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  [组图]高考化学专题复习反应热         ★★★ 【字体:
高考化学专题复习反应热
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:2545    更新时间:2012-8-28    

  一、反应热与热化学方程式:

  1、反应热:化学反应都伴有能量的变化,常以热能的形式表现出来,有的反应放热,有的反应吸热。反应过程中放出或吸收的热叫做反应热。反应热用符号△H表示,单位是kJ/mol或(kJ·mol-1)。放热反应的△H为“-”,吸热反应的△H为“+”。反应热(△H)的确定常常是通过实验测定的。

  注意:在进行反应热和△H的大小比较中,反应热只比较数值的大小,没有正负之分;而比较△H大小时,则要区别正与负。

  2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H1=-a kJ·mol-1 反应热:a kJ·mol-1,△H:-a kJ·mol-1

  2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H2=-b kJ·mol-1 反应热:b kJ·mol-1,△H:-b kJ·mol-1

  a与b比较和△H1与△H2的比较是不一样

  2、影响反应热大小的因素

  ①反应热与测定条件(温度、压强等)有关。不特别指明,即指25℃,1.01×105Pa(101kPa)测定的。中学里热化学方程式里看到的条件(如:点燃)是反应发生的条件,不是测量条件。

  ②反应热的大小与物质的集聚状态有关。

  ③反应热的大小与物质的计量数有关。

  在反应:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H1=-a kJ·mol-1中,2molH2燃烧生成气态水放出的热量a kJ,该反应的反应热是a kJ·mol-1,该反应的△H是-a kJ·mol-1。注意这三个单位。

  3、书写热化学方程式注意事项:

  a. 注明反应的温度和压强(若在101kPa和298K条件下进行,可不予注明),注明△H的“+”与“-”,放热反应为“-”,吸热反应为“+”。

  b. △H写在方程式右边,并用“;”隔开。

  c. 必须标明物质的聚集状态(气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”)。若用同素异形体要注明名称。

  d. 各物质前的计量系数不表示分子数目只表示物质的量的关系。△H与计量数成正比关系。同样的反应,计量系数不同,△H也不同,例如:

  2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-483.6kJ·mol-1

  H2(g)+ O2(g)=H2O(g);△H=-241.8kJ·mol-1

  上述相同物质的反应,前者的△H是后者的两倍。

  燃烧热和中和热:在101kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。在稀溶液里,酸跟碱发生中和反应而生成1mol 液态H2O,这时的反应热叫做中和热。燃烧热的热化学方程式强调燃烧物前的计量数为1,中和热强调热化学方程式中水前的计量数为1。燃烧热要强调生成稳定的氧化物,如:生成液态水。

  如:H2的燃烧热的热化学方程式:H2(g)+ O2(g)=H2O(l);△H=-286kJ·mol-1

  中和热的热化学方程式:

  NaOH(aq)+ H2SO4(aq)= Na2SO4(aq)+H2O(l);△H=-57.3kJ·mol-1

  二、化学反应与物质的能量

  1、放热反应:反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,热量的多少等于反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的差值。常见的放热反应有:燃烧、中和反应、常温下能自发发生的绝大多数的各类反应。

  2、吸热反应:反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量,热量的多少等于生成物具有的总能量与反应物具有的总能量的差值。常见的吸热反应有:水解反应、结晶水合物失水的反应、碳与二氧化碳或与水蒸气的反应等

  物质的能量越低,性质就越稳定;物质的能量越高,性质就越活泼。物质的化学能是化学键的能

  量,通过化学键的键能可计算反应热。

  如:反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H。△H == E(H-H)+E(Cl-Cl)-2E(H-Cl)。

  3、盖斯定律:化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。这就是盖斯定律。利用盖斯定律可以间接计算反应热。

  例如:C(s)+O2(g)=CO2(g);△H1 C(s)+ O2(g)=CO(g);△H2   CO(g)+ O2(g)=CO2(g);△H3

  依盖斯定律有:△H1=△H2+△H3

  基础过关

  第1课时 化学反应的焓变

  1.定义:化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以热量(或转换成相应的热量)来表示,称为焓变(ΔH),单位:kJ/mol 或 kJ•mol-1

  在化学反应中,旧键的断裂需要吸收能量,而新键的形成则放出能量。总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。

  任何一个化学反应中,反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。

  注意:

  (1) 反应热和键能的关系

  例如:1molH2和1molCl2反应生成2molHCl的反应热的计算。

  1moLH2分子断裂开H—H键需要吸收436kJ的能量;1molCl2分子断裂开Cl—Cl键需要吸收243kJ的能量,而2molHCl分子形成2molH—Cl键放出431kJ·mol-1×2mol=862kJ的能量,所以,该反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热

  △H=生成物分子形成时释放的总能量—反应物分子断裂时所需要吸收的总能量

  =862kJ·mol--436 kJ·mol-1-243 kJ·mol-1=183kJ·mol-1

  由于反应后放出的能量使反应本身的能量降低,故规定△H=反应物的键能总和—生成物的键能总和

  (2)反应焓变与反应条件的关系

  焓是科学家们为了便于计算反应热而定义的一个物理量,它的数值与物质具有的能量有关。对于一定量的纯净物质,在一定的状态(如温度、压强)下,焓有确定的数值。在同样的条件下,不同的物质具有的能量也不同,焓的数值也就不同;同一物质所处的环境条件(温度、压强)不同,以及物质的聚集状态不同,焓的数值也不同。焓的数值的大小与物质的量有关,在相同的条件下,当物质的物质的量增加一倍时,焓的数值也增加一倍。因此,当一个化学放映在不同的条件下进行,尤其是物质的聚集状态不同时,反应焓变是不同的。

  2.放热反应和吸热反应

  (1)放热反应:即有热量放出的化学反应,其反应物的总能量大于生成物的总能量。

  (2)吸热反应:即吸收热量的化学反应,其反应物的总能量小于生成物的总能量。

  3.化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式:

  由能量守恒可得:

  反应物的总能量:生成物的总能量+热量(放热反应)

  反应物的总能量:生成物的总能量-热量(吸热反应)

  4.燃料充分燃烧的两个条件

  (1)要有足够的空气

  (2)燃料与空气要有足够大的接触面。

  5.燃烧热与中和热

  1)燃烧热

  (1)概念:在101kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ/mol表示。

  注意:完全燃烧,是指物质中下列元素完全转变成对应的物质:C→CO2,H→H2,S→SO2等。

  (2)表示的意义:例如C的燃烧热为393.5kJ/mol,表示在101kPa时,1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。

  2)中和热

  (1)概念:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成 1 molH2O,这时的反应热叫中和热。

  (2)中和热的表示:H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1); △H=-57.3kJ/mol。

  3)使用化石燃料的利弊及新能源的开发

  (1)重要的化石燃料:煤、石油、天然气

  (2)煤作燃料的利弊问题

  ①煤是重要的化工原料,把煤作燃料简单烧掉太可惜,应该综合利用。

  ②煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘,对环境造成严重污染。

  ③煤作为固体燃料,燃烧反应速率小,热利用效率低,且运输不方便。

  ④可以通过清洁煤技术,如煤的液化和气化,以及实行烟气净化脱硫等,大大减少燃煤对环境造成的污染,提高煤燃烧的热利用率。

  (3)新能源的开发

  ①调整和优化能源结构,降低燃煤在能源结构中的比率,节约油气资源,加强科技投入,加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。

  ②最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富,且有些可以再生,为再生性能源,对环境没有污染或污染少。

  ●理解中和热时注意:

  ①稀溶液是指溶于大量水的离子。②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。③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,这部分反应热也不在中和热内。

  第2课时 热化学方程式

  1. 热化学方程式与普通化学方程式的区别有三点不同

  (1)热化学方程式必须标有热量变化。

  (2)热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态,因为反应热除跟物质的量有关外,还与反应物和生成物的聚集状态有关。

  (3)热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量,因此,有时可用分数表示,但要注意反应热也发生相应变化。

  2.书写热化学方程式时明确以下问题:

  (1)反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关,需要注明,未特别注明的指101kPa和25℃时的数据。

  (2)物质的聚集状态不同,反应吸收和放出的热量不同,因此要注明反应物和生成物的聚集状态。

  (3)热化学方程式中的热量数据,是与各化学计量数为物质的量时相对应的,不是几个分子反应的热效应。因此式中化学计量数可以是整数,也可以是分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的。

  (4)无论热化学方程式中化学计量数为多少,△H的单位总是KJ/mol,但△H的数值与反应式中的系数有关。

  典型例题

  例1、X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素,其相关信息如下表:
元素 相关信息
X X的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等
Y 常温常压下,Y单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积
Z Z和Y同周期,Z的电负性大于Y
W W的一种核素的质量数为63,中子数为34

  (1)Y位于元素周期表第____周期表____族,Y和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是____(写化学式)。

  (2)XY2是一种常用的溶剂,XY2的分子中存在____个σ键。在H―Y、H―Z两种共价键中,键的极性较强的是____,键长较长的是____。

  (3)W的基态原子核外电子排布式是____。W2Y在空气中煅烧生成W2O的化学方程式是________________。

  (4)处理含XO、YO2烟道气污染的一种方法,是将其在催化剂作用下转化为单质Y。

  已知:

  XO(g)+ O2(g)=XO2(g) H=-283.0 kJ·mol-2

  Y(g)+ O2(g)=YO2(g) H=-296.0 kJ·mol-1

  此反应的热化学方程式是____________________。

  答案:(1)3 VIA     HClO4  (2)2 H-Z H-Y

  (3)[Ar]3d104s1     2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2

  (4)2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2 (g) △H=-270kJ/mol

  解析:由表中可知,X为C Y为 S Z为 Cl W为Cu

  基础过关

  第3课时 反应焓变的计算

  1. 盖斯定律:对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应焓(热量)变是一样的。

  2. 据盖斯定律计算化学反应的焓变

  进行反应的焓变计算应注意的问题

  (1) 由于△H与反应物的物质的量有关,因此热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应。如化学计量数成倍减少或增加,则△H也要成倍的减少或成倍的增加。当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,正负号相反。

  在使用盖斯定律时,伴随着两个或多个方程式的加减处理时,△H的计算一定要带上正负号。

  反应热专题测试题

  一、选择题

  1、热化学方程式C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);△H =+131.3kJ/mol表示( )

  A.碳和水反应吸收131.3kJ能量

  B.1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3kJ热量

  C.1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气,并吸热131.3kJ

  D.1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.1kJ

  2、已知甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625kJ·g-1。下列热化学方程式中不正确的是( )

  A.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H =-890kJ/mol

  B. CH4(g)+O2(g)= CO2(g)+H2O(l);△H =-445kJ/mol

  C.CO2(g)+H2O(l)=CH4(g)+O2(g);△H =+445kJ/mol

  D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-55.625kJ/mol

  3、在烃分子中去掉2个氢原子形成一个双键是吸热反应,大约需117kJ/mol~125KJ/mol的热量,但1,3—环己二烯失去2个氢原子变成苯是放热反应,△H =-23.4kJ/mol,以上事实表明( )

  A.1,3—环己二烯加氢是吸热反应 B.苯加氢生成环己烷是吸热反应

  C.1,3—环己二烯比苯稳定 D.苯比1,3—环己二烯稳定

  4、X、Y二元素的原子,当它们分别获得两个电子形成稀有气体元素原子层结构时,X放出的热量大于Y放出的热量;Z、W两元素的原子,当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时,吸收能量W大于Z。则X、Y和Z、W分别形成的化合物中,离子化合物可能性最大的是( )

  A.Z2X     B.Z2Y     C.W2X    D.W2Y

  5、氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式分别为:

  H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l);△H= —285.8 kJ/mol

  CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g);△H= —283.0 kJ/mol

  C8H18(l) + 25/2O2(g) = 8CO2(g) + 9 H2O(l);△H= —5518 kJ/mol

  CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(l);△H= —890.3 kJ/mol

  相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最少的是

  A.H2(g)       B.CO(g)        C.C8H18(l)        D.CH4(g)

  6、已知反应:

  ①101kPa时,2C(s)+O2(g)=2CO(g);ΔH=-221kJ/mol

  ②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);ΔH=-57.3kJ/mol

  下列结论正确的是

  A.碳的燃烧热大于110.5kJ/mol B.①的反应热为221kJ/mol

  C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3kJ/mol

  D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出57.3kJ热量

  7、 25℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2800 kJ/mol,则下列热化学方程式正确的是

  A.C(s)+ O2(g)=CO(g);△H=-393.5 kJ/mol

  B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=+571.6 kJ/mol

  C.CH4g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g);△H=-890.3 kJ/mol

  D. C6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l);△H=-1 400 kJ/mol

  8.下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是

  A.碳酸钙受热分解 B.乙醇燃烧

  C.铝粉与氧化铁粉末反应 D.氧化钙溶于水

  9、下列各组热化学方程式中,化学反应的△H前者大于后者的是

  ①C(s)+O2(g)====CO2(g);△H1          C(s)+O2(g)====CO(g);△H2

  ②S(s)+O2(g)====SO2(g);△H3           S(g)+O2(g)====SO2(g);△H4

  ③H2(g)+O2(g)===H2O(l);△H5           2H2(g)+O2(g)====2H2O(l);△H6

  ④CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g);△H7           CaO(s)+H2O(l)====Ca(OH)2(s);△H8

  A.① B.④ C.②③④ D.①②③

  10、某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中P表示压强,T表示温度,n表示物质的量):

  根据以上规律判断,下列结论正确的是

  A.反应Ⅰ:△H>0,P2>P1        B.反应Ⅱ:△H<0,T1>T2

  C.反应Ⅲ:△H>0,T2>T1;或△H<0,T2<T1    D.反应Ⅳ:△H<0,T2>T1

  11、在同温同压下,下列各组热化学方程式Q2>Q1的是( )

  A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-Q2

  B.S(g)+O2(g)=SO2(g);△H=-Q1 S(s)+O2(g)=SO2(g);△H=-Q2

  C. C(s)+O2(g)=CO(g);△H=-Q1       C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-Q2

  D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=-Q1   H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=-Q2


  12、100gC不完全燃烧所得产物中,CO所占体积为1/3,CO2为2/3,且C(s)+O2(g)=CO(g);△H=-110.35kJ/mol        CO(g)+O2(g)=CO2(g);△H=-282.57kJ/mol:与这些碳完全燃烧相比,损失的热量为( )

  A.39.292kJ        B.3274.3kJ         C.784.92kJ         D.2489.44kJ

  13、强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=-57.3kJ/mol,向1L0.5mol·L-1的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸;②浓H2SO4;③稀硝酸,恰好完全反应的热效应△H1、△H2、△H3的关系正确的是( )

  A.△H1>△H2>△H3 B. △H1<△H3<△H2

  C.△H1=△H3>△H2 D.△H1>△H3>△H2

  14、对下列化学反应热现象,不正确的说法是( )

  A.放热的反应发生时不必加热 B.化学反应一定有能量变化

  C.化学反应一般地说,吸热反应需要加热后才能发生

  D.化学反应热效应数值与反应物质多少有关

  15、以NA代表阿伏加德罗常数,则关于热化学方程式C2H2(g)+ O2=2CO2(g)+H2O(l);△H=-1300kJ/mol的说法中,正确的是( )

  A.有10NA个电子转移时,该反应放出1300kJ的能量

  B.有NA个水分子生成且为液体时,吸收1300kJ的能量

  C.有2NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量

  D.有8NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量

  16、完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,已知为了完全吸收生成的二氧化碳,消耗掉8mol·L-1的氢氧化钠溶液50mL,则无水乙醇的燃烧热放出的热量不可能是( )

  A.10Q B.10Q~5Q C.大于10Q D.小于5Q

  17、下列说法正确的是( )

  A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

  B.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应

  C.反应物和生成物所具有的总能量决定了放热还是吸热

  D.吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生反应

  二、填空题

  18、0.3mol气态高能燃料乙硼烷(分子式B2H6),在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,则其热化学方程式为________________。又已知H2O(l)=H2O(g);△H=44kJ·mol-1,则11.2L标准状况下的乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_________kJ。

  19、如图所示,把试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再用滴管滴入5mL盐酸于试管中。试回答下列回答:

  (1)实验中观察到的现象是____________________。

  (2)产生上述现象的原因是____________________。

  (3)写出有关反应的离子方程式________________。

  (4)由实验推知,MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”“小于”“等于”)镁片和盐酸的总能量。

  20、称取等质量为(ag)胆矾两份。把一份溶于bg水中,测知其溶解时吸收Q1kJ热量;把另一份脱水后溶于bg水中,测得其溶解时放热Q2kJ。

  (1)胆矾的溶解热为______kJ·mol-1,是______(填”吸热”或“放热”)

  (2)无水硫酸铜的溶解热为______kJ·mol-1,是______过程。

  (3)从以上数据可知,胆矾脱水是______过程,1mol胆矾脱水需______kJ·mol-1热量。

  21、在101kPa时,H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00mol液态H2O。

  (1)放出571.6kJ的热量,H2的燃烧热为________,表示H2燃烧热的热化学方程式为____________。

  (2)1.00L 1.00mol/L H2SO4溶液与2.00L 1.00mol/L NaOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,该反应的中和热为___________,表示其中和热的热化学方程式为____________________。

  23.CO、CH4均为常见的可燃性气体。

  (1)等体积的CO和CH4在相同条件下分别完全燃烧,转移的电子数之比是_______。

  (2)已知在101 kPa时,CO的燃烧热为283 kJ/mol。相同条件下,若2 molCH4完全燃烧生成液态水,所放出的热量为1 mol CO完全燃烧放出热量的6.30 倍,CH4完全燃烧反应的热化学方程式是:______。

  (3)120℃、101 kPa下,a mL由CO、CH4组成的混合气体在bmL O2中完全燃烧后,恢复到原温度和压强。

  ① 若混合气体与O2恰好完全反应,产生b mL CO2,则混合气体中CH4的体积分数为______(保留2位小数)。

  ② 若燃烧后气体体积缩小了a/4 mL ,则a与b关系的数学表示式是______。


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