高考化学一轮复习主题14化学能与热能5含解析

主题14:化学能与热能

李仕才

考点四盖斯定律及反应热的计算

一、反应热大小的比较

1.看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下:

2.看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。

3.看化学计量数。当反应物和生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH 越小,吸热反应的ΔH越大。

4.看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。

【特别提醒】吸、放热反应过程中,比较吸收或放出热量(Q)的多少时,只比较数值大小,但比较ΔH大小时,必须带“+”“-”比较,对放热反应,放热越多,ΔH越小;对吸热反应,吸热越多,ΔH越大。

二、利用盖斯定律书写热化学方程式

1.盖斯定律:对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的,即化学反应的反应热只与反应体系的始态、终态有关,而与反应的途径无关。

2.书写方法

三、反应热的计算

1.利用物质能量计算:ΔH= E(生成物)- E(反应物)。

2.利用键能进行计算:ΔH= E(反应物键能)- E(生成物键能)。

3.利用活化能(E a)进行计算:ΔH=E a(反应物)-E a(生成物)。

4.利用盖斯定律进行计算:对于存在下列关系的反应,ΔH3=ΔH1+ΔH2。

1.相同条件下,下列各组热化学方程式(溶液中的反应均是在稀溶液之间进行的)

中,ΔH1>ΔH2的是( )。

A.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH1;CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH2

B.H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH1;H+(aq)+NH3·H2O(aq)N(aq)+H2O(l) ΔH2

C.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH1;S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH2

D.CO2(g)CO(g)+O2(g) ΔH1;2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH2

【解析】氢气燃烧是放热反应,ΔH1<0,石灰石的分解是吸热反应,ΔH2>0,故ΔH1<ΔH2,A 项错误;中和反应放出热量,强酸与强碱反应的中和热数值大于弱碱与强酸反应的中和热数值,故ΔH1<ΔH2,B项错误;气态硫本身所具有的能量高于固态硫,其燃烧时所放出的热量比等量的固态硫放出的热量多,故ΔH1>ΔH2,C项正确;因CO燃烧生成CO2是放热反应,所以CO2分解是吸热反应,ΔH1为正值,前一个反应吸收的热量小于后者,故ΔH1<ΔH2,D项错误。

【答案】C

2.能源是人类生存和发展的重要支柱。已知下列热化学方程式:

①2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1

③C(s)+O2(g)CO(g) ΔH3=c kJ·mol-1

④C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH4=d kJ·mol-1

(1)根据以上信息判断,下列说法正确的是。

A.氢气的燃烧热为-a kJ·mol-1

B.碳的燃烧热为-c kJ·mol-1

C.无法比较c和d的大小

D.a

(2)CO燃烧的热化学方程式为。

(3)若使1 g H2和28 g CO完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为kJ。

【解析】(1)氢气的燃烧热是1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,由

2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH1=a kJ·mo l-1可知燃烧热为- kJ·mol-1,A项错误;碳的燃烧热是1 mol碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量,由C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH4=d kJ·mol-1可知,碳的燃烧热为-d kJ·mol-1,B项错误;依据③④结合一氧化碳燃烧放热可以比较c和d 的大小,焓变为负值,则c>d,C项错误;热化学方程式化学计量数改变,焓变随之改

变,①2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1,液态水形成气态水吸

热,②H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1,焓变为负值,则b>a,D项正

确。(2)③C(s)+O2(g)CO(g) ΔH3=c kJ·mol-1;④C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH4=d

kJ·mol-1,依据盖斯定律,④-③得到CO燃烧的热化学方程式为CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=(d-c) kJ·mol-1。(3)若使1 g H2和28 g CO完全燃

烧,n(H2)==0.5 mol,n(CO)==1 mol。

2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1

2 a kJ

0.5 mol 0.25a kJ

CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=(d-c) kJ·mol-1

1 (d-c) kJ

则1 g H2和28 g CO完全燃烧最后恢复到室温,放出的热量为-(d-c) kJ+(-0.25a)

kJ=(c-d-) kJ。

【答案】(1)D

(2)CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=(d-c) kJ·mol-1

(3)c-d-

3.在298 K、1.01×105 Pa,将22 g CO2通入0.75 L 1.0 mol·L-1NaOH溶液中充分反应,测得反应放出的热量为a kJ。已知该条件下1 mol CO2通入1 L 2.0 mol·L-1NaOH溶液中充分反应放出的热量为b kJ。则CO2与NaOH反应生成NaHCO3的热化学方程式为( )。

A.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq) ΔH=-(2b-a) kJ·mol-1

B.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq) ΔH=+(4a-b) kJ·mol-1

C.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq) ΔH=-(4a-b) kJ·mol-1

D.2CO2(g)+2NaOH(aq)2NaHCO3(aq) ΔH=-(8a-2b) kJ·mol-1

【解析】根据题意,22 g CO2通入750 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中充分反

应,n(CO2)==0.5 mol,n(NaOH)=1 mol·L-1×0.75 L=0.75 mol。该反应既生成碳酸钠又生成碳酸氢钠,化学方程式为2CO2+3NaOH NaHCO3+Na2CO3+H2O,由0.5 mol CO2反应放出热量为a kJ,则2 mol CO2反应放出热量为4a kJ,即热化学方程式为

2CO2(g)+3NaOH(aq)NaHCO3 (aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=-4a kJ·mol-1①,又1 mol CO2通入1 L 2 mol·L-1 NaOH溶液中充分反应放出b kJ的热量,则热化学方程式为

2NaOH(aq)+CO2(g)Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=-b kJ·mol-1②,由盖斯定律可知,①-②可得,NaOH(aq)+CO2(g)NaHCO3(aq) ΔH=-(4a-b) kJ·mol-1。

【答案】C