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摘 要:影响反应热大小的因素较多,主要有反应的性质、反应物的用量、反应的程度及物质的聚集状态等。通过举例说明比较其大小的规律及应用时注意的主要因素。
【关键词】 反应热 比较 规律 运用能力
反应热的大小比较是高考的常见考点,热化学的常见考点,也是易错点。影响反应热大小的因素主要有反应的性质、反应物的用量、反应的程度及物质的聚集状态等.近几年高考题利用影响反应热大小的因素,构造旨在考查考生知识运用能力的试题。本文举例说明,以求举一反三,触类旁通。
一、注意吸热还是放热
化学反应中不但有物质变化,同时伴随着能量变化,通常表现为热量的变化。吸热反应△H吸>0,放热反应△H放<0,故△H吸>△H放。
例1:已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1 , 2H2O(g) =2H2(g)+O2(g) △H2 , 则△H1、△H2的大小关系?
[解析] H2燃烧是放热反应,△H1<0;H2O的分解是吸热反应△H2>0,故△H2 >△H1
二、注意化学计量数
化学反应中物质变化的同时伴随着能量的变化,而能量的变化量(焓变)与各物质的计量数有关。对于同一反应,当相同组分处于相同状态时,反应热与反应物的物质的量成正比。
例2:已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2,则△H1、△H2的大小关系?
[解析]对于同一反应且各物质的聚集状态相同时,反应热仅与各物质的计量数有关。②式各物质的计量数是①式的2倍,故反应热也是其2倍,2△H1=△H2,放热反应△H1>△H2。
三、注意物质的聚集状态
当物质聚集状态不同时,本身所含有的能量不同。同量同物质的能量:E(g)>E(l)>E(S)。状态由气→液→固变化时放热。反之吸热。
例3:已知S(s)+O2(g)=SO2(g) △H1 ,S(g)+O2(g)=SO2(g) △H2 ,则△H1、△H2的大小关系?
[解析] 已知S(g)能量高于S(s)。故 S(s)→S(g)吸热。反应①可表示成:S(s)=S(g) △H3>0 ,S(g)+O2(g)=SO2(g) △H2<0,△H1=△H3 +△H2>△H2,即△H1>△H2
例4:已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2;则△H1、△H2的关系?
[解析] 水汽化吸热。反应①可以拆分成2H2(g)+O2(g)=2H2O( l) △H2<0
H2O(l) =H2O(g) △H3>0 △H1 =△H2 +2△H3>△H2 ,即△H1>△H2
四、注意可燃物是否完全燃烧
对于分步进行的反应,反应进行的越彻底,其热效应越大。
例5:已知乙醇燃烧的三个热化学方程式:
① C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) △H= - Q1kJ/mol
② C2H5OH(g)+2.5O2(g)=CO2(g)+ CO(g)+3H2O(g) △H= - Q2kJ/mol
③ C2H5OH(g)+2O2(g)=2CO(g)+3H2O(g) △H= - Q3kJ/mol
则Q1 、Q2 、Q3大小关系正确的是 ( )
A、Q1Q2 >Q3 C、Q1 =Q2 =Q3 D、无法判断
[解析] ①是乙醇完全燃烧放热最多;②和③都是乙醇不完全燃烧,但③燃烧最不完全放热最少。选B
五、注意反应是否可逆
对于可逆反应来说,反应进行的程度越大,转化率越高,吸收或放出的热量也越多。
例6:一定条件下有下列可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)△H= - Q kJ/mol。现有容积相同的甲、乙两个定容容器,在上述条件下分别充入的气体和反应放出的热量如下表所示:
[解析] 据题意,生成2 mol SO3(g)时放出热量Q kJ。则生成1 mol SO3(g)放出热量0.5Q kJ;且SO3气体凝固放热。故生成1 mol SO3(s)时放出热量大于0.5Q kJ。A错。甲容器中反应物不可能完全反应,所以Q1
【关键词】 反应热 比较 规律 运用能力
反应热的大小比较是高考的常见考点,热化学的常见考点,也是易错点。影响反应热大小的因素主要有反应的性质、反应物的用量、反应的程度及物质的聚集状态等.近几年高考题利用影响反应热大小的因素,构造旨在考查考生知识运用能力的试题。本文举例说明,以求举一反三,触类旁通。
一、注意吸热还是放热
化学反应中不但有物质变化,同时伴随着能量变化,通常表现为热量的变化。吸热反应△H吸>0,放热反应△H放<0,故△H吸>△H放。
例1:已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1 , 2H2O(g) =2H2(g)+O2(g) △H2 , 则△H1、△H2的大小关系?
[解析] H2燃烧是放热反应,△H1<0;H2O的分解是吸热反应△H2>0,故△H2 >△H1
二、注意化学计量数
化学反应中物质变化的同时伴随着能量的变化,而能量的变化量(焓变)与各物质的计量数有关。对于同一反应,当相同组分处于相同状态时,反应热与反应物的物质的量成正比。
例2:已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2,则△H1、△H2的大小关系?
[解析]对于同一反应且各物质的聚集状态相同时,反应热仅与各物质的计量数有关。②式各物质的计量数是①式的2倍,故反应热也是其2倍,2△H1=△H2,放热反应△H1>△H2。
三、注意物质的聚集状态
当物质聚集状态不同时,本身所含有的能量不同。同量同物质的能量:E(g)>E(l)>E(S)。状态由气→液→固变化时放热。反之吸热。
例3:已知S(s)+O2(g)=SO2(g) △H1 ,S(g)+O2(g)=SO2(g) △H2 ,则△H1、△H2的大小关系?
[解析] 已知S(g)能量高于S(s)。故 S(s)→S(g)吸热。反应①可表示成:S(s)=S(g) △H3>0 ,S(g)+O2(g)=SO2(g) △H2<0,△H1=△H3 +△H2>△H2,即△H1>△H2
例4:已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2;则△H1、△H2的关系?
[解析] 水汽化吸热。反应①可以拆分成2H2(g)+O2(g)=2H2O( l) △H2<0
H2O(l) =H2O(g) △H3>0 △H1 =△H2 +2△H3>△H2 ,即△H1>△H2
四、注意可燃物是否完全燃烧
对于分步进行的反应,反应进行的越彻底,其热效应越大。
例5:已知乙醇燃烧的三个热化学方程式:
① C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) △H= - Q1kJ/mol
② C2H5OH(g)+2.5O2(g)=CO2(g)+ CO(g)+3H2O(g) △H= - Q2kJ/mol
③ C2H5OH(g)+2O2(g)=2CO(g)+3H2O(g) △H= - Q3kJ/mol
则Q1 、Q2 、Q3大小关系正确的是 ( )
A、Q1
[解析] ①是乙醇完全燃烧放热最多;②和③都是乙醇不完全燃烧,但③燃烧最不完全放热最少。选B
五、注意反应是否可逆
对于可逆反应来说,反应进行的程度越大,转化率越高,吸收或放出的热量也越多。
例6:一定条件下有下列可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)△H= - Q kJ/mol。现有容积相同的甲、乙两个定容容器,在上述条件下分别充入的气体和反应放出的热量如下表所示:
[解析] 据题意,生成2 mol SO3(g)时放出热量Q kJ。则生成1 mol SO3(g)放出热量0.5Q kJ;且SO3气体凝固放热。故生成1 mol SO3(s)时放出热量大于0.5Q kJ。A错。甲容器中反应物不可能完全反应,所以Q1
六、注意物质稳定性与能量的关系
1、能量越低越稳定。对同素异形体来说,由不稳定状态转化为稳定状态要放出热量。
例7:已知P4(白s)+ 5O2(g)=2P2O5(S) △H1 ;P4(红s)+ 5O2(g)=2P2O5(S) △H2 ;则△H1、△H2的大小关系?
[解析]白磷和红磷互为同素异形体且红磷稳定,②式可表示为:P4(红s)=P4(白s) △H3>0 P4(白s)+ 5O2(g)=2P2O5(S) △H1 , 则△H2=△H3+△H1>△H1,即△H2>△H1
2、同分异构体,分子组成相同结构不同,断键吸收的热量不同,反应热不同。
例8:已知正丁烷、异丁烷燃烧的热化学方程式分别为:
2CH3CH2CH2CH3(g)+ 13O2 (g) = 8CO2 (g)+10H2O (L) △H1
2(CH3)2CHCH3(g)+ 13O2 (g) = 8CO2 (g)+10H2O (L) △H2 则△H1、△H2的大小关系?
[解析] 同分异构体支链越多越稳定,故异丁烷较稳定,正丁烷能量较高,等量异构体反应生成相同状态的产物,正丁烷放出的热量多。 △H1<△H2
七、注意中和反应中的其它能量变化
中和热指稀溶液中酸、碱发生中和反应生成1 mol 水所放出的热量,△H= - 57.3kJ/mol。
例9:向含有1 molBa(OH)2的三份Ba(OH)2稀溶液中分别滴加足量的①浓硫酸、②稀硫酸、③稀盐酸④醋酸充分反应后,测得放出的热量分别为Q1 、Q2 、Q3、Q4。则Q1 、Q2 、Q3、Q4的大小关系正确的是 ( )
A、Q1=Q2=Q3 =Q4 B、Q1>Q2>Q3>Q4 C、Q1>Q2=Q3>Q4 D、无法判断
[解析] 据中和热定义,Q3=57.3kJ;①中浓硫酸溶于水放热,且生成沉淀放热,因此反应中放出的热包含溶解热和沉淀热,Q1>57.3kJ;②中稀硫酸发生的反应中有沉淀生成,因此放出的热包含沉淀热,Q1>Q2>57.3kJ;④中醋酸是弱电解质,电离吸热,反应放出的热包含电离热,Q4<57.3KJ。所以B正确。
综上所述,反应热及其热量的比较中既要考虑符号、计量数、物质的聚集状态、反应是否可逆、反应是否完全及物质的能量高低,还要考虑中和反应中其它能量变化。