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高中人教版 (2019)第一节 反应热图文ppt课件
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这是一份高中人教版 (2019)第一节 反应热图文ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了等温条件，热效应，量热计，温度变化，molH2O，cmΔt，焓变和反应热，生成物，反应物，kJ·mol-1等内容，欢迎下载使用。
一、反应热及其测定1.反应热:在_________下,化学反应体系向环境_____或从环境_____的热量,称为化学反应的_______,简称反应热。
2.反应热的测定:许多反应热可以通过_______直接测定。在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量就会使体系的温度升高,这时可以根据测得的体系的_________和有关物质的比热容等来计算反应热。
3.中和热的测定(1)中和热:稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成_________时所释放的热量称为中和热。 (2)实验原理:通过一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后温度的变化,计算反应放出的热量,由此求得中和热。
(3)实验仪器装置:将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
(4)实验数据:测定反应的初始温度和终止温度,重复三次,代入公式Q=______计算,则中和热=_______。
【巧判断】(1)酸与碱发生反应放出的热量即为中和热。( )提示:×。中和热首先要满足两个条件“稀溶液”、“1 ml水”,否则不能称为中和热。
(2)反应热是指在等温条件下,化学反应体系向环境释放的热量。( )提示:×。反应热是指在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。
二、反应热与焓变1.反应热产生的原因:化学反应前后体系的内能(符号为U)发生了变化。内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强和物质的聚集状态等影响。2.焓(H):与_____有关的物理量。
【微思考】反应热和焓变单位一样,那么反应热和焓变是同一概念吗?提示:虽然反应热和焓变单位一样,但是只有在等压条件下反应热和焓变才会相等,所以不能说反应热就是焓变。
三、化学反应中能量变化的原因1.微观上(1)化学反应的本质。
(2)化学键变化与反应热的关系。若Q1>Q2,反应吸收能量,ΔH__0,为_____反应;若Q1
(2)结论。反应物的总能量大于生成物的总能量为_____反应,体系能量_____;反应物的总能量小于生成物的总能量为_____反应,体系能量_____。
【情境·思考】最近有一种网红火锅走进了我们的生活,网红火锅其实就是一种自煮火锅,其发热原理来自包装盒内部的发热包。这个发热包用途广泛,其中主要成分是碳酸钠、焙烧硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、活性炭、盐,与生石灰组成一袋,注入冷水,就可以加热到150 ℃以上,而蒸
汽的温度可达到200 ℃,用来蒸煮食物。 其涉及的化学反应之一为CaO+H2O ==== Ca(OH)2,放出热量,从微观和宏观两个角度分别分析反应放热的原因。
提示:该反应放热是因为CaO和H2O的能量之和大于Ca(OH)2的能量,也是因为破坏旧化学键吸收的热量小于形成新化学键放出的能量。
知识点一 中和反应反应热的测定【重点释疑】1.实验原理:根据中和热的概念,通过自制量热计,测量一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后的温度变化,计算反应放出的热量,由此求得中和热。
3.实验步骤(1)反应物温度的测量。①用量筒量取50 mL 0.50 ml·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒中,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。②用另一个量筒量取50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。
(2)反应后体系温度的测量。打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化,将最高温度记为反应后体系的温度(t2)。(3)重复上述步骤(1)至步骤(2)两次。
4.数据处理(1)取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度(t1)。计算温度差(t2-t1)。(2)取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。(3)根据温度差和比热容等计算反应热。为了计算简便,可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同,并忽略量热计的比热容,则:
①50 mL 0.50 ml·L-1盐酸的质量m1=50 g, 50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J·(g· ℃)-1, 50 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为(m1+m2)·c·(t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ
③生成1 ml H2O时放出的热量为ΔH= kJ·ml-1
【知识拓展】中和热测定的误差分析方法(1)误差分析依据看实验中有哪些因素能造成(t2-t1)出现误差。若(t2-t1)偏大,则|ΔH|偏大,若(t2-t1)偏小,则|ΔH|偏小。(2)50 mL 0.25 ml·L-1硫酸与50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液反应的误差分析:
【思考·讨论】(1)实验中为何使用0.55 ml·L-1NaOH溶液与0.50 ml·L-1盐酸反应,而不是选用0.50 ml·L-1 NaOH溶液?提示:碱过量的目的是保证盐酸完全反应。
(2)能否用浓硫酸代替盐酸?对结果会产生什么影响?提示:不能。浓硫酸溶解于水时放热,所以放出的热量偏多。 (3)能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替NaOH溶液?对结果会产生什么影响?提示:不能。弱酸、弱碱电离吸热,所以测得的反应热数值偏小。
【案例示范】【典例】(2020·武汉高二检测)我们将稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 ml H2O时所释放的热量称为中和热,已知在稀溶液中,强酸和强碱每生成1 ml水放出57.3 kJ的热量。如图是某化学小组组装的中和热简易测定装置。请回答有关中和反应的问题。
(1)用0.1 ml Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应,能放出____________ kJ热量。
(2)如图装置中仪器A的名称____________,作用是_______________________。(3)若通过实验测定中和热的ΔH,其结果常常大于-57.3 kJ·ml-1,其原因可能是 _____________。 (4)用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【思维建模】有关中和热问题的解题模型
【解析】(1)根据中和热的含义:H+(aq)+OH-(aq) ==== H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1,所以0.1 ml Ba(OH)2稀溶液与足量稀硝酸反应时生成0.2 ml H2O(l),故放出的热量为11.46 kJ。(2)由实验装置知,A为玻璃搅拌器,作用是搅拌,使溶液充分混合。
(3)在测定中和热的实验中,减少热量损失是实验的关键,而在实验中会不可避免地有少量热量损失,导致结果常常大于-57.3 kJ·ml-1。(4)用氨水代替NaOH(aq),会使测得的中和热数值偏小,因为氨水(NH3·H2O)是弱碱,电离时需吸收热量。
答案:(1)11.46(2)玻璃搅拌器 搅拌,使溶液充分混合(3)实验中不可避免地有少量热量损失(4)偏小
【母题追问】(1)上题实验中能否用硫酸代替硝酸?提示:不能。硫酸与Ba(OH)2反应会有BaSO4沉淀产生,反应热不是中和热。(2)怎样用玻璃搅拌器搅拌溶液?不能用铜质搅拌棒代替的理由是什么?提示:实验时应用玻璃搅拌器上下搅动。因为铜传热快,热量损失大,所以不能用铜质搅拌棒代替玻璃搅拌器。
【规律方法】中和热测定实验中的注意事项(1)注意温度相同。必须确保酸、碱两种溶液的温度相同。(2)注意酸、碱的浓度大小。为使测得的中和热更准确,所用盐酸和NaOH溶液的浓度宜小不宜大。(3)注意保温。必须确保实验过程中酸、碱中和反应放出的热量不能扩散到测定仪器以外。
(4)注意温度计的使用。实验宜使用精确度为0.1 ℃的温度计,且测量时应尽可能读准。温度计的水银球要完全浸没在溶液中,而且要稳定一段时间后再读数,以提高所测温度的精度。(5)注意两个近似。一个是体系的比热容近似等于水的比热容,二是酸、碱溶液的密度近似等于水的密度。
【迁移·应用】1. (2020·淄博高二检测)如图是某兴趣小组组装的中和热测定装置,分别取40 mL 0.50 ml·L-1盐酸与40 mL 0.55 ml·L-1氢氧化钠溶液进行中和热的测定,已知弱酸、弱碱电离需要吸热。下列说法错误的是( )
A.稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应B.仪器A的名称是玻璃搅拌器C.在测定中和热的每次实验中,至少需要测定并记录3次温度D.用氨水代替氢氧化钠溶液,其结果也是相同的
【解析】选D。测定中和热时,为了使氢离子或者氢氧根离子完全反应,需要让其中一种反应物稍稍过量,A正确;仪器A是玻璃搅拌器,B正确;在测定中和热的每次实验中,至少需要测定并记录3次温度从而减小误差,C正确;一水合氨是弱碱,电离吸热,从而影响测定结果,D错误。
2.(2019·合肥高二检测)将V1 mL 1.0 ml·L-1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22 ℃B.该实验表明化学能可以转化为热能C.NaOH溶液的浓度约是1.00 ml·L-1D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
【解析】选B。由题图可知,5 mL 1.0 ml·L-1HCl溶液与NaOH溶液混合后温度为22 ℃,因此,做该实验时环境温度低于22 ℃,A项错误;既然反应后溶液温度升高,则B项正确;两者恰好完全反应时,放出热量最多,温度最高,从图上看出,30 mL 1.0 ml·L-1HCl溶液和20 mL NaOH溶液恰好完全反应,因此,该NaOH溶液的浓度为
1.0 ml·L-1×0.03 L÷0.02 L=1.5 ml·L-1,C项错误;通过该反应并不能判断凡有水生成的反应都是放热反应,D项错误。
【补偿训练】1.已知①在稀溶液中,强酸和强碱生成1 ml H2O放出57.3 kJ热量,称为中和热;②弱酸、弱碱电离需要吸热。下列反应中能放出57.3 kJ热量的是( )A.1 L 1 ml·L-1的稀硫酸与足量NaOH溶液反应B.稀盐酸与氨水反应生成1 ml H2OC.稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 ml 水D.稀NaOH溶液与95%浓硫酸反应生成1 ml 水
【解析】选C。A项,生成2 ml H2O(l),放出114.6 kJ热量;B项,氨水为弱碱溶液,NH3·H2O电离吸热,故放出热量小于57.3 kJ;D项,浓硫酸溶于水放热,故放出的热量大于57.3 kJ。
2.(2020·孝感高二检测)下列有关中和反应反应热的说法正确的是( )A.中和热就是中和反应所放出的热量B.准确测量中和反应反应热的实验过程中,至少需测定温度4次C.玻璃搅拌器材料若用铜代替,则测量出的中和反应反应热数值偏小
D.若稀酸溶液中H+与稀碱溶液中OH-的物质的量相等,则所测中和反应反应热数值更准确
【解析】选C。A项,中和热应该是稀溶液中,强酸和强碱反应生成1 ml水所放出的热量;B项,至少进行3次实验,每次需测量盐酸、NaOH溶液、混合液的温度,所以共需要测量温度9次;D项,为保证反应充分,H+或OH-一方过量。
3.(2020·包头高二检测)已知H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1,向50 mL 2 ml·L-1的NaOH溶液中加入1 ml·L-1的某种酸恰好完全反应,测得加入酸的体积与反应放出热量的关系如图所示(不考虑热量的散失),则该酸可能是( )
A.醋酸(CH3COOH) B.盐酸C.草酸(HOOC—COOH)D.硫酸
【解析】选C。强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH-(aq)=== H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1,50 mL 2 ml·L-1的NaOH溶液中加入1 ml·L-1的酸溶液50 mL,恰好完全反应,该酸属于二元酸,但是根据图示放出的热量小于5.73 kJ,所以该酸属于二元弱酸。
【素养提升】铝热反应是以铝粉和氧化铁为主要反应物的放热反应。当温度超过1 250 ℃时,铝粉激烈氧化,燃烧而放出大量热。这种放热反应的温度可达3 000 ℃以上。铝热反应非常迅速,作用时间短。加入硅铁粉时,可使作用缓和,利于延长作用的时间。为用于浇注温度为
1 000～1 100 ℃左右的铜合金铸件,可再加少量氧化剂,如硝酸钠、硝酸钾等;还可加入镁作为点火剂,使其在较低温度下发生化学反应。该反应经常用于焊接钢轨,冶炼金属。
(1)阅读材料思考,该反应是吸热反应还是放热反应?放热反应是否不需要加热就能发生呢?提示:铝热反应为放热反应,但是该反应需要在高温下引发,因此放热反应有时也需要加热才能发生。
(2)写出铝与氧化铁反应的方程式,并用图示表示反应物与生成物能量相对大小。提示:2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe。 图示:
知识点二 放热反应与吸热反应【重点释疑】1.用E(反应物)、E(生成物)分别代表反应物、生成物的总能量;Q(吸)、Q(放)分别代表反应物断键吸收的热量、生成物成键放出的热量。
2.常见的放热反应、吸热反应
【易错提醒】 (1)误认为能量变化与反应条件有关。实际上有些放热反应需要加热才能发生,有些吸热反应常温下就能进行。反应放热还是吸热与反应条件无关。(2)误认为吸热的过程就是吸热反应,放热过程就是放热反应。忽视了放热反应、吸热反应都是化学反应这一前提。
(3)误认为有物质变化、能量变化就一定是放热反应或吸热反应。忽视了如核裂变等物理变化而带来的能量变化。
【思考·讨论】(1)可燃物燃烧时,点燃后就不需要再加热,而有些反应必须持续加热,能否根据加热条件判断反应是吸热反应还是放热反应?放热反应加热的目的是什么? 提示:持续用酒精灯加热,撤去酒精灯就停止的反应是吸热反应;开始用酒精灯加热,反应开始后,撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。
(2)化合反应一定是放热反应,分解反应一定是吸热反应吗?举例说明。提示:不一定。C(s)+CO2(g) 2CO(g)属于化合反应,但反应吸热;2H2O2 2H2O+O2↑属于分解反应,但反应放热。
【案例示范】【典例】(2020·日照高二检测)已知某化学反应A2(g)+2B2(g) ==== 2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示,下列有关叙述中正确的是( )
A.该反应的进行一定需要加热 B.该反应的ΔH=-(E1-E2) kJ·ml-1C.该反应为吸热反应D.断裂1 ml A—A键和2 ml B—B键,放出E1 kJ能量
【思维建模】正确理解活化能与反应热的关系
(1)E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,ΔH=E1-E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。
【解析】选C。A项,由反应前后能量守恒可知,反应物能量之和小于生成物能量之和,反应是吸热反应,吸热反应不一定都要加热,例如氢氧化钡和氯化铵在常温下就反应,故A项错误;B项,该反应的反应焓变=断裂化学键吸收能量-形成化学键放出能量,所以焓变ΔH=+(E1-E2) kJ·ml-1,故B项错误;C项,反应是吸热反应,故C项正确;D项,断裂化学键吸收热量,所以断裂1 ml A—A键和 2 ml B—B键吸收E1 kJ能量,故D项错误。
【母题追问】若将D改为“该反应中反应物的键能总和小于生成物的键能总和”,D项是否正确?提示:不正确,由图可知,该反应为吸热反应,断裂旧键所吸收的能量应该大于形成新键所放出的能量,即该反应中反应物的键能总和应大于生成物的键能总和。
【规律方法】(1)反应是吸热反应还是放热反应,取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小。(2)反应是吸热反应还是放热反应,与反应条件无必然关系。
【迁移·应用】1.(2020·东营高二检测)炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法不正确的是 ( )
A.每活化一个氧分子有0.29 eV的能量释放B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC.氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
【解析】选B。根据能量变化图分析,最终结果为活化氧,体系能量降低,则每活化一个氧分子放出0.29 eV能量,故A正确;反应过程中存在多步反应的活化能,根据能量图分析,整个反应的活化能为活化能较大者,则没有水参加的反应活化能为E=0.75 eV,有水参加的反应的活化能为E=0.57eV,所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV-0.57 eV=0.18 eV,故B错误;根据图
像分析,氧分子活化过程O—O键断裂,生成C—O键,所以氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程,故C正确;炭黑颗粒可作催化氧化反应的催化剂,炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,故D正确。
2.如图是H2与Cl2发生反应生成HCl的途径和三个状态的能量,有关说法错误的是( )
A.步骤2是放热过程B.三个状态的能量E2最大C.要实现步骤1的转化,必须加热D.该反应的ΔH<0
【解析】选C。步骤1为旧化学键断裂的过程,该过程吸收能量,步骤2为新化学键的形成过程,该过程放出能量,故三个状态的能量E2最大;该反应可通过燃烧实现,为放热反应,ΔH<0;要实现步骤1的转化可以通过点燃或光照等条件,故只有C项错误。
【补偿训练】1.下列反应中,生成物总能量高于反应物总能量的是( )A.氢氧化钠溶液与稀硫酸混合B.异丁醇燃烧C.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌D.氧化钙溶于水
【解析】选C。中和反应为放热反应,A不选;燃烧为放热反应,B不选;氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌,为吸热反应,C选;氧化钙溶于水,为放热反应,D不选。
2.(2020·武汉高二检测)如图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系,据此判断下列说法中正确的是 ( )
A.红磷比白磷稳定B.等质量的白磷与红磷充分燃烧,红磷放出的热量多C.白磷转化为红磷是吸热反应D.红磷比白磷更容易与氧气反应生成P4O10
【解析】选A。由图像可知,白磷的能量更高,根据能量越低越稳定原则,红磷要比白磷稳定,故A项正确;等质量的白磷和红磷相比,白磷的能量更高,因此放出的热量更多,故B项错误;白磷的能量高于红磷,因此白磷转化为红磷是放热反应,故C项错误;由于白磷的能量更高,因此白磷更容易与氧气反应生成P4O10,故D项错误。
【素养提升】 燃油汽车仍然是现代汽车的主要类型,汽油燃烧是个放热反应。
(1)汽车运动时有哪些能量的转化?提示:化学能转化为热能,热能转化为机械能,机械能转化为动能。(2)请从宏观角度解释汽油燃烧放热的原因。提示:由于参加反应的汽油和氧气的总能量大于生成的二氧化碳和水的总能量,故燃烧放热。
(3)如今甲醇汽车已经加入新能源汽车的市场,试列举甲醇作为燃料的优点? 提示:来源丰富,获取成本较低,可大大降低汽车的生产成本;同时,甲醇含氧量高,燃烧彻底,排放比较清洁。
知识点三 化学反应中能量变化的原因【重点释疑】1.化学反应的基本特征一是物质发生了变化,二是能量发生了变化。
2.H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)反应的能量变化如图所示
3.图示化学反应过程中的能量变化可用如图所示:
其中,E1′表示活化能,E1′与E2′的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。
4.焓变的两种计算方法(1)根据物质具有的能量来计算。ΔH=E(总生成物)-E(总反应物)(2)根据化学键键能来计算。ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量
【易错提醒】 (1)断裂化学键需要吸收能量(E1),形成化学键能够放出能量(E2),判断反应放热,还是吸热,关键看E1与E2的相对大小,其中二者的差值即为反应热。
(2)利用键能计算ΔH需明确反应中各物质的结构式如H2O写成H—O—H,NH3写成 ,CH4写成 ,1 mlH2O含2 ml H—O键,1 ml NH3含3 ml H—N键,1 ml CH4含4 ml H—C键,然后根据各物质的物质的量计算其键能之和。
【思考·讨论】 根据下图你能表示出Ⅰ、Ⅱ的反应热吗? 提示:图ⅠΔH=E1-E2,图ⅡΔH=E2-E1。
【案例示范】【典例】(2020·太原高二检测)如图所示,ΔH1=-393.5 kJ·ml-1,ΔH2=-395.0 kJ·ml-1,下列说法或表示正确的是( )
A.金刚石与氧气反应生成二氧化碳是吸热反应B.石墨和金刚石的转化是物理变化C.石墨的稳定性强于金刚石D.1 ml石墨的总键能比1 ml金刚石的总键能小1.5 kJ
【思维建模】解答有关化学反应能量变化图像题目的思维流程如下:
【解析】选C。由图知,金刚石与氧气反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故应为放热反应,A错误;石墨和金刚石是不同的物质,二者之间的转化是化学变化,B错误;等物质的量的石墨的总能量低于金刚石,则石墨的稳定性强于金刚石,C正确;物质越稳定,所具有的总键能越大,1 ml石墨的总键能比1 ml金刚石的总键能大1.5 kJ,D错误。
【母题追问】若将C选项改为“由石墨转化为金刚石是放热反应”,对不对?提示:不正确,由图可知,等物质的量的金刚石能量高于石墨,所以石墨转化为金刚石是吸热反应。
【规律方法】(1)分析反应物与生成物能量相对大小,判断反应为吸热反应还是放热反应。(2)明确ΔH的计算方法:ΔH=E(生成物)-E(反应物)。
【迁移·应用】1.反应A+B C(ΔH<0)分两步进行:①A+B X(ΔH>0),②X C(ΔH<0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
【解析】选D。由①A+B X(ΔH>0)知A、B能量总和小于X的能量,排除A、C两项;由②X C(ΔH<0)知X的能量大于C的能量,排除B项。
2.根据键能数据计算CH4(g)+4F2(g)==== CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为( )A.-1 940 kJ·ml-1 B.+1 940 kJ·ml-1C.-485 kJ·ml-1D.+485 kJ·ml-1
【解析】选A。由ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和可知:ΔH=(414×4+155×4-489×4-565×4) kJ·ml-1=-1 940 kJ·ml-1。
【补偿训练】(2020·泰安高二检测)某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应过程a有催化剂参与B.该反应为放热反应,热效应等于ΔHC.改变催化剂,可改变该反应的ΔHD.有催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2
【解析】选B。由图可知,反应过程a需要的活化能比b要高,所以a没有催化剂参与,A错误;由图可知,该反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应属于放热反应,反应的热效应等于生成物与反应物能量之差,即ΔH,B正确;使用催化剂,改变了反应进行的途径,降低了反应的活化能,但不会改变该反应的焓变,C错误;E1、E2分别代表反应过程中各步反应的活化能,整个反应的活化能为E1,D错误。
【素养提升】作为一种适用范围广泛的环保化学试剂,碳酸二甲酯在绿色反应中的应用日益广泛。通过二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯(简称DMC)的反应因其原子经济性以及在二氧化碳减排上的重要意义受到广泛关注。其化学方程式如下:
2CH3OH+CO2 ==== (CH3O)2C＝O +H2O该反应变化过程中的能量变化如图所示。回答以下问题。
图中E1、E2分别表示什么含义?该反应是“吸热”还是“放热”反应?能否用E1、E2表示ΔH?提示:E1、E2分别表示破坏旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的热量。该反应过程中,反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应;反应热等于破坏旧化学键吸收的能量-形成新化学键放出的热量,即ΔH=E1-E2。
一、反应热及其测定1.反应热:在_________下,化学反应体系向环境_____或从环境_____的热量,称为化学反应的_______,简称反应热。
2.反应热的测定:许多反应热可以通过_______直接测定。在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量就会使体系的温度升高,这时可以根据测得的体系的_________和有关物质的比热容等来计算反应热。
3.中和热的测定(1)中和热:稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成_________时所释放的热量称为中和热。 (2)实验原理:通过一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后温度的变化,计算反应放出的热量,由此求得中和热。
(3)实验仪器装置:将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
(4)实验数据:测定反应的初始温度和终止温度,重复三次,代入公式Q=______计算,则中和热=_______。
【巧判断】(1)酸与碱发生反应放出的热量即为中和热。( )提示:×。中和热首先要满足两个条件“稀溶液”、“1 ml水”,否则不能称为中和热。
(2)反应热是指在等温条件下,化学反应体系向环境释放的热量。( )提示:×。反应热是指在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。
二、反应热与焓变1.反应热产生的原因:化学反应前后体系的内能(符号为U)发生了变化。内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强和物质的聚集状态等影响。2.焓(H):与_____有关的物理量。
【微思考】反应热和焓变单位一样,那么反应热和焓变是同一概念吗?提示:虽然反应热和焓变单位一样,但是只有在等压条件下反应热和焓变才会相等,所以不能说反应热就是焓变。
三、化学反应中能量变化的原因1.微观上(1)化学反应的本质。
(2)化学键变化与反应热的关系。若Q1>Q2,反应吸收能量,ΔH__0,为_____反应;若Q1
(2)结论。反应物的总能量大于生成物的总能量为_____反应,体系能量_____;反应物的总能量小于生成物的总能量为_____反应,体系能量_____。
【情境·思考】最近有一种网红火锅走进了我们的生活,网红火锅其实就是一种自煮火锅,其发热原理来自包装盒内部的发热包。这个发热包用途广泛,其中主要成分是碳酸钠、焙烧硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、活性炭、盐,与生石灰组成一袋,注入冷水,就可以加热到150 ℃以上,而蒸
汽的温度可达到200 ℃,用来蒸煮食物。 其涉及的化学反应之一为CaO+H2O ==== Ca(OH)2,放出热量,从微观和宏观两个角度分别分析反应放热的原因。
提示:该反应放热是因为CaO和H2O的能量之和大于Ca(OH)2的能量,也是因为破坏旧化学键吸收的热量小于形成新化学键放出的能量。
知识点一 中和反应反应热的测定【重点释疑】1.实验原理:根据中和热的概念,通过自制量热计,测量一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后的温度变化,计算反应放出的热量,由此求得中和热。
3.实验步骤(1)反应物温度的测量。①用量筒量取50 mL 0.50 ml·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒中,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。②用另一个量筒量取50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。
(2)反应后体系温度的测量。打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化,将最高温度记为反应后体系的温度(t2)。(3)重复上述步骤(1)至步骤(2)两次。
4.数据处理(1)取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度(t1)。计算温度差(t2-t1)。(2)取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。(3)根据温度差和比热容等计算反应热。为了计算简便,可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同,并忽略量热计的比热容,则:
①50 mL 0.50 ml·L-1盐酸的质量m1=50 g, 50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J·(g· ℃)-1, 50 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为(m1+m2)·c·(t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ
③生成1 ml H2O时放出的热量为ΔH= kJ·ml-1
【知识拓展】中和热测定的误差分析方法(1)误差分析依据看实验中有哪些因素能造成(t2-t1)出现误差。若(t2-t1)偏大,则|ΔH|偏大,若(t2-t1)偏小,则|ΔH|偏小。(2)50 mL 0.25 ml·L-1硫酸与50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液反应的误差分析:
【思考·讨论】(1)实验中为何使用0.55 ml·L-1NaOH溶液与0.50 ml·L-1盐酸反应,而不是选用0.50 ml·L-1 NaOH溶液?提示:碱过量的目的是保证盐酸完全反应。
(2)能否用浓硫酸代替盐酸?对结果会产生什么影响?提示:不能。浓硫酸溶解于水时放热,所以放出的热量偏多。 (3)能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替NaOH溶液?对结果会产生什么影响?提示:不能。弱酸、弱碱电离吸热,所以测得的反应热数值偏小。
【案例示范】【典例】(2020·武汉高二检测)我们将稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 ml H2O时所释放的热量称为中和热,已知在稀溶液中,强酸和强碱每生成1 ml水放出57.3 kJ的热量。如图是某化学小组组装的中和热简易测定装置。请回答有关中和反应的问题。
(1)用0.1 ml Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应,能放出____________ kJ热量。
(2)如图装置中仪器A的名称____________,作用是_______________________。(3)若通过实验测定中和热的ΔH,其结果常常大于-57.3 kJ·ml-1,其原因可能是 _____________。 (4)用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【思维建模】有关中和热问题的解题模型
【解析】(1)根据中和热的含义:H+(aq)+OH-(aq) ==== H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1,所以0.1 ml Ba(OH)2稀溶液与足量稀硝酸反应时生成0.2 ml H2O(l),故放出的热量为11.46 kJ。(2)由实验装置知,A为玻璃搅拌器,作用是搅拌,使溶液充分混合。
(3)在测定中和热的实验中,减少热量损失是实验的关键,而在实验中会不可避免地有少量热量损失,导致结果常常大于-57.3 kJ·ml-1。(4)用氨水代替NaOH(aq),会使测得的中和热数值偏小,因为氨水(NH3·H2O)是弱碱,电离时需吸收热量。
答案:(1)11.46(2)玻璃搅拌器 搅拌,使溶液充分混合(3)实验中不可避免地有少量热量损失(4)偏小
【母题追问】(1)上题实验中能否用硫酸代替硝酸?提示:不能。硫酸与Ba(OH)2反应会有BaSO4沉淀产生,反应热不是中和热。(2)怎样用玻璃搅拌器搅拌溶液?不能用铜质搅拌棒代替的理由是什么?提示:实验时应用玻璃搅拌器上下搅动。因为铜传热快,热量损失大,所以不能用铜质搅拌棒代替玻璃搅拌器。
【规律方法】中和热测定实验中的注意事项(1)注意温度相同。必须确保酸、碱两种溶液的温度相同。(2)注意酸、碱的浓度大小。为使测得的中和热更准确,所用盐酸和NaOH溶液的浓度宜小不宜大。(3)注意保温。必须确保实验过程中酸、碱中和反应放出的热量不能扩散到测定仪器以外。
(4)注意温度计的使用。实验宜使用精确度为0.1 ℃的温度计,且测量时应尽可能读准。温度计的水银球要完全浸没在溶液中,而且要稳定一段时间后再读数,以提高所测温度的精度。(5)注意两个近似。一个是体系的比热容近似等于水的比热容,二是酸、碱溶液的密度近似等于水的密度。
【迁移·应用】1. (2020·淄博高二检测)如图是某兴趣小组组装的中和热测定装置,分别取40 mL 0.50 ml·L-1盐酸与40 mL 0.55 ml·L-1氢氧化钠溶液进行中和热的测定,已知弱酸、弱碱电离需要吸热。下列说法错误的是( )
A.稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应B.仪器A的名称是玻璃搅拌器C.在测定中和热的每次实验中,至少需要测定并记录3次温度D.用氨水代替氢氧化钠溶液,其结果也是相同的
【解析】选D。测定中和热时,为了使氢离子或者氢氧根离子完全反应,需要让其中一种反应物稍稍过量,A正确;仪器A是玻璃搅拌器,B正确;在测定中和热的每次实验中,至少需要测定并记录3次温度从而减小误差,C正确;一水合氨是弱碱,电离吸热,从而影响测定结果,D错误。
2.(2019·合肥高二检测)将V1 mL 1.0 ml·L-1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22 ℃B.该实验表明化学能可以转化为热能C.NaOH溶液的浓度约是1.00 ml·L-1D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
【解析】选B。由题图可知,5 mL 1.0 ml·L-1HCl溶液与NaOH溶液混合后温度为22 ℃,因此,做该实验时环境温度低于22 ℃,A项错误;既然反应后溶液温度升高,则B项正确;两者恰好完全反应时,放出热量最多,温度最高,从图上看出,30 mL 1.0 ml·L-1HCl溶液和20 mL NaOH溶液恰好完全反应,因此,该NaOH溶液的浓度为
1.0 ml·L-1×0.03 L÷0.02 L=1.5 ml·L-1,C项错误;通过该反应并不能判断凡有水生成的反应都是放热反应,D项错误。
【补偿训练】1.已知①在稀溶液中,强酸和强碱生成1 ml H2O放出57.3 kJ热量,称为中和热;②弱酸、弱碱电离需要吸热。下列反应中能放出57.3 kJ热量的是( )A.1 L 1 ml·L-1的稀硫酸与足量NaOH溶液反应B.稀盐酸与氨水反应生成1 ml H2OC.稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 ml 水D.稀NaOH溶液与95%浓硫酸反应生成1 ml 水
【解析】选C。A项,生成2 ml H2O(l),放出114.6 kJ热量;B项,氨水为弱碱溶液,NH3·H2O电离吸热,故放出热量小于57.3 kJ;D项,浓硫酸溶于水放热,故放出的热量大于57.3 kJ。
2.(2020·孝感高二检测)下列有关中和反应反应热的说法正确的是( )A.中和热就是中和反应所放出的热量B.准确测量中和反应反应热的实验过程中,至少需测定温度4次C.玻璃搅拌器材料若用铜代替,则测量出的中和反应反应热数值偏小
D.若稀酸溶液中H+与稀碱溶液中OH-的物质的量相等,则所测中和反应反应热数值更准确
【解析】选C。A项,中和热应该是稀溶液中,强酸和强碱反应生成1 ml水所放出的热量;B项,至少进行3次实验,每次需测量盐酸、NaOH溶液、混合液的温度,所以共需要测量温度9次;D项,为保证反应充分,H+或OH-一方过量。
3.(2020·包头高二检测)已知H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1,向50 mL 2 ml·L-1的NaOH溶液中加入1 ml·L-1的某种酸恰好完全反应,测得加入酸的体积与反应放出热量的关系如图所示(不考虑热量的散失),则该酸可能是( )
A.醋酸(CH3COOH) B.盐酸C.草酸(HOOC—COOH)D.硫酸
【解析】选C。强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH-(aq)=== H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·ml-1,50 mL 2 ml·L-1的NaOH溶液中加入1 ml·L-1的酸溶液50 mL,恰好完全反应,该酸属于二元酸,但是根据图示放出的热量小于5.73 kJ,所以该酸属于二元弱酸。
【素养提升】铝热反应是以铝粉和氧化铁为主要反应物的放热反应。当温度超过1 250 ℃时,铝粉激烈氧化,燃烧而放出大量热。这种放热反应的温度可达3 000 ℃以上。铝热反应非常迅速,作用时间短。加入硅铁粉时,可使作用缓和,利于延长作用的时间。为用于浇注温度为
1 000～1 100 ℃左右的铜合金铸件,可再加少量氧化剂,如硝酸钠、硝酸钾等;还可加入镁作为点火剂,使其在较低温度下发生化学反应。该反应经常用于焊接钢轨,冶炼金属。
(1)阅读材料思考,该反应是吸热反应还是放热反应?放热反应是否不需要加热就能发生呢?提示:铝热反应为放热反应,但是该反应需要在高温下引发,因此放热反应有时也需要加热才能发生。
(2)写出铝与氧化铁反应的方程式,并用图示表示反应物与生成物能量相对大小。提示:2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe。 图示:
知识点二 放热反应与吸热反应【重点释疑】1.用E(反应物)、E(生成物)分别代表反应物、生成物的总能量;Q(吸)、Q(放)分别代表反应物断键吸收的热量、生成物成键放出的热量。
2.常见的放热反应、吸热反应
【易错提醒】 (1)误认为能量变化与反应条件有关。实际上有些放热反应需要加热才能发生,有些吸热反应常温下就能进行。反应放热还是吸热与反应条件无关。(2)误认为吸热的过程就是吸热反应,放热过程就是放热反应。忽视了放热反应、吸热反应都是化学反应这一前提。
(3)误认为有物质变化、能量变化就一定是放热反应或吸热反应。忽视了如核裂变等物理变化而带来的能量变化。
【思考·讨论】(1)可燃物燃烧时,点燃后就不需要再加热,而有些反应必须持续加热,能否根据加热条件判断反应是吸热反应还是放热反应?放热反应加热的目的是什么? 提示:持续用酒精灯加热,撤去酒精灯就停止的反应是吸热反应;开始用酒精灯加热,反应开始后,撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。
(2)化合反应一定是放热反应,分解反应一定是吸热反应吗?举例说明。提示:不一定。C(s)+CO2(g) 2CO(g)属于化合反应,但反应吸热;2H2O2 2H2O+O2↑属于分解反应,但反应放热。
【案例示范】【典例】(2020·日照高二检测)已知某化学反应A2(g)+2B2(g) ==== 2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示,下列有关叙述中正确的是( )
A.该反应的进行一定需要加热 B.该反应的ΔH=-(E1-E2) kJ·ml-1C.该反应为吸热反应D.断裂1 ml A—A键和2 ml B—B键,放出E1 kJ能量
【思维建模】正确理解活化能与反应热的关系
(1)E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,ΔH=E1-E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。
【解析】选C。A项,由反应前后能量守恒可知,反应物能量之和小于生成物能量之和,反应是吸热反应,吸热反应不一定都要加热,例如氢氧化钡和氯化铵在常温下就反应,故A项错误;B项,该反应的反应焓变=断裂化学键吸收能量-形成化学键放出能量,所以焓变ΔH=+(E1-E2) kJ·ml-1,故B项错误;C项,反应是吸热反应,故C项正确;D项,断裂化学键吸收热量,所以断裂1 ml A—A键和 2 ml B—B键吸收E1 kJ能量,故D项错误。
【母题追问】若将D改为“该反应中反应物的键能总和小于生成物的键能总和”,D项是否正确?提示:不正确,由图可知,该反应为吸热反应,断裂旧键所吸收的能量应该大于形成新键所放出的能量,即该反应中反应物的键能总和应大于生成物的键能总和。
【规律方法】(1)反应是吸热反应还是放热反应,取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小。(2)反应是吸热反应还是放热反应,与反应条件无必然关系。
【迁移·应用】1.(2020·东营高二检测)炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法不正确的是 ( )
A.每活化一个氧分子有0.29 eV的能量释放B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC.氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
【解析】选B。根据能量变化图分析,最终结果为活化氧,体系能量降低,则每活化一个氧分子放出0.29 eV能量,故A正确;反应过程中存在多步反应的活化能,根据能量图分析,整个反应的活化能为活化能较大者,则没有水参加的反应活化能为E=0.75 eV,有水参加的反应的活化能为E=0.57eV,所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV-0.57 eV=0.18 eV,故B错误;根据图
像分析,氧分子活化过程O—O键断裂,生成C—O键,所以氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程,故C正确;炭黑颗粒可作催化氧化反应的催化剂,炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,故D正确。
2.如图是H2与Cl2发生反应生成HCl的途径和三个状态的能量,有关说法错误的是( )
A.步骤2是放热过程B.三个状态的能量E2最大C.要实现步骤1的转化,必须加热D.该反应的ΔH<0
【解析】选C。步骤1为旧化学键断裂的过程,该过程吸收能量,步骤2为新化学键的形成过程,该过程放出能量,故三个状态的能量E2最大;该反应可通过燃烧实现,为放热反应,ΔH<0;要实现步骤1的转化可以通过点燃或光照等条件,故只有C项错误。
【补偿训练】1.下列反应中,生成物总能量高于反应物总能量的是( )A.氢氧化钠溶液与稀硫酸混合B.异丁醇燃烧C.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌D.氧化钙溶于水
【解析】选C。中和反应为放热反应,A不选;燃烧为放热反应,B不选;氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌,为吸热反应,C选;氧化钙溶于水,为放热反应,D不选。
2.(2020·武汉高二检测)如图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系,据此判断下列说法中正确的是 ( )
A.红磷比白磷稳定B.等质量的白磷与红磷充分燃烧,红磷放出的热量多C.白磷转化为红磷是吸热反应D.红磷比白磷更容易与氧气反应生成P4O10
【解析】选A。由图像可知,白磷的能量更高,根据能量越低越稳定原则,红磷要比白磷稳定,故A项正确;等质量的白磷和红磷相比,白磷的能量更高,因此放出的热量更多,故B项错误;白磷的能量高于红磷,因此白磷转化为红磷是放热反应,故C项错误;由于白磷的能量更高,因此白磷更容易与氧气反应生成P4O10,故D项错误。
【素养提升】 燃油汽车仍然是现代汽车的主要类型,汽油燃烧是个放热反应。
(1)汽车运动时有哪些能量的转化?提示:化学能转化为热能,热能转化为机械能,机械能转化为动能。(2)请从宏观角度解释汽油燃烧放热的原因。提示:由于参加反应的汽油和氧气的总能量大于生成的二氧化碳和水的总能量,故燃烧放热。
(3)如今甲醇汽车已经加入新能源汽车的市场,试列举甲醇作为燃料的优点? 提示:来源丰富,获取成本较低,可大大降低汽车的生产成本;同时,甲醇含氧量高,燃烧彻底,排放比较清洁。
知识点三 化学反应中能量变化的原因【重点释疑】1.化学反应的基本特征一是物质发生了变化,二是能量发生了变化。
2.H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)反应的能量变化如图所示
3.图示化学反应过程中的能量变化可用如图所示:
其中,E1′表示活化能,E1′与E2′的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。
4.焓变的两种计算方法(1)根据物质具有的能量来计算。ΔH=E(总生成物)-E(总反应物)(2)根据化学键键能来计算。ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量
【易错提醒】 (1)断裂化学键需要吸收能量(E1),形成化学键能够放出能量(E2),判断反应放热,还是吸热,关键看E1与E2的相对大小,其中二者的差值即为反应热。
(2)利用键能计算ΔH需明确反应中各物质的结构式如H2O写成H—O—H,NH3写成 ,CH4写成 ,1 mlH2O含2 ml H—O键,1 ml NH3含3 ml H—N键,1 ml CH4含4 ml H—C键,然后根据各物质的物质的量计算其键能之和。
【思考·讨论】 根据下图你能表示出Ⅰ、Ⅱ的反应热吗? 提示:图ⅠΔH=E1-E2,图ⅡΔH=E2-E1。
【案例示范】【典例】(2020·太原高二检测)如图所示,ΔH1=-393.5 kJ·ml-1,ΔH2=-395.0 kJ·ml-1,下列说法或表示正确的是( )
A.金刚石与氧气反应生成二氧化碳是吸热反应B.石墨和金刚石的转化是物理变化C.石墨的稳定性强于金刚石D.1 ml石墨的总键能比1 ml金刚石的总键能小1.5 kJ
【思维建模】解答有关化学反应能量变化图像题目的思维流程如下:
【解析】选C。由图知,金刚石与氧气反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故应为放热反应,A错误;石墨和金刚石是不同的物质,二者之间的转化是化学变化,B错误;等物质的量的石墨的总能量低于金刚石,则石墨的稳定性强于金刚石,C正确;物质越稳定,所具有的总键能越大,1 ml石墨的总键能比1 ml金刚石的总键能大1.5 kJ,D错误。
【母题追问】若将C选项改为“由石墨转化为金刚石是放热反应”,对不对?提示:不正确,由图可知,等物质的量的金刚石能量高于石墨,所以石墨转化为金刚石是吸热反应。
【规律方法】(1)分析反应物与生成物能量相对大小,判断反应为吸热反应还是放热反应。(2)明确ΔH的计算方法:ΔH=E(生成物)-E(反应物)。
【迁移·应用】1.反应A+B C(ΔH<0)分两步进行:①A+B X(ΔH>0),②X C(ΔH<0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
【解析】选D。由①A+B X(ΔH>0)知A、B能量总和小于X的能量,排除A、C两项;由②X C(ΔH<0)知X的能量大于C的能量,排除B项。
2.根据键能数据计算CH4(g)+4F2(g)==== CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为( )A.-1 940 kJ·ml-1 B.+1 940 kJ·ml-1C.-485 kJ·ml-1D.+485 kJ·ml-1
【解析】选A。由ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和可知:ΔH=(414×4+155×4-489×4-565×4) kJ·ml-1=-1 940 kJ·ml-1。
【补偿训练】(2020·泰安高二检测)某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应过程a有催化剂参与B.该反应为放热反应,热效应等于ΔHC.改变催化剂,可改变该反应的ΔHD.有催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2
【解析】选B。由图可知,反应过程a需要的活化能比b要高,所以a没有催化剂参与,A错误;由图可知,该反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应属于放热反应,反应的热效应等于生成物与反应物能量之差,即ΔH,B正确;使用催化剂,改变了反应进行的途径,降低了反应的活化能,但不会改变该反应的焓变,C错误;E1、E2分别代表反应过程中各步反应的活化能,整个反应的活化能为E1,D错误。
【素养提升】作为一种适用范围广泛的环保化学试剂,碳酸二甲酯在绿色反应中的应用日益广泛。通过二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯(简称DMC)的反应因其原子经济性以及在二氧化碳减排上的重要意义受到广泛关注。其化学方程式如下:
2CH3OH+CO2 ==== (CH3O)2C＝O +H2O该反应变化过程中的能量变化如图所示。回答以下问题。
图中E1、E2分别表示什么含义?该反应是“吸热”还是“放热”反应?能否用E1、E2表示ΔH?提示:E1、E2分别表示破坏旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的热量。该反应过程中,反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应;反应热等于破坏旧化学键吸收的能量-形成新化学键放出的热量,即ΔH=E1-E2。
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