燃烧热、热值、中和热和盖斯定律
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【专题二】化学能与热能、盖斯定律的综合应用【考情分析】最新《考试大纲》要求考生能正确理解化学反应中物质变化和能量变化的关系。
根据考纲的这一要求将化学反应中的物质变化和能量变化综合起来考查将成为一种热门的题型,同时注意到由于能源日益匮乏,因此有关燃烧热、中和热、盖斯定律等问题必将成为今后命题的重点。
二轮复习中要进一步深化热化学方程式的正确书写和盖斯定律的应用,以适应这一类新题型的要求。
【知识交汇】1.燃烧热和中和热燃烧热中和热定义要点在1大气压时1 mol物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量在稀溶液中,酸碱发生中和反应生成1mol水,所放出的热量标准1mol可燃物1mol水单位kJ·mol-1kJ·mol-1热化学方程式的书写以燃烧1 mol可燃物为标准配平其余物质的化学计量数(常用分数表示)以生成1 mol水为标准来配平其余物质的化学计量数(常用分数表示)备注必须生成稳定的化合,如C燃烧应生成CO2而不是CO,H2燃烧应生成液态水而非气态水①强酸和强碱在稀溶液中发生中和,中和热是ΔH(强)=-57.3 kJ·mol-1②弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱),因电离吸热,反应热增大。
2.书写热反应方程式应注意的问题⑴△H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边,并用“空格”隔开。
若为放热反应△H为“-”;若为吸热反应△H为“+”。
△H的单位一般为 kJ·mol-1。
⑵注意反应热△H与测定条件(温度、压强等)有关。
因此书写热化学方程式时应注明△H的测定条件。
绝大多数△H是在25℃、101325Pa下测定的,可不注明温度和压强。
⑶注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子或原子数,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。
⑷注意反应物和产物的聚集状态不同,反应热数值以及符号都可能不同。
因此,必须注明物质的聚集状态(s、l、g)才能完整地体现出热化学方程式的意义。
热化学方程式 盖斯定律 燃烧热 中和热【考点透视】一、正确理解“三热”概念1、反应热:在化学反应过程中反应本身放出或吸收的热量。
在恒温恒压条件下的反应热用△H 表示,单位是kJ/mol ,并规定放热反应的△H<0,吸热反应的△H>0。
2、标准燃烧热与热值燃烧热是反应热的一种形式,使用燃烧热的概念时要理解下列要点。
① 规定是在101 kPa 压强下测出热量。
书中提供的燃烧热数据都是在101kPa 下测定出来的。
因为压强不同,反应热有所不同。
② 规定可燃物的物质的量为1mol (这样才有可比性)。
因此,表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数为1,其他物质的化学计量数常出现分数。
例如,C 8H 18的燃烧热为5518 kJ ·mol -1,用热化学方程式表示则为C 8H 18(l )+252O 2(g )= 8CO 2(g )+9H 2O (l );△H=-5518 kJ ·mol -1 ③ 规定生成物为稳定的氧化物.例如C→ CO 2、H →H 2O(l)、S →SO 2等。
C (s )+12O 2(g )=CO (g );△H=-110.5 kJ·mol -1 C (s )+O 2(g )=CO 2(g );△H=-393.5 kJ·mol -1C 的燃烧热为393.5 kJ ·mol -1,而不是110.5 kJ ·mol -1。
④ 叙述燃烧热时,用正值,在热化学方程式中用△H 表示时取负值。
例如,CH 4的燃烧热为890.3 kJ ·mol -1,而△H =-890.3 kJ ·mol -1且必须以1mol 可燃物燃烧为标准。
⑤要与热值概念进行区别。
热值:1g 物质完全燃烧的反应热叫该物质的热值。
3、中和热:把在稀溶液中酸跟碱发生中和反应而生成1molH 2O 时的反应热叫中和热,单位是kJ/mol 。
专题一:化学反响与能量变化一、反响热、焓变1.反响热:化学反响过程中放出或吸收的热量,叫反响热。
包括燃烧热和中和热。
电离 : 注意:水解 : 吸热反响的发生不一定需要 常见的吸热反响: 铵盐与碱的反响:如NH 4Cl 与Ba(OH)2•8H 2O 加热才能进展。
大多数的分解反响:CaCO 3== CaO + CO 2 生产水煤气:C + H 2O == CO+H 2 碳和二氧化碳的反响:C+CO 2=2CO燃烧反响金属与酸〔或水〕的反响常见的放热反响: 酸碱中和反响 自发的氧化复原反响 CaO(Na 2O 、Na 2O 2)与水的反响 浓酸与强碱溶于水2、焓变:在恒温恒压的条件下,化学反响过程中吸收或放出的热量称为反响的焓变。
符号:用ΔH 表示 单位:kJ/mol放热反响:ΔH= —QkJ/mol ;或ΔH<0 吸热反响:ΔH= +QkJ/mol ;或ΔH>0 3、反响热产生的原因:宏观:反响物和生成物所具有的能量不同,ΔH=_____________________________微观:化学反响过程中化学键断裂吸收的能量与新化学键生成所放出的能量不同,ΔH=____________ 二、热化学方程式1.热化学方程式的概念:能表示反响热的化学方程式,叫做热化学方程式。
热化学方程式不仅表示了化学反响中的物质变化,也说明了化学反响中的能量变化。
2.书写热化学方程式时的注意点〔1〕需注明ΔH 的“+〞与“—〞,“+〞表示,“—〞表示;比较ΔH 的大小时,要考虑ΔH 的正负。
〔3〕要注明反响物和生成物的状态:g 、l 、s 、aq〔3〕各物质前的化学计量数表示物质的量,不表示分子个数,因此,可以是整数也可以是分数,但系数与ΔH 的值一定要相对应。
〔4〕要注明反响温度和压强,但中学化学中所用ΔH 的数据一般都是在101kPa 和25℃时的数据,因此可不特别注明;〔5〕对于可逆反响,其ΔH 同样要与系数相对应,但假设按系数投料反响,则由于可逆反响不能进展完全,其反响热的数值会比ΔH 的数值要小。
燃烧热化学反应热的计算三、燃烧热、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。
(2)表示的意义:例如:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=—393.5kJ/molC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。
(3)说明:①书写燃烧热的热化学方程式是以1mol可燃物为基准②完全燃烧的含义:是指物质中下列元素完全转变成对应的物质:C→CO2,H→H2O,S→SO2等。
③稳定氧化物 H2O(l)而不是H2O(g)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)注意事项①稀溶液是指强电解质已经完全电离成离子②弱碱和强酸反应或弱酸与强碱反应的中和热:△H>-57.3kJ/mol③强酸强碱发生中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2OHCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+ H2O (1) △H1=-57.3kJ/mol1/2H2SO4(aq)+NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)+ H2O (1) △H2=-57.3kJ/mol1/2H2SO4(浓)+NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)+ H2O (1) △H3<-57.3kJ/mol CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+ H2O (1) △H4>-57.3kJ/mol1/2H2SO4(aq)+1/2Ba(OH)2(aq)=1/2BaSO4(s)+ H2O (1) △H5<-57.3kJ/mol3、中和热和燃烧热的比较例1.分析以下几个热化学方程式,哪个表示燃烧热?为什么?A.C(s)+O2(g)= CO(g) ΔH=+110.5 kJ/molB.C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/molC.2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/molD.H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol例2.已知H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) △ H=-57.3 kJ/mol求下列中和反应中放出的热量。
1.2燃烧热、热值、中和热和盖斯定律一、单选题(每题8分,共80分)1.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )A.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH= -296.8 kJ/mol(反应热)B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH= +57.3 kJ/mol(中和热)C.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH= -1367.0 kJ/mol(燃烧热)D.2NO2=O2+2NO ΔH= +116.2 kJ/mol(反应热)2.25 ℃、101 kPa下,一氧化碳、乙炔(C2H2)、乙醇的燃烧热依次是283.0 kJ·mol-1、1 299.6 kJ·mol-1、1 366.8 kJ·mol-1,则下列表示燃烧热的热化学方程式正确的是A.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol−1B.C2H2(g)+5/2O2(g)===2CO2(g)+H2O(g) ΔH=+1 299.6 kJ·mol−1C.C2H6O(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ·mol−1D.C2H6O(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ·mol−13.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是A.已知2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)为放热反应,则SO2的能量一定高于SO3的能量B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s)ΔH>0,则金刚石比石墨稳定C.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJ D.在25℃、101kPa时,已知C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH,则C的燃烧热为-ΔH4.下列各组物质的燃烧热相等的是A.碳和二氧化碳 B.1mol碳和3mol碳C.3mol乙炔(C2H2)和1mol苯(C6H6) D.天然气和酒精5.已知下列热化学方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8 kJ/molFe2O3(s)+1/3CO(g)=2/3Fe3O4(s)+1/3CO2(g) ΔH=-15.73 kJ/molFe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.4 kJ/mol则14 g CO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2气体时对应的ΔH约为( )A.-218 kJ/molB.-109 kJ/molC.+109 kJ/molD.+218 kJ/mol6.通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能.键能的大小可用于估算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差.则下列热化学方程式不.正确的是 ( )A.1/2H2(g)+1/2Cl2(g)===HCl(g)ΔH=-91.5 kJ/molB.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-183 kJ/molC.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g) ΔH=+183 kJ/molD.1/2H2(g)+1/2Cl2(g)===HCl(g)ΔH=+91.5 kJ/mol7.下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
下列说法不正确的是()A.通过计算,可知系统(Ⅰ)制备氢气的热化学方程式为:H2O(l)= H2(g)+1/2O2(g) ΔH = +286 kJ· mol-1B.通过计算,可知系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为:H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ·mol-1C.若反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH = -a kJ · mol-1,则a>286D.制得等量H2所需能量较少的是热化学硫碘循环硫化氢分解法8.盖斯是热化学的奠基人,他于1840年提出盖斯定律,对这一定律的理解,以下说法不正确的是A.不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的B.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关C.可以直接测量任意一反应的反应热D.可以用已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应9.在同温、同压下,下列三个反应放出的热量分别用a、b、c表示,则a、b、c的关系是( ) 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1 ①2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-b kJ·mol-1②H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-c kJ·mol-1③A.a>b,b=2c B.a=b=c C.a<b,c=a/2 D.无法比较10.不同条件下,物质X可转化为Y,也可转化为Z,转化过程中的能量变化如图所示。
下列说法正确的是( )A.由2X→3Y的反应是放热反应B.X、Y、Z三种物质中最不稳定的是ZC.反应物总键能大于Z物质的总键能D.若Y可转化为Z,则相应的反应是放热反应二、填空题11.(10分,方程式3分,归纳4分)(1)上图是1 mol NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:_____________________________________________。
(2)已知:在25℃、101 kPa下,由稳定的单质生成1 mol化合物的反应热叫做该化合物的生成热。
如图为氧族元素(O、S、Se、Te除钋外)的氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。
①你归纳:非金属元素的气态氢化物的稳定性与氢化物的生成热(ΔH)之间的关系_______________________________________________________。
②写出硒化氢在298 K、101 kPa时发生分解反应的热化学反应方程式______________________________________________________。
12.(最后一空4分,其余每空2分)(1)①2O2(g)+N2(g)===N2O4(l) ΔH1②N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) ΔH2③O2(g)+2H2(g)===2H2O(g) ΔH3④2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=−1 048.9 kJ·mol−1上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=_______________________,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为________________________。
(2)已知下列反应:SO2(g)+2OH−(aq)= (aq)+H2O(l) ΔH1,ClO−(aq)+ (aq)=== (aq)+Cl−(aq) ΔH2CaSO4(s)===Ca2+(aq)+ (aq) ΔH3。
则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO−(aq)+2OH−(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+Cl−(aq)的ΔH=________。
(3)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。
已知25 ℃、101 kPa时:CaO(s)+H2SO4(l)===CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271 kJ·mol−15CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937 kJ·mol−1则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________________________________________________________。
参考答案1A 2D 3D 4B 5B 6D 7C 8C 9C 10D11.(1)NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)ΔH=-234 kJ/mol(2)①非金属元素的气态氢化物越稳定,ΔH越小,反之亦然②H2Se(g)=H2(g)+Se(s) ΔH=-81 kJ/mol12.2ΔH3-2ΔH2-ΔH1;反应放热量大、产生大量气体;ΔH1+ΔH2-ΔH3Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ·mol−1详细参考答案1.A【解析】【详解】A、硫在氧气中燃烧是放热反应,其热反应方程式为S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-296.8kJ·mol-1,A正确;B、中和热为放热反应,△H<0,B错误;C、乙醇的燃烧热,水应为液态,C错误;D、没写出物质的状态,D错误;答案选A。
【点睛】燃烧热:1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物,应注意稳定的氧化物的理解,一般H变为液态水,C变为CO2,S变为SO2。
2.D【解析】【详解】A、CO的系数不是1,不能表示CO燃烧热的热化学方程式,A错误;B、乙炔燃烧是放热反应,则ΔH<0,B错误;C、乙醇在常温下是液体,该反应不能表示乙醇燃烧热的热化学方程式,C错误;D、C2H6O(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.8 kJ·mol−1表示乙醇燃烧热的热化学方程式,D正确;答案选D。
3.D【解析】【详解】A.由于2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)是放热反应,说明2mol二氧化硫和1mol氧气能量之和高于2mol三氧化硫的能量,不能确定二氧化硫能量与三氧化硫能量的关系,故A错误;B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s)△H>0,表明反应为吸热反应,则石墨的能量小于金刚石,则金刚石不如石墨稳定,故B错误;C.在稀溶液中强酸和强碱反应生成1mol水放出的热量为57.3kJ,如醋酸是弱酸,没有完全电离,醋酸电离需要吸热,所以1molNaOH与醋酸中和放热小于57.3 kJ,故C错误;D.在25℃、101kPa时,已知C(s)+O2(g)=CO2(g)为放热反应,ΔH<0,则C的燃烧热为-ΔH,故D正确;答案选D。
【点睛】本题的易错点为C,要注意中和热概念的理解,当酸或碱不是强电解质时,或者酸或碱的浓度很大时,中和热都不一定是57.3 kJ·mol-1,如浓硫酸与氢氧化钠的反应、醋酸与氢氧化钠的反应等。
4.B【解析】【详解】A.二氧化碳是稳定的氧化物,不能燃烧,不考虑燃烧热问题,故A错误;B.燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,与量的多少无关,可燃物相同,该组物质的燃烧热相等,故B正确;C.乙炔和苯是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故C错误;D.天然气和酒精是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故D错误;故答案为B。