2021学年第一单元 化学反应的热效应导学案及答案

反应热常考的几种题型

突破一　图像在化学反应能量变化中的应用

1．能量—反应过程图(a，b，c均大于0)

ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1

ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝＋c kJ·mol－1

2．能量—反应历程图

N2O(g)＋CO(g)===N2(g)＋CO2(g)　ΔH<0

(1)ΔH与反应历程无关。

(2)中间反应的ΔH通过观察反应物、生成物的能量判断ΔH的正负。

1．根据如图所示能量关系判断下列说法正确的是(　　)

A．1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ

B．反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量

C．由C(s)与O2(g)反应生成CO(g)的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1

D．CO(g)与O2(g)反应生成CO2(g)的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－282.9 kJ·mol－1

解析：选C　由图可知1 mol C(s)与1 mol O2(g)的总能量比1 mol CO2(g)的总能量高393.5 kJ，故A项错误；由图可知2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－565.8 kJ·mol－1，生成物的总能量小于反应物的总能量，故B、D项错误；由图可知1 mol C(s)与O2(g)反应生成1 mol CO(g)放出的热量为393.5 kJ－282.9 kJ＝110.6 kJ，则C(s)与O2(g)反应生成CO(g)的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·mol－1，故C项正确。

2．1 mol NO2气体和1 mol CO气体反应生成CO2气体和NO气体过程中的能量变化如图所示，请写出NO2与CO反应的热化学方程式：______________________________

________________________________________________________________________。

解析：由图可知ΔH＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1，热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1。

答案：NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1

3．我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝______eV，写出该步骤的化学方程式______________________。

解析：根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为－0.72 eV，则ΔH＝－0.72 eV，即ΔH小于0。由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，则此能垒E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*＋H*＋H2O*和结束时生成物COOH*＋2H*＋OH*，可得反应的化学方程式为COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)。

答案：小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)

突破二　根据已知信息书写热化学方程式的思路

1．根据反应物和生成物写出化学方程式，并标明各物质的聚集状态。

2．根据题中一定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化，求出指定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化。

3．标明该反应的ΔH。

4．注意特殊要求。如表示标准燃烧热的热化学方程式中可燃物化学式前的系数必须是1。

1．(1)硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为_________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　

ΔH1＝＋175.4 kJ·mol－1

2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220.9 kJ·mol－1

沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_______________。

解析：(1)根据题干知，反应的热化学方程式为Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH＝－225 kJ·mol－1。

(2)根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求的热化学方程式。

答案：(1)Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH＝－225 kJ·mol－1

(2)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH＝－45.5 kJ·mol－1

2．已知298 K、101 kPa时，H2(g)、CO(g)、C2H5OH(l)、CH4(g)的标准燃烧热分别为285.8 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1、1 366.8 kJ·mol－1、890.3 kJ·mol－1。

下列热化学方程式的书写正确的是(　　)

A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

B．2CO(g)＋O2===2CO2(g)　

ΔH＝－283.0 kJ·mol－1

C．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　

ΔH＝－1 366.8 kJ

D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　

ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

解析：选D　用H2的标准燃烧热数据书写的热化学方程式中，H2O必须是液态，A项错误；焓变与热化学方程式中各物质化学式前的系数成正比，CO的标准燃烧热是指1 mol CO(g)完全燃烧为同温下的指定产物CO2(g)时的焓变，而B项热化学方程式中CO的系数为2，则该项热化学方程式对应的ΔH＝－566.0 kJ·mol－1，B项错误；ΔH的单位为kJ·mol－1，C项错误。

3．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。

通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为__________、______________________________，制得等量H2所需能量较少的是____________。

解析：系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统(Ⅱ)制备1 mol H2需要消耗20 kJ能量，而系统(Ⅰ)制备1 mol H2需要消耗286 kJ能量，故系统(Ⅱ)消耗的能量较少。

答案：H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1

H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1

系统(Ⅱ)

突破三　反应热(ΔH)的计算与大小比较

1．比较类型与方法

(1)同一反应，生成物的状态不同

如A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0

A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0

因为C(g)===C(l)　ΔH3 <0，

而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，则ΔH1>ΔH2。

(2)同一反应，反应物的状态不同

如S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1

S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1

(3)同素异形体的不同单质发生相似反应，产物相同时

如C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　

ΔH1＝－a kJ·mol－1

C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　

ΔH2＝－b kJ·mol－1

(4)两个有联系的不同反应

C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0

C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2<0

C(s)CO2(g)

C(s)CO(g)CO2(g)　ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。

并据此可以写出热化学方程式：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2。

2．大小比较原则

(1)比较ΔH的大小时，必须把反应热的“＋”“－”与反应热的数值看作一个整体进行比较，比较反应放出或吸收的热量时只比较数值的大小；比较“标准燃烧热”“中和热”时，只需比较数值的大小。

(2)反应物的状态、化学计量数不同，则ΔH不同。

(3)ΔH是带符号进行比较的，所有吸热反应的ΔH均比放热反应的ΔH大；放热反应的ΔH<0，放热越多，ΔH越小，但|ΔH|越大。

(4)同一物质，状态不同，反应热亦不同。

如A(g)A(l)A(s)。

(5)对于可逆反应，因反应不能进行到底，实际反应过程中放出或吸收的能量要小于热化学方程式中反应热的数值。

1．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是(　　)

①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1；

C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2

②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3；

S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4

③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH5；

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH6

④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH7；

CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq)　ΔH8

A．仅①②     B．仅①④

C．仅②③④    D．仅②③

解析：选C　①中前式减后式得CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，故ΔH1<ΔH2；②中前式减后式得S(s)===S(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH4>0，故ΔH3>ΔH4；③中ΔH6＝2ΔH5，且ΔH6、ΔH5均小于零，故ΔH5>ΔH6；④中ΔH7>0，ΔH8<0，故ΔH7>ΔH8。

2．已知：CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH1

C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2

CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH3

CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g)　ΔH4

2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g)　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断不正确的是(　　)

A．ΔH1＞0　　　　　 B．ΔH2＞0

C．ΔH2＜ΔH3    D．ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1

解析：选C　A项，此反应是吸热反应，ΔH1＞0，正确；B项，生成水煤气的反应是吸热反应，ΔH2＞0，正确；C项，CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH1　①，C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2 ②，②－①得：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＞ΔH3，错误；D项，CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g)　ΔH4　④，④×2＋①得出：2CuO(s)＋C(s)===2Cu(s)＋CO2(g)　ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1，正确。