专题05+化学反应中的热效应高考150天化学备考全方案之纠错补缺.docx
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专题05+化学反应中的热效应高考150天化学备考全方案之纠错补缺
专题05化学反应中的热效应
一、反应热与热化学方程式
不能正确比较反应热的大小
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。
【易错典例1】已知
①H2(g)+
O2(g)===H2O(g)ΔH1=akJ/mol
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH2=bkJ/mol
③H2(g)+
O2(g)===H2O(l)ΔH3=ckJ/mol
④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH4=dkJ/mol
下列关系式正确的是()
A.a
C.2a=b<0D.2c=d>0
【答案】C
不能正确认识反应热、焓变、反应条件之间的关系
1.不能正确认识反应热与反应条件的关系
误认为反应条件不同时,ΔH也不同。
其实不然,如同温同压下,H2(g)和Cl2(g)的总能量与HCl(g)的总能量的差值不受光照和点燃条件的影响,故该反应在不同条件下的ΔH相同。
2.反应热和焓变的认识误区
①物质中化学键越难断裂,物质越稳定,具有的能量越低。
②同一物质的能量不一定相同,气态时最高。
③反应热不仅带数值、单位,还要指明“+”、“-”。
3.不能正确理解可逆反应的反应热
误认为可逆反应的反应热与物质转化率有关。
其实不然,如2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)ΔH=-197kJ/mol,是指生成2molSO3(g)时放出的热量为197kJ。
【易错典例2】在化学反应中,反应物转化成生成物,必然发生能量的变化。
(1)下列说法正确的是________(填序号)。
A.化学反应的实质就是旧化学键的断裂,新化学键的形成,在化学反应中,反应物转化为生成物的同时,必然发生能量的变化
B.所有的放热反应都能设计成一个原电池
C.放热反应发生时不一定要加热,但吸热反应必须要加热才能发生
D.可逆反应在一定条件下有一定的限度,当反应进行到一定限度后,反应不再进行
(2)25℃、101kPa条件下,16g液态N2H4与双氧水充分反应生成氮气和气态水放出320.8kJ热量,写出此热化学方程式:
____________________________。
(3)101kPa条件下,氮气和氢气反应生成氨气的能量变化示意图如下:
又已知:
①b=1173
②25℃、101kPa下N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1
则a=________。
【答案】
(1)A
(2)N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)ΔH=-641.6kJ/mol
(3)1127
热化学方程式的书写与判断的常见易错点
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。
【易错典例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_________________________________________。
【答案】SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l)ΔH=-1427.2kJ·mol-1
【解析】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。
二、燃烧热、中和热及盖斯定律
不能正确理解燃烧热的概念
误认为1mol可燃物燃烧时放出的热量就是燃烧热。
其实不然,生成的氧化物应该是稳定的,如H2是指生成H2O(l)而非H2O(g),C是指生成CO2(g)而非CO(g)等。
【易错典例1】下列有关热化学方程式的叙述正确的是()
A.已知25℃时CH4的标准燃烧热为ΔH=-890.3kJ·mol-1,CO的标准燃烧热为ΔH=-283.0kJ·mol-1,则CO的热值比CH4高
B.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s)ΔH>0,则石墨比金刚石稳定
C.已知反应H2(g)+
O2(g)===H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1,则H2的燃烧热ΔH=-241.8kJ·mol-1
D.已知2C(s)+2O2(g)===2CO2(g)ΔH1;2C(s)+O2(g)===2CO(g)ΔH2,则ΔH1>ΔH2
【答案】B
不能正确理解中和热的概念
对于强酸和强碱的稀溶液反应,其中和热是相等的,都约是57.3kJ·mol-1;H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1。
对于强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液反应,中和热一般小于57.3kJ·mol-1,因为弱电解质的电离是吸热的。
中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O。
若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质或难电离物质等),这部分反应热不在中和热之内。
【易错典例2】已知反应:
①101kPa时,2C(s)+O2(g)===2CO(g)ΔH=-221kJ·mol-1②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,下列结论正确的是()
A.碳的燃烧热的数值小于110.5kJ·mol-1
B.①的反应热为221kJ·mol-1
C.1molH+(aq)与1molOH-(aq)的总能量高于1molH2O(l)的能量
D.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3kJ·mol-1
【答案】C
不能正确利用键能计算反应热
1.ΔH与键能的关系
ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能
2.利用键能计算反应热,其关键是算清物质中化学键的数目
常见物质中的化学键数目
物质
CO2(C=O)
CH4(C—H)
P4(P—P)
SiO2(Si—O)
石墨
金刚石
S8(S—S)
Si
键数
2
4
6
4
1.5
2
8
2
【易错典例3】
(1)已知:
乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
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)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。
已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g)ΔH=-313kJ·mol-1,F—F键的键能为159kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol-1。
【答案】
(1)124
(2)172
【解析】
(1)设“
”部分的化学键键能为akJ·mol-1,则ΔH=(a+348+412×5)kJ·mol-1-(a+612+412×3+436)kJ·mol-1=124kJ·mol-1。
(2)根据ΔH与键能的关系可得:
242kJ·mol-1+159kJ·mol-1×3-ECl-F×6=-313kJ·mol-1,解得Cl-F键的平均键能为ECl-F=172kJ·mol-1。
不能准确利用盖斯定律计算反应热
根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法
(1)计算步骤
(2)计算方法
【易错典例4】肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(l)ΔH1=-19.5kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534.2kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式____________________________________
____________________________________________________________________。
【答案】2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1048.9kJ·mol-1
1.己知:
A(g)+B(g)=C(g)+D(l)△H<0,下列图示能表示该反应能量变化的是(图中E表示能量)
【答案】B
【解析】反应是放热反应,说明反应物总能量高于生成物总能量,因此选项B正确,答案选B。
2.已知:
①C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH1=-394kJ·mol-1;
②H2(g)+
O2(g)===H2O(g)ΔH2=-242kJ·mol-1;
③2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(g)ΔH3=-2510kJ·mol-1;
④2C(s)+H2(g)===C2H2(g)ΔH4。
下列说法正确的是
A.反应①放出197kJ的热量,转移4mol电子
B.反应②可知1mol液态水分解所放出的热量为242kJ
C.反应③表示C2H2燃烧热的热化学方程式
D.ΔH4=2ΔH1+ΔH2-
ΔH3
【答案】D
3.已知下列热化学方程式:
①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.0kJ·mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ·mol-1
③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H=-1640.0kJ·mol-1
则2Fe(s)+3CO(g)=Fe2O3(s)+3C(s)的反应热△H为()
A.-490.0kJ·mol-1B.+301.5kJ·mol-1C.+663.5kJ·mol-1D.-257.0kJ·mol-1
【答案】A
【解析】根据盖斯定律分析,(③+②×6-①×6)/2即可得反应2Fe(s)+3CO(g)=Fe2O3(s)+3C(s),反应热为(-1640.0-283.0×6+393.0×6)/2=-490.0kJ·mol-1,故选A。
4.已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143kJ,18g水蒸气变成液态水放出44kJ的热量。
其他相关数据如下表:
O=O
H-H
H-O(g)
1mol化学键断裂需要吸收的能量/kJ
496
436
x
则表中x为
A.188B.463C.557D.920
【答案】B
5.根据如下能量关系示意图分析,下列说法正确的是
A.1molC(g)与1molO2(g)的能量之和为393.5kJ
B.反应2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)中,反应物的总键能小于生成物的总键能
C.C→CO的热化学方程式为2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-110.6kJ/mol
D.热值是指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO的热值△H=10.1kJ/g
【答案】B
(②式),应用盖斯定律,①式-②式得C(s)+
O2(g)=CO(g)ΔH=-110.6kJ/mol,则2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=-221.2kJ/mol,错误;D项,根据热化学方程式:
CO(g)+
O2(g)=CO2(g)ΔH=-282.9kJ/mol,1gCO完全燃烧放出
=10.1kJ热量,CO的热值ΔH=-10.1kJ/g,错误;答案选B。
6.N4分子结构为正四面体(如图所示)。
已知:
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。
下列说法正确的是
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
【答案】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。
7.下列说法正确的是
A.已知:
2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H1,2C(s)+O2(g)=2CO(g),△H2,则△H1<ΔH2
B.含20.0gNaOH的稀溶液与稀硫酸完全中和,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.在500℃,20MPa下,将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),△H=-38.6kJ·mol-1
D.甲烷燃烧热的数值为890.3KJ/mol,则甲烷燃烧的化学方程式可表示为:
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ·mol-1
【答案】A
【解析】A.CO(g)可以燃烧放热,所以△H1<ΔH2,故A正确;B.弱酸醋酸电离吸热,所以稀醋酸和稀NaOH溶液反应的中和热小于57.4kJ/mol,故B错误;C.该反应为可逆反应,0.5molN2和1.5molH2不能完全反应生成NH3(g),所以△H<-38.6kJ·mol-1,故C错误;D.燃烧热对应的是H2O(l),故D错误。
故选A。
8.一定温度下,向10mL0.40mol·L-1H2O2溶液中加入适量FeCl3溶液,不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表所示。
t/min
0
2
4
6
V(O2)/mL
0
9.9
17.2
22.4
资料显示,反应分两步进行:
①2Fe3++H2O2
2Fe2++O2↑+2H+
②H2O2+2Fe2++2H+
2H2O+2Fe3+
反应过程中能量变化如右图所示。
下列说法不正确的是
A.0~6min的平均反应速率:
v(H2O2)=3.33×10-2mol·L-1·min-1
B.Fe3+的作用是加快过氧化氢的分解速率
C.反应①是吸热反应、反应②是放热反应
D.反应2H2O2(aq)
2H2O(l)+O2(g)的△H=E1-E2<0
【答案】D
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