第一章 化学反应的热效应
本章复习提升
易混易错练
易错点1 物质中所含化学键的数目判断错误,导致计算焓变时出错
1.(2024浙江宁波北仓中学月考)P4S3可用于制造安全火柴,相关物质的结构与化学键的键能如下所示:
共价键 S—S P—P P—S
键能/(kJ·mol-1) a b c
则反应S8(s)+P4(s) P4S3(s)的ΔH为 ( )
A.(a+b-c) kJ·mol-1
B.(c-a-b) kJ·mol-1
C.(3a+3b-6c) kJ·mol-1
D.3(a+2b-3c) kJ·mol-1
2.(2024北京海淀月考)已知反应:①CH4(g)+2F2(g) CH2F2(g)+2HF(g) ΔH1<0
②CH4(g)+4F2(g) CF4(g)+4HF(g) ΔH2
相关化学键的键能数据如下:
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol-1) a b c d
下列说法正确的是 ( )
A.①中反应物的总能量小于生成物的总能量
B.ΔH1=2(b-a+c-d) kJ·mol-1
C.ΔH2=ΔH1
D.CH2F2(g)+2F2(g) CF4(g)+2HF(g) ΔH=ΔH2-ΔH1
易错点2 对盖斯定律理解不充分,导致计算或比较ΔH时出错
3.(2023河南安阳联考)分析3个热化学方程式,下列说法正确的是 ( )
①2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH1=-484 kJ·mol-1
②C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-2 039 kJ·mol-1
③C3H8(g)+O2(g) 3CO(g)+4H2O(g) ΔH3=-1 190 kJ·mol-1
A.丙烷的燃烧热为2 039 kJ·mol-1
B.相同条件下,等质量的H2(g)与C3H8(g)相比较,充分燃烧时,C3H8(g)放热更多
C.3CO2(g)+10H2(g) C3H8(g)+6H2O(g) ΔH=-381 kJ·mol-1
D.3CO(g)+7H2(g) C3H8(g)+3H2O(g) ΔH=+504 kJ·mol-1
4.(经典题)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是 ( )
A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0
B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)
D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
思想方法练
利用“微观与宏观”结合的思想理解反应热
方法概述
化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,在化学键变化过程中,伴随着能量的变化,表现为从环境吸收热量或向环境释放热量。在进行相关计算和判断时,要注意微观和宏观的区别,微观上是以反应中化学键的断裂和形成导致的能量变化来进行计算的,而宏观上是以反应物和生成物“静态”的能量差异来进行计算的。掌握宏观与微观相结合的思想,可以深入探寻很多知识的本质。
1.(2023湖北襄阳月考)某反应的热化学方程式可表示为2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g) ΔH<0,其能量变化如图所示,则该反应的ΔH为 ( )
A.-(a+c-b-d) kJ·mol-1
B.-(b+d-a-c) kJ·mol-1
C.-(2a+c-b-d) kJ·mol-1
D.-(b+d-2a-c) kJ·mol-1
2.(2024河北沧州期中联考)肼(N2H4)在不同条件下的分解产物不同,200 ℃时在Cu表面分解的机理如图1所示。已知200 ℃时,反应Ⅰ:3N2H4(g) N2(g)+4NH3(g) ΔH1=-33 kJ·mol-1,反应Ⅱ:N2H4(g)+H2(g) 2NH3(g) ΔH2=-41.8 kJ·mol-1,下列说法不正确的是 ( )
图1
图2
A.图1所示过程①、②都是放热反应
B.反应Ⅱ的能量变化示意图如图2所示
C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量
D.200 ℃时,N2H4分解生成N2和H2的热化学方程式为N2H4(g) N2(g)+2H2(g) ΔH=+50.6 kJ·mol-1
3.Na2CO3(aq)与盐酸反应过程中的能量变化如图所示(a、b、c均大于0),下列选项正确的是 ( )
A.H2CO3(aq) CO2(g)+H2O(l)为放热反应
B.C(aq) ΔH=a kJ·mol-1
C.HC(aq)+H+(aq) CO2(g)+H2O(l) ΔH=(c-b) kJ·mol-1
D.C(aq)+2H+(aq) CO2(g)+H2O(l) ΔH=(a+b-c) kJ·mol-1
答案与分层梯度式解析
易混易错练
1.C 2.D 3.C 4.C
1.C 根据ΔH=反应物断键吸收的总能量-生成物成键释放的总能量,则该反应的ΔH=(×8×a+6×b-6×c-3b) kJ·mol-1=(3a+3b-6c) kJ·mol-1。
易错分析 不能正确找出反应物和生成物中所含的化学键数目,是导致本类题出错的主要原因。
2.D ①是放热反应,则反应物的总能量大于生成物的总能量,A错误;ΔH1=断键吸收的总能量-成键释放的总能量,因此ΔH1=(4a+2d-2a-2b-2c) kJ·mol-1=2(a+d-b-c) kJ·mol-1,B错误;反应②中ΔH2=(4a+4d-4b-4c) kJ·mol-1,ΔH2=2ΔH1,C错误;根据盖斯定律,②-①得CH2F2(g)+2F2(g) CF4(g)+2HF(g) ΔH=ΔH2-ΔH1,D正确。
3.C 反应②生成的H2O(g)不是稳定状态,无法确定丙烷的燃烧热,A错误;设H2(g)和C3H8(g)的质量均为44 g,其物质的量分别为22 mol和1 mol,由反应①、②可知,充分燃烧时,H2(g)放热更多,B错误;根据盖斯定律,①×5-②得3CO2(g)+10H2(g) C3H8(g)+6H2O(g) ΔH=(-484×5+2 039)kJ·mol-1=-381 kJ·mol-1,C正确;根据盖斯定律,①×-③得3CO(g)+7H2(g) C3H8(g)+3H2O(g) ΔH=(-484×+1 190)kJ·mol-1=-504 kJ·mol-1,D错误。
易错分析 热化学方程式中物质的化学计量数扩大或缩小时,ΔH的数值没有随之改变,会导致计算错误。
4.C ΔH1为破坏MCO3(s)中离子键所需吸收的能量,ΔH1>0,因Mg2+半径比Ca2+小,故MgCO3中离子键比CaCO3中强,A正确;C分解为CO2和O2-为吸热过程,ΔH2>0,因MgCO3和CaCO3中ΔH2均表示C分解所吸收的热量,则ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3),B正确;根据题给能量关系及盖斯定律可知:ΔH1(CaCO3)+ΔH2(CaCO3)=ΔH(CaCO3)+ΔH3(CaO) ①,ΔH1(MgCO3)+ΔH2(MgCO3)=ΔH(MgCO3)+ΔH3(MgO) ②,①-②结合ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)得:ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)+ΔH(CaCO3)-ΔH(MgCO3),因ΔH(CaCO3)≠ΔH(MgCO3),C错误;MCO3(s)分解为MO(s)和CO2(g)为吸热过程,ΔH>0,考虑到ΔH1+ΔH2=ΔH+ΔH3,故有ΔH1+ΔH2>ΔH3,D正确。
思想方法练
1.B 2.A 3.C
1.B 2 mol NO2断裂化学键吸收a kJ热量,1 mol O3断裂化学键吸收c kJ热量,形成1 mol N2O5中的化学键放出b kJ热量,形成1 mol O2中的化学键放出d kJ热量,ΔH=断键吸收的总能量-成键放出的总能量=[(a+c)-(b+d)] kJ·mol-1=-(b+d-a-c) kJ·mol-1。
方法点津 本题从物质变化的本质设问,从微观角度给出断键吸收的能量、成键释放的能量,据此可计算出反应中的热量变化,最终反映到宏观上物质所具有的总能量发生了变化。本题体现了微观与宏观结合的思想在化学反应与能量变化解题中的应用。
2.A 图1所示过程①发生的是反应Ⅰ,该过程ΔH<0,是放热反应,过程②涉及NH3的分解,由反应Ⅰ-反应Ⅱ×3可得2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH=+92.4 kJ·mol-1,该反应是吸热反应,A错误;反应Ⅱ是放热反应,生成物总能量小于反应物总能量,图2所示能量变化示意图正确,B正确;反应Ⅰ为放热反应,断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量,C正确;根据盖斯定律,反应Ⅰ-2×反应Ⅱ得N2H4(g) N2(g)+2H2(g) ΔH=+50.6 kJ·mol-1,D正确。
3.C 由题图可知H2CO3(aq) CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A项错误;C(aq)+H+(aq) HC(aq) ΔH=-a kJ·mol-1,B项错误;HC(aq)+H+(aq) CO2(g)+H2O(l),此反应为吸热反应,ΔH>0,故ΔH=(c-b) kJ·mol-1,C项正确;C(aq)+2H+(aq) CO2(g)+H2O(l)为放热反应,ΔH<0,故ΔH=(c-a-b) kJ·mol-1,D项错误。
