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人教版2022届高中化学一轮复习 第六单元 第1节 化学反应与能量变化 课件
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这是一份人教版2022届高中化学一轮复习 第六单元 第1节 化学反应与能量变化 课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识自主预诊，化学反应，关键能力考向突破，释放或吸收的热量，答案D，知识梳理1燃烧热，中和热，aΔH2，-ΔH2，ΔH1+ΔH2等内容，欢迎下载使用。
知识梳理1.化学反应的实质与特征
化 学 反 应
2.基本概念(1)焓变(ΔH)。ΔH=H(生成物)-H(反应物)。单位 kJ·ml-1。(2)反应热。在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。(3)焓变与反应热的关系。研究表明,在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。
3.吸热反应与放热反应(1)化学反应中的能量变化。
①a表示断裂旧化学键吸收的能量,也可以表示反应的活化能。②b表示生成新化学键放出的能量,也可以表示活化分子变成生成物分子所放出的能量。③c表示反应的反应热,可通过计算焓变值求得。从化学键角度分析,焓变为反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子的化学键形成时所释放的总能量之差,ΔH=a-b(用上图中符号填空)。
(2)常见放热反应和吸热反应。放热反应:①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属跟水或酸的反应;⑤物质的缓慢氧化;⑥原电池反应;⑦铝热反应;⑧少数分解反应(如H2O2分解)。吸热反应:①大多数分解反应;②盐类的水解;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;④碳与水蒸气、CO2的反应等。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。( )(2)放热反应中,生成物的总能量高于反应物的总能量。( )(3)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应。( )(4)活化能越大,表明反应旧化学键断裂需要克服的能量越大。( )(5)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g) ==2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。( )(6)物质的物理变化过程中,也会有能量变化,但不属于吸热反应和放热反应。( )(7)化石燃料属于可再生能源,对其过度开采不影响可持续发展。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√(7)×
2.已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1,若向一定体积密闭容器中加入1 ml N2和3 ml H2,充分反应后,放出热量 (填“>”“<”或“=”)92.4 kJ,说明判断的理由 。
答案 < N2和H2生成NH3的反应为可逆反应,1 ml N2和3 ml H2不可能完全反应,因而放出的热量小于92.4 kJ。
考向1 焓变和反应热概念的理解及应用【典例1】 (2020福建厦门期末)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.燃烧时化学能全部转化为热能B.断开1 ml 氧氢键吸收930 kJ的能量C.相同条件下,1 ml氢原子的能量为E1,1 ml 氢分子的能量为E2,则2E1
对点演练1(2020河北保定模拟)根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是( )
A.1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量之和为393.5 kJB.反应2CO(g)+O2(g) ==2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量C.由C(s)→CO(g)的热化学方程式:2C(s)+O2(g) ==2CO(g) ΔH=-221.2 kJ·ml-1D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则CO的热值为10.1 kJ·ml-1
答案 C 解析 由图可知1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量之和比1 ml CO2(g)的能量高393.5 kJ,A项错误;反应2CO(g)+O2(g) ==2CO2(g)为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,B项错误;由图可知1 ml C(s)与0.5 ml O2(g)生成1 ml CO(g)放出热量为393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ,且物质的量与热量成正比,焓变为负,则热化学方程式为2C(s)+O2(g) ==2CO(g) ΔH=-221.2 kJ·ml-1,C项正确;热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则CO的热值为 ≈10.1 kJ·g-1,D项错误。
归纳总结 有关反应热的注意事项(1)任何化学反应一定伴有能量变化,原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。(2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。即反应放热或吸热与反应条件无关。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。(4)焓变ΔH的数值都需要带“+”或“-”符号。如某反应的ΔH=-Q kJ·ml-1或ΔH=+Q kJ·ml-1。
考向2 化学反应中能量变化的图像分析【典例2】 (2020山东济宁模拟)叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CCl+OH-→(CH3)3COH+Cl-的能量与反应进程如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应为吸热反应B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定C.第一步反应一定比第二步反应快D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率
答案 D 解析 由图像知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,A项错误;由图知(CH3)3C+、Cl-的能量总和比(CH3)3CCl高,不能得到(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定,且能量越高越不稳定,B项错误;第一步反应的活化能大,反应肯定慢,C项错误;增大反应物的浓度或升高温度,反应速率一定加快,D项正确。
对点演练2(双选)水煤气变换反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g) ==CO2(g)+H2(g)。我国研究人员结合实验与计算机模拟结果,揭示了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程(如图所示),其中吸附在金催化剂表面上的物质用·标注。下列说法正确的是( )
A.水煤气变换反应的ΔH<0B.该历程中最大能垒(活化能)E正=1.70 eVC.步骤⑤只有H—H键和H—O键形成D.步骤③的转化关系可表示为CO·+OH·+H2O(g) ==COOH·+H2O·
答案 AD 解析 根据图像分析可知,水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量低于反应物,则该反应为放热,反应的ΔH<0,A正确;该历程中最大能垒(活化能)E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV,B错误;步骤⑤除H—H键和H—O键形成,还有C=O的形成,C错误;结合图分析判断,对照CO·+OH·+H·+H2O(g),COOH·+H·+H2O·,可知步骤③发生的反应的方程式为CO·+OH·+H2O(g) ==COOH·+H2O·,D正确。
深度指津 正确理解活化能与反应热的关系(1)E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。(3)从活化能的角度分析,正反应的活化能大于逆反应的活化能时,反应吸热,反之,反应放热;从焓变的角度分析,ΔH>0,反应吸热,ΔH<0,反应放热。
知识梳理1.定义:表明反应所 的化学方程式。
2.意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的 变化。例如:H2(g)+ O2(g) ==H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·ml-1,表示在25 ℃和101 kPa下, 。
1 ml气态H2和0.5 ml气态O2反应生成1 ml 液态H2O时放出285.8 kJ的热量
3.热化学方程式的书写方法
4.注意事项(1)热化学方程式中不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。(2)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。(3)ΔH应包括“+”或“-”、数值和单位( kJ·ml-1)。(4)可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化,与反应是否可逆无关。如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1,表示在101 kPa、25 ℃时,1 ml N2(g)和3 ml H2(g)完全反应生成2 ml NH3(g)时放出92.4 kJ热量。正、逆反应的ΔH的绝对值相等,符号相反。(5)同素异形体之间转化的热化学方程式除了注明物质的聚集状态外,还要注明名称。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”(ΔH的绝对值均正确)。(1)CH4(g)+2O2(g) ==CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ。( )(2)NaOH(aq)+HCl(aq) ==NaCl(aq)+H2O ΔH=+57.3 kJ·ml-1。( )(3)S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=+296.8 kJ·ml-1。( )(4)已知相同条件下2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH1,反应2SO2(s)+O2(g) 2SO3(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。( )(5)已知:500 ℃、30 MPa下,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1;将1.5 ml H2和过量的N2在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ。( )(6)C(石墨,s) ==C(金刚石,s) ΔH>0,说明石墨比金刚石稳定。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2.请你写出298 K、101 kPa时,下列反应的热化学方程式。(1)一定量N2(g)与一定量H2(g)反应生成2 ml NH3(g),放出92.4 kJ热量。(2)14 g N2(g)与适量的O2(g)反应生成NO(g),吸收34 kJ热量。(3)1 ml C8H18(l)在O2(g)中完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(g),放出5 518 kJ热量。
答案 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1(2)N2(g)+O2(g) ==2NO(g) ΔH=+68 kJ·ml-1(3)C8H18(l)+ O2(g) ==8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-5 518 kJ·ml-1
考向1 热化学方程式的正误判断【典例1】 (2020上海崇明模拟)固体碳和水蒸气反应生成1 ml H2和1 ml CO,吸收131.3 kJ的热量,该反应的热化学方程式是( )A.C(s)+H2O(l) ==H2(g)+CO(g) ΔH=-131.3 kJ·ml-1B.C(s)+H2O(g) ==H2(g)+CO(g) ΔH=-131.3 kJ·ml-1C.C(s)+H2O(g) ==H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·ml-1D.C(s)+H2O(l) ==H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·ml-1
答案 C 解析 固体碳和水蒸气反应生成1 ml H2和1 ml CO吸收131.3 kJ的热量,因此该反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g) ==H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·ml-1。
对点演练1(2020陕西榆林十二中月考)已知:2CO(g)+O2(g) ==2CO2(g)ΔH=-566 kJ·ml-1;Na2O2(s)+CO2(g) ==Na2CO3(s)+ O2(g) ΔH=-226 kJ·ml-1根据以上热化学方程式和图像判断,下列说法正确的是( )A.CO的燃烧热为283 kJB.上图可表示由1 ml CO生成CO2的反应过程和能量关系C.2Na2O2(s)+2CO2(s) ==2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH<-452 kJ·ml-1D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时,电子转移约为2×6.02×1023个
方法技巧 “五审”突破热化学方程式的正误判断
考向2 热化学方程式的书写【典例2】 (1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下:CH3OH(g)+H2O(g) ==CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·ml-1CH3OH(g)+ O2(g) ==CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·ml-1又知③H2O(g) ==H2O(l) ΔH=-44 kJ·ml-1,则甲醇蒸气燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为 。
对点演练2依据事实,写出下列反应的热化学方程式。(1)在25 ℃,101 kPa下,将1 ml N2和3 ml H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气,达到平衡时N2的转化率为25%,放出Q kJ的热量,写出N2与H2反应的热化学方程式 。 (2)在25 ℃、101 kPa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ,其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀,则乙醇燃烧的热化学方程式为 。 (3)已知1 ml 单质Na在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2,在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式为 。
答案 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-4Q kJ·ml-1(2)C2H5OH(l)+3O2(g) ==2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·ml-1(3)2Na(s)+O2(g) ==Na2O2(s) ΔH=-511 kJ·ml-1(4)NaBH4(s)+2H2O(l) ==NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216 kJ·ml-1
易错警示 书写热化学方程式的“四注意”(1)热化学方程式中需注明各物质的聚集状态,在方程式后面注明能量变化,吸热反应ΔH>0,放热反应ΔH<0。(2)ΔH是一定温度和压强下的反应热,在25 ℃、101 kPa下的ΔH可不注明温度和压强。(3)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是整数也可以是分数,化学计量数改变时,ΔH会相应地改变。(4)正反应和逆反应ΔH的绝对值相等,符号相反。
3.理解燃烧热和中和热的注意事项(1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1 ml液态H2O放出的热量,为57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热,与碱反应生成1 ml H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时,生成1 ml H2O(l)放出的热量大于57.3 kJ。(2)对于中和热、燃烧热,由于它们反应放热是确定的,所以文字描述时可不带“-”,但其焓变为负值。
(3)当用热化学方程式表示中和热时,生成H2O(l)的物质的量必须是1 ml,当用热化学方程式表示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1 ml。(4)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时,下列元素要生成对应的物质:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)等。
4.中和反应反应热的测定(1)装置如图所示。
(2)50 mL 0.55 ml·L-1的NaOH溶液和50 mL 0.50 ml·L-1的稀盐酸混合反应。(3)计算公式:ΔH=- kJ·ml-1。其中,c=4.18 J·(g·℃)-1=4.18×10-3 kJ·(g·℃)-1;n为生成H2O的物质的量。
(4)注意事项:①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热,减少实验过程中的热量损失。②为保证酸完全中和,采取的措施是碱稍过量。③因为弱酸或弱碱存在电离平衡,电离过程需要吸热,实验中若使用弱酸、弱碱,则测得的数值会有误差。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)1 ml H2燃烧放出的热量为氢气的燃烧热。( )(2)1 ml 硫完全燃烧生成SO3所放出的热量为硫的燃烧热。( )(3)根据2H2(g)+O2(g) ==2H2O(l) ΔH=-571 kJ·ml-1可知氢气的燃烧热为571 kJ·ml-1。( )(4)用稀醋酸与稀的NaOH溶液测定中和热,所测的中和热ΔH>-57.3 kJ·ml-1。( )(5)已知H+(aq)+OH-(aq) ==H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1,则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH=2×(-57.3) kJ·ml-1。( )(6)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g) ==2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 367.0 kJ·ml-1。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.(1)已知甲烷的燃烧热ΔH=-a kJ·ml-1(a>0),则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为 。 (2)16 g固体硫完全燃烧生成二氧化硫气体时放出b kJ的热量,则表示硫燃烧热的热化学方程式为 。 (3)11.2 L(标准状况)氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 。
答案 (1)CH4(g)+2O2(g) ==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-a kJ·ml-1(2)S(s)+O2(g) ==SO2(g) ΔH=-2b kJ·ml-1(3)H2(g)+ O2(g) ==H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·ml-1
考向1 燃烧热和中和热的理解【典例1】 (2020辽宁抚顺六校期末)下列关于热化学反应的描述中正确的是( )A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·ml-1,则1 ml 硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出热量为114.6 kJB.一定条件下,H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·ml-1,则该条件下2H2O(l) ==2H2(g)+O2(g)反应的ΔH=+571.6 kJ·ml-1
C.101 kPa时,2H2(g)+O2(g) ==2H2O(g) ΔH=-Q kJ·ml-1,则H2的燃烧热ΔH= Q kJ·ml-1
D.500 ℃、30 MPa下,将0.5 ml N2和1.5 ml H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·ml-1
答案 B 解析 硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和水,所以此反应的反应热不是中和热,A错误;氢气的燃烧热是指1 ml 氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量,所以其逆反应的反应热的符号相反,且根据物质的量分析,该反应的ΔH为+571.6 kJ·ml-1,B正确;H2的燃烧热必须是1 ml H2燃烧生成液态水时所放出的能量,C错误;N2和H2生成NH3的反应为可逆反应,0.5 ml氮气不能完全反应,故D错误。
对点演练1(双选)25 ℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·ml-1,辛烷的燃烧热ΔH=-5 518 kJ·ml-1。下列热化学方程式书写正确的是( )
答案 BC 解析 A项所列热化学方程式中有两个错误,一是中和热是指反应生成1 ml H2O(l)时的反应热,二是当有BaSO4沉淀生成时,反应放出的热量会增加,生成1 ml H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ;C项,燃烧热是指1 ml 纯物质完全燃烧生成指定的物质时所产生的热量,产物中的水应为液态水,正确;D项,当2 ml辛烷完全燃烧时,放出的热量为11 036 kJ,且题给条件下辛烷应为液态,错误。
易错警示 燃烧热和中和热应用中的注意事项(1)有关燃烧热的判断,一看是否以1 ml纯物质为标准,二看是否生成指定的产物。(2)有关中和热的判断,一看是否以生成1 ml H2O(l)为标准,二看酸碱的强弱和浓度,应充分考虑弱酸、弱碱,电离吸热,浓的酸碱稀释放热等因素。
考向2 中和反应反应热测定的误差分析及实验数据处理【典例2】 (2020广东深圳实验学校月考)用如图所示的装置进行中和反应反应热的测定实验,分别取50 mL 0.55 ml·L-1的NaOH溶液、50 mL 0.25 ml·L-1的硫酸溶液进行实验,回答下列问题:
(1)从如图实验装置看,其中尚缺少的一种玻璃用品是 ,除此之外,装置中的一个明显错误是 。 (2)近似认为0.55 ml·L-1的NaOH溶液和0.25 ml·L-1的硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·(g·℃)-1,通过以下数据计算中和热ΔH= (结果保留小数点后一位)。
(3)若改用60 mL 0.25 ml·L-1的H2SO4溶液和50 mL 0.55 ml·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。 (4)上述实验数值结果与57.3 kJ·ml-1有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。 a.实验装置保温、隔热效果差b.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中d.将以上四次实验测量温度均纳入计算平均值
答案 (1)环形玻璃搅拌棒 未将小烧杯和大烧杯杯口保持相平(2)-56.8 kJ·ml-1 (3)不相等 (4)abcd
解析 (1)由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒;为了减少热量的损失,大烧杯杯口与小烧杯杯口应该相平、小烧杯杯口用硬纸板盖住。(2)第1次测定温度差为29.5 ℃-26.1 ℃=3.4 ℃,第2次测定的温度差为32.3 ℃-27.2 ℃=5.1 ℃,第3次测定的温度差为29.2 ℃-25.9 ℃=3.3 ℃,第4次测定的温度差为29.8 ℃-26.3 ℃=3.5 ℃,其中第2次的温度差误差较大,应该舍弃,其他3次温度差的平均值为(3.4 ℃+3.3 ℃+3.5 ℃)÷3=3.4 ℃。50 mL 0.55 ml·L-1氢氧化钠溶液与50 mL 0.25 ml·L-1硫酸溶液进行中和反应,生成水
的物质的量为0.05 L×0.50 ml·L-1=0.025 ml ,溶液的质量为50 mL×1 g·mL-1+50 mL×1 g·mL-1=100 g,温度变化的值为ΔT=3.4 ℃,则生成0.025 ml 水放出的热量为Q=mcΔT=100 g×4.18 J·(g·℃)-1×3.4 ℃=1 421.2 J,即1.421 2 kJ,所以实验测得的中和热ΔH=-1.421 2 kJ÷0.025 ml≈-56.8 kJ·ml-1。
(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若改用60 mL 0.25 ml·L-1的H2SO4溶液和50 mL 0.55 ml·L-1的NaOH溶液进行反应,与题给实验相比,生成水的量增多,所放出的热量增加,因此与题中实验相比,所放出的热量不相等。
(4)实验装置保温、隔热效果必须好,否则放出的热量偏小,a符合题意;用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度,酸、碱反应放热,测得H2SO4溶液的温度偏高,温度差偏小,计算得出的热量偏小,b符合题意;尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,不允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,否则会导致较多热量散失,放出的热量偏小,c符合题意;根据以上分析可知将四次实验测量温度均纳入计算平均值会导致实验测得的结果出现较大偏差,d符合题意。
对点演练2(2020天津滨海新区油田三中期中)已知:H+(aq)+OH-(aq) ==H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1。某同学使用如图所示的装置、盐酸(0.50 ml·L-1,50 mL)和NaOH溶液(0.50 ml·L-1,50 mL)测定中和热。下列关于该实验的说法不正确的是( )A.若将盐酸换为醋酸进行该实验,测得ΔH应大于-57.3 kJ·ml-1B.为使盐酸完全中和,应将NaOH溶液浓度升至0.55 ml·L-1C.若小烧杯杯口未与大烧杯杯口相平,测得的ΔH会偏小D.若混合溶液时不慎将5 mL NaOH溶液洒出,测得中和反应的焓变ΔH会偏大
答案 C 解析 因为醋酸为弱电解质,电离需要吸热,所以若将盐酸换为醋酸进行该实验,放出的热量小于57.3 kJ·ml-1,所以测得ΔH应大于-57.3 kJ·ml-1,故A正确;为使盐酸完全中和,应将NaOH溶液浓度升至0.55 ml·L-1,故B正确;若小烧杯杯口未与大烧杯杯口相平,会造成热量损失,所以测得ΔH会偏大,故C错误;若混合溶液时不慎将5 mL NaOH溶液洒出,放出的热量减小,所以测得中和反应的焓变ΔH会偏大,故D正确。
易错警示 中和热的测定实验中的注意事项(1)实验所用的酸和碱溶液应当用稀溶液,否则会造成较大误差。(2)量取酸和碱时,应当分别使用不同的量筒量取。(3)使用同一温度计分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度,测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测另一种溶液的温度。(4)取多次实验起始温度(t1)、终止温度(t2)的平均值代入公式计算,计算时应注意单位的统一。
知识梳理1.盖斯定律(1)内容:一个化学反应,不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。如:由反应物A生成产物B可以设计如下两条途径,则ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为ΔH=ΔH1+ΔH2。
(2)应用:①根据盖斯定律书写热化学方程式:根据已知热化学方程式,运用数学计算转化为目标热化学方程式。②根据盖斯定律计算反应热:
2.反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如右:(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH绝对值的大小,还要考虑其符号。
(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态分别相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态分别相同时,反应的程度越大,热量变化越大。
3.利用盖斯定律计算反应热(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”。一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。三调:调整中间物质的化学计量数。一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
(2)运用盖斯定律的三个注意事项。①热化学方程式乘以某一个数时,焓变ΔH也必须乘上该数。②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,焓变ΔH也必须相加减。③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但绝对值不变。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)一个反应一步完成或分几步完成,二者相比,经过的步骤越多,放出的热量越多。( )(2)由H2(g)+ O2(g) ==H2O(g) ΔH=-a kJ·ml-1可知,1 g H2(g)燃烧生成H2O(g)放出的热量为a kJ。( )(3)已知:C(s)+O2(g) ==CO2(g) ΔH1;C(s)+H2O(g) ==H2(g)+CO(g) ΔH2;H2(g)+ O2(g) ==H2O(g) ΔH3;CO(g)+ O2(g) ==CO2(g) ΔH4;则ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4。( )(4)已知S(g)+O2(g) ==SO2(g) ΔH1<0,S(s)+O2(g) ==SO2(g) ΔH2<0,则ΔH1<ΔH2。( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
2.已知:C(s,石墨)+O2(g) ==CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·ml-12H2(g)+O2(g) ==2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·ml-12C2H2(g)+5O2(g) ==4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2 599 kJ·ml-1,根据盖斯定律,计算反应2C(s,石墨)+H2(g) ==C2H2(g)的ΔH= 。
答案 +226.7 kJ·ml-1
解析 将题给热化学方程式依次标号为①、②、③,利用盖斯定律,将①×2+②× -③× 可得:2C(s,石墨)+H2(g) ==C2H2(g)ΔH=+226.7 kJ·ml-1。
考向1 利用盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热【典例1】 (1)(2020全国1,28节选)接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+ O2(g) SO3(g) ΔH=-98 kJ·ml-1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为 。
(2)(2019全国3,28节选)Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuO(s)+2HCl(g) ==CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·ml-1则4HCl(g)+O2(g) ==2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH= kJ·ml-1。
(3)(2019全国2,27节选)环戊二烯( )是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
ΔH3= kJ·ml-1。
(4)(2018全国1,28节选)已知:2N2O5(g) ==2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=-4.4 kJ·ml-12NO2(g) ==N2O4(g) ΔH2=-55.3 kJ·ml-1则反应N2O5(g) ==2NO2(g)+ O2(g)的ΔH= kJ·ml-1。
答案 (1)2V2O5(s)+2SO2(g) ==2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ·ml-1(2)-116 (3)89.3 (4)53.1
解析 (1)由图可知,V2O4(s)+2SO3(g) ==2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ·ml-1 ①V2O4(s)+SO3(g) ==V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ·ml-1 ②根据盖斯定律,①-②×2得2V2O5(s)+2SO2(g) ==2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=ΔH1-2ΔH2=-399 kJ·ml-1-(-24 kJ·ml-1)×2=-351 kJ·ml-1。(2)由盖斯定律可得,4HCl(g)+O2(g) ==2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=2ΔH3+2ΔH2+2ΔH1=(-121 kJ·ml-1)×2+(-20 kJ·ml-1×2)+(83 kJ·ml-1×2)=-116 kJ·ml-1。
(3)依据盖斯定律,将①+②,可得所求反应的焓变。
对点演练1根据已知信息,按要求写出指定反应的热化学方程式(1)LiH可作飞船的燃料,已知下列反应:①2Li(s)+H2(g) ==2LiH(s) ΔH=-182 kJ·ml-12H2(g)+O2(g) ==2H2O(l) ΔH=-572 kJ·ml-1③4Li(s)+O2(g) ==2Li2O(s) ΔH=-1 196 kJ·ml-1试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式 。
(2)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示:
已知:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 745.2 kJ·ml-1;6NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 925.2 kJ·ml-1。则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为 。
答案 (1)2LiH(s)+O2(g) ==Li2O(s)+H2O(l) ΔH=-702 kJ·ml-1(2)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025.2 kJ·ml-1
解析 (1)根据题意分析,2LiH(s) ==2Li(s)+H2(g) ΔH=+182 kJ·ml-1
将上述三式相加可得,2LiH(s)+O2(g) ==Li2O(s)+H2O(l)ΔH=-702 kJ·ml-1。
(2)将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为①和②,根据盖斯定律由①×5-②×4可得,4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025.2 kJ·ml-1。
考向2 利用键能计算反应热【典例2】 (2020湖北随州第一中学期中)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。
已知:几种物质中化学键的键能如表所示。
若反应过程中分解了2 ml水,则下列说法不正确的是( )A.总反应为2H2O 2H2↑+O2↑B.过程Ⅰ吸收了926 kJ能量C.过程Ⅱ放出了574 kJ能量D.过程Ⅲ属于放热反应
解析 利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,则总反应为2H2O 2H2↑+O2↑,故A正确;断裂化学键吸收能量,结合表中数据可知,过程Ⅰ吸收了463 kJ·ml-1×2 ml=926 kJ能量,故B正确;形成化学键释放能量,则过程Ⅱ放出了436 kJ+138 kJ=574 kJ能量,故C正确;过程Ⅲ,H2O2中的O—H键断裂,同时生成H2,能量变化为463 kJ·ml-1×2 ml-436 kJ=490 kJ,不属于放热反应,故D错误。
对点演练2(2020江西南昌期中)反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)使用不同催化剂的调控中,研究发现,一定条件下,Pt单原子催化剂有着高达90.3%的甲醇选择性。反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”表示,“TS”表示过渡态。下列说法正确的是( )
A.经历TS1,CO2共价键发生断裂,且生成羧基B.Pt为固体催化剂,其表面积对催化效果无影响C.能垒(活化能)为1.48 eV的反应为HCOOH*(g)+2H2(g) ==H2COOH*(g)+ H2D.如果换用铜系催化剂,所得反应历程与图示相同
解析 由图可知,经历TS1,CO2共价键发生断裂,生成了HCOO*,再经历TS2才生成羧基,故A错误;Pt为固体催化剂,增大表面积可增大反应物接触面积,反应速率增大,会加快催化效果,故B错误;能垒(活化能)为1.48 eV的是TS3过渡态,E=-0.18 eV-(-1.66 eV)=1.48 eV,则反应方程式为HCOOH*(g)+2H2(g) ==H2COOH*(g)+ H2,故C正确;催化剂能改变反应的活化能,如果换用铜系催化剂,不同的催化剂催化效果不同,能不同程度改变反应历程,所得反应历程与图示不相同,故D错误。
归纳总结常见物质中的化学键数目
考向3 反应热大小的比较【典例3】 (2020浙江7月选考,22)关于下列ΔH的判断正确的是( )
OH-(aq)+H+(aq) ==H2O(l) ΔH3OH-(aq)+CH3COOH(aq) ==CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4A.ΔH1<0 ΔH2<0B.ΔH1<ΔH2C.ΔH3<0 ΔH4>0D.ΔH3>ΔH4
答案 B 解析 C 与H+的反应为放热反应,ΔH1<0,C 与H2O(l)的反应为水解反应,反应吸热,ΔH2>0,则ΔH1<ΔH2,A项错误,B项正确;OH-(aq)与H+(aq)的反应会放出热量,ΔH3<0,CH3COOH是弱酸,与OH-(aq)发生中和反应,也是放热反应,ΔH4<0,但是ΔH3<ΔH4,C、D项错误。
对点演练3(双选)室温下,CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示,下列说法不正确的是( )A.将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低B.将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度降低C.ΔH3>ΔH2D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
答案 BD 解析 由图可知,CuSO4·5H2O(s)溶于水时吸收热量,会使溶液温度降低,A项正确;CuSO4(s)溶于水电离出Cu2+和S 时放出热量,溶液温度升高,B项错误;ΔH2<0,ΔH3>0,则ΔH3>ΔH2,C项正确;根据图示和盖斯定律可得,ΔH1=ΔH3-ΔH2,D项错误。
规律方法 利用物质状态,迅速比较反应热的大小的方法(1)若反应为放热反应,当反应物(物质的量相同)状态相同、生成物状态不同时,生成固体放热最多,生成气体放热最少。(2)若反应为放热反应,当反应物(物质的量相同)状态不同、生成物状态相同时,固体反应放热最少,气体反应放热最多。(3)在比较反应热(ΔH)的大小时,应带符号比较。对于放热反应,放出的热量越多,ΔH反而越小。
(4)同一物质,状态不同,对应反应的反应热也不同。
(5)对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的绝对值。
1.物质能量与反应吸、放热之间的关系(1)E反应物>E生成物,放热反应,ΔH<0。(2)E反应物0。2.热化学方程式书写、判断的注意事项(1)注意标明物质的聚集状态。(2)注意ΔH的符号与单位。(3)注意ΔH的数值与计量数是否对应。3.盖斯定律中的2个关系(1)总反应方程式=各步反应方程式之和(2)总反应的焓变=各步反应的焓变之和
知识梳理1.化学反应的实质与特征
化 学 反 应
2.基本概念(1)焓变(ΔH)。ΔH=H(生成物)-H(反应物)。单位 kJ·ml-1。(2)反应热。在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。(3)焓变与反应热的关系。研究表明,在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。
3.吸热反应与放热反应(1)化学反应中的能量变化。
①a表示断裂旧化学键吸收的能量,也可以表示反应的活化能。②b表示生成新化学键放出的能量,也可以表示活化分子变成生成物分子所放出的能量。③c表示反应的反应热,可通过计算焓变值求得。从化学键角度分析,焓变为反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子的化学键形成时所释放的总能量之差,ΔH=a-b(用上图中符号填空)。
(2)常见放热反应和吸热反应。放热反应:①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属跟水或酸的反应;⑤物质的缓慢氧化;⑥原电池反应;⑦铝热反应;⑧少数分解反应(如H2O2分解)。吸热反应:①大多数分解反应;②盐类的水解;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;④碳与水蒸气、CO2的反应等。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。( )(2)放热反应中,生成物的总能量高于反应物的总能量。( )(3)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应。( )(4)活化能越大,表明反应旧化学键断裂需要克服的能量越大。( )(5)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g) ==2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。( )(6)物质的物理变化过程中,也会有能量变化,但不属于吸热反应和放热反应。( )(7)化石燃料属于可再生能源,对其过度开采不影响可持续发展。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√(7)×
2.已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1,若向一定体积密闭容器中加入1 ml N2和3 ml H2,充分反应后,放出热量 (填“>”“<”或“=”)92.4 kJ,说明判断的理由 。
答案 < N2和H2生成NH3的反应为可逆反应,1 ml N2和3 ml H2不可能完全反应,因而放出的热量小于92.4 kJ。
考向1 焓变和反应热概念的理解及应用【典例1】 (2020福建厦门期末)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.燃烧时化学能全部转化为热能B.断开1 ml 氧氢键吸收930 kJ的能量C.相同条件下,1 ml氢原子的能量为E1,1 ml 氢分子的能量为E2,则2E1
对点演练1(2020河北保定模拟)根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是( )
A.1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量之和为393.5 kJB.反应2CO(g)+O2(g) ==2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量C.由C(s)→CO(g)的热化学方程式:2C(s)+O2(g) ==2CO(g) ΔH=-221.2 kJ·ml-1D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则CO的热值为10.1 kJ·ml-1
答案 C 解析 由图可知1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量之和比1 ml CO2(g)的能量高393.5 kJ,A项错误;反应2CO(g)+O2(g) ==2CO2(g)为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,B项错误;由图可知1 ml C(s)与0.5 ml O2(g)生成1 ml CO(g)放出热量为393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ,且物质的量与热量成正比,焓变为负,则热化学方程式为2C(s)+O2(g) ==2CO(g) ΔH=-221.2 kJ·ml-1,C项正确;热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则CO的热值为 ≈10.1 kJ·g-1,D项错误。
归纳总结 有关反应热的注意事项(1)任何化学反应一定伴有能量变化,原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。(2)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。即反应放热或吸热与反应条件无关。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。(4)焓变ΔH的数值都需要带“+”或“-”符号。如某反应的ΔH=-Q kJ·ml-1或ΔH=+Q kJ·ml-1。
考向2 化学反应中能量变化的图像分析【典例2】 (2020山东济宁模拟)叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CCl+OH-→(CH3)3COH+Cl-的能量与反应进程如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应为吸热反应B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定C.第一步反应一定比第二步反应快D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率
答案 D 解析 由图像知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,A项错误;由图知(CH3)3C+、Cl-的能量总和比(CH3)3CCl高,不能得到(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定,且能量越高越不稳定,B项错误;第一步反应的活化能大,反应肯定慢,C项错误;增大反应物的浓度或升高温度,反应速率一定加快,D项正确。
对点演练2(双选)水煤气变换反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g) ==CO2(g)+H2(g)。我国研究人员结合实验与计算机模拟结果,揭示了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程(如图所示),其中吸附在金催化剂表面上的物质用·标注。下列说法正确的是( )
A.水煤气变换反应的ΔH<0B.该历程中最大能垒(活化能)E正=1.70 eVC.步骤⑤只有H—H键和H—O键形成D.步骤③的转化关系可表示为CO·+OH·+H2O(g) ==COOH·+H2O·
答案 AD 解析 根据图像分析可知,水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量低于反应物,则该反应为放热,反应的ΔH<0,A正确;该历程中最大能垒(活化能)E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV,B错误;步骤⑤除H—H键和H—O键形成,还有C=O的形成,C错误;结合图分析判断,对照CO·+OH·+H·+H2O(g),COOH·+H·+H2O·,可知步骤③发生的反应的方程式为CO·+OH·+H2O(g) ==COOH·+H2O·,D正确。
深度指津 正确理解活化能与反应热的关系(1)E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。(3)从活化能的角度分析,正反应的活化能大于逆反应的活化能时,反应吸热,反之,反应放热;从焓变的角度分析,ΔH>0,反应吸热,ΔH<0,反应放热。
知识梳理1.定义:表明反应所 的化学方程式。
2.意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的 变化。例如:H2(g)+ O2(g) ==H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·ml-1,表示在25 ℃和101 kPa下, 。
1 ml气态H2和0.5 ml气态O2反应生成1 ml 液态H2O时放出285.8 kJ的热量
3.热化学方程式的书写方法
4.注意事项(1)热化学方程式中不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。(2)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。(3)ΔH应包括“+”或“-”、数值和单位( kJ·ml-1)。(4)可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化,与反应是否可逆无关。如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1,表示在101 kPa、25 ℃时,1 ml N2(g)和3 ml H2(g)完全反应生成2 ml NH3(g)时放出92.4 kJ热量。正、逆反应的ΔH的绝对值相等,符号相反。(5)同素异形体之间转化的热化学方程式除了注明物质的聚集状态外,还要注明名称。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”(ΔH的绝对值均正确)。(1)CH4(g)+2O2(g) ==CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ。( )(2)NaOH(aq)+HCl(aq) ==NaCl(aq)+H2O ΔH=+57.3 kJ·ml-1。( )(3)S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=+296.8 kJ·ml-1。( )(4)已知相同条件下2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH1,反应2SO2(s)+O2(g) 2SO3(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2。( )(5)已知:500 ℃、30 MPa下,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1;将1.5 ml H2和过量的N2在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ。( )(6)C(石墨,s) ==C(金刚石,s) ΔH>0,说明石墨比金刚石稳定。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2.请你写出298 K、101 kPa时,下列反应的热化学方程式。(1)一定量N2(g)与一定量H2(g)反应生成2 ml NH3(g),放出92.4 kJ热量。(2)14 g N2(g)与适量的O2(g)反应生成NO(g),吸收34 kJ热量。(3)1 ml C8H18(l)在O2(g)中完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(g),放出5 518 kJ热量。
答案 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1(2)N2(g)+O2(g) ==2NO(g) ΔH=+68 kJ·ml-1(3)C8H18(l)+ O2(g) ==8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-5 518 kJ·ml-1
考向1 热化学方程式的正误判断【典例1】 (2020上海崇明模拟)固体碳和水蒸气反应生成1 ml H2和1 ml CO,吸收131.3 kJ的热量,该反应的热化学方程式是( )A.C(s)+H2O(l) ==H2(g)+CO(g) ΔH=-131.3 kJ·ml-1B.C(s)+H2O(g) ==H2(g)+CO(g) ΔH=-131.3 kJ·ml-1C.C(s)+H2O(g) ==H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·ml-1D.C(s)+H2O(l) ==H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·ml-1
答案 C 解析 固体碳和水蒸气反应生成1 ml H2和1 ml CO吸收131.3 kJ的热量,因此该反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g) ==H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·ml-1。
对点演练1(2020陕西榆林十二中月考)已知:2CO(g)+O2(g) ==2CO2(g)ΔH=-566 kJ·ml-1;Na2O2(s)+CO2(g) ==Na2CO3(s)+ O2(g) ΔH=-226 kJ·ml-1根据以上热化学方程式和图像判断,下列说法正确的是( )A.CO的燃烧热为283 kJB.上图可表示由1 ml CO生成CO2的反应过程和能量关系C.2Na2O2(s)+2CO2(s) ==2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH<-452 kJ·ml-1D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时,电子转移约为2×6.02×1023个
方法技巧 “五审”突破热化学方程式的正误判断
考向2 热化学方程式的书写【典例2】 (1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下:CH3OH(g)+H2O(g) ==CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·ml-1CH3OH(g)+ O2(g) ==CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·ml-1又知③H2O(g) ==H2O(l) ΔH=-44 kJ·ml-1,则甲醇蒸气燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为 。
对点演练2依据事实,写出下列反应的热化学方程式。(1)在25 ℃,101 kPa下,将1 ml N2和3 ml H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气,达到平衡时N2的转化率为25%,放出Q kJ的热量,写出N2与H2反应的热化学方程式 。 (2)在25 ℃、101 kPa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ,其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀,则乙醇燃烧的热化学方程式为 。 (3)已知1 ml 单质Na在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2,在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式为 。
答案 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-4Q kJ·ml-1(2)C2H5OH(l)+3O2(g) ==2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·ml-1(3)2Na(s)+O2(g) ==Na2O2(s) ΔH=-511 kJ·ml-1(4)NaBH4(s)+2H2O(l) ==NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216 kJ·ml-1
易错警示 书写热化学方程式的“四注意”(1)热化学方程式中需注明各物质的聚集状态,在方程式后面注明能量变化,吸热反应ΔH>0,放热反应ΔH<0。(2)ΔH是一定温度和压强下的反应热,在25 ℃、101 kPa下的ΔH可不注明温度和压强。(3)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是整数也可以是分数,化学计量数改变时,ΔH会相应地改变。(4)正反应和逆反应ΔH的绝对值相等,符号相反。
3.理解燃烧热和中和热的注意事项(1)中和热是强酸、强碱的稀溶液反应生成1 ml液态H2O放出的热量,为57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热,与碱反应生成1 ml H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ。当中和反应有沉淀生成时,生成1 ml H2O(l)放出的热量大于57.3 kJ。(2)对于中和热、燃烧热,由于它们反应放热是确定的,所以文字描述时可不带“-”,但其焓变为负值。
(3)当用热化学方程式表示中和热时,生成H2O(l)的物质的量必须是1 ml,当用热化学方程式表示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1 ml。(4)燃烧热概念中的“完全燃烧生成稳定氧化物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时,下列元素要生成对应的物质:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)等。
4.中和反应反应热的测定(1)装置如图所示。
(2)50 mL 0.55 ml·L-1的NaOH溶液和50 mL 0.50 ml·L-1的稀盐酸混合反应。(3)计算公式:ΔH=- kJ·ml-1。其中,c=4.18 J·(g·℃)-1=4.18×10-3 kJ·(g·℃)-1;n为生成H2O的物质的量。
(4)注意事项:①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热,减少实验过程中的热量损失。②为保证酸完全中和,采取的措施是碱稍过量。③因为弱酸或弱碱存在电离平衡,电离过程需要吸热,实验中若使用弱酸、弱碱,则测得的数值会有误差。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)1 ml H2燃烧放出的热量为氢气的燃烧热。( )(2)1 ml 硫完全燃烧生成SO3所放出的热量为硫的燃烧热。( )(3)根据2H2(g)+O2(g) ==2H2O(l) ΔH=-571 kJ·ml-1可知氢气的燃烧热为571 kJ·ml-1。( )(4)用稀醋酸与稀的NaOH溶液测定中和热,所测的中和热ΔH>-57.3 kJ·ml-1。( )(5)已知H+(aq)+OH-(aq) ==H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1,则Ca(OH)2和HCl反应的反应热ΔH=2×(-57.3) kJ·ml-1。( )(6)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g) ==2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 367.0 kJ·ml-1。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.(1)已知甲烷的燃烧热ΔH=-a kJ·ml-1(a>0),则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为 。 (2)16 g固体硫完全燃烧生成二氧化硫气体时放出b kJ的热量,则表示硫燃烧热的热化学方程式为 。 (3)11.2 L(标准状况)氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 。
答案 (1)CH4(g)+2O2(g) ==CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-a kJ·ml-1(2)S(s)+O2(g) ==SO2(g) ΔH=-2b kJ·ml-1(3)H2(g)+ O2(g) ==H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·ml-1
考向1 燃烧热和中和热的理解【典例1】 (2020辽宁抚顺六校期末)下列关于热化学反应的描述中正确的是( )A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·ml-1,则1 ml 硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出热量为114.6 kJB.一定条件下,H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·ml-1,则该条件下2H2O(l) ==2H2(g)+O2(g)反应的ΔH=+571.6 kJ·ml-1
C.101 kPa时,2H2(g)+O2(g) ==2H2O(g) ΔH=-Q kJ·ml-1,则H2的燃烧热ΔH= Q kJ·ml-1
D.500 ℃、30 MPa下,将0.5 ml N2和1.5 ml H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·ml-1
答案 B 解析 硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和水,所以此反应的反应热不是中和热,A错误;氢气的燃烧热是指1 ml 氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量,所以其逆反应的反应热的符号相反,且根据物质的量分析,该反应的ΔH为+571.6 kJ·ml-1,B正确;H2的燃烧热必须是1 ml H2燃烧生成液态水时所放出的能量,C错误;N2和H2生成NH3的反应为可逆反应,0.5 ml氮气不能完全反应,故D错误。
对点演练1(双选)25 ℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·ml-1,辛烷的燃烧热ΔH=-5 518 kJ·ml-1。下列热化学方程式书写正确的是( )
答案 BC 解析 A项所列热化学方程式中有两个错误,一是中和热是指反应生成1 ml H2O(l)时的反应热,二是当有BaSO4沉淀生成时,反应放出的热量会增加,生成1 ml H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ;C项,燃烧热是指1 ml 纯物质完全燃烧生成指定的物质时所产生的热量,产物中的水应为液态水,正确;D项,当2 ml辛烷完全燃烧时,放出的热量为11 036 kJ,且题给条件下辛烷应为液态,错误。
易错警示 燃烧热和中和热应用中的注意事项(1)有关燃烧热的判断,一看是否以1 ml纯物质为标准,二看是否生成指定的产物。(2)有关中和热的判断,一看是否以生成1 ml H2O(l)为标准,二看酸碱的强弱和浓度,应充分考虑弱酸、弱碱,电离吸热,浓的酸碱稀释放热等因素。
考向2 中和反应反应热测定的误差分析及实验数据处理【典例2】 (2020广东深圳实验学校月考)用如图所示的装置进行中和反应反应热的测定实验,分别取50 mL 0.55 ml·L-1的NaOH溶液、50 mL 0.25 ml·L-1的硫酸溶液进行实验,回答下列问题:
(1)从如图实验装置看,其中尚缺少的一种玻璃用品是 ,除此之外,装置中的一个明显错误是 。 (2)近似认为0.55 ml·L-1的NaOH溶液和0.25 ml·L-1的硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·(g·℃)-1,通过以下数据计算中和热ΔH= (结果保留小数点后一位)。
(3)若改用60 mL 0.25 ml·L-1的H2SO4溶液和50 mL 0.55 ml·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。 (4)上述实验数值结果与57.3 kJ·ml-1有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。 a.实验装置保温、隔热效果差b.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中d.将以上四次实验测量温度均纳入计算平均值
答案 (1)环形玻璃搅拌棒 未将小烧杯和大烧杯杯口保持相平(2)-56.8 kJ·ml-1 (3)不相等 (4)abcd
解析 (1)由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒;为了减少热量的损失,大烧杯杯口与小烧杯杯口应该相平、小烧杯杯口用硬纸板盖住。(2)第1次测定温度差为29.5 ℃-26.1 ℃=3.4 ℃,第2次测定的温度差为32.3 ℃-27.2 ℃=5.1 ℃,第3次测定的温度差为29.2 ℃-25.9 ℃=3.3 ℃,第4次测定的温度差为29.8 ℃-26.3 ℃=3.5 ℃,其中第2次的温度差误差较大,应该舍弃,其他3次温度差的平均值为(3.4 ℃+3.3 ℃+3.5 ℃)÷3=3.4 ℃。50 mL 0.55 ml·L-1氢氧化钠溶液与50 mL 0.25 ml·L-1硫酸溶液进行中和反应,生成水
的物质的量为0.05 L×0.50 ml·L-1=0.025 ml ,溶液的质量为50 mL×1 g·mL-1+50 mL×1 g·mL-1=100 g,温度变化的值为ΔT=3.4 ℃,则生成0.025 ml 水放出的热量为Q=mcΔT=100 g×4.18 J·(g·℃)-1×3.4 ℃=1 421.2 J,即1.421 2 kJ,所以实验测得的中和热ΔH=-1.421 2 kJ÷0.025 ml≈-56.8 kJ·ml-1。
(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若改用60 mL 0.25 ml·L-1的H2SO4溶液和50 mL 0.55 ml·L-1的NaOH溶液进行反应,与题给实验相比,生成水的量增多,所放出的热量增加,因此与题中实验相比,所放出的热量不相等。
(4)实验装置保温、隔热效果必须好,否则放出的热量偏小,a符合题意;用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度,酸、碱反应放热,测得H2SO4溶液的温度偏高,温度差偏小,计算得出的热量偏小,b符合题意;尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,不允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,否则会导致较多热量散失,放出的热量偏小,c符合题意;根据以上分析可知将四次实验测量温度均纳入计算平均值会导致实验测得的结果出现较大偏差,d符合题意。
对点演练2(2020天津滨海新区油田三中期中)已知:H+(aq)+OH-(aq) ==H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1。某同学使用如图所示的装置、盐酸(0.50 ml·L-1,50 mL)和NaOH溶液(0.50 ml·L-1,50 mL)测定中和热。下列关于该实验的说法不正确的是( )A.若将盐酸换为醋酸进行该实验,测得ΔH应大于-57.3 kJ·ml-1B.为使盐酸完全中和,应将NaOH溶液浓度升至0.55 ml·L-1C.若小烧杯杯口未与大烧杯杯口相平,测得的ΔH会偏小D.若混合溶液时不慎将5 mL NaOH溶液洒出,测得中和反应的焓变ΔH会偏大
答案 C 解析 因为醋酸为弱电解质,电离需要吸热,所以若将盐酸换为醋酸进行该实验,放出的热量小于57.3 kJ·ml-1,所以测得ΔH应大于-57.3 kJ·ml-1,故A正确;为使盐酸完全中和,应将NaOH溶液浓度升至0.55 ml·L-1,故B正确;若小烧杯杯口未与大烧杯杯口相平,会造成热量损失,所以测得ΔH会偏大,故C错误;若混合溶液时不慎将5 mL NaOH溶液洒出,放出的热量减小,所以测得中和反应的焓变ΔH会偏大,故D正确。
易错警示 中和热的测定实验中的注意事项(1)实验所用的酸和碱溶液应当用稀溶液,否则会造成较大误差。(2)量取酸和碱时,应当分别使用不同的量筒量取。(3)使用同一温度计分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度,测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测另一种溶液的温度。(4)取多次实验起始温度(t1)、终止温度(t2)的平均值代入公式计算,计算时应注意单位的统一。
知识梳理1.盖斯定律(1)内容:一个化学反应,不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。如:由反应物A生成产物B可以设计如下两条途径,则ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为ΔH=ΔH1+ΔH2。
(2)应用:①根据盖斯定律书写热化学方程式:根据已知热化学方程式,运用数学计算转化为目标热化学方程式。②根据盖斯定律计算反应热:
2.反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如右:(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH绝对值的大小,还要考虑其符号。
(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态分别相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态分别相同时,反应的程度越大,热量变化越大。
3.利用盖斯定律计算反应热(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”。一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。三调:调整中间物质的化学计量数。一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
(2)运用盖斯定律的三个注意事项。①热化学方程式乘以某一个数时,焓变ΔH也必须乘上该数。②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,焓变ΔH也必须相加减。③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但绝对值不变。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)一个反应一步完成或分几步完成,二者相比,经过的步骤越多,放出的热量越多。( )(2)由H2(g)+ O2(g) ==H2O(g) ΔH=-a kJ·ml-1可知,1 g H2(g)燃烧生成H2O(g)放出的热量为a kJ。( )(3)已知:C(s)+O2(g) ==CO2(g) ΔH1;C(s)+H2O(g) ==H2(g)+CO(g) ΔH2;H2(g)+ O2(g) ==H2O(g) ΔH3;CO(g)+ O2(g) ==CO2(g) ΔH4;则ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4。( )(4)已知S(g)+O2(g) ==SO2(g) ΔH1<0,S(s)+O2(g) ==SO2(g) ΔH2<0,则ΔH1<ΔH2。( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
2.已知:C(s,石墨)+O2(g) ==CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·ml-12H2(g)+O2(g) ==2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·ml-12C2H2(g)+5O2(g) ==4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2 599 kJ·ml-1,根据盖斯定律,计算反应2C(s,石墨)+H2(g) ==C2H2(g)的ΔH= 。
答案 +226.7 kJ·ml-1
解析 将题给热化学方程式依次标号为①、②、③,利用盖斯定律,将①×2+②× -③× 可得:2C(s,石墨)+H2(g) ==C2H2(g)ΔH=+226.7 kJ·ml-1。
考向1 利用盖斯定律书写热化学方程式、计算反应热【典例1】 (1)(2020全国1,28节选)接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+ O2(g) SO3(g) ΔH=-98 kJ·ml-1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为 。
(2)(2019全国3,28节选)Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuO(s)+2HCl(g) ==CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·ml-1则4HCl(g)+O2(g) ==2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH= kJ·ml-1。
(3)(2019全国2,27节选)环戊二烯( )是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
ΔH3= kJ·ml-1。
(4)(2018全国1,28节选)已知:2N2O5(g) ==2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=-4.4 kJ·ml-12NO2(g) ==N2O4(g) ΔH2=-55.3 kJ·ml-1则反应N2O5(g) ==2NO2(g)+ O2(g)的ΔH= kJ·ml-1。
答案 (1)2V2O5(s)+2SO2(g) ==2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ·ml-1(2)-116 (3)89.3 (4)53.1
解析 (1)由图可知,V2O4(s)+2SO3(g) ==2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ·ml-1 ①V2O4(s)+SO3(g) ==V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ·ml-1 ②根据盖斯定律,①-②×2得2V2O5(s)+2SO2(g) ==2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=ΔH1-2ΔH2=-399 kJ·ml-1-(-24 kJ·ml-1)×2=-351 kJ·ml-1。(2)由盖斯定律可得,4HCl(g)+O2(g) ==2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=2ΔH3+2ΔH2+2ΔH1=(-121 kJ·ml-1)×2+(-20 kJ·ml-1×2)+(83 kJ·ml-1×2)=-116 kJ·ml-1。
(3)依据盖斯定律,将①+②,可得所求反应的焓变。
对点演练1根据已知信息,按要求写出指定反应的热化学方程式(1)LiH可作飞船的燃料,已知下列反应:①2Li(s)+H2(g) ==2LiH(s) ΔH=-182 kJ·ml-12H2(g)+O2(g) ==2H2O(l) ΔH=-572 kJ·ml-1③4Li(s)+O2(g) ==2Li2O(s) ΔH=-1 196 kJ·ml-1试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式 。
(2)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示:
已知:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 745.2 kJ·ml-1;6NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 925.2 kJ·ml-1。则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为 。
答案 (1)2LiH(s)+O2(g) ==Li2O(s)+H2O(l) ΔH=-702 kJ·ml-1(2)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025.2 kJ·ml-1
解析 (1)根据题意分析,2LiH(s) ==2Li(s)+H2(g) ΔH=+182 kJ·ml-1
将上述三式相加可得,2LiH(s)+O2(g) ==Li2O(s)+H2O(l)ΔH=-702 kJ·ml-1。
(2)将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为①和②,根据盖斯定律由①×5-②×4可得,4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025.2 kJ·ml-1。
考向2 利用键能计算反应热【典例2】 (2020湖北随州第一中学期中)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。
已知:几种物质中化学键的键能如表所示。
若反应过程中分解了2 ml水,则下列说法不正确的是( )A.总反应为2H2O 2H2↑+O2↑B.过程Ⅰ吸收了926 kJ能量C.过程Ⅱ放出了574 kJ能量D.过程Ⅲ属于放热反应
解析 利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,则总反应为2H2O 2H2↑+O2↑,故A正确;断裂化学键吸收能量,结合表中数据可知,过程Ⅰ吸收了463 kJ·ml-1×2 ml=926 kJ能量,故B正确;形成化学键释放能量,则过程Ⅱ放出了436 kJ+138 kJ=574 kJ能量,故C正确;过程Ⅲ,H2O2中的O—H键断裂,同时生成H2,能量变化为463 kJ·ml-1×2 ml-436 kJ=490 kJ,不属于放热反应,故D错误。
对点演练2(2020江西南昌期中)反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)使用不同催化剂的调控中,研究发现,一定条件下,Pt单原子催化剂有着高达90.3%的甲醇选择性。反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”表示,“TS”表示过渡态。下列说法正确的是( )
A.经历TS1,CO2共价键发生断裂,且生成羧基B.Pt为固体催化剂,其表面积对催化效果无影响C.能垒(活化能)为1.48 eV的反应为HCOOH*(g)+2H2(g) ==H2COOH*(g)+ H2D.如果换用铜系催化剂,所得反应历程与图示相同
解析 由图可知,经历TS1,CO2共价键发生断裂,生成了HCOO*,再经历TS2才生成羧基,故A错误;Pt为固体催化剂,增大表面积可增大反应物接触面积,反应速率增大,会加快催化效果,故B错误;能垒(活化能)为1.48 eV的是TS3过渡态,E=-0.18 eV-(-1.66 eV)=1.48 eV,则反应方程式为HCOOH*(g)+2H2(g) ==H2COOH*(g)+ H2,故C正确;催化剂能改变反应的活化能,如果换用铜系催化剂,不同的催化剂催化效果不同,能不同程度改变反应历程,所得反应历程与图示不相同,故D错误。
归纳总结常见物质中的化学键数目
考向3 反应热大小的比较【典例3】 (2020浙江7月选考,22)关于下列ΔH的判断正确的是( )
OH-(aq)+H+(aq) ==H2O(l) ΔH3OH-(aq)+CH3COOH(aq) ==CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4A.ΔH1<0 ΔH2<0B.ΔH1<ΔH2C.ΔH3<0 ΔH4>0D.ΔH3>ΔH4
答案 B 解析 C 与H+的反应为放热反应,ΔH1<0,C 与H2O(l)的反应为水解反应,反应吸热,ΔH2>0,则ΔH1<ΔH2,A项错误,B项正确;OH-(aq)与H+(aq)的反应会放出热量,ΔH3<0,CH3COOH是弱酸,与OH-(aq)发生中和反应,也是放热反应,ΔH4<0,但是ΔH3<ΔH4,C、D项错误。
对点演练3(双选)室温下,CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示,下列说法不正确的是( )A.将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低B.将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度降低C.ΔH3>ΔH2D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
答案 BD 解析 由图可知,CuSO4·5H2O(s)溶于水时吸收热量,会使溶液温度降低,A项正确;CuSO4(s)溶于水电离出Cu2+和S 时放出热量,溶液温度升高,B项错误;ΔH2<0,ΔH3>0,则ΔH3>ΔH2,C项正确;根据图示和盖斯定律可得,ΔH1=ΔH3-ΔH2,D项错误。
规律方法 利用物质状态,迅速比较反应热的大小的方法(1)若反应为放热反应,当反应物(物质的量相同)状态相同、生成物状态不同时,生成固体放热最多,生成气体放热最少。(2)若反应为放热反应,当反应物(物质的量相同)状态不同、生成物状态相同时,固体反应放热最少,气体反应放热最多。(3)在比较反应热(ΔH)的大小时,应带符号比较。对于放热反应,放出的热量越多,ΔH反而越小。
(4)同一物质,状态不同,对应反应的反应热也不同。
(5)对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的绝对值。
1.物质能量与反应吸、放热之间的关系(1)E反应物>E生成物,放热反应,ΔH<0。(2)E反应物
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