2019-2020年高三化学一轮复习 化学反应的热效应学案

2019-2020年高三化学一轮复习 化学反应的热效应学案

【复习目标】

1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。

2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。 3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。【知识建构】

一、化学反应的焓变 1．反应热

在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时所吸收或放出的热量。 2．焓变

在恒温、恒压条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量，符号为ΔH，单位：kJ·mol。 3．吸热反应与放热反应 (1)从能量高低角度理解

－1

(2)从化学键角度理解

二、热化学方程式 1．概念

能够表示反应热的化学方程式。 2．意义

表明了化学反应中的物质变化和能量变化及其关系。

如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol：表示在25℃、101 kPa条件下，2_mol气态H2和1_mol气态O2反应生成2_mol液态H2O所放出的热量为571.6_kJ。

－1

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三、反应热的测量与计算 1．反应热的测量

(1)中和反应反应热(简称中和热)：

酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所释放出的热量。 (2)中和反应反应热的测量：

①装置：(如图，请在横线上填写仪器名称) ②实验记录：

盐酸温度 NaOH溶液温度 反应体系最高温度 反应体系的温度的变化 反应体系的热容 反应热计算

2．盖斯定律

(1)内容：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。 如由A到B可以设计如下两个途径： 途径一：A→B(ΔH)

途径二：A→C→B(ΔH1＋ΔH2)

则焓变ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为 ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

(2)应用：间接计算某些反应的反应热。 如已知在25 ℃、101 kPa时：

①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ·mol ②2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol 1

则CO(g)＋O2(g)===CO2(g)的ΔH为－283_kJ/mol。

2四、标准燃烧热、热值和中和热

－1－1

t1/℃ t2/℃ t3/℃ Δt＝t3－t1＋t2/℃ 2－3C＝[(VHCl·ρHCl＋VNaOH·ρNaOH)×4.18]/J·℃－1 ΔH＝－C×Δt×10/kJ/mol 0.0252 / 9

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五、能源的充分利用

【典型例析】

1．书写下列热化学方程式。

(1)甲烷的燃烧热为ΔH＝－890.3 kJ/mol，则甲烷燃烧的热化学方程式为_______。

(2)500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中，生成0.5 mol NH3放热19.3 kJ，其热化学方程式为______________________________________________。

(3)含20.0 g的稀NaOH溶液与足量稀盐酸反应，放出28.7 kJ的热量。

________________________________________________________________________。 2．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( ) A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)； ΔH＝－1 367.0 kJ/mol(燃烧热)

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)； ΔH＝＋57.3 kJ/mol(中和热)

C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH＝－296.8 kJ/mol(反应热) D．2NO2===O2＋2NO；ΔH＝＋116.2 kJ/mol(反应热)

3．25 ℃，101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5 518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是( )

＋2－2＋－

A．2H(aq)＋SO4(aq)＋Ba(aq)＋2OH(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)；ΔH＝－57.3 kJ/mol

11

B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)；ΔH＝－57.3 kJ/mol

2225

C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)；

2

ΔH＝－5 518 kJ/mol

D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)；

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ΔH＝－5 518 kJ/mol

4．(xx·北京高考)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

(1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：________________________________________________________________________。

(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：

－1－1－1

2×－630kJ·mol945 kJ·mol498 kJ·mol2NO(g)2N(g)―――――――→―――→N2(g)2O(g)――――→O2(g) ― ― ―①写出该反应的热化学方程式：________________。

②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是________________。

－1

5．(xx·海南高考)已知：2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s)ΔH＝－701.0 kJ·mol

－1

2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s) ΔH＝－181.6 kJ·mol 则反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH为( ) A．＋519.4 kJ/mol B．＋259.7 kJ/mol C．－259.7 kJ/mol D．－519.4 kJ/mol

6．(xx·新课标卷Ⅱ)在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应

3

H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1

2

3

2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2

2

1

H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3

2

2S(g)===S2(g) ΔH4

则ΔH4的正确表达式为( )

2

A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)

32

B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)

33

C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)

23

D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)

2

7．(xx·海南高考)已知下列反应的热化学方程式：( ) 6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1 2H2(g)＋ O2(g)=== 2H2O(g) ΔH2 C(s)＋ O2(g)===CO2(g) ΔH3

则反应4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g) ＋ O2(g) ＋6N2(g)的ΔH为( ) A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1 B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3 C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1 D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3 8．高考组合题

(1)(xx·四川节选)焙烧明矾产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH1＝－197 kJ/mol； H2O (g)===H2O(l)ΔH2＝－44 kJ/mol；

2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)ΔH3＝－545 kJ/mol。

则SO3 (g)与H2O(l)反应的热化学方程式是_______________________________

________________________________________________________________________。

(2)(xx·天津高考改编)金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯

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丝。

已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)； WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)①

－1

ΔH＝＋66.0 kJ·mol WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)②

－1

ΔH＝－137.9 kJ·mol 则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________________。

(3)(xx·海南高考节选)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)

－1

ΔH1＝－19.5 kJ·mol

②N2H4(l)＋O2(g)=== N2(g)＋2H2O(g)

－1

ΔH2＝－534.2 kJ·mol

写出肼和N2O4 反应的热化学方程式_______________________________________。 【仿真练习】

1．下列说法不正确的是( )

A．化学变化过程是原子的重新组合过程

B．根据化学反应中的能量变化情况，化学反应可分为吸热反应和放热反应 C．化学反应中的能量变化多少与其反应物用量有关 D．化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的 2．下列说法正确的是( )

A．热化学方程式中，如果没有注明温度和压强，则表示反应热是在标准状况下测得的 B．升高温度或加入催化剂，可以改变化学反应的反应热

C．据能量守恒定律，反应物的总能量一定等于生成物的总能量 D．物质发生化学变化一定伴随着能量变化

3．将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知( )

A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应

B．该反应中，热能转化为产物内部的能量 C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．反应的热化学方程式为：NH4HCO3＋HCl―→NH4Cl＋CO2↑＋H2O－Q 4．某化学反应的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是( )

A．该反应的反应热ΔH＝E2－E1

B．a、b分别对应有催化剂和无催化剂的能量变化 C．催化剂能降低反应的活化能 D．催化剂能改变反应的焓变 5．反应A(g)＋B(g)―→C(g) ΔH分两步进行：①A(g)＋B(g)―→X(g) ΔH1 ②X(g)―→C(g) ΔH2，反应过程中能量变化如图所示，E1表示A(g)＋B(g)―→X(g)的活化能，下列说法正确的是( )

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A．ΔH1＝ΔH－ΔH2>0 B．X是反应A(g)＋B(g)―→C(g)的催化剂 C．E2是反应②的活化能 D．ΔH＝E1－E2

6．CH4、H2、CO的燃烧热分别为890.31 kJ/mol、285.8 kJ/mol、110.5 kJ/mol，下列热化学方程式书写正确的是( )

A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.31 kJ/mol B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol

C．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋175.3 kJ/mol D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－221 kJ/mol 7．已知下列反应的热化学方程式：

6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3

则反应4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为( ) A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1 B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3 C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1 D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3

－1

8．为探究NaHCO3、Na2CO3与1 mol·L盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应，进行实验并测得如下数据：

下列有关说法正确的是( )

A．仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应 B．仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应

C．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应 D．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应

－1

9．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol，辛烷

－1

的燃烧热为5 518 kJ·mol。下列热化学方程式书写正确的是( )

＋2－2＋－

A．2H(aq)＋SO4(aq)＋Ba(aq)＋2OH(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)

－1

ΔH＝－57.3 kJ·mol

－1

B．KOH(aq)＋1/2H2SO4(aq)===1/2K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol C．C8H18(l)＋25/2O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)

－1

ΔH＝－5 518 kJ·mol

D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)

－1

ΔH＝－5 518 kJ·mol

10．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：

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太阳能mCeO2――→(m－x)CeO2·xCe＋xO2

①

900 ℃

(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2――→mCeO2＋xH2＋xCO

②

下列说法不正确的是( )

A．该过程中CeO2没有消耗

B．该过程实现了太阳能向化学能的转化 C．右图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

－－2－

D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－2e===CO3＋2H2O

11．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。现提供H2燃烧反应中有关物质的化学键能：H—H为Q1 kJ/mol、H—O为Q3 kJ/mol、O2分子内氧原子间的键能为Q2 kJ/mol。

(1)请根据上述数据，在下图中标注的数字处填出能量变化的数值或根据箭头的指向填写能量变化是“放出”热量还是“吸收”热量。

(2)请写出1 mol H2燃烧生成液态水的热化学反应方程式：____。 12．如图是反应A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH＝－a kJ/mol在反应过程中的能量变化关系图，回答下列问题。

(1)正反应是________(填“放”或“吸”)热反应，Ec表示的含义是________；Ec′表示的含义是________；a＝________。

(2)由示意图知，反应物的总能量________(填“>”“<”或“＝”)生成物的总能量，此反应中反应物的总键能________(填“>”“<”或“＝”)生成物的总键能。

(3)将1 mol A、3 mol B混合置于密闭容器中，能量变化的范围是________，当达到平衡时能

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量的实际变化为0.7a时，B的转化率为______________。

13． (1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，则E1________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：________________。

(2)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原理是： ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)

－1

ΔH＝＋49.0 kJ·mol

②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)

－1

ΔH＝－192.9 kJ·mol 又知③H2O(g)===H2O(l)

－1

ΔH＝－44 kJ·mol

则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为________。

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第4讲 化学反应的热效应

【仿真练习】

1．D 2．D 3．B 4．C 5．A 6．D 7．A 8．C 9．B 10．C

11． (1)①2Q1＋Q2 ②放出 ③4Q3 ④4Q3－(2Q1＋Q2) ⑤吸收

1

(2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)

21－1

ΔH＝－[(4Q3＋Q4)－(2Q1＋Q2)]kJ·mol

2

12． (1)放 反应的活化能 活化分子变成生成物分子的过程中所放出的能量 E1－E2(或Ec′－Ec)

(2)> < (3)小于a kJ 70%

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13． (1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol

－1

(2)CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ·mol

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