高三化學二輪復習 第1部分 專題2 化學基本理論 突破點6 反應(yīng)熱的計算與熱化學方程式的書寫-人教高三化學試題

突破點6反應(yīng)熱的計算與熱化學方程式的書寫提煉1反應(yīng)熱的計算方法1.利用熱化學方程式進行有關(guān)計算根據(jù)已知的熱化學方程式、已知的反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量、反應(yīng)吸收或放出的熱量，可以把反應(yīng)熱當作“產(chǎn)物”，計算反應(yīng)放出或吸收的熱量。2根據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù)，計算反應(yīng)放出的熱量計算公式：Q燃燒熱×n(可燃物的物質(zhì)的量)。3根據(jù)舊鍵斷裂和新鍵形成過程中的能量差計算焓變?nèi)舴磻?yīng)物舊化學鍵斷裂吸收能量E1，生成物新化學鍵形成放出能量E2，則反應(yīng)的HE1E2。4利用物質(zhì)具有的能量計算：HE(生成物)E(反應(yīng)物)。5利用反應(yīng)的互逆性關(guān)系計算：AB，H1H2。6利用蓋斯定律計算：對于存在下列關(guān)系的反應(yīng)：提煉2熱化學方程式的書寫與反應(yīng)熱大小的比較1.熱化學方程式書寫的“六個注意”2反應(yīng)熱大小的比較方法(1)利用蓋斯定律比較，如比較H1與H2的大小的方法。因H1<0，H2<0，H3<0(均為放熱反應(yīng))，依據(jù)蓋斯定律得H1H2H3，即|H1|>|H2|，所以H1<H2。(2)同一反應(yīng)的生成物狀態(tài)不同時，如A(g)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(l)H2，則H1>H2。(3)同一反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)不同時，如A(s)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(g)H2，則H1>H2。(4)兩個有聯(lián)系的反應(yīng)相比較時，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1，C(s)O2(g)=CO(g)H2。比較方法：利用反應(yīng)(包括H1)乘以某計量數(shù)減去反應(yīng)(包括H2)乘以某計量數(shù)，即得出H3H1×某計量數(shù)H2×某計量數(shù)，根據(jù)H3大于0或小于0進行比較?？傊容^反應(yīng)熱的大小時要注意：反應(yīng)中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；H有正負之分，比較時要連同“”、“”一起比較，類似數(shù)學中的正、負數(shù)大小的比較；若只比較放出或吸收熱量的多少，則只比較數(shù)值的大小，不考慮正、負號?；卦L1(2016·全國丙卷節(jié)選)已知下列反應(yīng)：SO2(g)2OH(aq)=SO(aq)H2O(l)H1ClO(aq)SO(aq)=SO(aq)Cl(aq)H2CaSO4(s)=Ca2(aq)SO(aq)H3則反應(yīng)SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)的H_。解析將題給三個熱化學方程式分別標號為、，根據(jù)蓋斯定律，由可得：SO2(g)Ca2(aq)ClO(aq)2OH(aq)=CaSO4(s)H2O(l)Cl(aq)，則有HH1H2H3。答案H1H2H3回訪2(1)(2015·全國卷節(jié)選)已知反應(yīng)2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJ·mol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，則1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為_kJ。(2)(2015·全國卷節(jié)選)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應(yīng)如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列問題：已知反應(yīng)中相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學鍵HHCOCOHOCHE/(kJ·mol1)4363431 076465413 由此計算H1_kJ·mol1；已知H258 kJ·mol1，則H3_kJ·mol1。解析(1)設(shè)1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂吸收的能量為x，則2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。(2)根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系可知，H1反應(yīng)物的鍵能之和生成物的鍵能之和(1 076 kJ·mol12×436 kJ·mol1)(413 kJ·mol1×3343 kJ·mol1465 kJ·mol1)99 kJ·mol1。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由可得：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，結(jié)合蓋斯定律可得：H3H2H1(58 kJ·mol1)(99 kJ·mol1)41 kJ·mol1。答案(1)299(2)9941回訪3(1)(2014·新課標全國卷節(jié)選)已知：甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H123.9 kJ·mol1甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O(g)H229.1 kJ·mol1乙醇異構(gòu)化反應(yīng)C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)H350.7 kJ·mol1則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)的H_kJ·mol1。(2)(2013·新課標全國卷節(jié)選)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體，可作為一種新型能源。由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚，其中的主要過程包括以下四個反應(yīng)：甲醇合成反應(yīng)：()CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H190.1 kJ·mol1()CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H249.0 kJ·mol1水煤氣變換反應(yīng)：()CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H341.1 kJ·mol1二甲醚合成反應(yīng)：()2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H424.5 kJ·mol1由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學方程式為_。解析(1)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H123.9 kJ·mol12CH3OH(g)=C2H4(g)2H2O(g)H229.1 kJ·mol1C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)H350.7 kJ·mol1根據(jù)蓋斯定律，由得：C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)H45.5 kJ·mol1。(2)寫出由H2和CO直接制備二甲醚的化學方程式：4H22CO= CH3OCH3H2O。由()得：2CO(g)4H2(g)=2CH3OH(g)H1(90.1)×2 kJ·mol1；由()得：2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H424.5 kJ·mol1；以上兩式相加得所求熱化學方程式的H(90.1×2)kJ·mol1(24.5) kJ·mol1204.7 kJ·mol1。故熱化學方程式為4H2(g)2CO(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H204.7 kJ·mol1。答案(1)45.5(2)4H2(g)2CO(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H204.7 kJ·mol1回訪4(2014·新課標全國卷)室溫下，將1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，熱效應(yīng)為H1，將1 mol的CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，熱效應(yīng)為H2；CuSO4·5H2O受熱分解的化學方程式為：CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)5H2O(l)，熱效應(yīng)為H3。則下列判斷正確的是()AH2>H3B. H1<H3CH1H3H2 D. H1H2>H3B1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低，為吸熱反應(yīng)，故H1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，為放熱反應(yīng)，故H2<0,1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水可以分為兩個過程，先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水，然后1 mol CuSO4(s)再溶于水，CuSO4·5H2O的分解為吸熱反應(yīng)，即H3>0，根據(jù)蓋斯定律得到關(guān)系式H1H2H3，分析得到答案：H1<H3?；卦L5(2013·新課標全國卷)在1 200 時，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應(yīng)H2S(g)O2(g)=SO2(g)H2O(g)H12H2S(g)SO2(g)=S2(g)2H2O(g)H2H2S(g)O2(g)=S(g)H2O(g)H32S(g)=S2(g)H4則H4的正確表達式為() 【導學號：14942028】AH4(H1H23H3)BH4(3H3H1H2)CH4(H1H23H3)DH4(H1H23H3)A根據(jù)蓋斯定律找出各反應(yīng)的反應(yīng)熱之間的關(guān)系。將前三個熱化學方程式分別標為、，根據(jù)蓋斯定律，由××2×可得：2S(g)=S2(g)H4(H1H23H3)。熱點題型1利用化學鍵計算反應(yīng)熱，熱化學方程式的書寫1已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJ·mol12C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJ·mol1 HH鍵、O=O鍵和OH鍵的鍵能分別為436 kJ·mol1、496 kJ·mol1和462 kJ·mol1，則a為()A332B. 118C350D. 130D將兩個熱化學方程式分別標為、，則根據(jù)蓋斯定律可知×2即得到熱化學方程式O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H(2202a) kJ/mol。由于反應(yīng)熱等于斷鍵吸收的能量與形成新化學鍵所放出的能量的差值，則496 kJ/mol2×436 kJ/mol2×2×462 kJ/mol(2202a) kJ/mol，解得a130，答案選D。2(2016·河南十所名校階段性測試)已知：破壞1 mol AA鍵、1 mol BB鍵、1 mol AB鍵時分別需要吸收436 kJ、498 kJ、463 kJ的能量；反應(yīng)2A2(g)B2(g)=2A2B(g)的能量變化如圖所示。下列說法中錯誤的是() 【導學號：14942029】A體系中A2、B2最活潑 B. E11 370 kJ·mol1CH482 kJ·mol1 D. 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)A由題圖可以看出，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，D正確；E1表示斷開反應(yīng)物中化學鍵所吸收的能量(即反應(yīng)的活化能)，則E12×436 kJ·mol1498 kJ·mol11 370 kJ·mol1，B正確；E2表示形成生成物中化學鍵所放出的熱量，則E22×2×463 kJ·mol11 852 kJ·mol1，HE1E21 370 kJ·mol11 852 kJ·mol1482 kJ·mol1，C正確；圖中A和B具有的能量最高，因此A和B最活潑，故A錯誤。3(1)(2016·湖南懷化一模)燃料的使用和防止污染是社會發(fā)展中一個無法回避的矛盾話題。直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H1860.0 kJ·mol12NO2(g)N2O4(g)H266.9 kJ·mol1寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(g)、CO2的熱化學方程式：_。(2)(2016·湖南懷化二模)如圖為1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成NO(g)和CO2(g)過程中的能量變化示意圖。已知E1134 kJ/mol，E2368 kJ/mol(E1、E2為反應(yīng)的活化能)。若在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，則E1、H的變化分別是_、_(填“增大”“減小”或“不變”)。寫出該反應(yīng)的熱化學方程式：_。解析(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)反應(yīng)即可得熱化學方程式：CH4(g)N2O4(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H860.0 kJ·mol166.9 kJ·mol1793.1 kJ·mol1。(2)E1為該反應(yīng)的活化能，加入催化劑能降低反應(yīng)的活化能但不能改變反應(yīng)熱。H生成物總能量反應(yīng)物總能量E1E2，據(jù)此可寫出反應(yīng)的熱化學方程式。答案(1)CH4(g)N2O4(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H793.1 kJ·mol1(2)減小不變NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g)H234 kJ·mol14(名師押題)參考下列圖表和有關(guān)要求回答問題：(1)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJ·mol1CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJ·mol1又知：H2O(g)=H2O(l)H44 kJ·mol1則甲醇燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式為_。(2)下表是部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)：化學鍵PPPOO=OP=O鍵能/kJ·mol1abcx已知1 mol白磷(P4)完全燃燒放熱為d kJ，白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如圖所示，則上表中x_(用含有a、b、c、d的代數(shù)式表示)。解析(1)×3×2×2得CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3×(192.9 kJ·mol1)2×49.0 kJ·mol1(44 kJ·mol1)×2764.7 kJ·mol1。(2)反應(yīng)熱反應(yīng)物鍵能總和生成物鍵能總和，即6a5c(4x12b)d，解得x(12bd6a5c)或(d6a5c12b)。答案(1)CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJ·mol1(2)(12bd6a5c)或(d6a5c12b)熱化學方程式書寫與正誤判斷的步驟熱點題型2蓋斯定律及其應(yīng)用1用H2可將工業(yè)廢氣中的NO催化還原為N2，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖(圖中計量單位為mol)，則：NO(g)H2(g)=N2(g)H2O(g)的H為()A.(abcd) kJ·mol1B.(cadb) kJ·mol1C.(cdab) kJ·mol1D.(cdab) kJ·mol1A由圖中轉(zhuǎn)化可知，斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵釋放能量，發(fā)生2NO(g)2H2(g)=N2(g)2H2O(g)H(abcd) kJ·mol1，又因為化學計量數(shù)與反應(yīng)中的能量變化成正比，則NO(g)H2(g)=N2(g)H2O(g)H(abcd) kJ·mol1。2(2016·昆明重點中學測試四)氫氣、鋁、鐵都是重要的還原劑。已知下列反應(yīng)的熱化學方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H13H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g)H22Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H32Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H42Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)H5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是() 【導學號：14942030】AH1<0，H3>0BH5<0，H4<H3CH1H2H3DH3H4H5B燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故H1<0，H3<0，A錯；鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故H5<0，H5H4H3<0，即H4<H3，B正確；H1(H2H3)×2/3，C錯；H3H4H5，D錯。3已知下列熱化學方程式：2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJ·mol1；C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ·mol1；2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566.0 kJ·mol1；CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.0 kJ·mol1。請回答下列問題：(1)CO的燃燒熱為_。(2)熾熱的木炭與二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳的反應(yīng)為_(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)，理由是_。(3)實驗中測定甲烷與氧氣反應(yīng)生成CO的反應(yīng)熱不易操作，原因是_，寫出甲烷與氧氣反應(yīng)生成CO的熱化學方程式：_。解析(1)由熱化學方程式可知CO的燃燒熱為283.0 kJ·mol1。(2)熱化學方程式減去熱化學方程式可得C(s)CO2(g)=2CO(g)H172.5 kJ·mol1，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(3)甲烷燃燒時，無法控制反應(yīng)使其完全生成CO，一般生成CO和CO2的混合物，故甲烷與氧氣反應(yīng)生成CO的反應(yīng)熱不易直接測定。根據(jù)蓋斯定律，×2即得新的熱化學方程式2CH4(g)3O2(g)=2CO(g)4H2O(g)H1 214.0 kJ·mol1。答案(1)283.0 kJ·mol1(2)吸熱由熱化學方程式減去熱化學方程式可得C(s)CO2(g)=2CO(g)H172.5 kJ·mol1(3)不能保證甲烷全部生成CO2CH4(g)3O2(g)=2CO(g)4H2O(g)H1 214.0 kJ·mol14.運動會中的火炬一般采用丙烷為燃料。丙烷的熱值較高，污染較小，是一種優(yōu)良的燃料。試回答下列問題：(1)一定量的丙烷完全燃燒生成CO2(g)和1 mol H2O(l)過程中的能量變化曲線如圖所示，請在圖中的括號內(nèi)填“”或“”。(2)寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學方程式：_。(3)二甲醚(CH3OCH3)是一種新型燃料，應(yīng)用前景廣闊。1 mol二甲醚完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)時放出1 455 kJ熱量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)時共放出1 645 kJ熱量，則混合氣體中丙烷和二甲醚的物質(zhì)的量之比為_。解析(1)一定量的丙烷完全燃燒生成CO2(g)和1 mol H2O(l)的過程放熱，H為負值。(2)燃燒熱是1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量，所以表示丙烷燃燒熱的熱化學方程式為C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215.0 kJ·mol1。(3)n(二甲醚)×1 455 kJ·mol11 moln(二甲醚)×2 215.0 kJ·mol11 645 kJ，解得n(二甲醚)0.75 mol，n(丙烷)0.25 mol。答案(1)(2)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215.0 kJ·mol1(3)135(名師押題)通常人們把斷開1 mol化學鍵所吸收的能量看成是該化學鍵的鍵能。已知N2、O2分子中化學鍵的鍵能分別是946 kJ·mol1、497 kJ·mol1。查閱資料知：N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJ·mol1；2NO(g)O2(g)=2NO2(g)H112 kJ·mol1；2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJ·mol1；C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ·mol1。(1)NO分子中化學鍵的鍵能為_。(2)CO與NO2反應(yīng)的熱化學方程式為4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H_。解析(1)N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJ·mol1，斷開1 mol反應(yīng)物的化學鍵共吸收熱量：946 kJ497 kJ1 443 kJ，則NO分子中化學鍵的鍵能為 kJ·mol1631.5 kJ·mol1。(2)根據(jù)蓋斯定律，由4×(2×)可得4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H1 200 kJ·mol1。答案(1)631.5 kJ·mol1(2)1 200 kJ·mol1根據(jù)蓋斯定律計算H的步驟和方法1計算步驟2計算方法