba) kJ，故热化学方程式为N2(g)H2(g) NH3(g)H(b

24、a)kJmol1，则N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H2(ba)kJmol1，故B、D错误；由于mol N2(g)和mol H2(g)的总能量比1 mol NH3(l)的能量大(bca)kJ，故热化学方程式为N2(g)H2(g) NH3(l)H(bca) kJmol1，则N2(g)3H2(g) 2NH3(l)H2(bca)kJmol1，故A错误，C正确。4将V1 mL 1.0 molL1HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1V250 mL)。下列叙述正确的是()A做该实验时环境温度为22 B该实验表明热能可转化为化学

25、能CNaOH溶液的浓度约为1.5 molL1D该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析：选C温度为22 时加入盐酸5 mL，则不是做该实验时的环境温度，故A错误；该实验表明HCl溶液与NaOH溶液反应是放热的反应，即表明化学能可转化为热能，故B错误；恰好反应时参加反应的盐酸的体积是30 mL，由V1V250 mL可知，消耗的NaOH溶液的体积为20 mL，恰好反应时NaOH溶液中溶质的物质的量是n，由HClNaOH=NaClH2O可知，n1.0 molL10.03 L0.03 mol，所以浓度c1.5 molL1，故C正确；只是该反应放热，其他有水生成的反应不一定是放热反应，如氯化铵和氢氧化钡晶体的反应，故D错误。5通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H1571.6 kJmol1焦炭与水反应制氢：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2131.3 kJmol1甲烷与水反应制氢：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H3206.1 kJmol1A反应中电能转化为化学能B反应为放热