高一化学人教版选择性必修一化学反应的热效应《讲义教师版》.docx
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高一化学人教版选择性必修一化学反应的热效应《讲义教师版》
化学反应的热效应
学习目标
入门测
情景导入
知识集结
知识元
焓变、反应热
知识讲解
一、焓变:
化学反应过程中所放出或吸收的能量,符号:
∆H,单位:
kJ/mol
二、两个角度计算反应热
1、分析反应物与生成物总能量相对大小(关注反应前后的状态)
∆H=生成物总能量−反应物总能量
画出吸热反应与放热反应能量图
2、从成断键角度分析反应过程、图像,计算反应热
(1)化学反应在本质上来说也就是旧键的断裂和新键的形成过程
(2)∆H=反应物总键能−生成物总键能。
画出吸热反应与放热反应能量图,并标出键能断裂和形成时的变化
吸热反应 放热反
例题精讲
焓变、反应热
例1.
(2021春∙宿迁期末)298K时,N2与H2反应的能量变化曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.形成6molN-H键,吸收600kJ能量
B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C.该反应的△H=-92kJ∙mol-1
D.加入催化剂,能提高N2的转化率
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.形成化学键释放能量,则形成6molN-H键,释放600kJ能量,故A错误;
B.催化剂可降低反应的活化能,a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线,故B错误;
C.焓变等于正逆反应的活化能之差,则该反应的△H=(508-600)kJ/mol=-92kJ∙mol-1,故C正确;
D.催化剂不影响平衡移动,N2的转化率不变,故D错误;
例2.
(2021春∙宿迁期末)烟气脱硫可用生物质热解气(CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原为单质硫,原理如下:
①2CO(g)+SO2(g)═S(g)+2CO2(g)△H1=+8.0kJ∙mol-1
②2H2(g)+SO2(g)═S(g)+2H2O(g)△H2=+90.4kJ∙mol-1
③2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H3=-566.0kJ∙mol-1
④2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H4
下列说法不正确的是( )
A.升高温度,能提高烟气中SO2的去除率
B.S(g)+O2(g)═SO2(g)△H=-574.0kJ∙mol-1
C.H2O(l)═H2(g)+
O2(g)△H<-
△H4
D.反应③、④将化学能转化为热能,有利于烟气脱硫
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.①②均为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,能提高烟气中SO2的去除率,故A正确;
B.结合盖斯定律可知③-①得到S(g)+O2(g)═SO2(g)△H=-574.0kJ∙mol-1,故B正确;
C.物质的量与热量成正比,互为逆反应时焓变的数值相同、符号相反,由④可知H2O(g)═H2(g)+
O2(g)△H=-
△H4,为吸热反应,且气态水的能量比液体水的能量高,液体水分解吸热更多,则H2O(l)═H2(g)+
O2(g)△H>-
△H4,故C错误;
D.反应③、④均为放热反应,化学能转化为热能,升高温度,促进①②正向移动,有利于烟气脱硫,故D正确;
例3.
(2021春∙东湖区校级期末)一定条件下水分解生成氢气和氧气,物质和能量的转化关系如图所示,下列判断正确的是( )
A.△H1>△H2
B.△H2<△H3
C.△H1-△H2=△H3
D.△H1+△H3>△H2
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.水分解为吸热反应,且气态水的能量高,则△H1<△H2,故A错误;
B.水分解为吸热反应,气态水转化为液体水放热,则△H2>△H3,故B错误;
C.由盖斯定律可知,反应一步完成与分步完成的热效应相同,可知△H1-△H2=△H3,故C正确;
D.由盖斯定律可知△H1-△H2=△H3,即△H1-△H3=△H2,且△H3<0,则△H1+△H3<△H2,故D错误;
例4.
(2021春∙连云港期末)下列反应中能量变化与如图一致的是( )
A.CH4和O2反应
B.Mg和HCl溶液反应
C.NaOH溶液与H2SO4溶液反应
D.NH4Cl晶体和Ba(OH)2∙8H2O晶体反应
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.甲烷燃烧为放热反应,故A不选;
B.Mg与盐酸的反应为放热反应,故B不选;
C.中和反应为放热反应,故C不选;
D.NH4Cl晶体和Ba(OH)2∙8H2O晶体反应,为吸热反应,故D选;
例5.
(2021春∙丰台区期末)某反应由两步反应A⇌B⇌C构成,反应过程中的能量变化曲线如图(E1、E3表示两反应的活化能)。
下列有关叙述正确的是( )
A.两步反应均为放热反应
B.整个反应的△H=E1-E2+E3-E4
C.加入催化剂可以改变反应的焓变
D.三种物质所含能量由高到低依次为:
A、B、C
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.A→B为吸热反应,只有B→C为放热反应,故A错误;
B.焓变等于正逆反应的活化能之差,则整个反应的△H=E1-E2+E3-E4,故B正确;
C.催化剂不改变反应的始终态,则催化剂不能改变反应的焓变,故C错误;
D.由图可知B的能量最高,则三种物质所含能量由高到低依次为:
B、A、C,故D错误;
当堂总结
热化学方程式的书写
知识讲解
一、意义:
表示参加反应的物质变化和能量变化的关系的化学方程式
二、热化学方程式的书写:
1、注明反应条件:
反应热与测定条件(温度、压强)有关,绝大多数反应热是在25℃、101kPa下测定,可省略不写
2、注明物质状态:
分别用s、l、g、aq表示固体、液体、气体和溶液
3、注明焓变值:
∆H应包括符号(“+”或“-”),数值和单位
4、注意守恒关系:
物质守恒(化学方程式配平)和能量守恒(焓变值与化学计量数对应)
5、区别于普通化学方程式:
不再标注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等
三、热化学方程式的化学计量数
1、只表示反应物与生成物的物质的量,所以可以为整数、分数、小数
2、必须与∆H相对应,化学计量数扩大或缩小一定倍数时,∆H也随之扩大或缩小相同倍数,可逆反应交换反应物和生成物的位置时,∆H要变号
3、可逆反应的∆H表示的是假设反应进行到底时的热效应
例题精讲
热化学方程式的书写
例1.
(2021春∙诸暨市校级期中)1克氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ热,该反应的热化学方程式正确的是( )
A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-142.9kJ∙mol-1
B.H2(g)+
O2(g)=H2O(l);△H=-285.8kJ∙mol-1
C.2H2+O2=2H2O;△H=-571.6kJ∙mol-1
D.H2(g)+
O2(g)=H2O(g);△H=-285.8kJ∙mol-1
【答案】B
【解析】
题干解析:
1mol氢气的质量为:
2g/mol×1mol=2g,则2g氢气燃烧生成液态水放出的热量为:
142.9kJ×
=285.8kJ,则氢气燃烧的热化学方程式为:
H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ∙mol-1,
A.焓变与化学计量数成正比,则2mol氢气放出的热量为285.8kJ×2=571.6kJ,正确的热化学方程式为:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ∙mol-1,故A错误;
B.根据分析可知,氢气燃烧的热化学方程式为:
H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ∙mol-1,故B正确;
C.热化学方程式中必须注明各物质的状态,故C错误;
D.生成水的状态应该为气态,正确的热化学方程式为:
H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ∙mol-1,故D错误;
例2.
(2021春∙黑龙江期末)甲烷是一种高效清洁的新能源,0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量,则下列热化学方程式中正确的是( )
A.2CH4(g)+4O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l);△H═+890KJ/mol
B.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l);△H═+890KJ/mol
C.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l);△H═-890KJ/mol
D.2CH4(g)+4O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l);△H═-890KJ/mol
【答案】C
【解析】
题干解析:
0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量,1mol甲烷反应燃烧反应放热
=890KJ,反应的热化学方程式为:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890KJ/mol,
例3.
(2021春∙大理市校级期末)25℃,101kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ/mol,辛烷的燃烧热为5518kJ/mol.下列热化学方程式书写正确的是( )
A.2H+(aq)+SO42-(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)=BaSO4(s)+2H2O
(1);△H=-57.3kJ/mol
B.KOH(aq)+
H2SO4(aq)=
K2SO4(aq)+H2O(l);△H=-57.3kJ/mol
C.C8H18(l)+
O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g);△H=-5518kJ/mol
D.2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O
(1);△H=-5518kJ/mol
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.中和热的概念酸跟碱发生中和反应而生成1mo水时的反应热,所以2H+(aq)+SO42-(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)═BaSO4(s)+2H2O(l)△H=-114.6kJ/mol,选项中焓变值应乘以2,故A错误;
B.在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1mo水,这时的反应热叫做中和热,故B正确;
C.反应热化学方程式中生成的水是气体,不是稳定氧化物,故C错误;
D.辛烷的燃烧热为5518kJ/mol,该热化学方程式中不是1mol物质燃烧,焓变值应乘以2,应为2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O
(1);△H=-11036kJ/mol,故D错误;
例4.
(2021春∙福州期中)N2H4是一种高效清洁的火箭燃料,0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量。
则下列热化学方程式中正确的是( )
A.
N2H4(g)+
O2(g)=
N2(g)+H2O(g)△H=+267kJ∙mol-1
B.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ∙mol-1
C.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=+534kJ∙mol-1
D.N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-133.5kJ∙mol-1
【答案】B
【解析】
题干解析:
解;A、0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,其焓变是负值,故A错误;
B、0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则1molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ×4=534kJ的热量,热化学方程式为:
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ∙mol-1,故B正确;
C、N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出热量,其焓变是负值,故C错误;
D、0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则1molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ×4=534kJ的热量,故D错误;
例5.
(2021∙浦东新区学业考试)2mol氢气和1mol氧气化合生成2mol液态水,放出571.6kJ热量.能正确表示这一反应的热化学方程式是( )
A.2H2+O2→2H2O+571.6kJ
B.2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)+571.6kJ
C.2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)+571.6kJ
D.2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)-571.6kJ
【答案】C
【解析】
题干解析:
由2mol氢气和1mol氧气化合生成2mol液态水时放出571.6kJ热量可知,
A、没标物质的状态,正确的应为:
2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)+571.6kJ,故A错误;
B、生成的应该是液态水,正确的应为:
2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)+571.6kJ,故B错误;
C、物质的状态标示正确,反应是放热反应:
2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)+571.6kJ,故C正确;
D、反应是放热反应,正确的应为:
2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)+571.6kJ,故D错误。
当堂总结
燃烧热
知识讲解
1.燃烧热的的概念
①概念:
在101kPa时,1_mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
其中的“完全燃烧”,是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物:
C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g)等。
②在书写热化学方程式时,应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
例如:
C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ·mol-1。
2.表示的意义
如:
CH4的燃烧热为890.3KJ/mol.
含义:
在25℃101KPa时,1molCH4完全燃烧时,放出890.3KJ的热量.
3.一定量可燃物完全燃烧时放出的热量
Q放=n(可燃物)×△H
不同的物质燃烧热不同
4.思考:
燃烧热和中和热的异同?
相同点:
燃烧热和中和热都是针对放热反应而言,ΔH<0。
不同点:
①燃烧热限定可燃物(反应物)的物质的量为1mol;中和热限定生成H2O的物质的量为1mol。
②燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量,不同的反应物,燃烧热不同;中和热指生成1molH2O时放出的热量,不同的反应物,中和热相同。
③对于燃烧热,热化学方程式的书写时,可燃物的化学计量数定为1,以此为标准配平其他物质的化学计量数;中和热是生成H2O的化学计量数定为1。
例题精讲
燃烧热
例1.
(2021秋∙林州市校级月考)下列热化学方程式中的反应热下划线处表示燃烧热的是( )
A.NH3(g)+
O2(g)=
N2(g)+
H2O(g);△H=-___________
B.C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l);△H=____________
C.C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g);△H=____________
D.CH3CH2OH(l)+
O2(g)=CH3CHO(l)+H2O(l);△H=_______________
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.热化学方程式中的水是气体,不是最稳定的氧化物,故A错误;
B.1molC6H12O6(s)完全燃烧生成了稳定的氧化物二氧化碳和液态水,符合燃烧热的概念,故B正确;
C.碳与水反应,不符合燃烧热的概念,故C错误;
D.乙醇的催化氧化反应生成的乙醛还可以燃烧,不符合燃烧热的概念,故D错误;
例2.
(2021春∙武侯区校级月考)一些烷烃的燃烧热如表,下列表达正确的是( )
A.正戊烷的燃烧热大于2-甲基丁烷的燃烧热
B.稳定性:
正丁烷>异丁烷
C.乙烷燃烧热的热化学方程式为:
2C2H6(g)+7O2(g)═4CO2(g)+6H2O(g)△H=-1560.8kJ∙mol-1
D.相同质量的烷烃CnH2n+2,n越大,燃烧放出的热量越多
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、碳原子数越多,燃烧热数值越大;互为同分异构体的,支链越多,燃烧热数值越小;即正戊烷的燃烧热大于2-甲基丁烷的,故A正确;
B、由表格中的数据可知,异丁烷的燃烧热比正丁烷的燃烧热小,则异丁烷的能量低,即热稳定性为正丁烷<异丁烷,故B错误;
C、根据乙烷燃烧热的含义:
完全燃烧1mol乙烷生成二氧化碳和液态水时会放出1560.8KJ的热量,所以燃烧热的热化学方程式为C2H6(g)+3.5O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1560.8kJ/mol,故C错误;
D、相同物质的量的烷烃,碳的物质的量分数越大,燃烧放热越多,即n越大,燃烧放出的热量越多,故D错误。
例3.
(2021秋∙桥西区校级月考)下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃,101kPa):
①C4H10(g)+
O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=-2878kJ∙mol-1
②C4H10(g)+
O2(g)═4CO2(g)+5H2O(g)△H=-2658kJ∙mol-1
③C4H10(g)+
O2(g)═4CO(g)+5H2O(l)△H=-1746kJ∙mol-1
④C4H10(g)+
O2(g)═4CO(g)+5H2O(g)△H=-1526kJ∙mol-1
由此判断,正丁烷的燃烧热是( )
A.△H=-2878kJ∙mol-1
B.△H=-2658kJ∙mol-1
C.△H=-1746kJ∙mol-1
D.△H=-1526kJ∙mol-1
【答案】A
【解析】
题干解析:
正丁烷的燃烧热是1mol正丁烷完全燃烧生成CO2(气),H2O(液)放出的热量,故热化学方程式
(1)C4H10(g)+O2(g)═4CO2(g)+5H2O(l)△H=-2878kJ/mol,符合燃烧热的概念,所以正丁烷的燃烧热为-2878kJ/mol。
例4.
(2021秋∙黄州区校级月考)下列各组物质的燃烧热相等的是( )
A.C和CO
B.红磷和白磷
C.3molC2H2(乙炔)和1molC6H6(苯)
D.1gH2和2gH2
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.C和CO是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故A错误;
B.白磷和红磷是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故B错误;
C.C2H2(乙炔)和C6H6(苯)是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故C错误;
D.燃烧热是物质的性质,与量的多少无关,可燃物相同,该组物质的燃烧热相等,故D正确;
例5.
(2021秋∙临夏市校级月考)下列燃烧反应的反应热不是燃烧热的是( )
①H2(g)+
O2(g)═H2O(l)△H1
②C(s)+
O2(g)═CO(g)△H2
③S(s)+O2(g)═SO2(g)△H3
④2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(s)+2H2O(l)△H4。
A.①③
B.②④
C.②③
D.①④
【答案】B
【解析】
题干解析:
①H2(g)+
O2(g)═H2O(l)△H1符合燃烧热的定义,故正确;
②C(s)+
O2(g)═CO(g)△H2生成产物不是稳定氧化物,故错误;
③S(s)+O2(g)═SO2(g)△H3符合燃烧热的定义,故正确;
④2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(s)+2H2O(l)△H4可燃物的物质的量不是1mol,△H4所以不是燃烧热,故错误;
所以错误的是②④;
当堂总结
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