高考化学备考中等生百日捷进提升系列基础练测专题05 化学反应中的能量变化Word文档格式.docx
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(2)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℃、1.01×
105Pa下测定的,可不注明温度和压强。
(3)热化学方程式中各物质的系数仅表示该物质的物质的量,并不表示该物质的分子数或原子数。
因此物质的系数可以是整数,也可以是分数。
(4)反应物和产物的聚集状态不同,反应热数值以及符号都可能不同。
因此,必须注明物质的聚集状态(s、l、g、aq)才能完整地体现出热化学方程式的意义。
热化学方程式中不用“↑”和“↓”,不用“―→”而用“=”表示。
(5)热化学方程式是表示反应已完成的数量。
由于ΔH与反应物的物质的量有关,所以热化学方程式中各物质的系数必须与ΔH相对应,如果系数加倍,则ΔH也要加倍。
当反应向逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
二、反应热的有关计算
1、主要依据:
热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热、中和热等数据。
2、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正比。
(2)根据反应物和生成物的总能量计算:
ΔH=E生成物-E反应物。
(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:
ΔH=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。
(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,同时注意:
①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
②当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也应相应地乘、除以某一个数;
方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
③将一个热化学方程式颠倒书写时,ΔH的符号也随之改变,但数值不变。
④在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;
反之会放热。
⑤根据物质燃烧放热的数值计算:
Q(放)=n(可燃物)×
|ΔH|。
⑥根据比热公式进行计算。
Q=c·
m·
ΔT
三、反应热(ΔH)的大小比较
对于放热反应来说,ΔH=-QkJ/mol,虽然“-”仅表示放热的意思,但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”,即放热越多,ΔH反而越小。
如:
(1)同一反应,生成物状态不同时,例如A(g)+B(g)=C(g) ΔH1<0,A(g)+B(g)=C(l)
ΔH2<0,因为C(g)===C(l) ΔH3<0,则ΔH3=ΔH2-ΔH1,所以ΔH2<ΔH1。
(2)同一反应,反应物状态不同时,例如S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1<0 S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2<0,
,ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。
(3)两个有联系的不同反应相比,例如C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0,C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH2<0,根据常识可知CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH3<0又因为ΔH2+ΔH3=ΔH1,所以ΔH2>ΔH1。
考点1热化学方程式的书写与判断
【例1】发射“神六“时用肼(N2H4)作为火箭发动机的燃料,NO2为氧化剂,反应生成N2和水蒸气。
已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);
△H=+67.7kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g);
△H=–534kJ/mol
下列关于肼和NO2反应的热化学方程式中,正确的是
A.2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l);
△H=–1135.7kJ/mol
B.2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g);
△H=–1000.3kJ/mol
C.N2H4(g)+NO2(g)=3/2N2(g)+2H2O(l);
△H=–568.35kJ/mol
D.2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g);
【答案】D
考点2反应热的有关计算
【例2】已知:
①1mol晶体硅中含有2molSi-Si键。
②Si(s)+O2(g)=SiO2(s)ΔH,其反应过程与能量变化如图所示。
③
化学键
Si-O
O=O
Si-Si
断开1mol共价键所需能量/KJ
460
500
176
下列说法正确的是
A.晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能的
B.二氧化硅稳定性小于硅的稳定性
C.ΔH=-988kJ/mol
D.ΔH=a-c
【答案】C
【解析】A、晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能,选项A错误;
B、根据化学键的键能判断,断裂1mol二氧化硅需要的能量为4×
460kJ=1840kJ,断裂1mol晶体硅需要的能量为2×
176kJ=354kJ,故二氧化硅稳定性大于硅的稳定性,选项B错误;
C、Si(s)+O2(g)=SiO2(s)ΔH=(+176×
2+500-460×
4)kJ/mol=-988kJ/mol,选项C正确;
D、根据图中信息可知,ΔH=-c,选项D错误。
答案选C。
考点3反应热(ΔH)的大小比较
【例3】下列四组热化学方程式,△Hl>
△H2的是
①C(s)+O2(g)=CO2(g)△HlC(s)+l/2O2(g)=CO(g)△H2
②S(s)+O2(g)=SO2(g)△HlS(g)+O2(g)=SO2(g)△H2
③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△HlCaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)△H2
④HCl+NaOH=NaCl+H2O△HlHC1+NH3·
H2O=NH4C1+H2O△H2
A.①③B.①④C.②③D.②④
1.下列说法正确的是(
)
A.甲烷的标准燃烧热为△H=﹣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)△H=﹣890.3kJ•mol﹣1
B.从C(石墨)═C(金刚石)△H=+1.9kJ/mol,可知石墨比金刚石更稳定
C.常温下,反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行,则该反应的△H<0
D.HCl和NaOH反应的中和热△H=﹣57.3kJ•mol﹣1,则H2SO4和Ba(OH)2反应热△H=2×
(﹣57.3)kJ•mol﹣1
【答案】B
【解析】A、燃烧热的定义是1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时,放出的热量,生成H2O应为液态,正确的是CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890.3kJ·
mol-1,A错误;
B、此反应是吸热反应,推出石墨具有的能量低于金刚石具有的能量,能量越低,物质越稳定,因此石墨比金刚石稳定,故B正确;
C、根据△G=△H-T△S,常温下不能自发进行,△G>
0,根据反应方程式,△S>
0,因此△H>
0,故C错误;
D、Ba2+和SO42-反应存在热效应,因此H2SO4和Ba(OH)2反应,△H不等于2×
(-57.3)kJ·
mol-1,故D错误。
2.已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快,其能量随反应进程的变化如下图所示。
A.加入催化剂,减小了反应的热效应
B.加入催化剂,可提高H2O2的平衡转化率
C.H2O2分解的热化学方程式:
H2O2→H2O+O2+Q
D.反应物的总能量高于生成物的总能量
3.下列说法正确的是
A.化学反应中的能量变化都表现为热量变化
B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.反应物的总能量比生成物的总能量高,该反应为吸热反应
D.向醋酸钠溶液中滴入酚酞试液,加热后若溶液红色加深,则说明盐类水解是吸热的
【解析】A、反应中的能量变化形式有多种,主要表现为热量变化,也可以表现为其它形式的变化,如原电池中化学能转化为电能,选项A错误;
B、放热反应有的需加热,有的不需加热。
如木炭的燃烧是一个放热反应,但需要点燃,点燃的目的是使其达到着火点,再如铝热反应也需要加热,选项B错误;
C、反应物的总能量比生成物的总能量高,该反应为放热反应,选项C错误;
D、醋酸钠水解显碱性,加热时碱性增强,说明水解吸热,选项D正确。
答案选D。
4.已知化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)
△H=+100kJ/mol
的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是
A.加入催化剂,该反应的反应热△H
将减小
B.每生成2molA-B键,将吸收bkJ能量
C.每生成2分子AB吸收(a-b)
kJ能量
D.该反应正反应的活化能大于100kJ/mol
点睛:
本题考查了化学反应的能量变化、图象分析判断,注意反应热△H=反应物能量总和-生成物能量总和,解题关键:
明确放热反应与吸热反应的区别,断开化学键吸收能量,形成化学鍵,放出能量。
易错项A,催化剂能同等程度地降低反应物和生成物的活化能。
5.已知wg液态苯(C6H6)完全燃烧生成2molCO2气体和1mol液态水,并放出mkJ的热量,下列能正确表示苯燃烧热的热化学方程式的是( )
A.2C6H6(l)+15O2(g)===12CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2mkJ·
mol-1
B.
C6H6(l)+
O2(g)===2CO2(g)+H2O(g) ΔH=-mkJ·
C.C6H6(l)+
O2(g)===6CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-mkJ·
D.C6H6(l)+
O2(g)===6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-3mkJ·
【解析】由燃烧热定义分析,可燃物为1mol时,生成稳定状态物质时放出热量,此时水为液体,故D正确。
6.已知A、B两种气体在一定条件下可以发生反应:
2A+B
C+3D,现将2molA气体与1molB气体充入一个密闭容器中,温度和压强恒定的情况下,测得反应后气体体积为反应前的一半,且测得放出的热量为198kJ,则下列热化学方程式可能正确的是( )
A.2A(g)+B(g)
C(g)+3D(g)ΔH=-198kJ·
B.C(g)+3D(l)
2A(g)+B(g)ΔH=+198kJ·
C.2A(g)+B(g)
C(g)+3D(l)ΔH=-198kJ·
D.C(g)+3D(l)
2A(g)+B(g)ΔH=+264kJ·
本题是恒压恒温下进行,因此需要利用阿伏加德罗推论,即体积比等于物质的量之比。
7.N4分子结构为正四面体(如图所示)。
断裂N4(g)中1molN-N键吸收193kJ能量,形成N2(g)中1molN
N放出941kJ能量。
A.N4(g)比N2(g)更稳定
B.N4(g)=2N2(g)△H=+724kJ•mol-1
C.形成1molN4(g)中的化学键放出193kJ的能量
D.lmolN2(g)完全转化为N4(g),体系的能量增加362kJ
【解析】从结构图中可看出,一个N4分子中含有6个N-N键,根据N4(g)=2N2(g)△H,有△H=6×
193kJ•mol-1-2×
941kJ•mol-1=-724kJ•mol-1。
A.根据上述分析,N4比N2的能量高,没有N2的稳定,故A错误;
B.根据上述分析,N4(g)=2N2(g)△H=-724kJ•mol-1,故B错误;
C.一个N4分子中含有6个N-N键,形成1molN4(g)中的化学键放出6×
193kJ的能量,故C错误;
D.根据上述分析,lmolN2(g)完全转化为N4(g),需要吸收362kJ的热量,体系的能量增加362kJ,故D正确;
故选D。
点晴:
本题考查反应热与化学键键能的关系。
注意从物质能量、键能角度理解反应热,明确反应热的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能以及焓变的正负与吸收、放出热量的关系是解答的关键。
本题的易错点为C,要注意一个N4分子中含有6个N-N键。
8.通过以下反应可以除去烟气中的二氧化硫,并获得氮肥。
下列说法不正确的是
①SO2(g)+NH3·
H2O(aq)=NH4HSO3(aq)△H1=akJ·
mol-1
②NH3·
H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(aq)+H2O(l)△H2=bkJ·
③2(NH4)2SO3(ap)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)△H3=ckJ·
A.反应①是吸收烟气中二氧化硫的方法之一
B.反应③是将还原性较强的(NH4)2SO3转化为较稳定的铵盐作氮肥
C.2NH3·
H2O(aq)+2NH4HSO3(aq)=2(NH4)2SO3(aq)+2H2O(g)△H2=2bkJ·
D.反应2SO2(g)+4NH3·
H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的△H=(2a+2b+c)kJ·
9.同温同压下,已知下列各反应为放热反应,下列各热化学方程式中焓变绝对值数值最小的是()
A.2H2(l)+O2(l)=
2H2O(g)
△H1B.2H2(g)+O2(g)=
△H2
C.2H2(g)+O2(g)=
2H2O(l)
△H3D.2H2(l)+O2(l)=
△H4
【答案】A
【解析】相同质量的同种物质,气态时的能量>
液态时的能量>
固态时的能量,氢气的燃烧为放热反应,所以当反应物全为液态,生成物为气态时,反应放出的热量最少,即焓变的绝对值最小,所以答案为A。
正确答案为A.
对于放热反应,由于△H<
0,放出的热量越多,△H越小,反之越大,在比较不同的△H时,一定要注意△H的正负号。
10.2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。
已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH=—99kJ·
mol-1。
请回答下列问题:
(1)图中E的大小对该反应的反应热________(填“有”或“无”)影响。
该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点___________(填“升高”还是“降低”)。
(2)完成SO2氧化为SO3的热化学方程式______________________________________。
(3)铝元素在人体中积累可使人慢性中毒,1989年世界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而加以控制。
铝及其化合物在下列场合使用时必须严格加以控制的是________(填字母)
A.用明矾净水B.制电线电缆C.制包糖果用的铝箔D.制防锈油漆
(4)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜(氧化物)而对铝起保护作用,但这层氧化膜(氧化物)遇到强酸或强碱都会溶解,请写出氧化膜与氢氧化钠溶液反应的化学方程式:
________。
(5)用氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)作催化剂,利用太阳能热化学循环分解H2O可制H2,其物质转化如图所示。
写出其中氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应的化学方程式:
_____________。
【答案】无降低2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)ΔH=—198kJ·
mol-1ACAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OCuFe2O4-x+xH2O=CuFe2O4+xH2↑
(3)铝是食品污染源之一,所以只要与人口腔接触的含有铝的物质就需要加以控制;
A.用明矾净水,与人口腔接触,需要控制,故A正确;
B.制电线、电缆,与人口腔不接触,所以不需要控制,故B错误;
C.制包糖果用的铝箔,与人口腔接触,需要控制,故C正确;
D.制防锈油漆,与人口腔不接触,所以不需要控制,故D错误;
故答案为AC;
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