高考化学复习知识与练习:反应热 盖斯定律 (原卷版).docx
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1、化学反应与能量变化化学反应与能量变化 4.1 反应热反应热 盖斯定律盖斯定律 【名师预测】【名师预测】 1.下列有关能量的判断和表示方法正确的是 ( ) A由 C(s,石墨)=C(s,金刚石) H=1.9 kJ/mol,可知:石墨比金刚石更稳定 B等质量的硫蒸气和固体硫分别完全燃烧,后者放出的热量更多 C由 H (aq)OH(aq)=H 2O(l) H=57.3 kJ mol 1,可知:含 1 mol H 2SO4的浓溶液与含 1 mol NaOH 的 溶液混合,放出的热量等于 57.3 kJ D 2 g H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量, 则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)
2、O2(g)=2H2O(l) H=571.6 kJ 2.用 CH4催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染。已知: CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H=574 kJ mol 1 CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H=1 160 kJ mol 1 下列说法不正确的是 ( ) A反应均为放热反应 B等物质的量的甲烷分别发生反应,转移电子数相同 C由反应可推知:CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l) H=a kJ mol 1,a574 D若用标准状况下 4.48 L CH4还原 NO2至 N2,放出的热量为
3、173.4 kJ 3.已知:1 mol 晶体硅中含有 2 mol SiSi 键。 Si(s)O2(g)=SiO2(s) H,其反应过程与能量变化如图所示。 化学键 SiO O=O SiSi 断开 1 mol 共价键所需能量/kJ 460 500 176 下列说法中正确的是 ( ) A晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能 B二氧化硅稳定性小于硅的稳定性 CH=988 kJ mol 1 DH=ac 4.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应措施。化学反 应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。 (1)实验测得 5 g 甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气
4、体和液态水时释放出 113.5 kJ 的热量,试写出甲 醇燃烧的热化学方程式:_。 (2)由气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就 是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量, 形成化学键又会释放能量。 化学键 HH NH NN 键能/(kJ mol 1) 436 391 945 已知反应:N2(g)3H2(g)2NH3(g) H=a kJ mol 1,试根据表中所列键能数据估算 a 的值为 _。 (3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知: C(s,石墨
5、)O2(g)=CO2(g) H1=393.5 kJ mol 1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H2=571.6 kJ mol 1 2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) H3=2 599 kJ mol 1 根据盖斯定律,计算 298 K 时由 C(s,石墨)和 H2(g)生成 1 mol C2H2(g)反应的焓变:_。 【知识精讲】【知识精讲】 考点一、焓变、反应热 1.焓变和反应热 (1)焓(H):用于描述物质所具有能量的物理量。 (2)焓变(H):H=H(生成物)H(反应物),单位 kJ mol 1。 (3) 反应热: 当化学反应在一定温度下进行时, 反应所放
6、出或吸收的热量, 通常用符号 Q 表示, 单位 kJ mol 1。 (4)焓变与反应热的关系 对于恒压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能,则有:H=Qp。 (5)反应热、活化能图示 在无催化剂的情况下,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,H=E1E2。 催化剂能降低反应的活化能,但不影响焓变的大小。 2.吸热反应与放热反应 (1)从能量高低角度理解 放热反应 吸热反应 图示 能量高低 反应物的总能量大于生成物的总能量,H0 说明 a 表示断裂旧化学键吸收的能量,也可以表示反应的活化能。 b 表示生成新化学键放出的能量,也可以表示活化分子结合成生成物分子所释放的
7、能量。 图中 c 表示反应的反应热,可通过计算焓变值求得。 计算 H生成物的总能量反应物的总能量 (2)从化学键角度理解 H反应物的总键能生成物的总键能。 (3)常见的放热反应与吸热反应 放热反应 吸热反应 常见反应 可燃物的燃烧 酸碱中和反应 金属与酸的置换反应 物质的缓慢氧化 铝热反应 大多数化合反应 弱电解质的电离 盐类的水解反应 Ba(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 的反应 C 和 H2O(g)、C 和 CO2的反应 大多数的分解反应 注意:化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热,但这并不是唯一的表现形式,其他的还有发光、放 电等。 化学反应表现为吸热或放热,与反应的条件没有必然关
8、系,而是取决于反应物和生成物具有的总能量(或 焓)的相对大小。 化学反应表现为吸热或放热,与反应开始时是否需要加热无关。需要加热的反应不一定是吸热反应,如 C O2CO2为放热反应;不需要加热的反应也不一定是放热反应,如 Ba(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 的反应为 吸热反应。 考点二、热化学方程式 1.概念:表示参加反应的物质的量和反应热关系的化学方程式。 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能量变化。例如:H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H= 285.8 kJ mol 1,表示在 25 和 1.01 105 Pa 下,1 mol 氢气和 0.5 mo
9、l 氧气完全反应生成 1 mol 液态水时 放出 285.8 kJ 的热量。 3.书写步骤 4.注意事项 (1)热化学方程式不注明反应条件。 (2)热化学方程式不标“”“”,但必须用 s、l、g、aq 等标出物质的聚集状态,对于同素异形体,除注明聚 集状态外,还要注明名称。 (3)热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,其 H 必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。 5.判断热化学方程式正误的“5 审” 考点三、燃烧热与中和热 能源 1.燃烧热 2.中和热 (1)中和热的概念及表示方法 (2)中和热的测定 装置: 计算公式 H=0.418(t2t1) 0.025 kJ mol 1(t 1起始
10、温度,t2终止温度) 。 实验步骤 几个注意问题。 注意事项 a.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散失。 b.为保证酸完全中和,采取的措施是使碱稍过量。 c. 实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜丝导热性好,比用环形玻璃搅拌棒误差大。 d.为保证实验结果的准确性,重复实验 23 次,取其平均值。 误差分析。 a.分析的依据 看实验中有哪些因素能造成(t2t1)出现误差。若(t2t1)偏大,则|H|偏大;若(t2t1)偏小,则|H |偏小。 b.误差分析实例 50 mL 0.50 mol L 1 盐酸与 50 mL 0.55 mol L 1Na
11、OH 溶液反应的误差分析: 引起误差的实验操作 t2t1 |H| 保温措施不好 偏小 偏小 搅拌不充分 偏小 偏小 所用酸、碱浓度过大 偏大 偏大 用同浓度的氨水代替 NaOH 溶液 偏小 偏小 用同浓度的醋酸代替盐酸 偏小 偏小 用 50 mL 0.50 mol L 1NaOH 溶液 偏小 偏小 (3)燃烧热和中和热 由于中和反应和燃烧均是放热反应,因此表示中和热和燃烧热的 H 要带“”号。如:某物质的燃烧热为 H=Q kJ mol 1。 表示燃烧热、中和热的热化学方程式 3.能源 考点四、反应热的计算和比较 1.反应热的计算 (1)根据化学方程式计算反应热 反应热的绝对值与各物质的物质的量
12、成正比,依据热化学方程式中的 H 求反应热, 注意事项 a.热化学方程式中化学计量数表示的是实际参加反应物质的物质的量。 b.列比例时注意上下单位一致。 (2)根据键能计算反应热 计算公式:H=反应物的键能总和生成物的键能总和。 根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目,中学阶段常见单质、化合物 中所含共价键的种类和数目。 物质 CO2(C=O) CH4(CH) P4(PP) SiO2(SiO) 石墨 (CC) 金 刚 石 (CC) S8(SS) Si(SiSi) 每mol物 质 所 含 2mol 4mol 6mol 4mol 1.5mol 2mol 8mol 2mol
13、 键数 (3)利用盖斯定律计算反应热 盖斯定律 a.内容:对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应焓变都一样。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。如图,H=H1H2。 b.特点:反应的热效应只与始态、终态有关,与途径无关。 c.盖斯定律的意义 盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方 法测定。 利用盖斯定律计算反应热的一般步骤 2.反应热大小的比较 (1)总体原则 比较 H 的大小时,必须把反应热的“”“”与反应热的数值看作一个整体进行比较。对放热反应,放热 越多,H 越小;对吸热反应,吸热越多
14、,H 越大。 反应物的化学计量数不同,则 H 不同。 同一物质,状态不同,反应热也不同。 如 A(g)A(l)A(s)。 (2)比较类型 直接比较法 a.物质燃烧时,可燃物物质的量越大,燃烧放出的热量越多。 b.等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。 c.生成等量的水时, 强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的 热量多。 d.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热量要小于相应热化学方程式中的反 应热数值。例如:2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H=197 kJ mol 1,表示 2 mol SO 2(
15、g)和 1 mol O2(g)完全 反应生成 2 mol SO3(g)时,放出的热量为 197 kJ,实际上向密闭容器中通入 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g),反 应达到平衡后,放出的热量要小于 197 kJ。 盖斯定律比较法 a.同一反应,生成物状态不同时 如 A(g)B(g)=C(g) H10 A(g)B(g)=C(l) H20 C(g)=C(l) H30 H1H3=H2,H10,H20,H30, 所以 H2H1。 b.同一反应,反应物状态不同时 如 S(g)O2(g)=SO2(g) H10 S(s)O2(g)=SO2(g) H20 S(g)=S(s) H30 H2H3H
16、1,H10,H20,H30, 所以 H1H2。 【典题精练】【典题精练】 1.(2017 江苏高考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3 )。下列说法不正确 的是( ) C(s) + H2O(g)=CO(g) + H2 (g) H1 = akJ mol1 CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2 (g) H2 = bkJ mol1 CO2 (g) + 3H2 (g)=CH3OH(g) + H2O(g) H3 = ckJ mol1 2CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g) H4 = dkJ mol1 A反应、为反应提供原料气 B反应也是 CO2资源化利
17、用的方法之一 C反应 CH3OH(g)=1 2CH3OCH3 (g) + 1 2H2O(l)的 H = d 2kJ mol 1 D反应 2CO(g) + 4H2 (g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g)的 H = ( 2b + 2c + d ) kJmol1 2.(2016 江苏高考)通过以下反应均可获取 H2。下列有关说法正确的是 ( ) 太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H1=+571.6 kJ mol-1 焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) =CO(g)+H2(g) H2=+131.3 kJ mol-1 甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(
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