高中化学化学反应与能量章末复习学案 新人教版选修41Word文件下载.docx
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mol-1 ③,判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A.Q1>Q2>Q3B.Q1>Q3>Q2C.Q3>Q2>Q1D.Q2>Q1>Q3
A
反应①与②和③相比较完全燃烧,放出的热量最多;
②和③相比较,②生成的是液态水,放出的热量比③多,所以三者的大小顺序是Q1>Q2>Q3
二、反应热与能量变化图象
1.反应热不取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小,即其不能决定反应是吸热还是放热。
2.注意活化能在图示中的意义:
从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能;
从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能。
3.催化剂只能影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的ΔH。
4.设计反应热的有关计算时,要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。
例题3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( )
D
根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。
化学反应都伴随能量变化,当反应物的总能量高于生成物的总能量时,该反应为放热反应;
当反应物的总能量低于生成物的总能量时,该反应为吸热反应。
反应①的ΔH>
0,为吸热反应,故可排除A项和C项。
反应②的ΔH<
0,为放热反应,B项错误,故选D
例题4已知:
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566kJ·
mol-1,Na2O2(s)+CO2(g)===Na2CO3(s)+O2(g)ΔH=-226kJ·
mol-1。
根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是( )
A.CO的燃烧热为283kJ
B.下图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>
-452kJ·
mol-1
D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509kJ热量时,电子转移数为6.02×
1023
C
A项中燃烧热缺少单位,应为283kJ/mol,所以A项不正确;
B项1molCO生成1molCO2放热283kJ,B项不正确;
由Na2O2(s)+CO2(g)===Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-226kJ/mol知2Na2O2(s)+2CO2(g)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-452kJ/mol,由CO2(s)至CO2(g)需吸热,所以2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g),放热数值小于452kJ,即ΔH>
-452kJ/mol,C项正确;
由题给两个方程①+②×
2得CO(g)+Na2O2(s)===Na2CO3(s) ΔH=-509kJ/mol,分析知此反应放出509kJ热量时消耗1molCO,转移2mol电子,所以D项不正确
三、反应热与热化学方程式
1.热化学方程式的书写:
(1)先正确书写化学方程式,并标出各物质的聚集状态。
(2)进行计算,按化学方程式中各物质的化学计量数计算出反应中的能量变化。
(3)确定反应热的正、负号,若是放热反应则ΔH为负,若是吸热反应则ΔH为正。
2.热化学方程式的正误判:
(1)检查ΔH符号的正误:
放热反应的ΔH为“-”,吸热反应的ΔH为“+”,单位是kJ/mol,逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相同,符号相反。
(2)检查是否注明物质的聚集状态:
必须注明每种反应物和生成物的聚集状态,同一个化学反应,物质的聚集状态不同,ΔH数值不同。
(3)检查ΔH的数值与化学计量数是否对应:
ΔH的大小与反应物的物质的量的多少有关,相同的反应,化学计量数不同时,ΔH不同。
(4)特殊反应热:
书写表示燃烧热的热化学方程式时,可燃物的化学计量数为1,产物应为完全燃烧生成稳定的化合物,如C燃烧生成CO2而不是CO、H2燃烧生成的是H2O(l)而不是H2O(g)。
例题5下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1367.0kJ/mol(燃烧热)
B.B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3kJ/mol(中和热)
C.C.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8kJ/mol(反应热)
D.D.2NO2===O2+2NO ΔH=+116.2kJ/mol(反应热)
A项考查燃烧热,生成物水应为液态;
B项,因中和反应为放热反应,故ΔH<
0;
D项,未注明各物质的聚集状态
例题6已知1molCO气体完全燃烧生成CO2气体放出283kJ的热量;
1mol氢气完全燃烧生成液态水放出286kJ的热量;
1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890kJ的热量。
(1)写出氢气燃烧的热化学方程式:
____________________________________________;
(2)若1mol液态水汽化时需要吸收44kJ的热量,请写出CH4燃烧生成气态水的热化学方程式:
_______________________________;
(3)若将amolCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧,生成CO2气体和液态水时,则放出热量(Q)的取值范围是_____________________________________________________;
(4)若将amolCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧,生成CO2气体和液态水,且CO2和水的物质的量相等时,则放出热量(Q)的取值范围是________。
(1)H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-286kJ·
(2)CH4(g)+2O2(g)=
CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-802kJ·
(3)283akJ<
Q<
890akJ
(4)284.5akJ<
586.5akJ
(1)由题意可知,氢气燃烧的热化学方程式为:
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-286kJ·
mol-1或2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572kJ·
mol-1;
(2)由题意可知,CH4燃烧生成液态水的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·
mol-1,又知2H2O(l)=2H2O(g)ΔH=+2×
44kJ·
mol-1=+88kJ·
mol-1,将两式相加得CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890kJ·
mol-1+88kJ·
mol-1=-802kJ·
(3)由题意可知,amolCO完全燃烧生成CO2气体,放出的热量最少,为283akJ,amolCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量最多,为890akJ,故amolCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧,生成CO2气体和液态水时放出的热量(Q)的取值范围是283akJ<
890akJ;
(4)由题意可知n(CH4)+n(CO)+n(H2)=amol,n(CO2)=n(CH4)+n(CO)=n(H2O)=2n(CH4)+n(H2),将两式联立得n(CO)=n(CH4)+n(H2)=mol。
当amol混合气体为等物质的量的CO和CH4时,放出的热量最大,故最大值为×
(283akJ+890akJ)=586.5akJ,当amol混合气体为等物质的量的CO和H2时,放出的热量最小,故最小值为×
(283akJ+286akJ)=284.5akJ。
即Q的取值范围是284.5akJ<
四、反应热与盖斯定律计算
化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,在该过程中发生能量变化。
常见的命题角度:
利用键能求解、利用盖斯定律求解、利用物质的能量变化关系图求解。
进行反应热的有关计算时应注意以下几点:
(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比,因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时,其反应热数值需同时作相同倍数的改变。
(2)热化学方程式与数学上的方程相似,可以移项,同时改变正、负号;
各项的系数,包括ΔH的数值,可以同时扩大或缩小相同的倍数。
(3)根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减,得到一个新的热化学方程式。
(4)可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×
燃烧热。
(5)热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全反应时的反应热。
(6)正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。
例题7已知下列反应的反应热为:
①CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-akJ·
mol-1②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-bkJ·
mol-1③H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH3=-ckJ·
mol-1,则反应:
2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( )
A.ΔH=-(2c+2b-a)kJ·
mol-1B.ΔH=-(a-2c-2b)kJ·
C.ΔH=-(a+b+c)kJ·
mol-1D.ΔH=-(2c+2b+a)kJ·
③×
2+②×
2-①得2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l),该反应的反应热为-ckJ·
mol-1×
2+(-bkJ·
2)+akJ·
mol-1=(-2c-2b+a)kJ·
mol-1=-(2c+2b-a)kJ·
例题8
(1)运动会中的火炬一般采用丙烷为燃料。
丙烷热值较高,污染较小,是一种优良的燃料。
试回答下列问题:
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)过程中的能量变化图,请在图中的括号内填入“+”或“-”。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:
________________。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。
1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。
若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。
(2)盖斯定律认为:
不管化学过程是一步完成或分几步完成,整个过程的总热效应相同。
试运用盖斯定律回答下列问题:
①已知:
H2O(g)===H2O(l) ΔH1=-Q1kJ/mol(a),C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH=-Q2kJ/mol(b),C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3kJ/mol(c)。
若使46g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为________kJ。
②碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应:
C(s)+O2(g)===CO(g)的ΔH。
但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有________。
(1)①- ②C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2215.0kJ/mol ③1∶3
(2)①3Q1-Q2+Q3 ②碳和CO的燃烧热
(1)①丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)时放热,ΔH为负值。
②燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2215.0kJ·
③n(二甲醚)×
1455kJ·
mol-1+×
2215.0kJ·
mol-1=1645kJ,解得n(二甲醚)=0.75mol,n(丙烷)=0.25mol。
(2)①由(a)×
3-(c)-(b)可得C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH4=-(3Q1-Q2+Q3)kJ·
mol-1,所以使46g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,整个过程中放出的热量为(3Q1-Q2+Q3)kJ。
②利用盖斯定律计算反应C(s)+O2(g)===CO(g)的ΔH,需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热
【单元过关演练】
一、选择题(本小题共7小题,每题只有一个正确选项,每题6分,共42分)
1.化学家借助太阳能产生的电能和热能,用空气和水作原料成功地合成了氨气。
下列有关说法正确的是( )
A.该合成中所有的电能和热能全部转化为化学能B.该合成氨过程不属于氮的固定
C.空气、水、太阳能均为可再生资源D.断裂N2中的N≡N键会释放出能量
2.已知热化学方程式2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1<
0,则关于2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2的说法不正确的是( )
A.热化学方程式中的化学计量数只表示分子数
B.该反应的ΔH2应大于零
C.该反应的ΔH2=-ΔH1
D.该反应可表示36g液态水完全分解生成气态氢气和氧气的热效应
3.下列说法正确的是( )
A.甲烷燃烧热的数值为890.3kJ·
mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·
B.含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的中和热为57.4kJ/mol
C.相同条件下,2mol氢原子所具有的能量小于1mol氢分子所具有的能量
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件的ΔH相同
4.据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(l) △H=-Q1kJ/mol;
2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(l) ΔH=-Q2kJ/mol;
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g) △H=-Q3kJ/mol。
则下列有关Q1、Q2、Q3三者关系判断正确的是( )
A.Q1>
Q2>
Q3B.Q1>
Q3>
Q2C.Q2>
Q1D.Q2>
Q1>
Q3
5.已知热化学方程式:
C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1;
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2;
C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH3=+1.9kJ·
mol-1下列说法正确的是( )
A.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应B.金刚石比石墨稳定
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2D.ΔH1>
6.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:
①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·
②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·
下列说法不正确的是( )
A.若用标准状况下4.48LCH4还原NO2生成N2和水蒸气,放出的热量为173.4kJ
B.由反应①可推知:
CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH>
-574kJ/mol
C.反应①②转移的电子数相同
D.反应②中当0.2molCH4反应完全时转移的电子总数为1.60mol
7.已知:
1mol晶体硅中含有2molSi—Si键。
工业上可通过下列反应制取高纯硅:
SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),根据下表列举的化学键的键能数据,判断该反应的反应热(ΔH)为( )
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/kJ·
460
360
436
431
176
347
A.+412kJ·
mol-1B.-412kJ·
mol-1C.+236kJ·
mol-1D.-236kJ·
二、非选择题(本小题共4小题,共58分)
8.
(1)比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。
①S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH2则ΔH1________ΔH2
②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
则ΔH1_____ΔH2
③4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH14Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH2则ΔH1____ΔH2
(2)已知丙烷(C3H8)的燃烧热是-2219.9kJ/mol,请写出丙烷燃烧的热化学方程式:
_____________,当它氧化生成1gH2O(l)时放出的热量是:
9.
(1)在一定条件下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。
反应过程中的能量关系可用下图简单表示(图中的ΔH表示生成1mol产物的数据)。
写出表示S8燃烧热的热化学方程式___________。
写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式____________。
若已知1个S8分子中有8个硫硫键,硫氧键的键能为dkJ·
mol-1,氧氧键的键能为ekJ·
mol-1,则S8分子中硫硫键的键能为________________。
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。
在通常状况下,金刚石和石墨相比较,________(填”金刚石”或”石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为________。
12g石墨在一定量的空气中燃烧,生成气体36g,该过程放出的热量为________。
(3)已知:
N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ·
mol-1、497kJ·
N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0kJ·
mol-1,则NO分子中化学键的键能为_____kJ·
10.将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。
炼铁高炉中发生的关键反应如下:
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol,CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH=+172.46kJ/mol,Fe2O3+CO―→Fe+CO2。
若已知:
2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH=-824.21kJ/mol。
根据上面三个热化学方程式,回答下列问题:
(1)CO的燃烧热为________;
写出其热化学方程式________。
(2)高炉内Fe2O3被CO还原为Fe的热化学方程式为________________。
(3)炼制1t(吨)含铁96%的生铁所需焦炭的理论用量是________t,实际生产中所需焦炭远高于理论用量,其原因是________________。
11.
(1)中和热测定的实验中,用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、________、________。
(2)量取反应物时,取50mL0.50mol·
L-1的盐酸,还需加入的试剂是________(填序号)。
A.50mL0.50mol·
L-1NaOH溶液B.50mL0.55mol·
L-1NaOH溶液C.1.0gNaOH固体
(3)由甲、乙两人组成的实验小组,在同样的实验条件下,用同样的实验仪器和方法进行两组测定中和热的实验,实验试剂及其用量如下表所示。
反应物
起始温度t1/℃
终了温度t2/℃
中和热/kJ·
A.1.0mol/LHCl溶液50mL、1.1mol/LNaOH溶液50mL
13.0
ΔH1
B.1.0mol/LHCl溶液50mL、1.1mol/LNH3·
H2O溶液50mL
①甲在实验之前预计ΔH1=ΔH2。
他的根据是________;
乙在实验之前预计ΔH1≠ΔH2,他的根据是________。
②实验测得的温度是:
A的起始温度为13.0℃、终了温度为19.8℃;
B的起始温度为13.0℃、终了温度为19.3℃。
设充分反应后溶液的比热容c=4.184J/(g·
℃),忽略实验仪器的比热容及溶液体积的变化,则ΔH1=________;
ΔH2=________。
(已知溶液密度均为1g/cm3)
答案与解析
选择题
题号
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