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文檔簡介
第六章
化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.能辨識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式,能解釋化學(xué)變化中能量變化的本質(zhì)。2.能進(jìn)行反應(yīng)焓變的簡單計(jì)算,能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化,能運(yùn)用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)。3.能舉例說明化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用,能分析能源的利用對(duì)自然環(huán)境和社會(huì)發(fā)展的影響。1.變化觀念與平衡思想:認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成,并伴有能量的轉(zhuǎn)化;能多角度、動(dòng)態(tài)地分析熱化學(xué)方程式,能運(yùn)用熱化學(xué)反應(yīng)原理解決實(shí)際問題。2.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:確認(rèn)能源對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn),具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念,能對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題作出正確的價(jià)值判斷。[目標(biāo)導(dǎo)航][自主測(cè)評(píng)]1.易錯(cuò)易混辨析(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)活化能越大,表明斷裂舊化學(xué)鍵需要的能量越高。()(2)吸熱反應(yīng)中,反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量高于生成物形成化學(xué)鍵放出的總能量。()(3)同溫同壓下,反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同。()kJ·mol-1表示的意義:25℃、101kPa發(fā)生上述反應(yīng)生成1molH2O(g)時(shí)放出241.8kJ的熱量。()(5)熱化學(xué)方程式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)不僅表示分子數(shù)也表示物質(zhì)的量。()答案:(1)√
(2)√(3)×錯(cuò)因:化學(xué)反應(yīng)的焓變只與反應(yīng)前后物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān),與化學(xué)反應(yīng)條件無關(guān)。 (4)√(5)×錯(cuò)因:熱化學(xué)方程式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示各物質(zhì)的物質(zhì)的量。2.中國學(xué)者在水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH]中突破了低溫下高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率不能兼得的難題,該過程是基于雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化實(shí)現(xiàn)的。反應(yīng)過程示意圖如下:下列說法正確的是()A.過程Ⅰ、過程Ⅲ均為放熱過程B.過程Ⅲ生成了具有極性共價(jià)鍵的H2、CO2C.使用催化劑降低了水煤氣變換反應(yīng)的ΔHD.圖示過程中的H2O均參與了反應(yīng)過程答案:D
3.2023年10月26日11時(shí)14分,神舟十七號(hào)載人飛船點(diǎn)火升空成功發(fā)射。肼(N2H4是一種良好的火箭推進(jìn)劑,其與適當(dāng)?shù)难趸瘎?如過氧化氫、氧氣等)配合,可組成比沖最高的可貯存液體推進(jìn)劑,液態(tài)肼和液態(tài)過氧化氫混合反應(yīng)時(shí),即產(chǎn)生大量氮?dú)夂退魵?,并放出大量熱。若每生?molN2,放出642kJ的熱量,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________。
答案:N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g),ΔH=-642kJ·mol-1考點(diǎn)一反應(yīng)熱焓變1.化學(xué)反應(yīng)的過程質(zhì)量能量2.基本概念(1)內(nèi)能(U)內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和,受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。 (2)體系、環(huán)境與熱量①體系:容器中的反應(yīng)物及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個(gè)反應(yīng)體系,簡稱體系(又稱系統(tǒng))。
②環(huán)境:與體系相互影響的其他部分,如盛溶液的容器和溶液之外的空氣等可看作環(huán)境。 ③熱量是指因溫度不同而在體系與環(huán)境之間交換或傳遞的________。能量(3)焓和焓變?chǔ)kJ·mol-1kJ/mol(4)反應(yīng)熱等于ΔH
①概念:反應(yīng)熱是在等溫條件下,化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量。 ②反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系:在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)熱______反應(yīng)的焓變,用符號(hào)______表示。3.吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)大于<負(fù)值
(1)放熱反應(yīng):釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)物的總能量______生成物的總能量。反應(yīng)體系的能量降低,故ΔH_____0,即ΔH為______。小于升高>正值
(2)吸熱反應(yīng):吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)物的總能量_____生成物的總能量。反應(yīng)體系的能量_______,故ΔH_____0,即ΔH為_______。吸熱反應(yīng)(ΔH>0)放熱反應(yīng)(ΔH<0)①Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)②大多數(shù)的分解反應(yīng)③弱電解質(zhì)的電離④鹽類水解⑤C和H2O(g)、C和CO2的反應(yīng)①中和反應(yīng)②燃燒反應(yīng)③金屬與酸或氧氣的反應(yīng)④鋁熱反應(yīng)⑤酸性氧化物或堿性氧化物與水的反應(yīng)⑥大多數(shù)的化合反應(yīng)(3)常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)4.反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因吸熱>放熱<考點(diǎn)二熱化學(xué)方程式能量1.熱化學(xué)方程式既表示化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化,也表示化學(xué)反應(yīng)的______變化。如:2molH2(g)與1molO2(g)反應(yīng)生成
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1
表示在25℃、101kPa條件下,______________________________________________________________________。2mol液態(tài)水時(shí)放出的熱量為571.6kJ
2.熱化學(xué)方程式中必須標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài),固體(s)、液體(l)、氣體(g)、水溶液(aq),若為同素異形體,還要注明名稱。 3.熱化學(xué)方程式要注明反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)。如不注明,即表示在25℃和101kPa下測(cè)定。整數(shù)分?jǐn)?shù)同等倍數(shù)
4.熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)為物質(zhì)的量。故化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是______,也可以是________。當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí),其ΔH也______________的改變。 5.要注明ΔH的符號(hào)和單位:“+”代表_______,“-”代表_________,單位為___________。吸熱放熱kJ·mol-1考點(diǎn)三反應(yīng)熱的測(cè)定中和熱和燃燒熱1.中和反應(yīng)反應(yīng)熱及其測(cè)定(1)中和反應(yīng)反應(yīng)熱1molH2O(l)
在稀溶液中,強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成______________時(shí)所放出的熱量。(2)測(cè)定原理c=4.18J·g-1·℃-1=4.18×10-3kJ·g-1·℃-1;n為生成H2O的物質(zhì)的量。稀溶液的密度用1g·mL-1
進(jìn)行計(jì)算。(3)裝置如圖(4)注意事項(xiàng)①隔熱層及杯蓋的作用是保溫、隔熱,減少熱量損失。②為保證酸、堿完全中和,常使堿稍稍過量(0.50mol·L-1鹽酸、0.55mol·L-1
NaOH溶液等體積混合)。③實(shí)驗(yàn)時(shí)不能用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器。因?yàn)殂~絲導(dǎo)熱性好,比用玻璃攪拌器誤差大。2.燃燒熱(1)燃燒熱①概念:在101kPa時(shí),1mol純物質(zhì)完全燃燒,生成指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量。②意義:衡量燃料燃燒時(shí)放出熱量的多少。
如碳的燃燒熱ΔH=-393.5kJ·mol-1,表示在25℃、101kPa條件下,1molC(s)完全燃燒生成CO2(g)放出393.5kJ的熱量。燃燒元素CHSN穩(wěn)定產(chǎn)物及狀態(tài)CO2(g)H2O(l)SO2(g)N2(g)
(2)對(duì)完全燃燒的理解 (3)根據(jù)燃燒熱計(jì)算反應(yīng)放出熱量:Q放=n(可燃物)×|ΔH(燃燒熱)|。
3.燃料的選擇及能源 (1)燃料的選擇原則:①______________;②______________;③____________________________。保護(hù)環(huán)境熱值大小穩(wěn)定性、來源、價(jià)格、運(yùn)輸?shù)?2)能源及利用煤石油天然氣不可再生再生可考點(diǎn)四蓋斯定律及應(yīng)用1.蓋斯定律(1)內(nèi)容始態(tài)和終態(tài)反應(yīng)的途徑
對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng),無論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的。即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的_____________有關(guān),而與______________無關(guān)。 (2)意義
間接計(jì)算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。轉(zhuǎn)化關(guān)系反應(yīng)熱間的關(guān)系ΔH1=____________ΔH1=____________ΔH=____________(3)應(yīng)用aΔH2-ΔH2ΔH1+ΔH22.反應(yīng)熱的大小比較(1)根據(jù)反應(yīng)物的量的大小關(guān)系比較反應(yīng)焓變的大?、?H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH2反應(yīng)②中H2
的量更多,因此放熱更多,故ΔH1____ΔH2。>(2)根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的程度比較反應(yīng)焓變的大?、蹸(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH4反應(yīng)④中,C完全燃燒,放熱更多,故ΔH3______ΔH4。(3)根據(jù)反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)比較反應(yīng)焓變的大?、軸(g)+O2(g)===SO2(g)ΔH5⑥S(s)+O2(g)===SO2(g)ΔH6>方法一:圖像法,畫出上述兩反應(yīng)能量隨反應(yīng)過程的變化曲線。由圖像可知:ΔH5____ΔH6。<<<方法二:通過蓋斯定律構(gòu)造新的熱化學(xué)方程式。
由⑤-⑥可得S(g)===S(s)
ΔH=ΔH5-ΔH6______0,故ΔH5______ΔH6。(4)根據(jù)特殊反應(yīng)的焓變情況比較反應(yīng)焓變的大小
由⑦-⑧可得2Al(s)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+Al2O3(s)ΔH已知鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH=ΔH7-ΔH8_______0,故ΔH7______ΔH8。<<考向1化學(xué)反應(yīng)過程中的熱效應(yīng)及分析生反應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()1.(2023年濰坊一中模擬)研究表明N2O與CO在Fe+作用下發(fā)A.反應(yīng)總過程ΔH<0B.Fe+使反應(yīng)的活化能減小C.FeO+是該反應(yīng)的催化劑D.Fe++N2O―→FeO++N2、FeO++CO―→Fe++CO2兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)
解析:反應(yīng)總過程為N2O+CO===N2+CO2,根據(jù)圖示可知,反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,為放熱反應(yīng),ΔH<0,A正確;答案:C根據(jù)反應(yīng)歷程,F(xiàn)e+為催化劑,能夠降低反應(yīng)的活化能,B正確;FeO+為中間產(chǎn)物,而不是催化劑,C錯(cuò)誤;根據(jù)圖示,F(xiàn)e++N2O―→FeO++N2、FeO++CO―→Fe++CO2兩反應(yīng)中反應(yīng)物總能量均高于生成物總能量,均為放熱反應(yīng),D正確。2.活潑自由基與氧氣的反應(yīng)一直是關(guān)注的熱點(diǎn)。HNO自由基與O2
反應(yīng)過程的能量變化如圖所示:下列說法正確的是()A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.產(chǎn)物的穩(wěn)定性:P1>P2C.該歷程中最大正反應(yīng)的活化能E正=186.19kJ·mol-1D.相同條件下,由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率:v(P1)<v(P2)
解析:物質(zhì)反應(yīng)圖像圖中重點(diǎn)看起點(diǎn)、終點(diǎn),分清反應(yīng)物和產(chǎn)物,注意圖像正反應(yīng)的活化能與逆反應(yīng)的活化能的區(qū)別與聯(lián)系(ΔH=E正-E逆)。由題圖可以看出,反應(yīng)物的能量高于產(chǎn)物P1、P2的能量,反應(yīng)為放熱反應(yīng),A錯(cuò)誤;能量越低越穩(wěn)定,P1能量高于P2,所以穩(wěn)定性P2>P1,B錯(cuò)誤;由圖示可知中間產(chǎn)物Z到過渡態(tài)Ⅳ所需的活化能最大,則E正=-18.92kJ·mol-1-(-205.11kJ·mol-1)=186.19kJ·mol-1,C正確;由圖示可知,由Z到產(chǎn)物P1所需的活化能低于由Z到產(chǎn)物P2所需的活化能,則由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率v(P1)>v(P2),D錯(cuò)誤。答案:C[方法技巧]解題流程——三步突破能量變化能壘圖考向2熱化學(xué)方程式的書寫及判斷3.(高考組合)按要求書寫熱化學(xué)方程式。(1)(2022年河北卷)298K時(shí),1gH2
燃燒生成H2O(g)放熱121kJ,1molH2O(l)蒸發(fā)吸熱44kJ,表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式為______________________。(2)(2021年海南卷)已知25℃,100kPa時(shí),1mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l),放出2804kJ熱量。則25℃時(shí),CO2(g)和H2O(l)經(jīng)光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的熱化學(xué)方程式為________________。
(3)(2021年天津卷)合成氨反應(yīng)常使用鐵觸媒提高反應(yīng)速率。如圖分別為有、無鐵觸媒時(shí),反應(yīng)的能量變化示意圖。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________。
解析:(1)298K時(shí),1gH2燃燒生成H2O(g)放熱121kJ,1molH2O(l)蒸發(fā)吸熱44kJ,則1molH2
燃燒生成1molH2O(l)放熱ΔH=-286kJ·mol-1。
(2)由題意可知,反應(yīng)①為1mol葡萄糖在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出2804kJ的熱量,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l)
ΔH=-2804kJ·mol-1,二氧化碳和液態(tài)水經(jīng)光合作用生成葡萄糖和氧氣的反應(yīng)為葡萄糖燃燒的逆反應(yīng),生成1mol葡萄糖會(huì)吸收2804kJ的熱量,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為6CO2(g)+6H2O(l)===C6H12O6(s)+6O2(g)
ΔH=+2804kJ·mol-1
(3)由圖可知,1molN2
和3molH2
反應(yīng)時(shí),放出的熱量為2NH3(g)(a-b)kJ,所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N2(g)+3H2(g)ΔH=-(a-b)kJ·mol-1。
(2)6CO2(g)+6H2O(l)===C6H12O6(s)+6O2(g)ΔH=+2804kJ·mol-1。(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-(a-b)kJ·mol-1
4.中國對(duì)環(huán)保需求大幅度提升,我們以清潔運(yùn)輸要求和行業(yè)管理為重點(diǎn),積極推動(dòng)鋼鐵、電力等行業(yè)的運(yùn)輸清潔化,不少涉及大宗貨物的運(yùn)輸企業(yè)積極采購國6新車和新能源汽車,推動(dòng)各地在公交、輕型物流、港口民航領(lǐng)域積極推廣新能源汽車,中國新能源公交車占比從2015年20%,提升到現(xiàn)在60%以上。汽車的生產(chǎn)制造過程環(huán)保水平也明顯提升,近年來,汽車產(chǎn)業(yè)在揮發(fā)性有機(jī)物治理方面做了大量的工作,轎車基本實(shí)現(xiàn)水性化、自動(dòng)化、智能化噴涂,噴涂工藝實(shí)現(xiàn)密閉化。
(1)汽車尾氣中的NO和CO在催化轉(zhuǎn)化器中反應(yīng)生成兩種無毒無害的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)和指定溫度下,由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol化合物時(shí)的反應(yīng)熱稱為該化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。已知CO(g)、CO2(g)、NO(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別為-110.5kJ·mol-1、-393.5kJ·mol-1、+90.25kJ·mol-1。寫出催化轉(zhuǎn)化器中反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:____________________________________________。
(2)減少CO2
的排放量以及利用CO2與H2
的反應(yīng)合成新能源是實(shí)現(xiàn)世界氣候峰會(huì)目標(biāo)的有效途徑。I.CO2
催化加氫合成二甲醚CH3OH(g)技術(shù)能有效利用CO2
資源。已知①CO2(g)+3H2(g)+H2O(g)ΔH1=-49.0kJ·mol-1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2OΔH2=-25.0kJ·mol-1
CO2催化加氫直接合成二甲醚反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________。(2)根據(jù)蓋斯定律,將反應(yīng)①×2+②即得:2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g),ΔH=2×(-49.0kJ·mol-1)-25.0kJ·mol-1=-123kJ·mol-1,則CO2催化加氫直接合成二甲醚反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2CO2(g)+6H2(g)―→CH3OCH3(g)+3H2O(g)
ΔH=-123kJ·mol-1。答案:(1)2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.5kJ·mol-1(2)2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=-123kJ·mol-1[方法技巧]書寫熱化學(xué)方程式的程序考向3蓋斯定律的應(yīng)用
5.(1)(2021年廣東卷節(jié)選)我國力爭于2030年前做到碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CH4
與CO2重整是CO2
利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng):(a)CH4(g)+CO2(g)(b)CO2(g)+H2(g)
2CO(g)+2H2(g)ΔH1CO(g)+H2O(g)ΔH2(c)CH4(g)(d)2CO(g)C(s)+2H2(g)ΔH3
CO2(g)+C(s)ΔH4(e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)ΔH5
根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)(a)的ΔH1=________________________(寫出一個(gè)代數(shù)式即可)。物質(zhì)H2(g)C(石墨,s)C6H6(l)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-285.8-393.5-3267.5
(2)(2021年河北卷節(jié)選)大氣中的二氧化碳主要來自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時(shí),相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:25℃時(shí)H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________。答案:(1)ΔH2+ΔH3-ΔH5
或ΔH3-ΔH4(2)6C(石墨,s)+3H2(g)===C6H6(l)
ΔH=+49.1kJ·mol-16.(1)(2022年全國甲卷)TiO2
轉(zhuǎn)化為TiCl4
有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+172kJ·mol-1(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2=-51kJ·mol-1則反應(yīng)2C(s)+O2(g)===2CO(g)的ΔH為__________kJ·mol-1。(2)(2022年全國乙卷)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:①2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(g)
ΔH1=-1036kJ·mol-1②4H2S(g)+2SO2(g)===3S2(g)+4H2O(g)
ΔH2=+94kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
ΔH3=-484kJ·mol-1計(jì)算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)===S2(g)+2H2(g)的ΔH4=______kJ·mol-1。答案:(1)-223(2)+170[方法技巧]利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的兩種方法(1)虛擬路徑法:根據(jù)題意虛擬物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程,然后根據(jù)蓋斯定律列式求解,即可求出目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱。
(2)方程加和法:分析題給熱化學(xué)方程式,并進(jìn)行適當(dāng)加減得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也一并作相應(yīng)的加減運(yùn)算,思維流程如下:物質(zhì)(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/kJ·mol-l249218391000-136-242考向4反應(yīng)熱的計(jì)算7.(2022年浙江6月)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,下列物質(zhì)氣態(tài)時(shí)的相對(duì)能量如下表:可根據(jù)HO(g)+HO(g)===H2O2(g)計(jì)算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-l。下列說法不正確的是(
)A.H2的鍵能為436kJ·mol-1B.O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C.解離氧氧單鍵所需能量:HOO<H2O2D.H2O(g)+O(g)===H2O2(g)
ΔH=-143kJ·mol-1
解析:本題主要是考查陌生情境下根據(jù)鍵能數(shù)據(jù),確定其他鍵能或焓變,其思路是“抓鍵的實(shí)質(zhì)——斷裂與成鍵”來分析。由氣答案:C態(tài)時(shí)H、H2的相對(duì)能量可知,H2的鍵能為218kJ·mol-1×2=436kJ·mol-1,A正確;由表格中數(shù)據(jù)可知O2的鍵能為249kJ·mol-1×2=498kJ·mol-1,而H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-1,214kJ·mol-1×2<498kJ·mol-1,B正確;HOO中解離O—O鍵所需能量為249kJ·mol-1+39kJ·mol-1-10kJ·mol-1=278kJ·mol-1,H2O2中解離O—O鍵所需能量為214kJ·mol-1,C錯(cuò)誤;由表中數(shù)據(jù)可知ΔH=-136kJ·mol-1+242kJ·mol-1-249kJ·mol-1=-143kJ·mol-1,D正確。8.CH4
超干重整CO2
的催化轉(zhuǎn)化如圖1所示:
已知相關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖2所示,過程Ⅰ的熱化學(xué)方程式為___________________________________________________。
解析:據(jù)CH4
超干重整CO2
的催化轉(zhuǎn)化圖,過程Ⅰ的化學(xué)反應(yīng)為CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)。由能量—反應(yīng)過程曲線得熱化學(xué)方程式:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)ΔH=+206.2kJ·mol-1(ⅰ) ΔH=-165kJ·mol-1(ⅱ)
(ⅰ)×2+(ⅱ)得過程Ⅰ的熱化學(xué)方程式:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.4kJ·mol-1。
答案:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.4kJ·mol-1。物質(zhì)CO2(C==O)CH4(C==H)P4(P—P)SiO2(Si==O)石墨金剛石S8(S—S)Si鍵數(shù)24641.5282[方法突破]計(jì)算反應(yīng)熱(ΔH)的四種常用方法(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的焓值計(jì)算:ΔH=H(生成物)-H(反應(yīng)物)。(2)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計(jì)算:ΔH=∑E(反應(yīng)物鍵能)-∑E(生成物鍵能)。常見物質(zhì)(1mol)中化學(xué)鍵數(shù)目見下表:(3)根據(jù)正、逆反應(yīng)的活化能計(jì)算:ΔH=Ea(正反應(yīng))-Ea(逆反應(yīng)),Ea
代表活化能。(4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱,利用已知熱化學(xué)方程式疊加計(jì)算反應(yīng)熱??枷?反應(yīng)熱的大小比較9.(2021年浙江6月選考)相同溫度和壓強(qiáng)下,關(guān)于反應(yīng)的ΔH,下列判斷正確的是()A.ΔH1>0,ΔH2>0B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
解析:一般烯烴與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)為放熱反應(yīng),但是,由于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的特殊性決定了苯環(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1,3-環(huán)己二烯時(shí),破壞了苯環(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,因此該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。環(huán)己烯、1,3-環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)均為放熱反應(yīng),則ΔH1<0,ΔH2<0,A錯(cuò)誤;苯分子中沒有碳碳雙鍵,其中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的特殊的共價(jià)鍵,其與氫氣完全加成的反應(yīng)熱不等于環(huán)己烯、1,3-環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)的反應(yīng)熱之和,即ΔH3≠ΔH1+ΔH2,B錯(cuò)誤;環(huán)己烯、1,3-環(huán)己二烯分別與氫氣發(fā)生的加成反應(yīng)均為放熱反應(yīng),則有ΔH1<0,ΔH2<0,由于1mol1,3-環(huán)己二烯與氫氣完全加成后消耗的氫氣是等量環(huán)己烯的2倍,故其放出的熱量更多,其ΔH1>ΔH2;苯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1,3-環(huán)己二烯的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)(ΔH4>0),根據(jù)蓋斯定律可知,苯與氫氣完全加成的反應(yīng)熱ΔH3=ΔH4+ΔH2,則ΔH3>ΔH2,C正確;根據(jù)蓋斯定律可知,苯與氫氣完全加成的反應(yīng)熱ΔH3=ΔH4+ΔH2,則有ΔH2=ΔH3-ΔH4,D錯(cuò)誤。答案:C10.(2023年山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)已知:①2CH3OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH1②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH2③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH3④2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
ΔH4⑤CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH5)下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是(A.ΔH1>0,ΔH2<0B.ΔH3>ΔH4C.ΔH1=ΔH2+2ΔH3-ΔH5D.2ΔH5+ΔH1<0
解析:甲醇燃燒是放熱反應(yīng),ΔH1<0,A錯(cuò)誤;H2O(g)===H2O(l)放出熱量,反應(yīng)③放出的熱量多,ΔH小,故ΔH3<ΔH4,B錯(cuò)誤;根據(jù)蓋斯定律,ΔH1=ΔH2+2ΔH3-2ΔH5,C錯(cuò)誤;根據(jù)蓋斯定律,由反應(yīng)⑤×2+反應(yīng)①得2CO(g)+4H2(g)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l),ΔH=2ΔH5+ΔH1,相當(dāng)于CO、H2
的燃燒,均為放熱反應(yīng),故2ΔH5+ΔH1<0,D正確。答案:D
1.(2023年浙江1月)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對(duì)能量為0],下列說法不正確的是()A.E6-E3=E5-E2B.可計(jì)算Cl—Cl鍵能為2(E2-E3)kJ·mol-1C.相同條件下,O3
的平衡轉(zhuǎn)化率:歷程Ⅱ>歷程ⅠD.歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1解析:根據(jù)歷程Ⅰ,O3(g)+O(g)2O2(g)的ΔH=(E6-E3)kJ·mol-1,根據(jù)歷程Ⅱ,O3(g)+O(g)2O2(g)的反應(yīng)熱ΔH=(E5-E2)kJ·mol-1,則E6-E3=E5-E2,A正確;根據(jù)圖示,Cl(g)的相對(duì)能量為(E2-E3)kJ·mol-1,由于Cl2(g)的相對(duì)能量為0,故Cl2(g)===Cl(g)+Cl(g)的ΔH=2(E2-E3)kJ·mol-1,即Cl—Cl鍵能為2(E2-E3)kJ·mol-1,B正確;歷程Ⅱ使用了催化劑Cl,催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng),則O3
的平衡轉(zhuǎn)化率:歷程Ⅱ=歷程Ⅰ,C錯(cuò)誤;歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)為活化能最小的反應(yīng),即ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)ΔH(E5-E4)kJ·mol-1,D正確。答案:C
2.(2023年湖北卷)2023年5月10日,天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船成功發(fā)射,標(biāo)志著我國航天事業(yè)進(jìn)入到高質(zhì)量發(fā)展新階段。下列不能)作為火箭推進(jìn)劑的是( A.液氮-液氫 B.液氧-液氫 C.液態(tài)NO2-肼 D.液氧-煤油
解析:雖然氮?dú)庠谝欢ǖ臈l件下可以與氫氣反應(yīng),而且是放熱反應(yīng),但是,由于N≡N鍵能很大,該反應(yīng)的速率很慢,氫氣不能在氮?dú)庵腥紵?,在短時(shí)間內(nèi)不能產(chǎn)生大量的熱量和大量的氣體,因此,液氮-液氫不能作為火箭推進(jìn)劑,A錯(cuò)誤;氫氣可以在氧氣中燃燒,反應(yīng)速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體,因此,液氧-液氫能作為火箭推進(jìn)劑,B正確;肼和NO2
在一定的條件下可以發(fā)生劇烈反應(yīng),該反應(yīng)放出大量的熱,且生成大
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