人教A版高二化学上册选择性必修一试卷讲义第01讲 反应热 -【暑假衔接】新高二化学暑假精品课(人教版)(学生版)
展开科学探究:理解反应热测定的原理和方法,会分析产生误差的原因,不断完善和改进测定方法。
模型认知:建立从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型,会正确书写热化学方程式。
宏观辨识与微观探析:能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质,正确认识和判断放热反应和吸热反应。能正确书写热化学方程式以及燃烧热的相关计算。
变化观念与平衡思想:能辨识化学反应中的能量转化形式,形成能量可以相互转化的观念,正确理解反应热和焓变的概念。
一、反应热及其测定
1.体系与环境
被研究的物质系统称为体系,与体系相互影响的其他部分称为环境。如:将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系;盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
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.实验探究:中和反应反应热的测定
(1)测定原理:环境温度不变时,根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。即利用公式Q=cmΔt进行计算。
(2)实验装置
①将如图实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
②各部分仪器的作用
a.玻璃搅拌器的作用是使反应物混合均匀充分接触。
b.隔热层的作用是减少热量的散失。
c.温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
(3)实验步骤
①反应物温度测量(t1):测量混合前50 mL 0.50 ml·L-1盐酸、50 mL 0.55 ml·L-1氢氧化钠溶液的温度,取两温度平均值,记录为起始温度t1。
②反应后体系温度测量(t2):将酸碱溶液迅速混合,用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录为终止温度t2。
③重复实验操作两次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
(4)实验数据处理
某实验小组测定数据如下
设溶液的密度均为1 g·cm-3,中和后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,根据实验数据计算出该反应放出的热量Q≈1.42 kJ,则生成1 ml H2O时放出的热量为56.8 kJ。
(5)实验结论
大量实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液,发生中和反应生成1 ml H2O时,放出57.3 kJ的热量。
二、反应热与焓变
1.化学反应的实质和特征
2.内能
内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
3.焓与焓变
(1)
(2)反应热与焓变的关系
在等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的焓变,因此常用ΔH表示反应热。
(3)焓变与吸热反应和放热反应的关系
①放热反应:反应体系向环境释放能量,反应体系的焓减小,ΔH为负值,即ΔH<0。
②吸热反应:反应体系从环境中吸收能量,反应体系的焓增大,ΔH为正值,即ΔH>0。
4.从微观角度理解反应热的实质
以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明,如图所示:
由图可知:
①图示:化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示:
其中,E1表示反应物断裂化学键吸收的总热量,E2表示生成物形成化学键放出的总热量,E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。
②焓变计算公式:ΔH=E总(断键)-E总(成键)
三、热化学方程式
1.概念
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
2.意义
不仅表示化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
实例:已知25 ℃、101 kPa下,热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·ml-1,其表示在25 ℃、101 kPa,2 ml H2(氢气)与1 ml O2(氧气)完全反应生成2 ml 液态水时放出的热量是571.6 kJ。
3.热化学方程式的书写方法
(1)写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量,可以是整数或分数。
(2)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa。不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。
(3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态:气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。
(4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH,若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。
(5)计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·ml-1。
4.ΔH的单位中“ml-1”的含义
对一个化学反应,ΔH的单位中“ml-1”不是指每摩尔具体物质,而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。
四、燃烧热
1.概念
(1)概念:在101 kPa时,1 ml纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
(2)要求:①1 ml燃料;②完全燃烧;③生成指定产物。
如:C元素→CO2(g) H元素→H2O(l)
S元素→SO2(g) N元素→N2(g)
2.单位:kJ·ml-1或kJ/ml。
3.意义
甲烷的燃烧热为890.3 kJ·ml-1,或ΔH=-890.3 kJ·ml-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 ml甲烷完全燃烧生成1 ml CO2(g)和2 ml H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。
4.表示燃烧热的热化学方程式的书写
书写表示燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1 ml可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如:
H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·ml-1
5.燃烧热的热化学方程式正误判断
“一看”可燃物的化学计量数是否为1。
“二看”元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物。
“三看”ΔH是否为“-”及单位是否正确。
考点一、放热反应和吸热反应
例1.下列生产活动或生活中涉及的化学反应不属于放热反应的是
考点二、中和反应的反应热及测定
例2.用如图装置测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热。下列说法不正确的是
A.将盐酸、NaOH溶液及发生的反应看成体系
B.盐酸与NaOH溶液反应放热使体系温度升高
C.碎泡沫塑料的作用是保温、隔热
D.反应时将NaOH溶液分多次倒入量热计中
考点三、化学反应中能量变化图像
例3.某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.反应过程有催化剂参与
B.该反应的焓变
C.使用催化剂,能改变该反应的活化能
D.有催化剂条件下,反应的活化能等于
考点四、反应热与化学键的关系
例4.已知, kJ/ml,其他数据如下表。下列说法不正确的是
A.
B.和的总能量小于
C.b大于366
D.a、c的值可以判断Br-Br和Cl-CI键的相对强弱
考点五、热化学方程式正误判断
例5.已知充分燃烧a g乙炔气体时生成2ml二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
考点六、燃烧热
例6.下列热化学方程式中ΔH代表燃烧热的是
A.CH4(g)+3/2O2(g)=2H2O(l)+CO(g) ΔH1
B.S(s)+3/2O2(g)=SO3(g) ΔH2
C.C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH3
D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH4
1.下列反应既属于氧化还原反应,又是放热反应的是
A.灼热的木炭与的反应
B.过氧化氢分解的反应
C.氢氧化钠溶液与稀硫酸的反应
D.晶体与晶体的反应
2.下列图示变化为吸热反应的是
A.B.
C.D.
3.下列说法错误的是
A.所有燃烧反应都是放热反应
B.由H原子形成1mlH-H键要放出热量
C.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
D.在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1ml液态水时释放的热量称为中和热
4.下,关于反应的相关叙述正确的是
A.的燃烧热为
B.和的总键能之和大于的键能之和
C.
D.
5.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.实验(c)所涉及实验一组完整的实验数据需要测两次温度
C.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铜质搅拌器对实验结果没有影响
D.若用NaOH固体代替NaOH溶液与盐酸反应测定中和反应的反应热,则测得中和热的ΔH偏低
6.氢气是人类最理想的能源。已知在25℃、101kPa下,1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9kJ,则下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
7.下列陈述正确的是
A.燃烧一定属于放热反应
B.氮气与氢气充分反应,转移电子数为
C.已知中和热为,则
D.已知甲烷的燃烧热为,则
8.下列物质间的反应,其能量变化符合下图的是
A.镁条燃烧B.碳与水蒸气高温制水煤气
C.晶体和晶体混合D.碳酸钙的分解
9.下列关于反应热和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H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3) kJ·ml-1
B.CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0 kJ·ml-1,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+2×283.0 kJ·ml-1
C.浓H2SO4稀释是放热反应
D.1 ml甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
10.已知热化学方程式:
①,
②,
下列说法正确的是
A.表示1ml完全燃烧的反应热
B.凡是有参与的反应都是放热反应
C.两个反应的反应物的总能量都高于生成物的总能量
D.因形成H—Cl键比形成H—O键放热多,故
11.某同学设计如图实验,探究反应中的能量变化,下列判断正确的是
A.实验(a)(b)(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C.实验(c)中若用固体测定,则测定数值偏高
D.实验(b)中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响
12.合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备,其主要反应为:;ΔH=+162kJ·mL-1,共价键的键能与热化学方程式信息如下表(25℃、101kPa),则CH4分子中C-H键能为:
A.207 kJ·ml-1B.414 kJ·ml-1C.632 kJ·ml-1D.828 kJ·ml-1
13.已知:H2(g)+F2(g)=2HF(g)的能量变化如图所示,下列有关叙述正确的是
A.氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是吸热反应
B.1mlH2与1mlF2反应生成2ml液态HF放出的热量小于270kJ
C.在相同条件下,1mlH2与1mlF2的能量总和小于2mlHF气体的能量
D.断裂1mlH-H键和1mlF-F键吸收的能量大于形成2mlH-F键放出的能量
14.下列说法正确的是
A.甲烷燃烧热的数值为,则甲烷燃烧的热化学方程式为:
B.已知1ml金刚石转化为石墨,要放出1.9kJ的热能,1g石墨完全燃烧放出的热量比1g金刚石完全燃烧放出的热量少
C.在稀溶液中:,若将含0.6mlH2SO4的稀硫酸与含1mlNaOH的稀溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
D.500℃、30MPa下,将0.5mlN2和1.5mlH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3,放出热量19.3kJ,其热化学方程式为:
15.已知充分燃烧a g 乙烷(C2H6)气体时生成1 ml 二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则表示乙烯标准燃烧热的热化学方程式正确的是
A.C2H6(g) + O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = +2b kJ·ml-1
B.C2H6(g) + O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = -2b kJ·ml-1
C.2C2H6(g) + 7O2(g) = 4CO2(g) + 6H2O(l) ΔH = -4b kJ·ml-1
D.C2H6(g) + O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(g) ΔH = -2b kJ·ml-1
16.下列热化学方程式中,正确的是
A.甲烷的燃烧热为890.3kJ·ml-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·ml-1
B.500℃、30MPa下,将0.5mlN2(g)和1.5mlH2(g)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·ml-1
C.HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ·ml-1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H=2×(-57.3)kJ·ml-1
D.在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ·ml-1
17.用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和成乙醇汽油,可节省石油资源。已知乙醇的标准摩尔燃烧焓为,下列表示乙醇燃烧反应的热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
18.根据氢气分子的形成过程示意图,回答问题。
(1)H—H键的键长为__________,①~⑤中,体系能量由高到低的顺序是___________。
(2)下列说法中正确的是____________。
A.氢气分子间不存在分子间作用力
B.由①到④,电子在核间出现的概率增加
C.由④到⑤,必须消耗外界的能量
D.氢气分子中含有一个极性共价键
(3)已知几种常见化学键的键能如下表所示。
请回答下列问题:
①较Si—Si键与Si—C键的键能大小可知(填“>”“<”或“=”):X___。
②H2被喻为21世纪人类最理想的燃料,而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。试计算:每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为_____________。
温度
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2-t1)/℃
盐酸
NaOH
平均值
温差
平均值
1
25.0
25.2
25.1
28.5
3.4
3.4
2
24.9
25.1
25.0
28.3
3.3
3
25.6
25.4
25.5
29.0
3.5
化学键
反应中能量变化
断裂或形成1 ml化学键的能量变化
断裂或形成化学键的总能量变化
H—H
吸收436 kJ
共吸收679 kJ
Cl—Cl
吸收243 kJ
H—Cl
放出431 kJ
共放出862 kJ
结论
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH=-183 kJ·ml-1
A.燃放爆竹
B.石灰石分解
C.焊接钢轨
D.牛奶变质
气态物质
HBr
HCl
1ml分子中的化学键断裂时吸收的能量/kJ
436
a
366
b
c
化学键
H-O
C=O
H-H
键能/kJ·ml-1
464
803
436
化学键
Si—O
H—O
O=O
Si—Si
Si—C
键能/
460
467
498
176
X
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