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版《创新设计》浙江化学选考高分突破专题复习教师文档讲义专题52燃烧热中和热及盖斯定律
第2课时 燃烧热、中和热及盖斯定律
[考试标准]
考点
知识条目
必考要求
加试要求
中和热、燃烧热
中和热的测定
b
标准燃烧热的概念
a
热值的概念
a
合理利用化石燃料,提高燃料燃烧效率的方法
a
a
ΔH的计算
焓变与键能的关系
c
盖斯定律及其简单计算
b
考点一:
燃烧热和中和热
1.(加试题)(高考选项精选)下列叙述中正确的是( )
A.甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1
B.500℃、30MPa下,将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1
C.氢气的燃烧热为285.5kJ·mol-1,则电解水的热化学方程式为2H2O(l)
2H2(g)+O2(g)
ΔH=+571.0kJ·mol-1
D.稀溶液中:
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,则H2SO4与Ba(OH)2反应的热化学方程式为H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-114.6kJ·mol-1
解析 燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热,所以生成的应为液态水,A错;N2和H2的反应为可逆反应,所以1molN2完全反应放出的热量大于38.6kJ,B错误;电解2mol水吸收的热量和2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等,ΔH=+571.0kJ·mol-1,C正确;Ba2+与SO
反应有热量放出,使ΔH减小,D错误。
答案 C
考点二:
利用键能计算ΔH
2.(2016·杭州地区重点中学高二下期中)已知:
P4(g)+6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH=akJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH=bkJ·mol-1,P4具有正四面体结构,PCl5中P—Cl的键能为ckJ·mol-1,PCl3中P—Cl的键能为1.2ckJ·mol-1,下列叙述正确的是( )
A.P—P的键能大于P—Cl的键能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH
C.Cl—Cl的键能为(b-a+5.6c)/4kJ·mol-1
D.P—P的键能为(5a-3b+12c)/8kJ·mol-1
解析 由于氯原子的半径小于磷原子,因此P—P的键能小于P—Cl,A项错误;利用已知的反应可求出Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(g)的焓变,但是无法求出Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(s)的焓变,B项错误;设两个热化学方程式分别为①、②,②-①可得4Cl2+4PCl3=4PCl5,则4Cl—Cl-20P—Cl(PCl5)-12P—Cl(PCl3)=b-a,代入数据得Cl—Cl=
kJ·mol-1,C项正确;同理把①×5-②×3,即可求出P—P的键能为
kJ·mol-1(一个P4分子中有6个P—P键),D项错误。
答案 C
考点三:
利用盖斯定律计算ΔH
3.
(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①1/4CaSO4(s)+CO(g)
1/4CaS(s)+CO2(g) ΔH1=-47.3kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)
CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2=+210.5kJ·mol-1
③CO(g)
1/2C(s)+1/2CO2(g) ΔH3=-86.2kJ·mol-1
反应2CaSO4(s)+7CO(g)
CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH=________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2)已知:
25℃、101kPa时,Mn(s)+O2(g)===MnO2(s) ΔH=-520kJ/mol
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-297kJ/mol
Mn(s)+S(s)+2O2(g)===MnSO4(s) ΔH=-1065kJ/mol
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_______________________
___________________________________________。
(3)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。
目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:
2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)
(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ:
NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)
NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ:
(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)
2NH4HCO3(aq) ΔH3
ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是:
ΔH3=________。
解析
(1)利用盖斯定律可以计算出所给反应的焓变,要学会利用所给方程式中化学计量数和反应物、中间产物的关系进行解答。
根据盖斯定律,由①×4+②+③×2可得目标热化学方程式,故有ΔH=4ΔH1+ΔH2+2ΔH3。
(2)将给定的三个热化学方程式依次编为①②③,将三个方程式按照③-①-②处理后可得热化学方程式MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=-248kJ/mol。
(3)根据盖斯定律,由反应Ⅱ×2减反应Ⅰ可得:
(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)
2NH4HCO3(aq),则有ΔH3=2ΔH2-ΔH1。
答案
(1)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3
(2)MnO2(s)+SO2(g)===MnSO4(s) ΔH=-248kJ/mol (3)2ΔH2-ΔH1
易错点一 不能正确理解燃烧热的概念
误认为1mol可燃物燃烧时放出的热量就是燃烧热。
其实不然,生成的氧化物应该是稳定的,如H2是指生成H2O(l)而非H2O(g),C是指生成CO2(g)而非CO(g)等。
[易错训练1] (加试题)(2016·温州市高三3月选考模拟)下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A.已知25℃时CH4的标准燃烧热为ΔH=-890.3kJ·mol-1,CO的标准燃烧热为ΔH=-283.0kJ·mol-1,则CO的热值比CH4高
B.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,则石墨比金刚石稳定
C.已知反应H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1,则H2的标准燃烧热ΔH=-241.8kJ·mol-1
D.已知2C(s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1;2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
解析 A项,根据标准燃烧热可知,CH4和CO的热值分别为55.64kJ/g、10.10kJ/g,故CH4热值高于CO,错误;C项,H2的燃烧热为1molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量,错误;D项,碳不完全燃烧放出的热量少,放热ΔH为负值,放热越多,ΔH越小,错误。
答案 B
易错点二 不能正确理解中和热的概念
对于强酸和强碱的稀溶液反应,其中和热是相等的,都约是57.3kJ·mol-1;H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。
对于强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液反应,中和热一般小于57.3kJ·mol-1,因为弱电解质的电离是吸热的。
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(如生成不溶性物质或难电离物质等),这部分反应热不在中和热之内。
[易错训练2] (2016·杭州市七校高二下期中)已知反应:
①101kPa时,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1 ②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,下列结论正确的是( )
A.碳的燃烧热的数值小于110.5kJ·mol-1
B.①的反应热为221kJ·mol-1
C.1molH+(aq)与1molOH-(aq)的总能量高于1molH2O(l)的能量
D.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3kJ·mol-1
解析 A项,结合①知,1molC不完全燃烧即可放出110.5kJ热量,故碳的燃烧热的数值大于110.5kJ·mol-1,A项错误;B项,①的反应热为-221kJ·mol-1,B项错误;C项,中和反应为放热反应,C项正确;D项,浓硫酸稀释时会放热,该中和热大于57.3kJ·mol-1,D项错误。
答案 C
易错点三 不能正确利用键能计算反应热
1.ΔH与键能的关系
ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能
2.利用键能计算反应热,其关键是算清物质中化学键的数目
常见物质中的化学键数目
物质
CO2
(C===O)
CH4
(C—H)
P4(P—P)
SiO2(Si—O)
石墨
金刚石
S8(S—S)
Si
键数
2
4
6
4
1.5
2
8
2
[易错训练3]
(1)[2015·浙江理综,28
(1)]已知:
乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
化学键
C—H
C—C
C===C
H—H
键能/kJ·mol-1
412
348
612
436
计算上述反应的ΔH=________kJ·mol-1。
(2)[2015·山东理综,33(4)节选]F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。
已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313kJ·mol-1,F—F键的键能为159kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol-1。
解析
(1)设“
”部分的化学键键能为akJ·mol-1,则ΔH=(a+348+412×5)kJ·mol-1-(a+612+412×3+436)kJ·mol-1=124kJ·mol-1。
(2)根据ΔH与键能的关系可得:
242kJ·mol-1+159kJ·mol-1×3-ECl-F×6=-313kJ·mol-1,解得Cl-F键的平均键能为ECl-F=172kJ·mol-1。
答案
(1)124
(2)172
易错点四 不能准确利用盖斯定律计算反应热
根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法
(1)计算步骤
(2)计算方法
[易错训练4] 肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(l) ΔH1=-19.5kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534.2kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式____________________________________
____________________________________________________________________。
解析 肼与N2O4反应生成N2和水蒸气:
2N2H4+N2O4===3N2+4H2O,观察已知的两个热化学方程式运用盖斯定律可知,②×2-①得:
2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=ΔH2×2-ΔH1=-1048.9kJ·mol-1。
答案 2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1048.9kJ·mol-1
1.(2015·浙江9月)下列说法不正确的是( )
A.光合作用是将光能转化为化学能的有效途径
B.氢能是一种理想的“绿色能源”
C.煤、石油和天然气都是可再生的化石燃料
D.用植物秸秆制沼气是有效利用生物质能的方式之一
解析 煤、石油和天然气是不可再生的化石燃料,C项错误。
答案 C
2.(2015·浙江10月)下列物质中,属于可再生的能源是( )
A.氢气B.石油
C.煤D.天然气
解析 本题考查能源的分类。
石油、煤、天然气均属于化石燃料,不可再生能源;H2为可再生能源,故选A。
答案 A
3.(2016·浙江4月)下列说法正确的是( )
A.煤是无机化合物,天然气和石油是有机化合物
B.利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气,是氢能开发的研究方向
C.化学电源放电、植物光合作用都发生化学变化,并伴随能量的转化
D.若反应过程中断开化学键放出的能量大于形成化学键所吸收的能量,则反应放热
解析 A项,煤、天然气和石油都是有机化合物,错误;B项,化石燃料不是可再生能源,不是氢能开发的研究方向;C项,化学电源放电是化学能转化为电能,植物光合作用是光能转化为化学能,正确;D项,断开化学键吸收能量,形成化学键放出能量,错误。
答案 C
4.(加试题)(2016·金华一中高二下期中)下列有关热化学方程式书写正确的是( )
A.密闭容器中,9.6g硫粉与11.2g铁粉混合加热生成17.6g硫化亚铁时,放出19.12kJ热量。
该反应的热化学方程式可表示为Fe(s)+S(s)===FeS(s) ΔH=-95.6kJ·mol-1
B.已知中和热为57.3kJ·mol-1,则稀醋酸与0.1mol·L-1NaOH溶液反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
C.已知1mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.8kJ,则水分解的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=-571.6kJ·mol-1
D.在101kPa时,2g氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
解析 A项,9.6g硫粉的物质的量为
=0.3mol,11.2g铁粉的物质的量为
=0.2mol,17.6g硫化亚铁的物质的量为
=0.2mol,故硫粉过量,1mol铁粉参加反应放出的热量为
×19.12kJ=95.6kJ,正确;B项,醋酸为弱酸,醋酸与NaOH发生中和反应时,醋酸继续电离需要吸收热量,其焓变大于-57.3kJ·mol-1,错误;C项,氢气燃烧放出热量,则水分解需要吸收热量,水分解的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6kJ·mol-1,错误;D项,2g氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1,错误。
答案 A
5.(2015·浙江温州十校联考,14)折开1mol化学键所需能量称为键能。
已知:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=akJ·mol-1 2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220kJ·mol-1 H—H、O===O和O—H键的键能分别为436kJ·mol-1、496kJ·mol-1和462kJ·mol-1,则a为( )
A.-332B.-118
C.+350D.+130
解析 根据盖斯定律由题给的两个热化学方程式可得:
2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=(2a+220)kJ·mol-1,则有:
4×462kJ·mol-1-2×436kJ·mol-1-496kJ·mol-1=(2a+220)kJ·mol-1,解得a=+130,故选项D正确。
答案 D
6.(2016·杭州地区重点中学高二下期中)在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应
H2S(g)+
O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)===
S2(g)+2H2O(g) ΔH2
H2S(g)+
O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)===S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )
A.ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)B.ΔH4=
(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)D.ΔH4=
(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
解析 根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。
将前三个热化学方程式分别标为①、②、③,根据盖斯定律,由
×①+
×②-2×③可得:
2S(g)===S2(g) ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。
答案 A
7.(2016·浙江4月选考,30节选)氨气及其相关产品是基本化工原料,在化工领域中具有重要的应用。
已知298K和101kPa条件下:
①N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH1;②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2;③2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH3;④4NH3(g)+O2(g)===2N2H4(l)+2H2O(l) ΔH4。
则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH=________。
解析 根据盖斯定律,由②×3-①×2-④可得,2N2H4(l)+2O2(g)===2N2(g)+4H2O(l) ΔH=3ΔH2-2ΔH1-ΔH4,则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH=
ΔH2-ΔH1-
ΔH4。
答案
ΔH2-ΔH1-
ΔH4
备考备查清单
[知识体系]
化学反应中的能量变化
[规律方法]
1.热化学方程式书写与正误判断的步骤
(1)书写一般“四步”。
―→
―→
―→
(2)正误判断“五审”
2.对比“三热”跳出误区
答题模板
关键信息
答题步骤(要点)
第一步:
对比“三热”概念,谨防误区
反应热:
化学反应过程中放出或吸收的热量;燃烧热:
在25℃、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;中和热:
在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量
第二步:
抓住要点,作出判断
反应热
反应放热时,ΔH<0;反应吸热时,ΔH>0。
ΔH的数值大小与方程式的化学计量数成正比
中和热
(1)必须是酸和碱的稀溶液;
(2)生成的水为1mol,且生成的水为液态;(3)若溶液中存在浓酸或者弱酸(弱碱),均影响中和热
燃烧热
(1)以1mol可燃物为标准;
(2)可燃物燃烧必须生成稳定的氧化物
一、填空题
1.(2016·8月浙江温州选考模拟,19)碘与氢气一定条件下反应的能量示意图如下图所示,下列热化学方程式书写正确的是( )
A.2HI(g)
I2(g)+H2(g) ΔH>0
B.I2(s)+H2(g)
2HI(g) ΔH<0
C.I2(g)+H2(g)
2HI(g) ΔH>0
D.2HI(g)
I2(s)+H2(g) ΔH>0
解析 由题图可知:
H2(g)+I(g)
2HI(g) ΔH<0
故可推断:
2HI(g)
H2(g)+I2(g) ΔH>0;
由题图可知:
I2(s)+H2(g)
2HI(g) ΔH>0
故可推断:
2HI(g)
I2(s)+H2(g) ΔH<0。
答案 A
2.(2016·9月台州市选考教学质量评估,19)化学反应2AB===A2+B2的能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应是放热反应
B.该反应一定要在加热条件下才能进行
C.断开1molA2中的化学键和1molB2中的化学键需吸收akJ的能量
D.1molA2和1molB2的总能量高于2molAB的总能量
解析 A项,由图可知2molAB的能量小于1molA2和1molB2的能量之和,故2AB===A2+B2为吸热反应,错误。
B项,化学反应的热效应与反应条件没有必然的联系,有的吸热反应不需要加热也能发生,如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl常温就反应,错误;C项,由图可知,断开1molA2中的化学键和1molB2中的化学键共需吸收bkJ的能量,错误;D项,正确。
答案 D
3.(2016·云南省学考模拟)对于反应中的能量变化,下列表述正确的是( )
A.形成化学键的过程会吸收能量
B.氧化还原反应均为吸热反应
C.加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.放热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量
解析 形成化学键会放出能量,A项错误;燃烧都是氧化还原反应,并且都是放热反应,B项错误;反应条件与反应是吸热还是放热没有必然联系,燃烧都是放热反应,但需要加热到着火点,C项错误;当反应物的总能量大于生成物的总能量时反应放热,D项正确。
答案 D
4.(2016·9月浙江绍兴市适应性试卷,19)根据热化学方程式:
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-QkJ·mol-1,下列分析正确的是( )
A.1molS(g)与1molO2(g)的总能量比1molSO2(g)的总能量低QkJ
B.1molS(g)与1molO2(g)反应生成1molSO2(g)放出QkJ的热量
C.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH<-QkJ·mol-1
D.1个S(g)与1个O2(g)完全反应可以放出QkJ的热量
解析 “S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-QkJ/mol”的含义是指1molS(g)与1molO2(g)完全反应生成1molSO2(g)放出QkJ的热量,故B正确,D错误;该反应为放热反应,1molS(g)与1molO2(g)的总能量比1molSO2(g)的总能量高QkJ,A错误;1molS(s)的能量比1molS(g)的能量低,故1molS(s)与1molO2(g)反应生成1molSO2(g),放出的热量小于QkJ,故反应S(s)+O2(g)===SO2(g)的ΔH>-QkJ/mol,C错误。
答案 B
5.(2016·9月嘉兴选考测试,19)某可逆反应过程的能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应能量变化类型与CaCO3分解反应相同
B.加催化剂后,正反应速率加快,逆反应速率减小
C.若该反应为氧化还原反应,则可以将其设计成原电池
D.反应热ΔH=E2-E1
解析 由图可知该反应为放热反应ΔH=-(E2-E1),故A、D不正确;加催化剂后使正逆反应速率同等程度的加快,B错。
答案 C
6.(2015·镇海中学高二下期中)下列说法正确的是( )
A.任何酸与碱发生中和反应生成1molH2O的过程中,能量变化均相同
B.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
C.化学反应吸收或放出热量的多少与参加反应的物质的
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