6步步高版高考化学全国通用专题3 学案6 反应热与盖斯定律应用.docx
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6步步高版高考化学全国通用专题3学案6反应热与盖斯定律应用
学案6 反应热与盖斯定律应用
[高考关键词] 1.反应热、能量、放热、吸热、能源、燃烧。
2.热化学方程式的书写与正误判断。
3.盖斯定律,焓变(ΔH)的计算、比较。
核心考点回扣
1.有下列变化:
①H2在Cl2中燃烧;②碳酸钙分解;③铝热反应;④酸碱中和反应;⑤缓慢氧化;⑥Na2CO3水解;⑦NaOH固体溶于水;⑧铁和稀硫酸反应;⑨Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应;⑩工业合成氨
(1)属于放热反应的有____________,这些反应的进行,实现了________能向________能的转变。
(2)属于吸热反应的有________,这些反应的进行,实现了________能向________能的转变。
2.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)适量的N2和O2完全反应,每生成23gNO2吸收16.95kJ热量。
N2与O2反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)18g葡萄糖与适量O2反应,生成CO2和液态水,放出280.4kJ热量。
葡萄糖燃烧的热化学方程式为__________________________________________________________________。
(3)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和液态H2O。
已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。
SiH4自燃的热化学方程式为
_____________________________________________________________________________。
(4)如图是NO2和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:
_______________________________________________________________。
3.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)所有的燃烧反应都是放热反应,所以不需要加热就能进行( )
(2)反应物的总能量低于生成物的总能量时,一定不能发生反应( )
(3)物理变化过程中,也可能有热量的变化( )
(4)C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,说明石墨比金刚石稳定( )
(5)一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变( )
(6)催化剂能改变反应的焓变( )
(7)已知S(l)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-293.23kJ·mol-1,则S(s)+O2(g)===SO2(g)反应放出的热量大于293.23kJ·mol-1( )
(8)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同( )
高考题型1 能量转化及反应热的含义
1.(高考选项组合题)下列有关能量转化及能源利用的叙述正确的是____________。
①在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C,该反应中化学能全部转化为热能(2015·江苏,4D)
②物质内部储存的能量决定了化学反应的热效应(2015·上海,15D)
③光催化还原水制氢比电解水制氢更节能环保、更经济(2014·浙江理综,7A)
④可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底(2014·天津理综,3C)
⑤向汽油中添加甲醇后,该混合燃料的热值不变(2014·浙江理综,7D)
2.(2014·海南,8改编)某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应过程a有催化剂参与
B.该反应为放热反应,热效应等于ΔH
C.改变催化剂,不能改变该反应的活化能
D.有催化剂的条件下,反应的活化能等于E1+E2
3.(2015·北京理综,9)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:
下列说法正确的是( )
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生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
1.化学反应中能量变化的主要原因
发生化学反应时旧化学键断裂所吸收的能量与新化学键形成所放出的能量不相同,其关系可用下图表示:
E反 2.从反应过程中能量变化图认识反应热 图示 各段表示 的意义 微观 宏观 a表示断裂旧化学键 吸收的能量; b表示新化学键生成放出的能量; c表示反应热 a表示反应物的活化能; b表示活化分子形成生成物释放的能量; c表示反应热 ΔH计算关系 式 ΔH=∑E(生成物)-∑E(反应物) ΔH=∑E(反应物键能)-∑E(生成物键能) 3.催化剂对活化能、焓变的影响 催化剂能降低反应所需的活化能,但ΔH保持不变。 如图所示: 考向1 反应热的概念及能量的利用 1.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是( ) A B C D 硅太阳能电池 锂离子电池 太阳能集热器 燃气灶 2.(2015·贵州高三模拟)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.2molH2O具有的能量低于2molH2和1molO2的总能量 D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值 3.下列说法正确的是( ) A.热化学方程式中,如果没有注明温度和压强,则表示反应热是在标准状况下测得的 B.升高温度或加入催化剂,可以改变化学反应的反应热 C.据能量守恒定律,反应物的总能量一定等于生成物的总能量 D.物质发生化学变化一定伴随着能量变化 考向2 结合能量关系图理解反应热 4.化学反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示,由此可判断( ) A.1molA与1molB充分反应后,能量变化为ΔE B.加入催化剂后,反应加快,ΔE减小 C.反应物的总键能小于生成物的总键能 D.该反应达到平衡时,升高温度,A的转化率增大 5.已知化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是( ) A.每生成2分子AB吸收bkJ热量 B.该反应热ΔH=+(a-b)kJ·mol-1 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂1molA—A键和1molB—B键,放出akJ能量 6.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( ) 高考题型2 热化学方程式的书写与正误判断 1.按要求书写下列变化的热化学方程式: (1)[2015·天津理综,7(4)]已知1mol钠的单质在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5kJ热量,写出该反应的热化学方程式: _______________________________________。 (2)[2015·安徽理综,27(4)]NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g),在25℃,101kPa下,已知每消耗3.8克NaBH4(s)放热21.6kJ,该反应的热化学方程式是___________________。 (3)[2014·天津理综,7(4)节选]由粗硅制纯硅过程如下: Si(粗) SiCl4 SiCl4(纯) Si(硅) 在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量,写出该反应的热化学方程式: ________________________________________________________________。 2.(2014·海南,4)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、495kJ·mol-1。 下列热化学方程式正确的是( ) A.H2O(g)===H2(g)+ O2(g) ΔH=-485kJ·mol-1 B.H2O(g)===H2(g)+ O2(g) ΔH=+485kJ·mol-1 C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=+485kJ·mol-1 D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-485kJ·mol-1 书写热化学方程式的注意事项 (1)化学计量数只表示物质的量,不是粒子数,计量数可以是分数,计量数最好不都是分数或带有公约数。 (2)ΔH与物质的状态有关,不要漏掉状态。 (3)ΔH与化学计量数成正比,化学计量数变ΔH也变。 (4)ΔH的符号、数值和单位不要写错或漏掉。 (5)反应条件如“高温”、“催化剂”、“点燃”等不必注明。 (6)要注明测定反应热的条件;反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。 因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。 绝大多数ΔH是在25℃、101kPa下测定的,可不注明温度和压强。 考向1 热化学方程式的意义 1.已知: H2(g)+F2(g)===2HF(g) ΔH=-270kJ·mol-1,下列说法正确的是( ) A.2L氟化氢气体分解成1L氢气与1L氟气吸收270kJ热量 B.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ C.在相同条件下,1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量 D.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270kJ热量 2.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( ) A.已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为放热反应,则SO2的能量一定高于SO3的能量 B.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定 C.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3kJ D.已知2C(s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2,则ΔH1<ΔH2 考向2 热化学方程式的正误判断 3.已知在25℃、101kPa条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气,放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是( ) A.H2O(g)===H2(g)+ O2(g) ΔH=+242kJ·mol-1 B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-484kJ·mol-1 C.H2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH=+242kJ·mol-1 D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=+484kJ·mol-1 4.下列热化学方程式书写正确的是( ) A.2SO2+O2 2SO3 ΔH=-196.6kJ·mol-1 B.H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1 C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ D.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=+393.5kJ·mol-1 考向3 依据图表信息书写热化学方程式 5.反应2C+O2===2CO的能量变化如图所示。 下列说法正确的是( ) A.12gC(s)与一定量O2(g)反应生成14gCO(g),放出的热量为110.5kJ B.2molC(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g),放出的热量大于221kJ C.该反应的热化学方程式是2C(s)+O2(g)===2CO(g)ΔH=-221kJ D.该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差 6.在微生物作用的条件下,NH 经过两步反应被氧化成NO 。 两步反应的能量变化示意图如下: (1)第一步反应是________反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是_________________。 (2)1molNH (aq)全部氧化成NO (aq)的热化学方程式是_____________________________。 7.反应A: 4HCl+O2 2Cl2+2H2O 已知: ⅰ.反应A中,4molHCl被氧化,放出115.6kJ的热量。 ⅱ. (1)反应A的热化学方程式是____________________________________________________。 (2)断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为________kJ,H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)________。 高考题型3 盖斯定律 反应热的计算 1.(2015·海南,4)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( ) A.55kJB.220kJC.550kJD.1108kJ 2.根据已知热化学方程式按要求写出下列有关热化学方程式: (1)[2015·山东理综,30(3)]贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应,温度为T时,该反应的热化学方程式为_______________________________________________________。 已知温度为T时: CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165kJ·mol-1 CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1 (2)[2015·福建理综,24 (2)③]已知: Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1344.1kJ·mol-1 2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1169.2kJ·mol-1 由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 3.按要求写出下列化学反应的焓变(ΔH): (1)[2015·浙江理综,28 (1)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应: 已知: 化学键 C—H C—C C===C H—H 键能/kJ·mol-1 412 348 612 436 计算上述反应的ΔH=________kJ·mol-1。 (2)[2015·全国卷Ⅱ,27 (1)]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 回答下列问题: 已知反应①中相关的化学键键能数据如下: 化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H E/(kJ·mol-1) 436 343 1076 465 413 由此计算ΔH1=________kJ·mol-1;已知ΔH2=-58kJ·mol-1,则ΔH3=________kJ·mol-1。 常见有关反应热计算归纳总结 (1)根据“两个”公式计算反应热 ΔH=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量) ΔH=E(反应物的键能之和)-E(生成物的键能之和) (2)根据热化学方程式计算反应热 对于任意一个热化学方程式,焓变与反应物的物质的量成正比(Q=n·ΔH) (3)根据盖斯定律计算反应热 若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到,则该反应的焓变可通过这几个化学反应焓变的加减而得到。 表示方法: ,ΔH=ΔH1+ΔH2。 得分技巧 1.比较反应热大小的四个注意要点 (1)反应物和生成物的状态 物质的气、液、固三态的变化与反应热量的关系 (2)ΔH的符号: 比较反应热的大小时,不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。 (3)参加反应物质的量: 当反应物和生成物的状态相同时,参加反应物质的量越多,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。 (4)反应的程度: 参加反应物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。 2.盖斯定律应用的“三步”分析法 第一步: 分析目标反应和已知反应,明确目标反应的反应物和生成物以及需要约掉的物质。 第二步: 将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数,使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该反应物或生成物的化学计量数一致,热化学方程式中的ΔH也进行相应的换算;同时约掉目标反应中没有的物质。 第三步: 将已知热化学方程式进行叠加,相应的热化学方程式中的ΔH也进行叠加。 以上可概括为找目标→看来源→变方向→调系数→相叠加→得答案。 考向1 反应热的比较 1.已知: ①胆矾失水的热化学方程式为 CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH=+Q1kJ·mol-1 ②室温下,无水硫酸铜溶于水的热化学方程式为 CuSO4(s)===Cu2+(aq)+SO (aq) ΔH=-Q2kJ·mol-1 ③胆矾(CuSO4·5H2O)溶于水时溶液温度降低。 则Q1与Q2的关系是(Q1、Q2为正数)( ) A.Q1>Q2B.Q1=Q2 C.Q1 2.已知1mol红磷转化为0.25mol白磷,吸收18.39kJ热量。 ①4P(红,s)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1 ②P4(白,s)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2 则ΔH1与ΔH2的关系正确的是( ) A.ΔH1=ΔH2B.ΔH1>ΔH2 C.ΔH1<ΔH2D.无法确定 3.下列两组热化学方程式中,有关ΔH的比较正确的是( ) ①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH1 CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH2 ②NaOH(aq)+ H2SO4(浓)=== Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH3 NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH4 A.ΔH1>ΔH2;ΔH3>ΔH4 B.ΔH1>ΔH2;ΔH3<ΔH4 C.ΔH1=ΔH2;ΔH3<ΔH4 D.ΔH1<ΔH2;ΔH3>ΔH4 考向2 计算反应热 4.已知: HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-12.1kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-55.6kJ·mol-1,则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( ) A.-67.7kJ·mol-1B.-43.5kJ·mol-1 C.+43.5kJ·mol-1D.+67.7kJ·mol-1 5.(2015·金华高三模拟)根据热化学方程式计算有关反应热: (1)CH4催化还原法,消除氮氧化物污染的有关热化学方程式如下: ①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574kJ·mol-1 ②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2 ③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44kJ·mol-1 现有一混合气体中NO和NO2的体积比为3∶1,用22.4L(标准状况下)甲烷气体催化还原该混合气体,恰好完全反应(已知生成物全部为气态),并放出1013.5kJ的热量,则ΔH2为________。 (2)已知: N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-1① N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1② 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1③ 若有17g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为________。 6.根据已知热化学方程式按要求写出下列变化的热化学方程式: (1)用H2或CO催化还原NO可达到消除污染的目的。 已知: 2NO(g)===N2(g)+O2(g) ΔH=-180.5kJ·mol-1 2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6kJ·mol-1 则用H2催化还原NO消除污染的热化学方程式是___________________________________。 (2)将H2与CO2以4∶1的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。 已知: CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1 H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1 则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是_________________________。 答案精析 学案6 反应热与盖斯定律应用 核心考点回扣 1. (1)①③④⑤⑧⑩ 化学 热 (2)②⑥⑨ 热 化学 2. (1)N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.8kJ·mol-1 (2)C6H12O6(s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g) ΔH=-2804kJ·mol-1 (3)SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1427.2kJ·mol-1 (4)NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234kJ·mol-1 解析 (1)23gNO2的物质的量为0.5mol,则生成2molNO2吸收的热量为67.8kJ。 吸热反应ΔH为正值,故反应的热化学方程式为N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.8kJ·mol-1。 (2)18g葡萄糖的物质的量为0.1mol,故1mol葡萄糖燃烧生成CO2和液态水放出2804kJ的热量,反应的热化学方程式为C6H12O6(s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g) ΔH=-2804kJ·mol-1。 (3)2gSiH4自燃放出热量89.2kJ,1molSiH4自燃放出热量1427.2kJ,故热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1427.2kJ·mol-1。 (4)由图可知放出能量: ΔE=368kJ·mol-1-134kJ·mol-1=234kJ·mol-1。 3. (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× 高考题型1 真题调研 1.②③④ 解析 Mg在CO2中燃烧,发光放热,因而有一部分化学能转化为光能,①错;汽油和甲醇均可燃,但燃烧热不同,因而向汽油中添加甲醇后,混合燃料的热值一定会改变,⑤错。 2.B [A项,由图可知,反应过程a需要的活化能比b的高,所以
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