2019-2020年高考化學一輪復習 課時21 反應熱 蓋斯定律考點過關.docx

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2019-2020年高考化學一輪復習 課時21 反應熱 蓋斯定律考點過關 反應熱與熱化學方程式 【基礎梳理】 1. 反應熱 在一定溫度下，當一個化學反應進行時，反應釋放或吸收的熱量稱為此反應在該溫度下的反應熱。反應熱用符號ΔH表示，單位一般采用　　　。放熱反應ΔH　　0，吸熱反應ΔH　　0。 (1)反應熱的大小與參加反應的物質(zhì)的多少有關，也與參加反應的物質(zhì)狀態(tài)和生成物狀態(tài)有關，而與反應的途徑　　　　。 (2)反應熱的分析與計算 ①從物質(zhì)的能量角度分析反應熱 化學反應伴有能量變化 ΔH=∑E(　　　　的總能量)-∑E(　　　　的總能量) ②從鍵能的角度分析反應熱 注意:計算物質(zhì)中鍵的個數(shù)時，不能忽略物質(zhì)的結構。如: ①1 mol晶體硅中含2 mol Si—Si鍵; ②1 mol SiO2中含4 mol Si—O鍵。 2. 熱化學方程式 表示反應所放出或吸收熱量的化學方程式，叫做熱化學方程式。熱化學方程式的書寫要注意以下幾點: (1)ΔH只能寫在標有反應物和生成物狀態(tài)的化學方程式的右邊。 (2)絕大多數(shù)ΔH是在25 ℃、101325 Pa下測定的，書寫熱化學方程式時可不注明溫度和壓強。 (3)注意熱化學方程式中各物質(zhì)化學式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子或原子數(shù)。因此化學計量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。 (4)注意反應物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應熱數(shù)值以及符號都可能不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(s、l、g)才能完整地體現(xiàn)出熱化學方程式的意義。熱化學方程式中不用“↑”和“↓”。 (5)注意熱化學方程式是表示反應已完成的數(shù)量。ΔH與反應完成物質(zhì)的量有關，所以熱化學方程式中化學式前面的化學計量數(shù)必須與ΔH相對應。如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。 H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJmol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=　　　　kJmol-1 (6)反應的可逆性:當反應逆向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反。不論化學反應是否可逆，熱化學方程式中的ΔH都表示反應進行到底(完全轉(zhuǎn)化)時的反應熱。如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-197 kJmol-1，是指 2 mol SO2(g)與1 mol O2(g)放于一密閉容器中完全轉(zhuǎn)化為2 mol SO3時放出的熱量。若在相同的溫度和壓強時，向容器中加2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，一定條件下反應達平衡時，放出的熱量要　　　197 kJ。 微課1　吸熱反應和放熱反應的比較 　　類型 比較　　 吸熱反應 放熱反應 定 義 吸收熱量的化學反應 放出熱量的化學反應 表示方法 ΔH> 0 ΔH< 0 圖　示 實 例 ①所有的水解反應 ②所有的電離過程 ③大多數(shù)的分解反應 ④Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s) BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l) ⑤C(s)+CO2(g)2CO(g) ⑥C+H2O(g)CO+H2 ⑦植物的光合作用 ①所有的燃燒反應 ②所有的酸、堿中和反應 ③合成氨反應 ④大多數(shù)的化合反應，如生石灰和水的反應、合成氨反應等 ⑤金屬與酸，活潑金屬與水的反應等大多數(shù)的置換反應 【典型例題】 一、 化學反應能量圖 “生物質(zhì)”是指由植物或動物生命體衍生得到的物質(zhì)的總稱。“生物質(zhì)能”是人類解決能源危機的一種重要的能源?！吧镔|(zhì)”在一定條件下可氣化為CO、H2等原料氣，進而合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)，相關反應如下: ①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ②4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) 請根據(jù)圖示回答問題: 由H2和CO合成二甲醚的熱化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 [答案]　4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-186.1kJmol-1 [解析]　起始態(tài)是4H2(g)+2CO(g)，終態(tài)是CH3OCH3(g)+ H2O(g)，把①和②的能量加在一起，得ΔH=-186.1 kJmol-1。 關于下圖，下列說法不正確的是 (　　) A. ΔE1是該反應的活化能 B. ΔE2是2 mol HCl(g)的總鍵能 C. 該反應的熱化學方程式為 H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-183 kJmol-1 D. 該反應是一個吸熱反應 [答案]　D [解析]　從圖可知反應物總能量高于生成物總能量，為放熱反應。 二、 鍵能與反應熱 (xx海南卷)標準狀況下，氣態(tài)分子斷開1 mol化學鍵的焓變稱為鍵焓。已知H—H、H—O和 O＝O鍵的鍵焓ΔH分別為436 kJmol-1、463 kJmol-1、495 kJmol-1，下列熱化學方程式正確的是 (　　) A. H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=—485 kJmol-1 B. H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=+485 kJmol-1 C. 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=+485 kJmol-1 D. 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=—485 kJmol-1 [答案]　D [解析]　根據(jù)“H—H、H—O和O＝O鍵的鍵焓ΔH分別為436 kJmol-1、463 kJmol-1、495 kJmol-1”，可以計算出2 mol H2和1 mol O2完全反應生成2 mol H2O(g)產(chǎn)生的焓變是436 kJmol-12+495 kJmol-11-463 kJmol-14=-485 kJmol-1，所以該過程的熱化學方程式為 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-485 kJmol-1，D正確。 (xx北京高考)用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl。利用反應A，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。反應A:4HCl+O22Cl2+2H2O。 已知: ①反應A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的熱量。 ② (1)反應A的熱化學方程式是　。 (2)斷開1 mol H—O鍵與斷開1 mol H—Cl 鍵所需能量相差約為　　　　kJ，H2O中H—O鍵比HCl中H—Cl鍵　　　　(填“強”或“弱”)。 [答案]　(1)4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+ 2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJmol-1　(2)31.9　強 [解析]　(1)根據(jù)已知①就可以寫出相應的熱化學方程式。(2)ΔH=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，設H—Cl鍵能是x，O—H鍵能是y，ΔH=-115.6 kJmol-1=4x+498 kJmol-1-2243 kJmol-1- 4y，解得y-x=31.9 kJ。 　 反應熱的大小比較 (1)同一反應生成物狀態(tài)不同時，如: A(g)+B(g)C(g)+Q1 A(g)+B(g)C(l)+Q2 因為C(g)→C(l)要放出熱量，所以Q2>Q1。 (2)同一反應，反應物狀態(tài)不同時，如: S(g)+O2(g)SO2(g)+Q1 S(s)+O2(g)SO2(g)+Q2 因為S(s)→ S(g)需吸收熱量，所以Q1>Q2。 (3)兩個有聯(lián)系的不同反應相比，如: C(s)+O2(g)CO2(g)+Q1 C(s)+O2(g)CO(g)+Q2 因為Q1是1 mol C完全燃燒放出的熱量，而Q2是1 mol C不完全燃燒放出的熱量，所以Q1>Q2。 燃燒熱、中和熱、蓋斯定律 【基礎梳理】 1. 燃燒熱 (1)概念:在101 kPa壓強下，　　　物質(zhì)　　　燃燒時的熱效應叫該物質(zhì)的燃燒熱。 注意:物質(zhì)完全燃燒是指物質(zhì)中的碳元素全部轉(zhuǎn)化為　　　　，氫元素轉(zhuǎn)化為　　　　，氮元素全部轉(zhuǎn)化為　　　　，硫元素全部轉(zhuǎn)化為　　　　。1mol碳燃燒生成CO時放出的熱不是燃燒熱，因為CO不穩(wěn)定可繼續(xù)燃燒生成CO2。如: C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJmol-1 C(s)+O2(g)CO2(g)　　ΔH=-393.5 kJmol-1 C的燃燒熱為　　　　kJmol-1。 (2)燃燒熱的熱化學方程式:燃燒熱是以1 mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的，因此在書寫它的熱化學方程式時，應以燃燒1 mol物質(zhì)為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)。如: C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)　 ΔH=-5 518 kJmol-1 C8H18的燃燒熱為　　　　kJmol-1。 2. 中和熱 (1)概念:在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應而生成　　　H2O(l)，這時的反應熱叫中和熱。 (2)中和熱的表示: H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1 (3)理解中和熱時應注意的幾點 ①條件:稀溶液(一般是指溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均小于或等于1 molL-1)。 ②57.3 kJmol-1 是指強酸與強堿反應生成1 mol水時的中和熱。 ③限定的量是指生成1 mol H2O(l)，因此書寫熱化學方程式時，其他物質(zhì)的化學計量數(shù)可用分數(shù)表示。 ④中和反應是放熱反應，中和熱的ΔH為負值。如: NaOH(aq)+H2SO4(aq)Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH =-57.3 kJmol-1 3. 蓋斯定律 對于一個化學反應，無論是　　　完成，還是　　　完成，其反應的焓變是　　　　的。 微課2　實驗:中和熱的測定 1. 測定原理 ΔH=- c=4.18 Jg-1℃-1=4.1810-3 kJg-1℃-1;n為生成H2O的物質(zhì)的量。稀溶 液的密度用1 gmL-1進行計算。 2. 裝置如右圖: 3. 注意事項 ⅰ. 碎泡沫塑料(或紙條)及泡沫塑料板的作用是保溫、隔熱，減少熱量損失。 ⅱ. 為保證酸、堿完全中和，常采用堿稍稍過量(0.5 molL-1HCl、0.55 molL-1NaOH溶液等體積混合)。 ⅲ. 實驗時不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒的理由是銅絲導熱性好，比用環(huán)形玻璃攪拌棒誤差大。 4. 問題設計 ⅰ. 該實驗小組做了三次實驗，每次取溶液各50 mL，并記錄如下原始數(shù)據(jù)。 實驗序號 起始溫度T1/℃ 終止溫度T2/℃ 溫差(T2-T1)/℃ 鹽酸 NaOH溶液 平均值 1 25.0 25.0 25.0 28.2 3.2 2 24.9 24.9 24.9 28.3 3.4 3 25.0 25.0 25.0 28.3 3.3 已知鹽酸、NaOH溶液密度近似為1.00 gmL-1，中和后混合液的比熱容c=4.1810-3 kJg-1℃-1，則該反應的中和熱ΔH=-55.176 kJmol-1。 ⅱ. 若用等濃度的醋酸與NaOH溶液反應，則測得的中和熱會偏小，其原因是醋酸電離要吸熱。 ⅲ. 在中和熱測定實驗中存在用水洗滌溫度計上的鹽酸的步驟，若無此操作步驟，則測得的中和熱偏小。 【典型例題】 一、 燃燒熱、中和熱 已知反應:①在25 ℃、101 kPa時，2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221 kJmol-1 ②稀溶液中，H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1 下列結論正確的是 (　　) A. 碳的燃燒熱大于110.5 kJmol-1 B. ①的反應熱為221 kJmol-1 C. 稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱 ΔH=+57.3 kJmol-1 D. 稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1 mol水，放出57.3 kJ 熱量 [答案]　A [解析]　1 mol C不完全燃燒生成CO放出熱量=110.5 kJ，1 mol C完全燃燒生成CO2放出熱量大于110.5 kJ，即C的燃燒熱大于110.5 kJmol-1;反應①的反應熱為-221 kJmol-1;稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱ΔH=-57.3 kJmol-1;醋酸是弱酸，與NaOH溶液發(fā)生中和反應生成1 mol水時放出的熱量小于57.3 kJ。 25 ℃，101 kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的中和熱為57.3 kJmol-1，辛烷的燃燒熱為5 518 kJmol-1。下列熱化學方程式書寫正確的是 (　　) A. 2H+(aq)+S(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH=-57.3 kJmol-1 B. KOH(aq)+H2SO4(aq)K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1 C. C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-5 518 kJmol-1 D. 2C8H18(g)+25O2(g)16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=-5 518 kJmol-1 [答案]　B [解析]　A項，生成的是2 mol H2O及BaSO4沉淀;C項，應生成液態(tài)水;D項，辛烷應為1 mol。 二、 蓋斯定律 已知:Cu(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2(g)　ΔH1 2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g) ΔH2 2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH3 則反應Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l)的ΔH是 (　　) A. ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 B. ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3 C. ΔH=ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D. ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3 [答案]　A [解析]　根據(jù)蓋斯定律可得出關系式。 (1)已知下列反應的熱化學方程式為 ①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJmol-1 ②CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-870.3 kJmol-1 ③2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH3=-571.6 kJmol-1 請計算:2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)　ΔH4=　　　　　　　　。 (2)已知:①H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　 ΔH1=-57.3 kJmol-1 ②CH3COOH(aq)H+(aq)+CH3COO-(aq) ΔH2=+1.3 kJmol-1 寫出稀醋酸與稀燒堿溶液反應的熱化學方程式: 　　　　　　　　　　。 [答案]　(1)-488.3 kJmol-1 (2)CH3COOH(aq)+OH-(aq)H2O(l)+CH3COO-(aq)　ΔH=-56.0 kJmol-1 [解析]　(1)由蓋斯定律可知，總式=2①+③-②。 (2)已知:①H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　 ΔH1=-57.3 kJmol-1， ②CH3COOH(aq)H+(aq)+CH3COO-(aq) ΔH2=+1.3 kJmol-1， 則利用蓋斯定律將①+②得:CH3COOH(aq)+OH-(aq)H2O(l)+CH3COO-(aq)　ΔH=-56.0 kJmol-1。 題組訓練： 1. 乙醇汽油是被廣泛使用的新型清潔燃料，工業(yè)生產(chǎn)乙醇的一種反應原理為 2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)　ΔH1 已知:H2O(l)H2O(g) ΔH2 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3 以CO2(g)與H2(g)為原料也可合成乙醇，其熱化學方程式如下: 2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l) ΔH=　　　　　　　　。 [答案]　ΔH1-3ΔH2-2ΔH3 2. 減少污染、保護環(huán)境是全世界最熱門的課題。為了減少空氣中SO2的排放，常采取的措施有: (1)將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。 已知:H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH1=-241.8 kJmol-1 C(s)+O2(g)CO(g) ΔH2=-110.5 kJmol-1 則焦炭與水蒸氣反應生成CO的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)洗滌含SO2的煙氣，以下物質(zhì)可作洗滌劑的是　　　　(填字母)。 a. Ca(OH)2　　　b. CaCl2 c. Na2CO3 d. NaHSO3 [答案]　(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJmol-1　(2)ac [解析]　(1)已知: ①H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH1=-241.8 kJmol-1 ②C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH2=-110.5 kJmol-1 據(jù)蓋斯定律:②-①得 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJmol-1。 (2)Ca(OH)2和Na2CO3都能與SO2反應。 3. “低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式。甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產(chǎn)和生活。 已知:①2CH4(g)+3O2(g)2CO(g)+4H2O(l) ΔH1=-1 214 kJmol-1 ②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　 ΔH2=-566 kJmol-1 則表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式為 　　　　　　　　　　　　　　　　。 [答案]　CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890 kJmol-1 [解析]?、?②后，再兩邊除以2得到甲烷燃燒熱的熱化學方程式。 4. 碳酸甲乙酯(CH3OCOOC2H5)是一種理想的鋰電池有機電解液，生成碳酸甲乙酯的原理為 C2H5OCOOC2H5(g)+CH3OCOOCH3(g) 2CH3OCOOC2H5(g)　　　　　　　　ΔH1 已知:CH3OCOOCH3(g)+C2H5OH(g) CH3OCOOC2H5(g)+CH3OH(g) ΔH2 CH3OCOOC2H5(g)+C2H5OH(g) C2H5OCOOC2H5(g)+CH3OH(g) ΔH3 ΔH1=　　　　(用ΔH2和ΔH3表示)。 [答案]　ΔH2-ΔH3 5. 工業(yè)上用NH3消除NO污染。在一定條件下，已知每還原1 mol NO，放出熱量120 kJ，請完成下列熱化學方程式: □NO(g)+□NH3(g)□N2(g)+□　　　　(g)　ΔH=　　　　。 [答案]　6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-720 kJmol-1 [解析]　根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒配平6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)。每還原1 mol NO，放出熱量120 kJ，那么還原6 mol NO放出熱量120 kJmol-16 mol=720 kJ。 三、 中和熱測定 某實驗小組用0.50 molL-1 NaOH溶液和0.50 molL-1 H2SO4溶液進行中和熱的測定。 Ⅰ. 配制0.50 molL-1 NaOH溶液 (1)若實驗中大約要使用245 mL NaOH溶液，則至少需要稱量NaOH固體　　　　g。 (2)從下圖中選擇稱量NaOH固體所需要的儀器　　　　(填字母)。 名稱 托盤天平(帶砝碼) 小燒杯 坩堝鉗 玻璃棒 藥匙 量筒 儀器 序號 a b c d e f 　?、? 測定中和熱的實驗裝置如下圖所示: (1)寫出稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液反應表示中和熱的熱化學方程式(中和熱數(shù)值為57.3 kJmol-1): 　。 (2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表。 ①請?zhí)顚懴卤碇械目瞻? 溫度 實驗次數(shù)　　　　 起始溫度T1/℃ 終止溫度 T2/℃ 平均溫度差 (T2-T1)/℃ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 30.1 2 27.0 27.4 27.2 33.3 3 25.9 25.9 25.9 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 ②近似認為0.50 molL-1 NaOH溶液和0.50 molL-1 H2SO4溶液的密度都是1 gcm-3，中和后生成的溶液的比熱容 c=4.18 Jg-1℃-1。則中和熱ΔH=　　　　(取小數(shù)點后一位)。 ③上述實驗結果的數(shù)值與57.3 kJmol-1有偏差，產(chǎn)生偏差的原因可能是　　　(填字母)。 a. 實驗裝置保溫、隔熱效果差 b. 在量取NaOH溶液的體積時仰視讀數(shù) c. 分多次把NaOH溶液倒入盛有稀硫酸的小燒杯中 d. 用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度 [答案]?、? (1)5.0　(2)abe Ⅱ. (1)H2SO4(aq)+NaOH(aq)Na2SO4(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJmol-1 (2)①4.0　②-53.5 kJmol-1?、踑cd [解析]　Ⅱ. (1)根據(jù)中和熱定義和熱化學方程式的書寫原則可得:H2SO4(aq)+NaOH(aq)Na2SO4(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJmol-1。 (2)1、2、3、4次實驗的溫度差分別為4.0 ℃、6.1 ℃、3.9 ℃、4.1 ℃，與其他三組數(shù)據(jù)相比，6.1 ℃較大，應舍去，其余三次溫度差的平均值為4.0 ℃。0.50 molL-1 H2SO4(aq)和0.50 molL-1 NaOH(aq)的密度為1 gcm-3，故m(H2SO4)=ρ(H2SO4)V(H2SO4)=1 gmL-130 mL=30 g，m(NaOH)=ρ(NaOH)V(NaOH)=1 gmL-150 mL=50 g。中和后生成的溶液為稀溶液，其比熱容c=4.18 Jg-1℃-1，由此可以計算出30 mL H2SO4(aq)和50 mL NaOH(aq)發(fā)生反應時放出的熱量Q放=[m(NaOH)+m(H2SO4)]c(T2-T1)，中和熱為生成1 mol H2O(l)時放出的熱量，ΔH=-10-3 kJmol-1=-53.5 kJmol-1。