專(zhuān)題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
第一單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)
第1時(shí) 化學(xué)反應(yīng)的焓變
[目標(biāo)要求] 1.了解反應(yīng)熱的概念,知道化學(xué)反應(yīng)、熱效應(yīng)與反應(yīng)的焓變之間的關(guān)系。
2.知道反應(yīng)熱與化學(xué)鍵的關(guān)系。3.知道反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物總能量的關(guān)系。
焓變 反應(yīng)熱
在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,不僅有物質(zhì)的變化,同時(shí)還伴有能量變化。
1.焓和焓變
焓是與物質(zhì)內(nèi)能有關(guān)的物理量。單位:kJ•mol-1,符號(hào):H。
焓變是在恒壓條下,反應(yīng)的熱效應(yīng)。單位:kJ•mol-1,符號(hào):ΔH。
2.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物分子中舊化學(xué)鍵斷裂和生成物生成時(shí)新化學(xué)鍵形成的過(guò)程。
任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱,這是由于在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,當(dāng)反應(yīng)物分子間的化學(xué)鍵斷裂時(shí),需要克服原子間的相互作用,這需要吸收能量;當(dāng)原子重新結(jié)合成生成物分子,即新化學(xué)鍵形成時(shí),又要釋放能量。
ΔH=反應(yīng)物分子的總鍵能-生成物分子的總鍵能。
3.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)
當(dāng)反應(yīng)完成時(shí),生成物釋放的總能量與反應(yīng)物吸收的總能量的相對(duì)大小,決定化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。
(1)當(dāng)ΔH為“-”或ΔH<0時(shí),為放熱反應(yīng),反應(yīng)體系能量降低。
(2)當(dāng)ΔH為“+”或ΔH>0時(shí),為吸熱反應(yīng),反應(yīng)體系能量升高。
4.反應(yīng)熱思維模型
(1)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng)
(2)反應(yīng)熱的本質(zhì)
(以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH=-186 kJ•mol-1為例)
E1:E(H—H)+E(Cl—Cl)
E2:2E(H—Cl)
ΔH=E1-E2
知識(shí)點(diǎn)一 反應(yīng)熱
1.下列說(shuō)法不正確的是( )
A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)
B.放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生
C.反應(yīng)是放熱還是吸熱必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小
D.吸熱反應(yīng)在一定條下也能發(fā)生
答案 B
解析 化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱。反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)在一定的條下都能發(fā)生。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)需加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng),也可能是放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)開(kāi)始加熱,反應(yīng)后需不斷加熱才能使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下去;放熱反應(yīng)開(kāi)始加熱,反應(yīng)后會(huì)放出一定的熱量,如果此熱量足夠大,可使反應(yīng)維持下去,則反應(yīng)過(guò)程不需要再加熱,如煤的燃燒,一旦加熱使煤燃燒起后就可繼續(xù)燃燒下去,不需外界再加熱。
2.已知在相同狀況下,要使同一化學(xué)鍵斷裂需要吸收的能量等于形成該化學(xué)鍵放出的能量。下列說(shuō)法正確的是( )
A.電解熔融的Al2O3可以制得金屬鋁和氧氣,該反應(yīng)是一個(gè)放出能量的反應(yīng)
B.水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣時(shí)放出能量
C.相同狀況下,反應(yīng)2SO2+O2===2SO3是一個(gè)放熱反應(yīng),則反應(yīng)2SO3===2SO2+O2是一個(gè)吸熱反應(yīng)
D.氯化氫分解成氫氣和氯氣時(shí)放出能量
答案 C
解析 由題意可以推測(cè),如果一個(gè)反應(yīng)過(guò)程放出能量,那么使該反應(yīng)向反方向進(jìn)行則需要吸收能量,所以C正確;另外氫氣和氧氣反應(yīng)、氫氣和氯氣反應(yīng)、鋁和氧氣反應(yīng)都是放出能量的反應(yīng),與它們相反的反應(yīng):水、氯化氫和Al2O3的分解都應(yīng)該是吸收能量的反應(yīng),故A、B、D錯(cuò)誤。
知識(shí)點(diǎn)二 反應(yīng)熱與化學(xué)鍵鍵能的關(guān)系
3.通常人們把拆開(kāi)1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。現(xiàn)給出化學(xué)鍵的鍵能(見(jiàn)下表):
化學(xué)鍵H—HCl—ClCl—H
鍵能/(kJ•mol-1)436243431
請(qǐng)計(jì)算H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反應(yīng)熱( )
A.+862 kJ•mol-1 B.+679 kJ•mol-1
C.-183 kJ•mol-1 D.+183 kJ•mol-1
答案 C
解析 拆開(kāi)1 mol H2和1 mol Cl2中的化學(xué)鍵所吸收的能量是436 kJ•mol-1+243 kJ•mol-1=679 kJ•mol-1;形成2 mol HCl所放出的能量是431 kJ•mol-1×2=862 kJ•mol-1,所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是679 kJ•mol-1-862 kJ•mol-1=-183 kJ•mol-1。
4.已知H—H鍵鍵能(斷裂時(shí)吸收或生成時(shí)釋放的能量)為436 kJ•mol-1,H—N鍵鍵能為391 kJ•mol-1,根據(jù)熱化學(xué)方程式:N2(g)+3H2(g)??2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ•mol-1。則NN鍵的鍵能是( )
A.431 kJ•mol-1 B.946 kJ•mol-1
C.649 kJ•mol-1 D.896 kJ•mol-1
答案 B
解析 本題主要考查利用化學(xué)鍵鍵能計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的能量變化,ΔH=-(生成物鍵能總和-反應(yīng)物鍵能總和)=-[6×EN—H-(3×EH—H+ENN)],得ENN=6×EN—H-3×EH—H+ΔH=6×391 kJ•mol-1-3×436 kJ•mol-1-92.4 kJ•mol-1≈946 kJ•mol-1。故正確答案為B。
5.白磷的化學(xué)式為P4,分子的空間構(gòu)型是正四面體(如圖)。白磷在空氣中燃燒生成十氧化四磷(P4O10),在十氧化四磷分子里只存在P—O和P===O兩種共價(jià)鍵。
已知幾種共價(jià)鍵的鍵能:P—O 360 kJ•mol-1;
P===O 585 kJ•mol-1;P—P 198 kJ•mol-1;
O===O 498 kJ•mol-1。
請(qǐng)問(wèn):在P4(s)+5O2(g)===P4O10(s)中,ΔH=______________。
答案。2 982 kJ•mol-1
解析 由P4的分子結(jié)構(gòu)和P4+5O2=====點(diǎn)燃P4O10的物質(zhì)變化,在P4O10分子中只存在P—O和P===O兩種共價(jià)鍵,P4O10中P顯+5價(jià)、O顯-2價(jià)等事實(shí)可知,在P4分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,每2個(gè)P原子之間插入1個(gè)O原子形成2個(gè)P—O鍵,每個(gè)P原子再結(jié)合1個(gè)O原子形成P===O鍵,就構(gòu)成了P4O10的分子結(jié)構(gòu)。這樣,在1個(gè)P4O10分子中共有12個(gè)P—O鍵、4個(gè)P===O鍵。
ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和=6×198 kJ•mol-1+5×498 kJ•mol-1-(12×360 kJ•mol-1+4×585 kJ•mol-1)=-2 982 kJ•mol-1。
知識(shí)點(diǎn)三 反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物總能量的關(guān)系
6.已知25 ℃、101 kPa下,石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為:
C(石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ•mol-1①
C(金剛石)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-395.4 kJ•mol-1②
據(jù)此判斷,下列說(shuō)法正確的是( )
A.由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng);石墨的能量比金剛石的低
B.由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng);石墨的能量比金剛石的高
C.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng);石墨的能量比金剛石的低
D.由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng);石墨的能量比金剛石的高
答案 A
解析 有兩種方法判斷:方法一:反應(yīng)中放出的熱量=反應(yīng)物的總能量-生成物的總能量;方法二:由①-②得C(石墨)===C(金剛石) ΔH=1.9 kJ•mol-1,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),石墨的能量比金剛石的能量低,石墨更穩(wěn)定。故正確答案為A。
7.由右圖分析,有關(guān)敘述正確的是( )
A.A?→B+C和B+C?→A兩個(gè)反應(yīng)吸收或放出的能量不等
B.A?→B+C是放熱反應(yīng)
C.A具有的能量高于B和C具有的能量總和
D.A?→B+C是吸熱反應(yīng),則B+C?→A必然是放熱反應(yīng)
答案 D
解析 本題考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,由圖可知,B+C的能量高于A的能量,則反應(yīng)B+C?→A一定是放熱反應(yīng);反之,A?→B+C則是吸熱反應(yīng)。根據(jù)能量守恒定律,兩反應(yīng)的反應(yīng)熱在數(shù)值上相等,符號(hào)相反。
練基礎(chǔ)落實(shí)
1.下列反應(yīng)既屬于,又屬于吸熱反應(yīng)的是( )
A.鋁片和稀鹽酸的反應(yīng)
B.Ba(OH)2•8H2O與NH4Cl的反應(yīng)
C.灼熱的碳與二氧化碳的反應(yīng)
D.甲烷在氧氣中的燃燒
答案 C
解析 注意知識(shí)的積累,記住常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)。B、C屬于吸熱反應(yīng),再?gòu)幕蟽r(jià)變化角度分析,知答案為C。
2.下列說(shuō)法不正確的是( )
A.任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化
B.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化
C.反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量時(shí),發(fā)生放熱反應(yīng)
D.反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量時(shí),發(fā)生吸熱反應(yīng)
答案 B
解析 任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,但能量變化不一定表現(xiàn)為熱量變化,還可能以光能等其他形式的能量放出;E(反應(yīng)物)>E(生成物),反應(yīng)放熱,E(反應(yīng)物)<E(生成物),反應(yīng)吸熱。
3.下列過(guò)程一定釋放出能量的是( )
A.化合反應(yīng) B.分解反應(yīng) C.分子拆成原子 D.原子組成分子
答案 D
解析 形成化學(xué)鍵釋放能量,原子結(jié)合成分子放出能量,化合、分解反應(yīng)有可能是放熱反應(yīng),也有可能是吸熱反應(yīng)。
4.已知?dú)錃庠诼葰庵腥紵龝r(shí)產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應(yīng)過(guò)程中,破壞1 mol氫氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1 kJ,破壞1 mol氯氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2 kJ,形成1 mol氯化氫中的化學(xué)鍵釋放的能量為Q3 kJ,下列關(guān)系式正確的是( )
A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3
答案 D
解析 根據(jù)能量守恒原理:破壞化學(xué)鍵吸收的能量-形成新化學(xué)鍵放出的能量=反應(yīng)熱。對(duì)于該放熱反應(yīng):ΔH<0,則Q1+Q2-2Q3<0,故Q1+Q2<2Q3。
5.CO(g)與H2O(g)反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示,有關(guān)兩者反應(yīng)的說(shuō)法中正確的是( )
A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B.CO(g)和H2O(g)所具有的總能量大于CO2(g)和H2(g)所具有的總能量
C.反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=41 kJ•mol-1
D.1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反應(yīng)生成1 mol CO(g)和H2O(g)要放出41 kJ的熱量
答案 B
解析 從圖中數(shù)據(jù)可以看出:該反應(yīng)的ΔH<0,為放熱反應(yīng);CO(g)和H2O(g)所具有的總能量大于CO2(g)和H2(g)所具有的總能量,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ•mol-1。
練方法技巧
6.下列說(shuō)法正確的是( )
A.反應(yīng)熱就是反應(yīng)中放出的能量
B.在101 kPa時(shí),1 mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱
C.由C(石墨)?→C(金剛石) ΔH=1.9 kJ•mol-1可知,金剛石比石墨穩(wěn)定
D.等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒,前者放出的熱量多
答案 D
解析 反應(yīng)過(guò)程中所放出或吸收的熱量都是反應(yīng)熱,因此A錯(cuò);在101 kPa時(shí),1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量叫做該物質(zhì)的燃燒熱,B選項(xiàng)未指明碳完全燃燒生成二氧化碳,是錯(cuò)誤的;由C(石墨)?→C(金剛石) ΔH=1.9 kJ•mol-1可知,金剛石能量高,不穩(wěn)定;因?yàn)榱蚬腆w變?yōu)榱蛘魵庖鼰,所以等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒,前者放出的熱量多是正確的(相同條下,同一物質(zhì)在氣態(tài)時(shí)具有的能量最多,液態(tài)時(shí)次之,固態(tài)時(shí)最少,反應(yīng)放出的熱量等于反應(yīng)物所具有的能量減去生成物所具有的能量,因?yàn)樯晌锸且粯拥模缘攘康牧蛘魵馊紵龝r(shí)放出的熱量比硫固體放出的更多)。
7.已知H2(g)+12O2(g)===H2O(g)反應(yīng)過(guò)程中能量變化如圖,問(wèn):a、b、c分別代表什么意義?該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng),ΔH大于零還是小于零?
答案 a代表舊鍵斷裂吸收的能量,b代表新鍵生成釋放的能量,c代表反應(yīng)熱;該反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0。
解析 H2(g)和12O2(g)與2H(g)和O(g)之間的能量差是H2(g)?→2H(g)和12O2(g)?→O(g)過(guò)程中斷開(kāi)H—H鍵和O===O鍵吸收的能量,故a代表舊鍵斷裂吸收的能量,
b代表2H(g)+O(g)結(jié)合成H2O(g)過(guò)程中化學(xué)鍵所放出的能量,c代表成鍵所釋放的能量與斷鍵吸收的能量之差;由圖可知該反應(yīng)中反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,故該反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0。
練綜合拓展
8.已知1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121 kJ,且氧氣中1 mol O===O鍵完全斷裂時(shí)吸收熱量496 kJ,水蒸氣中1 mol H—O鍵形成時(shí)放出熱量463 kJ,則氫氣中1 mol H—H鍵斷裂時(shí)吸收熱量是________。
答案 436 kJ
解析 因?yàn)? g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121 kJ,所以1 mol H2與12 mol O2完全燃燒生成1 mol水蒸氣時(shí)放出熱量242 kJ。而化學(xué)反應(yīng)中之所以存在能量的變化是因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程中存在舊鍵的斷裂與新鍵的形成,其中舊鍵的斷裂需要吸收能量而新鍵的形成需要放出能量。發(fā)生上述反應(yīng)H2(g)+12O2(g)===H2O(g) ΔH=-242 kJ•mol-1時(shí)所發(fā)生鍵的變化為斷裂1 mol H—H鍵和12 mol O===O鍵、形成2 mol O—H鍵,因此在此反應(yīng)過(guò)程中斷裂舊鍵需要吸收的能量為12×496 kJ+E(H—H),形成新鍵釋放的能量為2×463 kJ=926 kJ,此反應(yīng)為放熱反應(yīng),所以有926 kJ-12×496 kJ-E(H—H)=242 kJ,解得E(H—H)=436 kJ。
9.下表中的數(shù)據(jù)是破壞1 mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量(kJ):
物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2
能量(kJ)243193151432366298436
根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答(1)~(5)題。
(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是( )
A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2
(2)下列氫化物中,最穩(wěn)定的是( )
A.HCl B.HBr C.HI
(3)X2+H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)?答:____________________。
(4)相同條下,X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣反應(yīng),當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時(shí),放出或吸收的熱量最多的是__________。
(5)若無(wú)上表中的數(shù)據(jù),你能正確回答出問(wèn)題(4)嗎?
答:________,你的根據(jù)是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)A (2)A (3)放熱反應(yīng) (4)Cl2 (5)能
元素的非金屬性越強(qiáng),生成的氫化物越穩(wěn)定,反應(yīng)放出的能量就越多
解析 破壞1 mol物質(zhì)的化學(xué)鍵時(shí)所消耗的能量與相同條下由形成該物質(zhì)的原子形成1 mol該物質(zhì)放出的能量相等,放出的能量越多,物質(zhì)本身具有的能量越低,分子越穩(wěn)定。(1)生成1 mol H2時(shí)放出的能量最多,為436 kJ;(2)在氫化物中,生成1 mol HCl時(shí)放出的能量最多,為432 kJ;(3)分別計(jì)算出三個(gè)反應(yīng)放出的熱量依次為:185 kJ、103 kJ和9 kJ。
第2時(shí) 熱化學(xué)方程式
[目標(biāo)要求] 1.知道熱化學(xué)方程式的意義。2.會(huì)書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。3.能熟練判斷熱化學(xué)方程式的正誤。
一、熱化學(xué)方程式
1.概念
能表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。
2.表示意義
(1)熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,也表明了化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化。
(2)熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù),表示實(shí)際參加反應(yīng)的反應(yīng)物的物質(zhì)的量和實(shí)際生成的生成物的物質(zhì)的量。
(3)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物的物質(zhì)的量相對(duì)應(yīng)。
3.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)
(1)注明物質(zhì)的聚集狀態(tài);
(2)標(biāo)出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱;
(3)標(biāo)明反應(yīng)所處的外界條(常溫常壓時(shí),可不注明)。
知識(shí)點(diǎn)一 熱化學(xué)方程式的概念
1.下列說(shuō)法正確的是( )
A.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí),只要在化學(xué)方程式的右端寫(xiě)上熱量的符號(hào)和數(shù)值即可
B.凡是在加熱或點(diǎn)燃條下進(jìn)行的反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)
C.表明反應(yīng)所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式
D.氫氣在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式是2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-483.6 kJ
答案 C
解析 A項(xiàng),熱化學(xué)方程式還應(yīng)注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài);B項(xiàng),放熱反應(yīng)有時(shí)在點(diǎn)燃或加熱時(shí)才能發(fā)生;D項(xiàng),ΔH的單位錯(cuò)誤。
2.熱化學(xué)方程式C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ•mol-1表示( )
A.碳和水反應(yīng)吸收131.3 kJ能量
B.1 mol碳和1 mol水反應(yīng)生成1 mol一氧化碳和1 mol氫氣并吸收131.3 kJ熱量
C.1 mol固態(tài)碳和1 mol水蒸氣反應(yīng)生成1 mol一氧化碳?xì)怏w和1 mol氫氣并吸收131.3 kJ熱量
D.1個(gè)固態(tài)碳原子和1分子水蒸氣反應(yīng)吸熱131.3 kJ
答案 C
解析 依據(jù)反應(yīng)熱的概念,表示按照熱化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)的物質(zhì)的量反應(yīng)時(shí)吸收或放出的熱量,單位是kJ•mol-1,該熱化學(xué)方程式表示1 mol固態(tài)碳和1 mol水蒸氣反應(yīng)生成1 mol一氧化碳?xì)怏w和1 mol氫氣并吸收131.3 kJ的熱量,特別要指明水的狀態(tài)。
知識(shí)點(diǎn)二 熱化學(xué)方程式及其書(shū)寫(xiě)的正誤判斷
3.氫氣是人類(lèi)最理想的能。已知在25 ℃、101 kPa下,1 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出熱量142.9 kJ,則下列熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的是( )
A.2H2+O2===2H2O; ΔH=142.9 kJ•mol-1
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l); ΔH=-142.9 kJ•mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l); ΔH=-571.6 kJ•mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l); ΔH=571.6 kJ•mol-1
答案 C
解析 書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí),要注意反應(yīng)熱的數(shù)值與反應(yīng)物的物質(zhì)的量和所處的聚集狀態(tài)有關(guān)。A中既沒(méi)有換算反應(yīng)熱數(shù)值又沒(méi)寫(xiě)物質(zhì)的聚集狀態(tài),反應(yīng)放熱應(yīng)用“-”表示;B中未換算反應(yīng)熱數(shù)值;D中反應(yīng)熱數(shù)值正確,符號(hào)寫(xiě)反了。
4.已知充分燃燒a g乙炔氣體時(shí)生成1 mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水,并放出熱量b kJ,則下列乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的是( )
A.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-4b kJ•mol-1
B.C2H2(g)+52O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=2b kJ•mol-1
C.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2b kJ•mol-1
D.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=b kJ•mol-1
答案 A
解析 乙炔燃燒是放熱反應(yīng),ΔH<0,則排除B、D兩選項(xiàng);又因反應(yīng)生成1 mol二氧化碳?xì)怏w時(shí),放出熱量為b kJ,則生成4 mol CO2(g)應(yīng)放出熱量4b kJ,故A正確,C不正確。
5.下列熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的是( )
A.2SO2+O2 2SO3 ΔH=-196.6 kJ•mol-1
B.H2(g)+12O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
D.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=393.5 kJ•mol-1
答案 B
解析 書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式必須注意以下幾點(diǎn):①要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài),A錯(cuò);②放熱反應(yīng)ΔH為“一”,吸熱反應(yīng)ΔH為“+”,D錯(cuò),③ΔH的單位為kJ•mol-1,C錯(cuò)。
6.0.3 mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒,生成固態(tài)的三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5 kJ熱量,其熱化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________。
又已知:H2O(l)===H2O(g) ΔH=44 kJ•mol-1。則11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放出的熱量是__________kJ。
答案 B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH=-2 165 kJ•mol-1 1 016.5
解析 1 mol B2H6燃燒放出熱量649.5 kJ0.3=2 165 kJ,0.5 mol B2H6燃燒生成液態(tài)水(1.5 mol)放出熱量為12×2 165 kJ,1.5 mol H2O(l)變?yōu)?.5 mol H2O(g)需吸收熱量為66 kJ,所以0.5 mol B2H6燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放出熱量為12×2 165 kJ-1.5×44 kJ=1 016.5 kJ。
練基礎(chǔ)落實(shí)
1.已知:H2(g)+F2(g)===2HF(g) ΔH=-270 kJ•mol-1,下列說(shuō)法正確的是( )
A.2 L 氟化氫氣體分解成1 L 氫氣與1 L 氟氣吸收270 kJ熱量
B.1 mol氫氣與1 mol氟氣反應(yīng)生成2 mol液態(tài)氟化氫放出的熱量小于270 kJ
C.在相同條下,1 mol氫氣與1 mol氟氣的能量總和大于2 mol氟化氫氣體的能量
D.1個(gè)氫氣分子與1個(gè)氟氣分子反應(yīng)生成2個(gè)氟化氫氣體分子放出270 kJ熱量
答案 C
解析 A項(xiàng)中用L做單位是錯(cuò)誤的,因?yàn)闊峄瘜W(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量;B項(xiàng)中放出的熱量小于270 kJ是錯(cuò)誤的,應(yīng)大于270 kJ;D項(xiàng)中說(shuō)幾個(gè)分子間反應(yīng)是錯(cuò)誤的;C項(xiàng)正確。
2.已知在1.01×105 Pa、298 條下,2 mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484 kJ熱量,下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.H2O(g)===H2(g)+12O2(g) ΔH=242 kJ•mol-1
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-484 kJ•mol-1
C.H2(g)+12O2(g)===H2O(g) ΔH=242 kJ•mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=484 kJ•mol-1
答案 A
解析 氫氣燃燒是放熱反應(yīng),其ΔH應(yīng)為負(fù)值,故C、D錯(cuò)誤;2 mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484 kJ熱量,而B(niǎo)是生成液態(tài)水,所以B也是錯(cuò)誤的;反應(yīng)逆向進(jìn)行,ΔH符號(hào)相反,因此A是正確的。
3.已知3.0 g乙烷完全燃燒在常溫下放出的熱量為155.98 kJ,則下列關(guān)于乙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的是( )
A.2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-3 119.6 kJ•mol-1
B.C2H6(g)+52O2(g)===2CO(g)+3H2O(g) ΔH=-1 559.8 kJ•mol-1
C.C2H6(g)+72O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 559.8 kJ•mol-1
D.C2H6(g)+72O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 559.8 kJ•mol-1
答案 D
解析 A中化學(xué)方程式若作為一般的熱化學(xué)方程式?jīng)]有問(wèn)題,但由于燃燒熱的熱化學(xué)方程式應(yīng)以1 mol物質(zhì)為基準(zhǔn)書(shū)寫(xiě),故不正確,另外,也可能會(huì)因?qū)忣}時(shí)未注意常溫而錯(cuò)選了C項(xiàng)。而B(niǎo)中燃燒產(chǎn)物CO不是C2H6完全燃燒后的產(chǎn)物,C項(xiàng)錯(cuò)。故正確答案為D。
4.已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ•mol-1
現(xiàn)有H2與CH4的混合氣體112 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),使其完全燃燒生成CO2和H2O(l),若實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)放熱3 695 kJ,則原混合氣體中H2與CH4的物質(zhì)的量之比是( )
A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3
答案 B
解析 設(shè)112 L即5 mol混合氣體中H2的物質(zhì)的量為x,則285.8x+890(5-x)=3 695,解得:x=1.25 mol。則n(H2)∶n(CH4)=1.25 mol∶3.75 mol=1∶3。
5.已知熱化學(xué)方程式:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1=-571.6 kJ•mol-1,則關(guān)于熱化學(xué)方程式:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=?的說(shuō)法中正確的是( )
A.熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)表示分子數(shù)
B.該反應(yīng)ΔH2大于零
C.該反應(yīng)的ΔH2=-571.6 kJ•mol-1
D.該反應(yīng)可表示36 g水分解時(shí)的熱效應(yīng)
答案 B
解析 ΔH2與ΔH1符號(hào)相反,數(shù)值相等,故ΔH2=+571.6 kJ•mol-1;D選項(xiàng)沒(méi)有指明36 g水的狀態(tài),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
練方法技巧
6.已知:
(1)H2(g)+12O2(g)===H2O(g) ΔH1=a kJ•mol-1
(2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2=b kJ•mol-1
(3)H2(g)+12O2(g)===H2O(l) ΔH3=c kJ•mol-1
(4)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4=d kJ•mol-1
下列關(guān)系式中正確的是( )
A.a(chǎn)<c<0 B.b>d>0 C.2a=b<0 D.2c=d>0
答案 C
解析 抓比較的關(guān)鍵。該反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH<0;(1)與(2)是生成H2O的狀態(tài)一樣,但物質(zhì)的計(jì)量數(shù)是2倍關(guān)系,2a=b;同理比較(3)、(4)得:2c=d,由于H2O(g)===H2O(l)是放熱反應(yīng),ΔH<0,故c<a,d<b,綜合考慮,僅C選項(xiàng)符合題意。
7.工業(yè)生產(chǎn)硫酸過(guò)程中,SO2在接觸室中被催化氧化為SO3氣體,已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。現(xiàn)將2 mol SO2、1 mol O2充入一密閉容器充分反應(yīng)后,放出熱量98.3 kJ,此時(shí)測(cè)得SO2的轉(zhuǎn)化率為50%,則下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ•mol-1
B.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-98.3 kJ•mol-1
C.SO2(g)+12O2(g) SO3(g) ΔH=98.3 kJ•mol-1
D.SO2(g)+12O2(g) SO3(g) ΔH=-196.6 kJ•mol-1
答案 A
練綜合拓展
8.寫(xiě)出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
(1)1 mol N2(氣態(tài))與適量H2(氣態(tài))反應(yīng),生成NH3(氣態(tài)),放出92.2 kJ的熱量
____________________。
(2)1 mol N2(氣態(tài))與適量O2(氣態(tài))反應(yīng),生成NO(氣態(tài)),需吸收68 kJ的熱量
__________________。
(3)1 mol Cu(固態(tài))與適量O2(氣態(tài))反應(yīng),生成CuO(固態(tài)),放出157 kJ的熱量
____________________。
(4)1 mol C(固態(tài))與適量H2O(氣態(tài))反應(yīng),生成CO(氣態(tài))和H2(氣態(tài)),需要吸收131.3 kJ
的熱量__________________。
(5)衛(wèi)星發(fā)射時(shí)可用肼(N2H4)為燃料,1 mol N2H4(氣態(tài))在O2(氣態(tài))中燃燒,生成N2(氣態(tài))
和H2O(氣態(tài)),放出534 kJ的熱量____________________。
答案 (1)N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ•mol-1
(2)N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=68 kJ•mol-1
(3)Cu(s)+12O2(g)===CuO(s) ΔH=-157 kJ•mol-1
(4)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=131.3 kJ•mol-1
(5)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ•mol-1
9.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
CO(g)+12O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ•mol-1
某H2和CO的混合氣體完全燃燒時(shí)放出113.76 kJ熱量,同時(shí)生成3.6 g液態(tài)水,則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量分別為_(kāi)_____________。
答案 0.2 mol、0.2 mol
解析 由題意知:反應(yīng)生成3.6 g H2O(l),故H2的物質(zhì)的量為3.6 g18 g•mol-1=0.2 mol。0.2 mol H2完全燃燒放出的熱量為571.6 kJ•mol-12×0.2 mol=57.16 kJ,故CO完全燃燒放出的熱量為113.76 kJ-57.16 kJ=56.6 kJ,所以CO的物質(zhì)的量為56.6 kJ283 kJ•mol-1=0.2 mol。
10.1 mol CH4氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí),放出890 kJ熱量,不完全燃燒生成CO和液態(tài)水時(shí),放出519 kJ熱量。如果1 mol CH4在一定量的氧氣中燃燒生成CO、CO2和液態(tài)水,并放出797.25 kJ熱量,則氧氣的質(zhì)量為_(kāi)_______。
答案 60 g
解析 先繪出思維模型圖
分清圖中各ΔH的意義和量關(guān)系
ΔH=-890 kJ•mol-1
ΔH1=-519 kJ•mol-1
ΔH2=-890 kJ•mol-1+519 kJ•mol-1=-471 kJ•mol-1
表示CO完全燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱ΔH3=-797.25 kJ•mol-1,實(shí)際反應(yīng)熱ΔH4=ΔH-ΔH3=-92.75 kJ•mol-1
表示混和氣中的CO,若再燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱。因此ΔH4ΔH2即為混和氣中nCOnCH4的比,因?yàn)閚(CH4)=1 mol,故n(CO)=ΔH4ΔH2=-92.75 kJ•mol-1-471 kJ•mol-1×1 mol=0.25 mol
混和氣中n(CO2)=1 mol-0.25 mol=0.75 mol
混和氣中n(H2O)=2n(CH4)=2 mol
根據(jù)元素守恒:消耗的n(O2)=12n(CO)+n(CO2)+n(H2O)=12×0.25 mol+0.75 mol+12×2 mol=1.875 mol
m(O2)=32 g•mol-1×1.875 mol=60 g。
第3時(shí) 反應(yīng)熱的測(cè)量與計(jì)算
[目標(biāo)要求] 1.掌握中和熱的測(cè)量及計(jì)量方法。2.理解蓋斯定律的含義。
一、中和熱的測(cè)定
1.實(shí)驗(yàn)原理
在稀溶液中,強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1_mol_H2O,這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定酸堿中和反應(yīng)前后溶液溫度的變化計(jì)算反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量,并由此求得中和熱。
2.實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
儀器:大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計(jì)、量筒(50_mL)兩個(gè)、碎泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個(gè)小孔);
藥品:鹽酸(0.50 mol•L-1)、氫氧化鈉溶液(0.55 mol•L-1)。
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)制作簡(jiǎn)易的量熱器(如圖所示)
(2)用量筒準(zhǔn)確量取反應(yīng)溶液,準(zhǔn)確測(cè)量溫度(精確到0.1 ℃)。
(3)將溶液混合反應(yīng),記錄終止溫度。
(4)重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟(2)~(3)三次。
實(shí)驗(yàn)
次數(shù)起始溫度t1/℃終止溫度
t2/℃溫度差
(t2-t1)/℃
HClNaOH平均值
1
2
3
4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
ΔH=-QnH2O,其中Q=c•m•Δt。
二、蓋斯定律
1.內(nèi)容
不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其總的熱效應(yīng)是完全相同的;蛘哒f(shuō),化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。
2.解釋
能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的,二者密不可分,但以物質(zhì)為主。
3.應(yīng)用
對(duì)于進(jìn)行得很慢的反應(yīng),不容易直接發(fā)生的反應(yīng),產(chǎn)品不純(即有副反應(yīng)發(fā)生)的反應(yīng),測(cè)定反應(yīng)熱有困難,如果應(yīng)用蓋斯定律,就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計(jì)算出。
例如:C(s)+12O2(g)===CO(g)
上述反應(yīng)在O2供應(yīng)充分時(shí),可燃燒生成CO2;O2供應(yīng)不充分時(shí),雖可生成CO,但同時(shí)還部分生成CO2。因此該反應(yīng)的ΔH無(wú)法測(cè)定,但是下述兩個(gè)反應(yīng)的ΔH卻可以直接測(cè)得:
(1)C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ•mol-1
(2)CO(g)+12O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ•mol-1
根據(jù)蓋斯定律,就可以計(jì)算出欲求反應(yīng)的ΔH。
分析上述兩個(gè)反應(yīng)的關(guān)系,即知:ΔH=ΔH1-ΔH2。
則C(s)與O2(g)生成CO(g)的熱化學(xué)方程式為C(s)+12O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJ•mol-1。
三、反應(yīng)熱的計(jì)算
1.反應(yīng)熱計(jì)算的主要依據(jù)是
熱化學(xué)方程式、蓋斯定律及反應(yīng)過(guò)程的焓變等數(shù)據(jù)。
2.反應(yīng)熱的計(jì)算方法
(1)熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似,可以移項(xiàng)同時(shí)改變正、負(fù)號(hào);各項(xiàng)的系數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時(shí)擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù)。
(2)根據(jù)蓋斯定律,可以將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其ΔH相加或相減,得到一個(gè)新的熱化學(xué)方程式。
知識(shí)點(diǎn)一 中和熱的測(cè)定
1.在一800 mL的大燒杯中放入碎紙屑,把盛有50 mL 0.50 mol•L-1鹽酸的200 mL燒杯放到大燒杯中,兩只燒杯間填滿碎紙屑。用泡沫塑料板做成大燒杯蓋,通過(guò)蓋子插入一根玻璃攪拌棒(末端呈半圓環(huán)的玻璃棒)和一只溫度計(jì),測(cè)定溶液的溫度。迅速往鹽酸溶液中加入50 mL 0.55 mol•L-1燒堿溶液,蓋好,攪拌溶液,觀察溫度的變化。當(dāng)溫度保持穩(wěn)定時(shí),記錄讀數(shù),取出裝反應(yīng)液的燒杯,倒出溶液,清洗干凈,保持內(nèi)外杯壁干燥。重復(fù)進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)。用這一實(shí)驗(yàn)可以粗略測(cè)定中和熱。
(1)燒杯間填滿碎紙屑的作用是
________________________________________________________________________。
(2)要重復(fù)進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)的目的是
________________________________________________________________________。
(3)燒杯如果不蓋泡沫塑料板,所求得的中和熱數(shù)值將________(填“偏大”、“偏小”或
“無(wú)影響”)。
(4)實(shí)驗(yàn)中若改用60 mL 0.50 mol•L-1鹽酸和50 mL 0.55 mol•L-1燒堿溶液進(jìn)行上述反應(yīng),與上述實(shí)驗(yàn)相比,所放出的熱量________(填“相等”或“不相等”),所求中和熱________(填“相等”或“不相等”),理由是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)三次平行操作測(cè)得的數(shù)據(jù)中,起始時(shí)鹽酸與燒堿溶液溫度相同,而終止溫度與起始溫度之差(t2-t1)分別為①2.3 ℃,②2.4 ℃,③2.9 ℃,則最終代入計(jì)算式的溫度差的平均值為_(kāi)_______ ℃。
答案 (1)保溫、隔熱,減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量的損失
(2)減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的誤差
(3)偏小
(4)不相等 相等 因?yàn)?0 mL 0.50 mol•L-1鹽酸和50 mL 0.55 mol•L-1燒堿溶液反應(yīng)能生成0.027 5 mol H2O,而50 mL 0.50 mol•L-1鹽酸與50 mL 0.55 mol•L-1燒堿溶液反應(yīng)只能生成0.025 mol H2O,因此所放出的熱量不同。但中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)所放出的熱量,與酸、堿的用量無(wú)關(guān),因此所求中和熱相等
(5)2.35
解析 解答本題,首先要明確實(shí)驗(yàn)的原理、“量熱器”的組成以及造成實(shí)驗(yàn)誤差的原因,然后按實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行分析和判斷。
(1)碎紙屑的作用為減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的熱量損失。
(2)重復(fù)實(shí)驗(yàn)的目的是減少實(shí)驗(yàn)誤差。
(3)不蓋泡沫塑料板會(huì)損失部分熱量,故所測(cè)結(jié)果將偏小。
(4)由中和熱概念可知,中和熱是以生成1 mol水為標(biāo)準(zhǔn)的,而與酸、堿的用量無(wú)關(guān)。
(5)所測(cè)溫度2.9 ℃顯然是錯(cuò)誤的,代入計(jì)算式的溫度應(yīng)是①與②的平均值。
2.H2SO4溶液和OH溶液反應(yīng)時(shí)有熱量放出,并已知反應(yīng)物的總能量為E1,生成物的總能量為E2。試回答下列問(wèn)題:
(1)用離子方程式表示中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì):
________________________________________________________________________。
(2)判斷E1和E2的大小關(guān)系:E1________E2。
(3)已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ•mol-1,計(jì)算下列中和反應(yīng)中放出的熱量。
①用20 g NaOH配成稀溶液跟足量的稀鹽酸反應(yīng),能放出________ kJ的熱量。
②用0.15 mol Ba(OH)2配成稀溶液跟足量的稀硝酸反應(yīng),能放出________kJ的熱量。
答案 (1)H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)
(2)> (3)①28.65、17.19
知識(shí)點(diǎn)二 蓋斯定律
3.已知298 、101 kPa條下:
①4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-2834.9 kJ•mol-1
②4Al(s)+2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH=-3 119.1 kJ•mol-1
由此得出的正確結(jié)論是( )
A.等質(zhì)量的O2比O3能量低,由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng)
B.等質(zhì)量的O2比O3能量低,由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng)
C.O3比O2穩(wěn)定,由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng)
D.O2比O3穩(wěn)定,由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng)
答案 A
解析 據(jù)蓋斯定律,①式-②式得:3O2(g)===2O3(g) ΔH=284.2 kJ•mol-1
即等質(zhì)量的O2比O3能量低,O2比O3穩(wěn)定,由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng)。
4.已知:H2O(g)===H2O(l) ΔH=Q1 kJ•mol-1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH=Q2 kJ•mol-1
C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=Q3 kJ•mol-1
若使46 g酒精液體完全燃燒,最后恢復(fù)到室溫,則放出的熱量為( )
A.(Q1+Q2+Q3) kJ
B.0.5(Q1+Q2+Q3) kJ
C.(0.5Q1-1.5Q2+0.5Q3) kJ
D.(3Q1-Q2+Q3) kJ
答案 D
解析 46 g酒精即1 mol C2H5OH(l)
根據(jù)題意寫(xiě)出目標(biāo)反應(yīng)
C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH
然后確定題中各反應(yīng)與目標(biāo)反應(yīng)的關(guān)系
則ΔH=(Q3-Q2+3Q1) kJ•mol-1
5.科學(xué)家蓋斯曾提出“不管化學(xué)過(guò)程是一步完成或分幾步完成,這個(gè)總過(guò)程的熱效應(yīng)是相同的!崩蒙w斯定律可測(cè)某些特別反應(yīng)的熱效應(yīng)。
①P4(s,白磷)+5O2(g)===P4O10(s)
ΔH1=-2 983.2 kJ•mol-1
②P(s,紅磷)+54O2(g)===14P4O10(s)
ΔH2=-738.5 kJ•mol-1
則白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________。
答案 P4(s,白磷)===4P(s,紅磷) ΔH=-29.2 kJ•mol-1
解析 方法一:待求的方程式:P4s,白磷===4Ps,紅磷
??→由①-4×②得到熱化學(xué)方程式P4s,白磷===4Ps,紅磷ΔH=-29.2 kJ•mol-1
方法二:
知識(shí)點(diǎn)三 反應(yīng)熱計(jì)算
6.由氫氣和氧氣反應(yīng)生成4.5 g水蒸氣放出60.45 kJ的熱量,則反應(yīng):2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)的ΔH為( )
A.-483.6 kJ•mol-1 B.-241.8 kJ•mol-1
C.-120.6 kJ•mol-1 D.241.8 kJ•mol-1
答案 A
解析 要求方程式中生成2 mol H2O(g)的ΔH,已知4.5 g水蒸氣生成時(shí)放熱60.45 kJ,
比例關(guān)系:4.5 g241.8 g•mol-1=60.45 kJQ
解得Q=483.6 kJ,故ΔH=-483.6 kJ•mol-1。
7.已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ•mol-1
CO(g)+12O2(g)===CO2(g)
ΔH=-282.8 kJ•mol-1
現(xiàn)有CO、H2、CO2組成的混合氣體67.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),經(jīng)完全燃燒后放出的總熱量為710.0 kJ,并生成18 g液態(tài)水,則燃燒前混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)為( )
A.80% B.50% C.60% D.20%
答案 B
解析 根據(jù)生成18 g液態(tài)H2O知混合氣體中含1 mol H2,該反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為571.62 kJ=285.8 kJ。CO燃燒放出的熱量為710.0 kJ-285.8 kJ=424.2 kJ,則CO的物質(zhì)的量為n(CO)=424.2 kJ282.8 kJ•mol-1=1.5 mol,V(CO)%=1.5 mol×22.4 L/mol67.2 L×100%=50%。
練基礎(chǔ)落實(shí)
1.下列與化學(xué)反應(yīng)能量變化相關(guān)的敘述正確的是( )
A.生成物總能量一定低于反應(yīng)物總能量
B.放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是大于吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率
C.應(yīng)用蓋斯定律,可計(jì)算某些難以直接測(cè)量的反應(yīng)焓變
D.同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條下的ΔH不同
答案 C
解析 放熱反應(yīng)生成物總能量低于反應(yīng)物總能量,吸熱反應(yīng)生成物總能量高于反應(yīng)物總能量,A錯(cuò)誤;化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)物本身的性質(zhì)、溫度、壓強(qiáng)、濃度、催化劑等因素有關(guān),與吸熱、放熱反應(yīng)無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤;通過(guò)蓋斯定律可以間接測(cè)量某些難以直接測(cè)量的反應(yīng)的焓變,C正確;同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反應(yīng)條不會(huì)影響ΔH的值,D錯(cuò)誤。
2.含有11.2 g OH的稀溶液與1 L 0.1 mol•L-1的H2SO4溶液反應(yīng),放出11.46 kJ的熱量,能表示該反應(yīng)中和熱的化學(xué)方程式的為( )
A.OH(aq)+12H2SO4(aq)===122SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-11.46 kJ•mol-1
B.2OH(aq)+H2SO4(aq)===2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-11.46 kJ•mol-1
C.2OH(aq)+H2SO4(aq)===2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ•mol-1
D.OH(aq)+12H2SO4(aq)===122SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ•mol-1
答案 D
解析 中和熱是以生成1 mol H2O(l)所放出的熱量定義的,故書(shū)寫(xiě)中和熱的熱化學(xué)方程式時(shí),應(yīng)以生成1 mol H2O(l)為標(biāo)準(zhǔn)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù),故答案為D。
3.在一定條下,充分燃燒一定量的丁烷放出熱量為Q kJ(Q>0),經(jīng)測(cè)定完全吸收生成的CO2需消耗 5 mol•L-1的OH溶液100 mL,恰好生成正鹽,則此條下反應(yīng)C4H10(g)+132O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g)的ΔH為( )
A.+8Q kJ•mol-1 B.+16Q kJ•mol-1
C.-8Q kJ•mol-1 D.-16Q kJ•mol-1
答案 D
解析 建立關(guān)系式:
C4H10 ~ 4CO2 ~ 8OH ~ ΔH
1 mol 4 mol 8 mol ΔH
5 mol•L-1×0.1 L QkJ
則ΔH=-8 mol×Q kJ•mol-10.5 mol=-16Q kJ•mol-1
4.已知:(1)Fe2O3(s) +32C(s)===32CO2(g)+2Fe(s) ΔH1=+234.1 kJ•mol-1
(2)C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ•mol-1
則2Fe(s)+32O2(g)===Fe2O3(s) 的ΔH是( )
A.-824.4 kJ•mol-1 B.-627.6 kJ•mol-1
C.-744.7 kJ•mol-1 D.-169.4 kJ•mol-1
答案 A
解析 32×(2)-(1)就可得2Fe(s)+32O2(g)===Fe2O3(s),則ΔH=32ΔH2-ΔH1=-824.4 kJ•mol-1。
5.能問(wèn)題是人類(lèi)社會(huì)面臨的重大題,H2、CO、CH3OH都是重要的能物質(zhì),它們的燃燒熱依次為-285.8 kJ•mol-1、-282.5 kJ•mol-1、-726.7 kJ•mol-1。已知CO和H2在一定條下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)。則CO與H2反應(yīng)合成甲醇的熱化學(xué)方程式為( )
A.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l) ΔH=-127.4 kJ•mol-1
B.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l) ΔH=127.4 kJ•mol-1
C.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=-127.4 kJ•mol-1
D.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=127.4 kJ•mol-1
答案 A
解析 根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)與三種反應(yīng)熱的關(guān)系,利用蓋斯定律,首先計(jì)算出目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=2×(-285.8 kJ•mol-1)+(-282.5 kJ•mol-1)-(-726.7 kJ•mol-1)=-127.4 kJ•mol-1。
練方法技巧
6.將V1 mL 1.00 mol/L HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測(cè)量并記錄溶液溫度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示(實(shí)驗(yàn)中始終保持V1+V2=50 mL)。下列敘述正確的是( )
A.做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為22 ℃
B.該實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能
C.NaOH溶液的濃度約為1.00 mol•L-1
D.該實(shí)驗(yàn)表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)
答案 B
解析 從圖中曲線可以看出,溫度為22 ℃時(shí),V1為5 mL,則V2為45 mL,此時(shí)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生反應(yīng),所以22℃一定不是室溫,A錯(cuò);曲線隨V1增多而升高,隨反應(yīng)的進(jìn)行,溶液溫度升高,說(shuō)明反應(yīng)放熱,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,B正確;當(dāng)V1=30 mL時(shí)溫度最高,說(shuō)明此時(shí)兩者恰好完全反應(yīng),則c(NaOH)=30 mL×1.00 mol•L-120 mL=1.5 mol•L-1,C錯(cuò);該實(shí)驗(yàn)不能證明有水生成的其他反應(yīng)也是放熱的。
7.已知下列熱化學(xué)方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-26.7 kJ•mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=-50.75 kJ•mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=-36.5 kJ•mol-1
則反應(yīng)FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)的焓變?yōu)? )
A.7.28 kJ•mol-1 B.-7.28 kJ•mol-1
C.43.68 kJ•mol-1 D.-43.68 kJ•mol-1
解析 根據(jù)蓋斯定律,首先考慮目標(biāo)反應(yīng)與三個(gè)已知反應(yīng)的關(guān)系,三個(gè)反應(yīng)中,F(xiàn)eO、CO、Fe、CO2是要保留的,而與這四種物質(zhì)無(wú)關(guān)的Fe2O3、Fe3O4要通過(guò)方程式的疊加處理予以消去:因此將①×3-②-③×2得到:
6FeO(s)+6CO(g)=6Fe(s)+6CO2(g) ΔH=43.65 kJ•mol-1
化簡(jiǎn):FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=7.28 kJ•mol-1
答案 A
8.比較下列各組熱化學(xué)方程式中ΔH的大小關(guān)系。
(1)S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
ΔH1______ΔH2
(2)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
ΔH1______ΔH2
(3)煤作為燃料有兩種途徑:
途徑1——直接燃燒
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
途徑2——先制水煤氣
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2>0
再燃燒水煤氣:
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的關(guān)系式是_________________________________________。
答案 (1)> (2)<
(3)ΔH1=ΔH2+12(ΔH3+ΔH4)
解析、俜磻(yīng)熱的大小與反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)有關(guān),與反應(yīng)物的多少有關(guān)。
②比較ΔH時(shí),應(yīng)包括符號(hào),對(duì)于放熱反應(yīng),熱值越大,ΔH越小。
練綜合拓展
9.(1)已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ•mol-1。回答有關(guān)中和反應(yīng)的問(wèn)題。
(1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液與足量稀硝酸反應(yīng),能放出________kJ熱量。
(2)如圖裝置中儀器A的名稱(chēng)是_____________________________________________,
作用是_______________________________________________________________;
儀器B的名稱(chēng)是________,作用是__________________________________________;
碎泡沫塑料的作用是_______________________________________________________。
(3)若通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定中和熱的ΔH,其結(jié)果常常大于-57.3 kJ•mol-1,其原因可能是________________________________________________________________________。
(4)用相同濃度和體積的氨水(NH3•H2O)代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)________(填“偏大”、“偏小”、“無(wú)影響”)。
答案 (1)11.46
(2)環(huán)形玻璃攪拌棒 攪拌,使溶液充分混合 溫度計(jì) 測(cè)量溫度 減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的熱量損失
(3)實(shí)驗(yàn)中不可避免有少量熱量損失 (4)偏小
解析 (1)根據(jù)中和熱的含義:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)
ΔH=-57.3 kJ•mol-1,所以0.1 mol Ba(OH)2稀溶液與足量稀硝酸反應(yīng)時(shí)生成0.2 mol H2O(l),故放出熱量為11.46 kJ。
(2)由實(shí)驗(yàn)裝置知,A為環(huán)形玻璃攪拌棒,作用是攪拌,使溶液充分混合;B為溫度計(jì),作用是測(cè)量溫度;碎泡沫塑料的作用是減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的熱量損失。
(3)在測(cè)定中和熱的實(shí)驗(yàn)中,減少熱量損失是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵,而在實(shí)驗(yàn)中會(huì)不可避免有少量熱量損失,導(dǎo)致結(jié)果常常大于-57.3 kJ•mol-1。
(4)用氨水代替NaOH(aq),會(huì)使測(cè)得的中和熱數(shù)值偏小,因?yàn)榘彼?NH3•H2O)是弱,電離時(shí)需吸收熱量。
10.(10分)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是通過(guò)化學(xué)方法將煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料的方法之一。煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為C(s)+H2O(g)=====高溫CO(g)+H2(g)。
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ•mol-1
H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH2=-242.0 kJ•mol-1
CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ•mol-1
請(qǐng)回答:
(1)請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù),寫(xiě)出C(s)與水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。
(2)比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和,比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量________(填“多”或“少”)。
甲同學(xué)據(jù)此認(rèn)為:“煤炭燃燒時(shí)加少量水,可以使煤炭燃燒放出更多的熱量!
乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律作出了下列循環(huán)圖:
Cs+H2Og+O2g??→ΔH1CO2g+H2Og
ΔH2 ΔH4
COg+O2g+H2g??→ΔH3COg+H2Og+12O2g
乙同學(xué)據(jù)此認(rèn)為:“將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量,最多與直接燃燒煤放出的熱量相同!闭(qǐng)分析:甲、乙兩同學(xué)觀點(diǎn)正確的是________(填“甲”或“乙”)同學(xué),另一同學(xué)出現(xiàn)錯(cuò)誤觀點(diǎn)的原因是________________________________________。
答案 (1)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=131.5 kJ•mol-1
(2)多 ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4 乙 甲同學(xué)忽視了生成水煤氣的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
解析 (2)由于C(s)與水蒸氣反應(yīng)要吸熱,所以1 mol CO和1 mol H2的能量比1 mol C(s)和1 mol H2O(g)的能量多,燃燒后放出的能量同樣也多;反應(yīng)的總能量是守恒的,所以甲同學(xué)的說(shuō)法不正確的,原因是他忽視了反應(yīng)C(s)+H2O(g)=====高溫CO(g)+H2(g)為吸熱反應(yīng),已經(jīng)從環(huán)境中吸收了能量,而能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中往往會(huì)有損失,所以乙同學(xué)說(shuō)得對(duì),即使沒(méi)有損失也只能與直接燃燒煤放出的熱量相同。
第4時(shí) 能的充分利用
[目標(biāo)要求] 1.理解燃燒熱的概念。2.了解化學(xué)在解決能危機(jī)中的重要作用,知道節(jié)約能、提高能量利用率的實(shí)際意義。
一、燃燒熱
1.概念
101_kPa時(shí),1_mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱,單位kJ•mol-1。
2.燃燒熱與中和熱的重要區(qū)別
(1)反應(yīng)環(huán)境的區(qū)別:燃燒熱必須是燃燒反應(yīng)而且是完全燃燒,有O2參加;而中和熱是稀溶液中的酸堿中和反應(yīng)。
(2)反應(yīng)實(shí)質(zhì)不同:燃燒反應(yīng)是;中和反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)。
(3)規(guī)定物質(zhì)不同:燃燒熱是1 mol純物質(zhì)被燃燒;中和熱是生成1_mol_H2O。
二、能
1.能是能提供能量的資,它包括化石燃料(煤、石油、天然氣)、陽(yáng)光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。
2.解決能危機(jī)的方法
(1)科學(xué)地控制燃燒反應(yīng),使燃料充分燃燒,提高能的使用效率。
(2)尋找新的能,現(xiàn)正探索的新能有太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Q竽芎蜕镔|(zhì)能等,它們資豐富,可以再生,沒(méi)有污染或很少有污染。
知識(shí)點(diǎn)一 燃燒熱
1.下列關(guān)于燃燒熱的說(shuō)法中正確的是( )
A.1 mol物質(zhì)燃燒所放出的熱量
B.常溫下,可燃物燃燒放出的熱量
C.在25 ℃、1.01×105 Pa時(shí),1 mol物質(zhì)燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量
D.燃燒熱隨化學(xué)方程式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)的改變而改變
答案 C
2.下列熱化學(xué)方程式中ΔH的數(shù)值表示可燃物燃燒熱的是( )
A.CO(g)+12O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ•mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ•mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
D.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ•mol-1
答案 A
解析 根據(jù)燃燒熱的概念知應(yīng)是1 mol燃料生成常溫常壓下穩(wěn)定的氧化物,H2O在上述情況下液態(tài)穩(wěn)定。
3.已知H2的燃燒熱為-285.8 kJ•mol-1,CO的燃燒熱為-282.8 kJ•mol-1;現(xiàn)有H2和CO組成的混合氣體 5.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),經(jīng)充分燃燒后,放出總熱量為71.15 kJ,并生成液態(tài)水。下列說(shuō)法正確的是( )
A.CO燃燒的熱化學(xué)方程式為2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-282.8 kJ•mol-1
B.H2燃燒的熱化學(xué)方程式為2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
C.燃燒前混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)為60%
D.燃燒后的產(chǎn)物全部與足量的過(guò)氧化鈉作用可產(chǎn)生0.125 mol O2
答案 D
解析 根據(jù)H2、CO的燃燒熱數(shù)據(jù)判斷
A項(xiàng):ΔH應(yīng)為-565.6 kJ•mol-1,A項(xiàng)錯(cuò);
B項(xiàng):應(yīng)為液態(tài)水,B項(xiàng)錯(cuò);
C項(xiàng):CO的體積應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。
設(shè)H2、CO物質(zhì)的量分別為x、y
則x+y=5.6 L22.4 L•mol-1=0.25 mol①
H2燃燒放熱為285.8x kJ,CO燃燒放熱為282.8y kJ
則:285.8 x+282.8y=71.15 kJ②
解①②聯(lián)立方程得x=0.15 mol,y=0.1 mol
故CO的體積分?jǐn)?shù)為40%,C選項(xiàng)錯(cuò)。
根據(jù)元素守恒H2、CO燃燒后生成H2O、CO2,與燃燒前H2、CO總物質(zhì)的量相等,與Na2O2反應(yīng)生成的O2是H2O和CO2總物質(zhì)的量的一半。
知識(shí)點(diǎn)二 能
4.關(guān)于能,以下說(shuō)法中不正確的是( )
A.煤、石油、天然氣等燃料的最初都可追溯到太陽(yáng)能
B.柴草燃燒時(shí)釋放的能量是生物能
C.核能和地?zé)崮茏缘厍蜃陨?br />D.潮汐能于月球引力做功
答案 B
解析 B選項(xiàng)中,柴草燃燒是劇烈的氧化反應(yīng),燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮,而柴草具有的化學(xué)能的最初也可追溯到太陽(yáng)能,因?yàn)榫G色植物的生長(zhǎng)過(guò)程必須依靠陽(yáng)光,通過(guò)光合作用,葉綠素將H2O和CO2制成淀粉,在此過(guò)程中,太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能貯存在植物中,通過(guò)燃燒,又釋放出。故B選項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.形成節(jié)約能和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是人類(lèi)與自然和諧發(fā)展的重要保證,你認(rèn)為下列行為中有悖于這一保證的是( )
A.開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能等新能,減少使用煤、石油等化石燃料
B.研究采煤、采油新技術(shù),提高產(chǎn)量以滿足工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展
C.在農(nóng)村推廣使用沼氣
D.減少資消耗、增加資的重復(fù)使用和資的循環(huán)再生
答案 B
練基礎(chǔ)落實(shí)
1.根據(jù)以下3個(gè)熱化學(xué)方程式
2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q1 kJ•mol-1
2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(l) ΔH=-Q2 kJ•mol-1
2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(g) ΔH=-Q3kJ•mol-1
判斷Q1、Q2、Q3三者關(guān)系正確的是( )
A.Q1>Q2>Q3 B.Q1>Q3>Q2 C.Q3>Q2>Q1 D.Q2>Q1>Q3
答案 A
2.已知化學(xué)反應(yīng):C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH1<0
CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2<0
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH3<0;
下列說(shuō)法正確的是(相同條下)( )
A.56 g CO和32 g O2所具有的總能量小于88 g CO2所具有的總能量
B.碳的燃燒熱是ΔH3
C.ΔH1<ΔH3
D.28 g CO的總能量比44 g CO2的總能量高
答案 B
解析 CO燃燒是放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,A錯(cuò);D選項(xiàng)中忽略了O2的能量,D錯(cuò);比較ΔH時(shí)必須帶符號(hào)比較,C錯(cuò)。
3.已知反應(yīng):①101 kPa時(shí),2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ•mol-1;②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ•mol-1,下列結(jié)論正確的是( )
A.碳的燃燒熱大于110.5 kJ•mol-1
B.①的反應(yīng)熱為221 kJ•mol-1
C.稀H2SO4與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為-57.3 kJ•mol-1
D.稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水,放出57.3 kJ•mol-1的熱量
答案 A
4.下列敘述中正確的是( )
A.在稀溶液中,1 mol酸和1 mol堿完全反應(yīng)所放出的熱量,叫做中和熱
B.在101 kPa時(shí),1 mol物質(zhì)燃燒時(shí)所放出的熱量叫做該物質(zhì)的燃燒熱
C.熱化學(xué)方程式中,各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù)
D.如果反應(yīng)物所具有的總能量小于生成物所具有的總能量,則發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)
答案 C
解析 A、B兩項(xiàng)要注意對(duì)中和熱、燃燒熱概念的理解,前者是以稀的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)生成1 mol H2O為標(biāo)準(zhǔn),后者是以1 mol純可燃物完全燃燒,生成穩(wěn)定的氧化物為標(biāo)準(zhǔn);D項(xiàng)中反應(yīng)物總能量低于生成物總能量,反應(yīng)過(guò)程中需吸收能量,即為吸熱反應(yīng)。
5.下列說(shuō)法或表示法不正確的是( )
A.等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒,前者放出熱量多
B.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1,則H2的燃燒熱為-285.8 kJ•mol-1
C.在稀溶液中:H++OH-===H2O ΔH=-57.3 kJ•mol-1,若將含1 mol CH3COOH的醋酸溶液與含1 mol Ba(OH)2的溶液混合,放出的熱量小于57.3 kJ
D.在101 kPa、25 ℃時(shí),2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.8 kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式表示為2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=+285.8 kJ•mol-1
答案 D
6.甲醇屬于可再生能,可代替汽油作為汽車(chē)的燃料。已知常溫下32 g甲醇完全燃燒放出736.3 kJ的熱量,下列能正確表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式的是( )
A.CH3OH(l)+32O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=736.3 kJ•mol-1
B.CH3OH(l)+32O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-736.3 kJ•mol-1
C.CH3OH(l)+32O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-675.3 kJ•mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 472.6 kJ•mol-1
答案 B
解析 燃燒為放熱反應(yīng),ΔH<0,A選項(xiàng)不正確;燃燒熱表示1 mol純物質(zhì)燃燒放出的熱量,D選項(xiàng)不正確;生成穩(wěn)定氧化物,C選項(xiàng)H2O(g)不符合題意。
練方法技巧
7.燃燒熱是指1 mol可燃物充分燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的熱量。已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃燒熱分別是-285.8 kJ•mol-1、-1 411.0 kJ•mol-1和-1 366.8 kJ•mol-1,則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的ΔH為( )
A.-44.2 kJ•mol-1 B.44.2 kJ•mol-1
C.-330 kJ•mol-1 D.330 kJ•mol-1
答案 A
解析 解決本題要抓住兩點(diǎn):燃燒熱的意義和蓋斯定律。合理運(yùn)用熱化學(xué)方程式的加減進(jìn)行計(jì)算,注意改變反應(yīng)方向時(shí)相應(yīng)的反應(yīng)熱的符號(hào)也要改變。
依據(jù)題意:①H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1,
②C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411.0 kJ•mol-1,
③C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ•mol-1,
則后兩個(gè)方程式相減,便得到
C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH=-44.2 kJ•mol-1。
8.一些烷烴的燃燒熱如下表:
化合物ΔH/(kJ•mol-1)化合物ΔH/(kJ•mol-1)
甲烷-891.0正丁烷-2 878.0
乙烷-1 560.8異丁烷-2 869.6
丙烷-2 221.52甲基丁烷-3 531.3
下列說(shuō)法正確的是( )
A.正戊烷的燃燒熱大約是-3 540 kJ•mol-1
B.熱穩(wěn)定性:正丁烷>異丁烷
C.乙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為
2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 560.8 kJ•mol-1
D.相同質(zhì)量的烷烴,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,燃燒放出的熱量越多
答案 A
解析 由正丁烷和異丁烷的燃燒熱數(shù)據(jù)可推出正戊烷比2甲基丁烷的燃燒熱略大些,A正確;正丁烷和異丁烷燃燒生成等量的相同的物質(zhì),即生成新化學(xué)鍵時(shí)所放出的熱量相等,1 mol正丁烷完全燃燒放出的熱量比1 mol異丁烷完全燃燒放出的熱量多,即1 mol正丁烷與O2反應(yīng)時(shí)斷鍵所吸收的能量比1 mol異丁烷與O2反應(yīng)時(shí)斷鍵所吸收的能量少,從而說(shuō)明正丁烷的熱穩(wěn)定性小于異丁烷;C項(xiàng)中的ΔH=-3 121.6 kJ•mol-1 且H2O應(yīng)為液態(tài);D項(xiàng)1 g CH4燃燒放出55.69 kJ的熱量,1 g C2H6燃燒放出52.03 kJ的熱量,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.在25°C、101 kPa下,1 g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22.68 kJ,下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.CH3OH(l)+32O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=725.8 kJ•mol-1
B.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452 kJ•mol-1
C.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-725.8 kJ•mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=1 452 kJ•mol-1
答案 B
解析 本題考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及有關(guān)的計(jì)算。因1 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水,放出22.68 kJ•g-1×32 g=725.8 kJ熱量,所以2 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水的ΔH=-1 452 kJ•mol-1。
練綜合拓展
10.(1)在101 kPa時(shí),H2在1 mol O2中完全燃燒生成2 mol液態(tài)水,放出571.6 kJ的熱量,H2的燃燒熱為_(kāi)_______,表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_(kāi)__________________。
(2)1.00 L 1.00 mol•L-1硫酸與2.00 L 1.00 mol•L-1 NaOH溶液完全反應(yīng),放出114.6 kJ的
熱量,該反應(yīng)的中和熱為_(kāi)___________,表示其中和熱的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________。
答案 (1)-285.8 kJ•mol-1 H2(g)+12O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1
(2)-57.3 kJ•mol-1 12H2SO4(aq)+NaOH(aq)===
12Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ•mol-1
點(diǎn)撥 抓概念要點(diǎn):燃燒熱含義,中和熱含義,1 mol,穩(wěn)定氧化物等關(guān)鍵詞。
11.(1)在101 kPa時(shí),4.0 g硫粉在氧氣中完全燃燒生成二氧化硫,放出27 kJ的熱量,硫的燃燒熱為_(kāi)_______,硫燃燒的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________。
(2)在101 kPa時(shí),氫氣在1.0 mol氧氣中完全燃燒,生成2.0 mol液態(tài)水,放出571.6 kJ的熱量,氫氣的燃燒熱為_(kāi)_______,表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為
________________________________________________________________________。
答案 (1)-216 kJ•mol-1 S(s)+O2(g)===SO2(g); ΔH=-216 kJ•mol-1
(2)-285.8 kJ•mol-1 H2(g)+12O2(g)===H2O(l); ΔH=-285.8 kJ•mol-1
解析 (1)4.0 g硫粉的物質(zhì)的量為18 mol,在O2中完全燃燒時(shí)放出27 kJ的熱量,1 mol硫在O2中完全燃燒時(shí)放出的熱量為27 kJ•mol-1×8 mol=216 kJ,故硫的燃燒熱為216 kJ•mol-1,硫燃燒的熱化學(xué)方程式為S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-216 kJ•mol-1。(2)1 mol H2在O2中完全燃燒時(shí),消耗O2的物質(zhì)的量為12 mol,故H2的燃燒熱為571.62 kJ•mol-1=285.8 kJ•mol-1,表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g)+12O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1。
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