1、化学反应的热效应考查反应热与能量变化的关系1.碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示:H2(g) + I2(?)2HI(g)H=-9.48 kJH2(g) + I2(?)2HI(g)H=+26.48 kJ下列判断正确的是()A.中的I2为固态,中的I2为气态B.的反应物总能量比的反应物总能量低C.的产物比的产物热稳定性更好D.1 mol 固态碘升华时将吸热17 kJ【解析】选B。A、反应放热,吸热源于碘单质的状态不同,固态变为气态需要吸收能量,故中的I2为气态,中的I2为固态,错误;B、生成物的能量相等,放热,故的反应物总能量比的反应物总能量低,正确;C、产物的稳定性相同
2、,错误;D、1 mol 固态碘升华时将吸热26.48+9.48=35.96(kJ),错误。2.(2020北京师大附中模拟)中国学者在水煤气变换CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题,该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如下:下列说法正确的是()A.过程、过程均为放热过程B.过程生成了具有极性共价键的H2、CO2C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的HD.图示过程中的H2O均参与了反应过程【解析】选D。根据反应过程示意图,过程中水分子中的化学键断裂的过程,为吸热过程,故A错误;过程中CO、氢氧原子团和氢原子
3、形成了二氧化碳、水和氢气,H2中的化学键为非极性键,故B错误;催化剂不能改变反应的H,故C错误;根据反应过程示意图,过程中水分子中的化学键断裂,过程也是水分子中的化学键断裂的过程,过程中形成了水分子,因此H2O均参与了反应过程,故D正确。焓变、反应热的图象分析3.(双选)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示(图中E1表示无催化剂时正反应的活化能,E2表示无催化剂时逆反应的活化能)。下列有关叙述不正确的是()A.该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数B.H=E1-E2,使用催化剂改变活化能,同时改变反应热C.该反应中,反应物的总键能小于生成物的总
4、键能D.500、101 kPa下,将1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-2a kJmol-l【解析】选B、D。A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,则该反应的逆反应为吸热反应,且升高温度,提供了能量,提高了活化分子的百分数,故A正确;B.催化剂不改变反应的反应热,能够降低反应的活化能,由图可知H=E1-E2,故B错误;C.该反应为放热反应,焓变等于断裂化学键吸收的能量减去形成化学键释放的能量,则该反应中反应物的总键能小于生成物的总键能,故C正确;D.
5、该反应为可逆反应,1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热a kJ,所以热化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的H-2a kJmol-1,故D错误,故选BD。【补偿训练】(2020周口模拟)反应AC由两步反应ABC构成,1 mol A发生反应的能量曲线如图所示。下列有关叙述正确的是()A.AC的正反应为吸热反应B.加入催化剂会改变A与C的能量差C.AC正反应的活化能大于其逆反应的活化能D.AC的反应热H=E1+E3-E2-E4【解析】选D。A项,由图象可知,AC的正反应为放热反应,A错误;B项,加入催化剂会改变反应的路径,但不
6、会改变A与C的能量差,B错误;C项,由图象可知,AC的正反应为放热反应,正反应的活化能小于其逆反应的活化能,C错误;D项,根据盖斯定律可知,AC的反应热H=E1+E3-E2-E4,D正确。4.炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示,活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法错误的是()A.氧分子的活化包括O-O键的断裂与C-O键的生成B.每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量C.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVD.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂【解析】选C。由题图可知,氧分子的活化是O-O键的断裂与C-O
7、键的生成过程,A正确;由题图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量,B正确;由题图可知,水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18 eV,C错误;活化氧可以快速氧化二氧化硫,而炭黑颗粒可以活化氧分子,因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,D正确。【加固训练】最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:下列说法正确的是()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态状态表示CO与O2反应的过程【解析】选C。
8、由题干上图可知状态的能量低于状态的能量,因此该过程是放热过程,A项错误;由题干下图可知该过程中CO的化学键没有断开,B项错误;CO与O生成的CO2具有极性共价键,C项正确;状态到状态表示CO与O生成CO2的过程,D项错误。图解反应热与活化能的关系(1)在无催化剂的情况,E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,H=E1-E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。利用键能计算H5.(新题预测)第七届世界军人运动会于2019年10月18日在武汉举行,本届军运会的主题是“共享友谊、共筑和平”。运动会火炬的燃料一般使用的丙烷,已知25 ,101 kPa下:化学键CHCCOOCOHO
9、键能/(kJmol-1)415331498745.0465(丙烷燃烧过程中不考虑其他能量转化)。下列说法正确的是()A.火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为C3H8+5O23CO2+4H2OH=-1 718 kJmol-1B.C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)H-1 718 kJmol-1C.火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为:C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)H=1 718 kJmol-1D.火炬中丙烷燃烧的能量变化可用如图所示表示【解析】选D。1 mol C3H8分子中含有2 mol CC键,8 mol CH键,C3H8在燃烧过程中所有的化学键
10、均要发生断裂,1 mol C3H8化学键断裂吸收的热量=2331 kJ+8415 kJ=3 982 kJ,5 mol O2化学键断裂吸收的热量=5498 kJ=2 490 kJ,生成的3 mol CO2和4 mol H2O放出的热量=32745 kJ+42465 kJ=8 190 kJ,故1 mol C3H8完全燃烧生成CO2和H2O(g)放出热量=8 190 kJ-6 472 kJ=1 718 kJ,故火炬中丙烷完全燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)H=-1 718 kJmol-1。故选项B错;选项A,没有注明物质的状态,错误;选项C中H忽视“-”
11、错误;选项D,因C3H8(g)完全燃烧是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,正确。6.通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热(H),化学反应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据,供计算使用。化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能/kJmol-1460360436431176347工业上的高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),该反应的反应热H为_。【解析】 1 mol晶体硅中所含的SiS
12、i键为 2 mol,制取高纯硅反应的反应热H=4360 kJmol-1+2436 kJmol-1-(2176 kJmol-1+4431 kJmol-1)=+236 kJmol-1。答案:+236 kJmol-1【加固训练】1.根据如图能量关系示意图,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 kJB.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)CO(g)的热化学方程式为:2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.2 kJmol-1D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则CO热值
13、H=-10.1 kJmol-1【解析】选C。A项,由题图可知1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量比1 mol CO2(g)能量高393.5 kJ,错误;B项,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,错误;C项,由图可知1 mol C(s)与O2(g)生成1 mol CO(g)放出热量为393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ,且物质的量与热量成正比,焓变为负,则热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.2 kJmol-1,正确;D项,若热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则CO的热值为10.
14、1 kJg-1,错误。2.已知断裂1 mol H2(g)中的HH键需要吸收436.4 kJ的能量,断裂1 mol O2(g)中的OO键需要吸收498 kJ的能量,生成H2O(g)中的1 mol HO键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是()A.断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-480.4 kJmol-1C.2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H=471.6 kJmol-1D.H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-240.2 kJmol-1【解析】选B。 A项,没有指明水的状态,错误;B项,H=2E(HH)+E(OO)-4E(HO)=2436.4+498-4462.8=-480.4 kJmol-1,正确;题给信息中H2O均为气态,C、D错误。利用键能计算H的方法(1)计算公式:H=反应物的总键能-生成物的总键能。(2)计算关键:利用键能计算反应热的关键,就是要算清物质中化学键的种类和数目。
