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人教版高中化学选择性必修一精品同步讲义第一章 章末归纳总结(含解析)
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第一章 章末归纳总结
思维导图
常见考向
考向一 吸热、放热反应
【例1】下列变化中属于吸热反应的是 ( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④KClO3分解制取O2
⑤生石灰与水反应生成熟石灰 ⑥CaCO3高温分解 ⑦CO2+C2CO
⑧Ba(OH)2•8H2O与固体NH4Cl混合 ⑨C+H2O(g)CO+H2⑩Al与盐酸反应
A.②④⑥⑦⑧⑨ B.①②④⑥⑦⑧⑨
C.①③④⑤⑥⑧⑩ D.①②④⑧⑨
【答案】A
【解析】②将胆矾加热变为白色粉末、④KClO3分解制取O2、⑥C aCO3高温分解等属于分解反应,为吸热反应;而⑦CO2+C2CO、⑨C+H2O(g)CO+H2等属于以C、 氢气为还原剂的吸热反应;⑧Ba(OH)2•8H2O与固体NH4Cl混合,为吸热反应;
①液态水汽化、③浓硫酸稀释为物理变化,不是吸热反应,也不是放热反应;
⑤生石灰与水反应生成熟石灰、⑩Al与盐酸反应为放热反应,
故选:A。
【一隅三反】
1.(2022·上海市川沙中学高一期末)有关反应热效应的说法正确的是
A.铝热反应是放热反应 B.氧化还原反应都属于放热反应
C.需要加热的反应都是吸热反应 D.有化学键断裂的反应是吸热反应
【答案】A
【解析】A.铝热反应是剧烈的放热反应,放出的热量能使生成的铁熔化为铁水,用于焊接钢轨,故A正确;
B.氧化还原反应与反应吸放热之间无必然关系,氧化还原反应既可能是放热反应也可能是吸热反应,如氢气的燃烧为放热反应,而C与CO2反应生成CO为吸热反应,故B错误;
C.需要加热的反应不一定是吸热反应,如煤炭的燃烧需要加热,却是放热反应,故C错误;
D.任何反应均有化学键的断裂,故有化学键断裂的不一定是吸热反应,还可能是放热反应,故D错误;
答案选A。
2.(2022·四川甘孜·高二期末)下列各组物质之间的相互反应,说法错误的是
A.是吸热反应 B.与是放热反应
C.燃烧是放热反应 D.与是吸热反应
【答案】A
【解析】A.氧化钙和水化合生成氢氧化钙的反应是放热反应,不是吸热反应,A项错误;
B.HCl和KOH发生中和反应生成KCl和水,酸碱中和反应属于放热反应,B项正确;
C.甲烷燃烧放出大量的热,甲烷燃烧是放热反应,C项正确;
D.Ba(OH)2∙8H2O和NH4Cl发生复分解反应生成BaCl2、NH3和H2O,该反应是吸热反应,D项正确;
答案选A。
3.某化学反应过程的能量变化如图所示,下列叙述正确的是
A.该反应为吸热反应 B.该反应为放热反应
C.反应物的总能量等于生成物的总能量 D.反应物的总能量低于生成物的总能量
【答案】B
【解析】A.根据图中信息可知,反应物总能量大于生成物总能量,反应为放热反应,选项A错误;
B.根据图中信息可知,反应物总能量大于生成物总能量,反应为放热反应,选项B正确;
C.根据图中信息可知,反应物总能量大于生成物总能量,选项C错误;
D.根据图中信息可知,反应物总能量大于生成物总能量,选项D错误;答案选B。
考向二 热化学方程式
【例2】写出下列反应的热化学方程式:
(1)1 mol C与1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2,吸热131.5kJ:
(2)用CO(g)还原1 mol Fe2O3(s),放热24.8 kJ。
(3)1 mol HgO(s)分解生成液态汞和氧气时,吸热90.7 kJ
(4)1 mol N2(g)与适量H2(g)起反应,生成NH3(g),放出92.2 kJ热量。
(5)1 mol N2(g)与适量O2(g)起反应,生成NO2(g),吸收68 kJ热量。
(6)1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应,生成CuO(s),放出157 kJ热量。
【答案】(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5 kJ/mol
(2)3CO(g)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-24.8 kJ/mol
(3)2HgO(s)=2Hg(l)+O2(g) △H=+181.4 kJ/mol
(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2 kJ/mol
(5)N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+68 kJ/mol
(6)2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) △H=-314 kJ/mol
【解析】(1)1 mol C与1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2,吸热131.5kJ,则反应的热化学方程式为:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5 kJ/mol;
(2)用CO(g)还原1 mol Fe2O3(s),放热24.8 kJ,则该反应的热化学方程式为3CO(g)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-24.8 kJ/mol;
(3)1 mol HgO(s)分解生成液态汞和氧气时,吸热90.7 kJ,则2 mol HgO(s)分解生成液态汞和氧气时,吸收热量Q=90.7 kJ×2=181.4 kJ,故该反应的热化学方程式为:2HgO(s)=2Hg(l)+O2(g) △H=+181.4 kJ/mol;
(4)1 mol N2(g)与适量H2(g)起反应,生成2 molNH3(g),放出92.2 kJ热量,由于该反应为可逆反应,则该反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2 kJ/mol;
(5)1 mol N2(g)与适量O2(g)起反应,生成NO2(g),吸收68 kJ热量,则该反应的热化学方程式为:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+68 kJ/mol;
(6)1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应,生成CuO(s),放出157 kJ热量,则2 mol Cu(s)与适量O2(g)反应,生成CuO(s),放出热量Q=157 kJ×2=314 kJ,故该反应的热化学方程式为:2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) △H=-314 kJ/mol。
【一隅三反】
1.(2022·湖南·雅礼中学高一期末)部分物质的燃烧热如下表,下列关于CH4和水蒸气反应得到H2和CO的热化学方程式正确的是
物质
H2(g)
CO(g)
CH4(g)
△H/(kJ·mol−1)
−285.8
−283.0
−890.3
已知1mol H2O(g)转化生成1mol H2O(l)时放出热量44.0 kJ。
A.CH4(g)+ H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) △H1=+206.1 kJ·mol−1
B.CH4(g)+ H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) △H2=−206.1 kJ·mol−1
C.CH4(g)+ H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) △H3=+365.5 kJ·mol−1
D.CH4(g)+ H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) △H4=−365.5 kJ·mol−1
【答案】A
【解析】由表中数据结合燃烧热概念可知:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ•mol-1
②CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0 kJ•mol-1
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ•mol-1
④H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ•mol-1
利用盖斯定律将④+③-②-3×①可得:CH4(g)+ H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g)ΔH=(-44.0kJ•mol-1)+(-890.3kJ•mol-1)-(-283.0kJ•mol-1)-3×(-285.8kJ•mol-1)=+206.1 kJ•mol-1,即CH4和水蒸气在高温下反应得到H2和CO的热化学方程式为:CH4(g)+ H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g)ΔH=+206.1 kJ•mol-1。
故选A。
2.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molCu(s)与适量(g)反应生成CuO(s),放出157.3kJ的热量
(2)1mol(g)与适量(g)反应生成(g)和(l),放出1411.0kJ的热量
(3)1molC(s)与适量(g)反应生成CO(g)和(g),吸收131.5kJ的热量。
(4)11.2L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体,放出91.5kJ热量。
(5) 已知1molC(石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3kJ热量。
(6)1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67kJ的热量。
(7)已知:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol−1,请写出1molNH3分解对应的热化学方程式 。若1molN2(g)和3molH2(g)在一定条件下发生反应,放出的热量___________92kJ(填“大于”“小于”或“等于”),理由是________ ___。
【答案】(1)Cu(s)+(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol
(2)(g)+3(g)=2(g)+2(l) △H=-1411.0kJ/mol
(3)C(s)+(g)=CO(g)+(g) △H=+131.5kJ/mol
(4)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-183kJ·mol−1
(5)C(石墨,s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·mol−1
(6)NH3(g)+O2(g)=NO(g)+H2O(g) ΔH=-226.7kJ·mol−1
(7) NH3(g)⇌N2(g)+H2(g) ΔH=+46kJ·mol−1 小于 由于该反应是可逆反应,不能进行完全
【解析】(1)1molCu(s)与适量(g)反应生成CuO(s),放出157.3kJ的热量,该热化学方程式为: Cu(s)+(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol,故答案为:Cu(s)+(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol;
(2)1mol(g)与适量(g)反应生成(g)和(l),放出1411.0kJ的热量,该热化学方程式为:(g)+3(g)=2(g)+2(l) △H=-1411.0kJ/mol,故答案为:(g)+3(g)=2(g)+2(l) △H=-1411.0kJ/mol;
(3)1molC(s)与适量(g)反应生成CO(g)和(g),吸收131.5kJ的热量,该热化学方程式为:C(s)+(g)=CO(g)+(g) △H=+131.5kJ/mol,故答案为:C(s)+(g)=CO(g)+(g) △H=+131.5kJ/mol。
(4)11.2L(标准状况)H2的物质的量是0.5mol,11.2L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体,放出91.5kJ热量,则1mol氢气和氯气反应放出能量183kJ,其热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-183kJ·mol−1;
(5)已知1molC(石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3kJ热量,该反应的热化学方程式为C(石墨,s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·mol−1;
(6)1.7gNH3(g)的物质的量是0.1mol,1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成NO气体和水蒸气,放出22.67kJ的热量,则1mol氨气发生催化氧化放出能量226.7kJ,其热化学方程式为NH3(g)+O2(g)=NO(g)+H2O(g) ΔH=-226.7kJ·mol−1;
(7)已知:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol−1,1mol氨气分解吸收46kJ的能量,1molNH3分解对应的热化学方程式为NH3(g)⇌N2(g)+H2(g) ΔH=+46kJ·mol−1。N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)是可逆反应,不能进行完全,若1molN2(g)和3molH2(g)在一定条件下发生反应,生成氨气的物质的量小于2mol,所以放出的热量小于92kJ。
考向三 中和热
【例4】分别取40 mL的0.50 mol·L-1盐酸与40 mL的0.55 mol·L-1NaOH溶液进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)理论上稀强酸、稀强碱反应生成1 mol 水时放出57.3 kJ的热量,写出表示稀硫酸和稀NaOH溶液反应的中和热的热化学方程式____________________________________________。
(2)从实验装置上看,可知下图装置中缺少的仪器是___________。
(3)某学生实验记录数据如下:
①近似认为0.55mol·L-1的NaOH溶液和0.50 mol·L-1的盐酸的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。则中和热△H=__________(取小数点后一位)。
②上述实验数值结果与理论值有偏差,产生偏差的原因可能是________(填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.实验量取盐酸时误取了浓硫酸
c.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定盐酸溶液的温度
(4)实验中改用50mL0.50mol·L-1的盐酸跟40mL0.55mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热_________(填“相等”或“不相等”),所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”).
【答案】(1)
(2) 环形玻璃搅拌棒
(3) ① -51.8kJ/mol ② ac
(4) 相等 不相等
(5) 偏小
【解析】(1)中和热是指稀强酸、稀强碱反应生成1 mol 水时释放的热量,故表示稀硫酸和稀NaOH溶液反应的中和热的热化学方程式为,故答案为:;
(2)由量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌器; 故答案为:环形玻璃搅拌棒;
(3)①第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.05℃,反应后温度为:23.2℃,反应前后温度差为:3.15℃;第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.3℃,反应前后温度差为:3.1℃;第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.55℃,反应前后温度差为:3.05℃;40mL的0.50mol/L盐酸与40mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液的质量和为:m=80mL×1g/cm3=80g,c=4.18J/(g•℃),代入公式Q=cm△T得生成0.05mol的水放出热量Q=4.18J/(g•℃)×80g×℃=1.036kJ,即生成0.02mol的水放出热量为:1.036kJ,所以生成1mol的水放出热量为:1.036kJ× =-51.8kJ,即该实验测得的中和热△H=,故答案为:-51.8kJ/mol;
②根据上述测量数据可知,结果偏小,即下列属于导致结果偏小的原因:
a.实验装置保温、隔热效果差,即散失的热量增多,故导致实验结果偏小,a符合题意;
b.实验量取盐酸时误取了浓硫酸,浓硫酸溶解过程为放热过程,故导致实验结果偏大,b不合题意;
c.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定盐酸溶液的温度,由于温度计中含有NaOH溶液导致局部中和反应,测量的盐酸初始温度偏高,故实验结果偏小,c符合题意;
故答案为:ac;
(4)由于中和热的均是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热,与酸碱的用量无关,所以用50mL 0.50mol/L盐酸跟40mL 0.55mol/L NaOH溶液进行上述实验,测得中和热数值相等,反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若用500mL0.50mol/L盐酸跟40mL 0.55mol/L NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增加,所放出的热量偏高,即放出热量不相等;故答案为:相等;不相等;
(5)NH3•H2O是弱电解质,电离过程为吸热过程,所以用氨水代替稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量小于57.3kJ;故答案为:偏小。
【一隅三反】
1.关于中和热测定的叙述中错误的是
A.碱液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和
B.该实验可以直接在烧杯中进行
C.该实验需要重复2~3次,实验数据可取平均值代入计算
D.不可以用铜丝代替玻璃搅拌器
【答案】B
【解析】A.测定中和热时,为了使氢离子和氢氧根离子完全反应,需要让其中一种反应物稍稍过量,即碱液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和,A正确;
B.中和热测定成败的关键是保温,直接在烧杯中进行,热量散失较多,测量结果不准确,B错误;
C.为了使实验结果更准确,该实验需要重复2~3次,实验数据可取平均值代入计算,C正确;
D.铜的导热性强,会造成热量散失较多,因此不可以用铜丝代替玻璃搅拌器,D正确;
答案选B。
2.中和反应是放热反应,下列关于中和反应热测定的说法错误的是
A.等温条件下,试管中进行的中和反应,反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应
B.测定中和反应热时,需要快速的将两种溶液混合
C.测定中和反应热时,最重要的是要保证实验装置的隔热效果
D.不同的酸碱反应生成1mol水释放的热量可能不相同
【答案】A
【解析】A.等温条件下,试管中进行的中和反应,反应体系向环境中释放的热量就是反应的热效应,环境是指与体系相互影响的其他部分,如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等,A错误;
B.测定中和反应热时,需要快速的将两种溶液混合,防止热量散失,测量不准确,B正确;
C.测定中和反应热时,最重要的是要保证实验装置的隔热效果,防止热量散失,测量不准确,C正确;
D.不同的酸碱反应生成1mol水释放的热量可能不相同,比如若用的是弱酸或弱碱,其电离需吸收一部分热量,D正确;
故答案为A。
3.50mL 0.50mol/L盐酸与50mL 0.55mol/L NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应的反应热。请回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是_______。
(2)实验中改用6.94mL 15mol/L硫酸溶液与60mL 0.55mol/L NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求得的生成1mol H2O(l)时放出的热量_______(填“相等”或“不相等”),简述理由:_______。
(3)若三次平行操作测得数据中,起始时盐酸与NaOH溶液平均温度相同,而终止温度与起始温度差(t2-t1)分别为①3.3℃、②3.5℃、③4.5℃,则最终代入计算式的温度差的平均值为_______℃。
【答案】(1)环形玻璃搅拌棒
(2) 不相等 浓硫酸稀释会放出热量
(3)3.4
【解析】(1)从实验装置上看,图中尚缺少的-种玻璃仪器是玻璃搅拌器;
(2)15mol/ L硫酸是浓硫酸,浓硫酸稀释要放出热量,所以改用6.94mL15mol/ L硫酸溶液跟60mL0.55mol/ LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热偏小,故答案为:不相等;浓硫酸稀释会放出热量;
(3)三次平行操作测得数据中③4.5℃,数值误差太大,应该舍弃,计算①3.3℃、②3.5℃数值的平均值,故温度平均值=。
4.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。回答下列问题:
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量?_______。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是_______(填序号)。
A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_______(填序号)。
A.用温度计小心搅拌 B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯 D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为_______。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1.为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=_______(结果保留一位小数)。
(6)_______(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸,理由是_______。
【答案】(1)确保盐酸被完全中和
(2)C
(3)D
(4)ΔH1=ΔH2<ΔH3
(5)-51.8 kJ·mol-1
(6) 不能 H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响中和热的测定
【解析】(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和,常常使加入的一种反应物稍微过量一些,加入过量氢氧化钠是为确保盐酸被完全中和;
(2)为了减小热量损失,倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入;
(3)A.温度计是用来测量温度的,不能使用温度计搅拌,故A错误;
B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌,会有大量热量散失,测定结果偏低,故B错误;
C.轻轻地振荡烧杯,反应不能快速充分反应,也可能导致液体溅出,影响测定结果,故C错误;
D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动,能使反应快速、充分反应,热量损耗小,故D正确;
答案选D;
(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离,它们的中和热相同,稀氨水中的溶质是弱电解质,它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量,故反应热的数值要小一些,因此ΔH1=ΔH2<ΔH3;
(5)第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.05℃,反应前后温度差为3.15℃;第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.3℃,反应前后温度差为3.1℃;第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.55℃,反应前后温度差为3.05℃;三组数据均有效,平均温差为3.1℃,50mL的0.50mol/L盐酸与50mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液的总质量m=100mL×1g/cm3=100g,c=4.18J/(g•℃),生成0.025mol的水放出热量Q=cmΔT=4.18J/(g•℃)×100g×3.1℃=1295.8J=1.2958kJ,则该实验测得的中和热ΔH=;
(6)因为硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应中和热的测定,故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
考向四 盖斯定律
【例4】室温下,将1mol的CuSO4•5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1;将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2,CuSO4•5H2O受热分解的化学方程式为:CuSO4•5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH3>ΔH1
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
【答案】B
【解析】A.根据分析可知ΔH3>0,而ΔH2<0,则ΔH3>ΔH2,故A错误;
B.根据分析可知ΔH2=ΔH1-ΔH3,由于ΔH2<0,ΔH3>ΔH1 ,故B正确;
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2,则ΔH1=ΔH3+ΔH2,故C错误;
D.ΔH2<0,ΔH1>0,且ΔH1=ΔH3+ΔH2,则ΔH1+ΔH2<ΔH3,故D错误。
综上所述答案为B。
【一隅三反】
1.下列各组热化学方程式中,化学反应的前者小于后者的有( )
①
②
③
④
⑤
⑥
A.2项 B.3项 C.4项 D.5项
【答案】B
【解析】①通过比较氢气与氯气、溴蒸气反应的条件及现象可知,氢气与氯气反应放出的热量多,则,符合题意;
②固态硫变为气态硫过程中吸热,所以气态硫燃烧放出的热量多,则,符合题意;③,,则,不符合题意;
④为吸热反应,,为放热反应,,则,不符合题意;
⑤浓硫酸稀释要放出热量,,符合题意;
⑥一氧化碳是碳单质不完全燃烧的产物,碳单质完全燃烧生成二氧化碳时放热更多,所以,不符合题意。符合题意的有3项,故选B。
答案选B。
2.(2022·湖北十堰·高一期末)工业上高炉炼铁时常以赤铁矿和焦炭为原料,而将赤铁矿中的转化为铁的过程中实际起作用的是CO。反应过程中发生的一系列变化:
则反应的为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】①
②
③
由盖斯定律计算可得方程式,则;故选A。
考向五 综合运用
【例5】化学反应过程中,不仅有物质的变化,同时还伴随能量的变化。
(1)“即热饭盒”给人们生活带来方便,它可利用下面___________(填字母序号)反应释放的热量加热食物。
A.生石灰和水 B.浓硫酸和水 C.钠和水
(2)2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l) △H= -572 kJ/mol,该反应的能量变化可用图中的___________(填a或b)表示。
(3)已知常温下红磷比白磷稳定,在下列反应中:
①4P(红磷,s)+5O2(g)=P4O10(s) △H=﹣Q1kJ•mol﹣1
②P4(白磷,s)+5O2(g)=P4O10(s) △H=﹣Q2kJ•mol﹣1
若Q1、Q2均大于零,则Q1和Q2的关系为___________(填字母序号)。
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2 C.Q1<Q2 D.无法确定
(4)已知拆开2molHCl分子中的化学键需要消耗862kJ的能量,则③、④的数值为:③___________kJ;④___________kJ。
(5)已知298 K时:
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1= -393.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2 (g) △H2= -283.0 kJ·mol-1
写出C与O2反应生成CO的热化学方程式:___________。
【答案】(1)A
(2)a
(3)C
(4) 679 862
(5)2C (s)+O2(g)=2CO(g) △H= -221.0 kJ·mol-1 或C(s)+ O2(g)=CO (g)△H= -110.5kJ·mol-1
【解析】(1)A.生石灰和水反应放热,故选A;
B.浓硫酸溶于水放热,但是浓硫酸具有强腐蚀性,故不选B;
C.钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,反应放热,但是氢氧化钠具有强腐蚀性,故不选C;
选A;
(2)2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l) △H= -572 kJ/mol,反应放热,反应物的总能量大于生成物总能量,该反应的能量变化可用图中的a表示;
(3)常温下红磷比白磷稳定,红磷的能量低于白磷,所以相同质量的白磷和氧气反应生成P4O10(s)放出的热量大于红磷,则Q1<Q2,选C;
(4)拆开2molHCl分子中的化学键需要消耗862kJ的能量,则④的数值为862 kJ;根据盖斯定律,③的数值为(862-183)= 679kJ;
(5)①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1= -393.5 kJ·mol-1
②CO(g)+O2(g)=CO2 (g) △H2= -283.0 kJ·mol-1
根据盖斯定律①-②得C(s)+ O2(g)=CO (g)△H= -110.5kJ·mol-1。
【一隅三反】
1.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)下图是N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中能量变化示意图,请写出N2和H2反应的热化学方程式:___________。
(2)已知化学键键能是形成或拆开1mol化学键放出或吸收的能量,单位kJ·mo1-1.若已知下列数据:
化学键
H-H
N≡N
键能/kJ·mo1-1
435
943
试根据表中及图中数据计算N-H的键能为___________kJ·mo1-1.
(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。已知:
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-akJ·mo1-1①
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=-bkJ·mo1-1②
若1molNH3还原NO至N2,则该反应过程中的反应热ΔH3=___________kJ·mo1-1(用含a、b的式子表示)。
【答案】(1)N2(g)+H2(g)⇌NH3(g) ∆H=-46kJ/mol或N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ∆H=-92 kJ/mol
(2)390
(3)(3b-a)/4
【解析】(1)由图象可知该反应的反应热∆H=E1-E2=254kJ·mol-1-300kJ·mol-1=-46kJ/mol,所以其热化学方程式为N2(g)+H2(g)⇌NH3(g) ∆H=-46kJ/mol,或者N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ∆H=-92 kJ/mol;答案为:N2(g)+H2(g)⇌NH3(g) ∆H=-46kJ/mol或N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ∆H=-92 kJ/mol。
(2)已知∆H=反应物键能总和-生成物键能总和=943kJ/mol+3×435kJ·mol-1-6E=-92kJ/mol,E=390kJ/mol,即N-H的键能为390kJ/mol;答案为:390
(3)根据盖斯定律,(①-②×3)/4即得1 mol NH;还原NO至N2的过程中的反应热∆H3=(3b-a)/4kJmol-1;答案为:(3b-a)/4。
2.根据信息书写热化学方程式:
(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5.回答下列问题:已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和76 ℃,AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为___________。
(2)在25 ℃、101 kPa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ,其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀,则乙醇燃烧的热化学方程式为___________。
(3)在一定条件下,将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气,达到平衡时N2的转化率为25%,放出Q kJ的热量,写出N2与H2反应的热化学方程式为___________。
(4)化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式:___________。
(5)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气,在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是___________。
【答案】(1) AX3(l)+X2(g)=AX5(s) ΔH=-123.8 kJ·mol-1
(2) C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1
(3) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-4Q kJ·mol-1
(4) N2(g)+3H2(g) 2NH3(l) ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1
(5) NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216 kJ·mol-1
【解析】(1)室温时AX3为液态(l),AX5为固态(s),反应的热化学方程式为:AX3(l)+X2(g)=AX5(s) ΔH=-123.8 kJ·mol-1。
(2)根据碳原子守恒有:C2H5OH~2CO2~2CaCO3.生成100 gCaCO3沉淀,则乙醇为0.5 mol,反应的热化学方程式:C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1。
(3)1 mol N2完全反应放出的热量为kJ=4Q kJ,故反应的热化学方程式:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-4Q kJ·mol-1。
(4)根据箭头的指向可知a、b、c均为正值, ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1,故反应的热化学方程式:N2(g)+3H2(g) 2NH3(l) ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1。
(5)消耗1 mol NaBH4(s)放热×38 kJ=216 kJ,故反应的热化学方程式:NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216 kJ·mol-1。
3.回答下列问题
(1)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:
Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuCl2(s)=CuCl(s)+ Cl2(g) △H1=+83 kJ·mol-1
CuCl (s)+ O2(g)= CuO(s)+ Cl2(g) △H2=-20 kJ·mol-1
CuO(s) + 2HCl(g)= CuCl2(s)+H2O(g) △H3=-121 kJ·mol-1
则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的 △H=_______kJ·mol-1
(2)甲烷CH4是一种高效清洁的新能源,0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水放出热量222.5kJ,则甲烷燃烧的热化学方程式为_______。
(3)已知常温下红磷比白磷稳定,在下列反应中
①4P (红磷,s) +5O2(g)=P4O10(s) △H =-Q1kJ/mol
②P4(白磷,s)+5O2(g)= P4O10(s) △H =-Q2kJ/mol
若Q1、 Q2均大于零,则Q1和Q2的关系为_______(填字母序号)。
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2 C.Q1