例析有關(guān)反應(yīng)熱的重要知識(shí)點(diǎn)
反應(yīng)熱是研究化學(xué)反應(yīng)中能量變化的重要概念,反應(yīng)熱問題則是高考的重點(diǎn)內(nèi)容,處理好相關(guān)題目的關(guān)鍵是深刻理解概念,掌握解題方法。
一、考查對有關(guān)反應(yīng)熱概念本質(zhì)的理解
1、要點(diǎn):
(1)反應(yīng)熱的定義:在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的能量,通常叫做反應(yīng)熱。反應(yīng)熱用“△H”表示,單位一般是“kJ/mol”。
(2)反應(yīng)熱與物質(zhì)能量變化的關(guān)系:反應(yīng)熱△H的研究對象是反應(yīng)體系,當(dāng)反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量時(shí),反應(yīng)體系能量降低,為放熱反應(yīng),△H為“-”或△H<0;反之,為吸熱反應(yīng),△H為“+”或△H>0。
判斷:ΔH = ∑E(生成物)-∑E(反應(yīng)物) 其中∑E表示物質(zhì)具有的總能量。
具體地:①若ΔH>0 ∑E(生成物)>∑E(反應(yīng)物),物質(zhì)所具能量升高,反應(yīng)吸熱。
②若ΔH<0 ∑E(生成物)<∑E(反應(yīng)物),物質(zhì)所具能量降低,反應(yīng)放熱。
(3)反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系:反應(yīng)熱即為形成生成物分子中新的化學(xué)鍵所釋放的總能量與反應(yīng)物分子中舊的化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量之差。即△H=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和。若△H為“-”,反應(yīng)為放熱反應(yīng);若△H為“+”,反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
(4)幾種反應(yīng)熱:
I.燃燒熱:在101kPa時(shí),1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量。理解注意:①、量的標(biāo)準(zhǔn):可燃物必須為1 mol。②、反應(yīng)進(jìn)行程度:完全燃燒,如,C→CO2,H→H2O,S→SO2,等。③、反應(yīng)產(chǎn)物:生成穩(wěn)定的氧化物,如,H2 + O2→H2O(l)而不是H2O(g)。④、燃燒熱的單位一般是kJ/mol。
II.中和熱:在稀溶液中,酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時(shí)所放出的熱量。理解注意:①、稀溶液:是指存在大量水的溶液。②、量的標(biāo)準(zhǔn):必須是生成1 mol水。③、中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質(zhì)的溶解熱、電解質(zhì)電離所吸收的熱。④、中和熱的實(shí)質(zhì)是H+和OH-化合生成水,若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成,這部分反應(yīng)的能量變化也不在中和熱之內(nèi)。即強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱為一定值57.3 kJ/mol。
2. 考點(diǎn)應(yīng)用
例1、根據(jù)熱化學(xué)方程式(在25℃、101 kPa下):S(s ) + O2(g)=SO2(g) ;△H= -297.23 kJ/mol,分析下列說法不正確的是()
A. S的燃燒熱為297.23kJ/mol
B. S(g) + O2(g)=SO2(g)放出的熱量大于297.23 kJ/mol
C. S(g) + O2(g)=SO2(g)放出的熱量小于297.23 kJ/mol
D. 形成1 mol SO2的化學(xué)鍵所釋放的總能量大于斷裂1 mol S(s)和1 mol O2的化學(xué)鍵所吸收的總能量
解析:題干所給的熱化學(xué)方程式是用燃燒熱表示的熱化學(xué)方程式,A說法正確。
題干所給的熱化學(xué)方程式可看作下面兩個(gè)熱化學(xué)方程式的和式:S(s)=S(g);△H=+Q1kJ/mol(吸熱,Q1>0),S(g ) + O2(g)=SO2(g);△H=-Q2 kJ/mol(放熱,Q2>0 )。由蓋斯定律可知,△H=+Q1kJ/mol-Q2 kJ/mol=-297.23 kJ/mol
得Q2 = Q1 + 297.23kJ/mol>297.23kJ/mol 故B說法正確。
根據(jù)反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系知,△H=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和<0,為放熱反應(yīng),D說法正確。本題應(yīng)選C。
二、考查熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
1、考點(diǎn)歸納
熱化學(xué)方程式的書寫應(yīng)遵循的原則:
(1)、必須注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)(s、l、g、aq);
(2)、反應(yīng)熱△H與測定條件(溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān),若不注明則是指在25℃、101 kPa下測定的,故熱化學(xué)方程式一般不注明反應(yīng)條件及“↑”、“↓”。
(3)、△H只能寫在化學(xué)方程式的右邊,并用“;”隔開。若是放熱反應(yīng),△H為“-”,若是吸熱反應(yīng),△H為“+”,△H單位一般是kJ/mol。
(4)、熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù),只表示物質(zhì)的量,因此,它可以是整數(shù),也可以是分?jǐn)?shù),但熱量的數(shù)值要與各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)相對應(yīng)。
(5)、判斷熱化學(xué)方程式書寫是否正確,應(yīng)先觀察反應(yīng)物、生成物的聚集狀態(tài),再觀察△H的正負(fù)號(hào),最后觀察△H數(shù)值是否與化學(xué)計(jì)量數(shù)相對應(yīng)。
2. 考點(diǎn)應(yīng)用
例2. 由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1 mol水蒸氣放熱241.8 kJ,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。
解析:先寫出并配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式H2+1/2O2 = H2O,再注明該反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物的聚集狀態(tài),△H的正負(fù),熱量的數(shù)值要與氫氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)相對應(yīng),則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式應(yīng)為:H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g);△H=-241.8kJ/mol
例3. 在25℃、101 kPa下,1 g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22.68 kJ,下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.
B.
C.
D.
解析:觀察一下反應(yīng)物、生成物的聚集狀態(tài),均符合要求,因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng),△H應(yīng)為“-”,A、D錯(cuò)誤。B、C只是反應(yīng)熱的數(shù)值不同,通過計(jì)算知2 molCH3OH燃燒放出的熱量為22.68 kJ/g×32 g/mol×2 mol=1451.5kJ≈1452kJ。本題應(yīng)選B。
三、考查反應(yīng)熱的大小比較
1. 考點(diǎn)歸納
比較反應(yīng)熱的大小時(shí),要注意兩點(diǎn):其一,只比較其數(shù)值大小,不能把數(shù)值和前面的“+”、“-”看作一個(gè)整體比較(“+”、“-”僅表示吸熱和放熱);其二,要注意各物質(zhì)的聚集狀態(tài),雖化學(xué)方程式相同,但物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同,其反應(yīng)熱的數(shù)值也不相同。
2. 考點(diǎn)應(yīng)用
例4. 已知:
(2)
(3)
(4)
下列關(guān)系式中正確的是( )
A.a<c<0 B. b>d>0 C.2a=b<0 D. 2c=d >0
解析:因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng),△H均小于0,所以排除B、D兩選項(xiàng);反應(yīng)(1)和反應(yīng)(3)僅生成物水的狀態(tài)不同,由氣態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)要放熱,則| c |>| a |,但a、c均為負(fù)值,所以a>c,A錯(cuò)誤;根據(jù)反應(yīng)熱應(yīng)與H2前的化學(xué)計(jì)量數(shù)相對應(yīng),比較(1)(2)兩個(gè)方程式的系數(shù)可知,b=2a。本題應(yīng)選C。
四、考查蓋斯定律的應(yīng)用w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
1. 考點(diǎn)歸納
蓋斯定律是指,化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的。即是說,熱化學(xué)方程式具有疊加性,△H同樣可以,但必須連同“+”、“-”在內(nèi)相加減。本考點(diǎn)常以信息給予題的形式出現(xiàn)。
2. 考點(diǎn)應(yīng)用
例5. 已知在25℃、101 kPa下,石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為:
C(石墨,s) + O2(g) = CO2(g); △H = -393.15kJ/mol ???①
C(金剛石,s) + O2(g) = CO2(g);△H = -395.41kJ/mol ???②
據(jù)此判斷,下列說法正確的是( )
A. 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng),等質(zhì)量時(shí),石墨的能量比金剛石的低
B. 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng),等質(zhì)量時(shí),石墨的能量比金剛石的高
C. 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng),等質(zhì)量時(shí),石墨的能量比金剛石的低
D. 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng),等質(zhì)量時(shí),石墨的能量比金剛石的高
解析:根據(jù)蓋斯定律,將方程式①減去方程式②得到下列熱化學(xué)方程式:
C(石墨,s) = C(金剛石,s);△H = +1.91kJ/mol說明由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng),吸收的熱量以化學(xué)能的形式貯存在金剛石中,也就是等質(zhì)量的金剛石具有的能量比石墨高。本題應(yīng)選A。
五、考查反應(yīng)熱的簡單計(jì)算w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
1. 考點(diǎn)歸納
反應(yīng)熱的數(shù)值應(yīng)與反應(yīng)方程式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)相對應(yīng),可通過列比例式進(jìn)行求解。
2. 考點(diǎn)應(yīng)用
例6. 已知在25℃、101 kPa下,1 g (辛烷)燃燒生成和液體水時(shí)放熱48.40 kJ。表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.
B.
C.
D.
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
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