第6章第17讲化学反应与能量的变化

第17讲化学反应与能量的变化考点1能量变化图与反应热续表该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？_______，理由是：__________________________________________；例12SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示，已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的DH=-99kJ×mol-1。请回答下列问题：(1)图中A、C分别表示___________、__________，E的大小对该反应的反应热有无影响？_____。反应物能量生成物能量无降低因为催化剂改变了反应的历程，使活化能E降低(2)图中DH=_______kJ·mol-1；(3)V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式__________________________________________；(4)如果反应速率v(SO2)为0.05mol×L-1×min-1，则v(O2)=______mol·L-1·min-1、v(SO3)=______mol·L-1·min-1-1984VO2+O2===2V2O5SO2+V2O5===SO3+2VO20.050.025(5)已知单质硫的燃烧热为296kJ·mol-1，计算由S(s)生成3molSO3(g)的DH__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(要求计算过程)。S(s)+O2(g)===SO2(g)DH1=-296kJ×mol-1SO2(g)+1/2O2(g)===SO3(g)DH2=-99kJ×mol-13S(s)+9/2O2(g)===3SO3(g)DH=3(DH1+DH2)=-1185kJ·mol-1【解析】(1)本小题考查反应物总能量高于生成物总能量为放热反应，可得到A和C所表示的意义，E为活化能，与反应热无关，但是用催化剂可以降低活化能；(2)图中表示的是2molSO2的反应，因此ΔH＝－99×2kJ·mol－1；(3)依题意即可写出：SO2＋V2O5===SO3＋2VO24VO2＋O2===2V2O5；(4)依据速率之比等于化学计量数之比。考点2键能与反应热1．键能：通常人们把拆开(或生成)1mol某化学键所吸收(或放出)的能量看成该化学键的键能。键能常用E表示，单位是kJ/mol。2．用键能计算反应热的方法：DH=∑E(反应物)-∑E(生成物)，即反应热等于反应物的键能总和跟生成物的键能总和之差。上述计算中，键能都用正值。例2已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ。且氧气中1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收热量为()A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJC【解析】本题考查了反应热(焓变)的计算方法。由题意可得：考点3热化学方程式的书写书写热化学方程式时应注意的问题1．热化学方程式中，沉淀和气体不用标↓和↑。2．反应热符号用DH表示，写在方程式的右边，放热用“―”，吸热用“+”。(DH与方程式间用空格)3．反应式中各物质化学式前的化学计量数指实际参加反应的物质的量，可以是整数也可以是分数。如果化学计量数加倍，则DH也要加倍。4．可逆反应中的DH指的是正向完全进行时的焓变。有机物参加的化学反应通常用等号而不用箭头符号。5．对于可逆反应，正反应和逆反应的反应热数值相等，符号相反。例3完成下列热反应方程式：(1)已知16g固体硫完全燃烧时放出148.4kJ的热量，该反应的热化学方程式是：_______________________________________。(2)SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在1100～1200℃反应制得纯硅。已知1molH2与SiCl4气体完全反应吸收的热量为120.2kJ，写出该反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________。2H2(g)+SiCl4(g)===Si(s)+4HCl(g)DH=+240.4kJ·mol-1S(s)+O2(g)===SO2(g)DH=-296.8kJ·mol-1(3)右图是某温度下，N2与H2反应过程中能量变化的曲线图。该反应的热化学方程式为：________________________________________。a、b两条曲线产生区别的原因很可能是__________________________________________。a未使用催化剂，b使用了催化剂N2(g)+3H2(g)2NH4(g)DH=-92kJ·mol-1活化能、键能与实验测定反应热三者的区别？活化能是指化学反应中，由反应物分子到达活化分子所需的最小能量。活化能正是分子状态，不可理解为断键。键能是普通分子吸收能量至中性分子所需能量，化学键要断裂。实验测定的反应热还包括体积分子部分实验因素，所以与由键能算出来的数据又有区别。1.(2011·海南卷)某反应的DH=+100kJ·mol-1，下列有关该反应的叙述正确的是()A．正反应活化能小于100kJ·mol-1B．逆反应活化能一定小于100kJ·mol-1C．正反应活化能不小于100kJ·mol-1D．正反应活化能比逆反应活化能大100kJ·mol-1D【解析】可以先画出反应的能量和反应进程的关系图，然后据图分析即可。该反应为吸热反应，反应物的能量之和小于生成物的能量之和，由图可知正反应的活化能E1＞100kJ·mol-1，而逆反应活化能E2不确定，正反应的活化能和逆反应的活化能差值即为反应热DH=+100kJ·mol-1。【解析】根据DH=反应物的键能之和-生成物的键能之和进行计算。DH=280kJ/mol+3×160kJ/mol-6×330kJ/mol=-1220kJ/mol，由此可知B项正确。2.(2011·重庆卷)SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ，则S(s)+3F2(g)==SF6(g)的反应热DH为()A．-1780kJ/molB．-1220kJ/molC．-450kJ/molD．+430kJ/molB3.(2012·重庆卷)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O===O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是()A．194B．391C．516D．658B【解析】由图知N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ/mol，可设断裂1molN—H键所需能量为xkJ，154kJ＋4xkJ＋500kJ－2752kJ＝－534kJ可求得x＝391，故选B。4.红磷(P)和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量的关系如下图所示，图中的DH表示生成1mol产物的数据。已知PCl5分解生成PCl3和Cl2，该分解反应是可逆反应。下列说法正确的是()A．其他条件不变，升高温度有利于PCl5的生成B．反应2P(s)+5Cl2(g)===2PCl5(g)对应的反应热；DH=-798kJ/molC．P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为2P(s)+3Cl2(g)===2PCl3(g)DH=-306kJ/molD．其他条件不变，对于PCl5分解生成PCl3和Cl2的反应，增大压强，PCl5的转化率减小，平衡常数K减小4.红磷(P)和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量的关系如下图所示，图中的DH表示生成1mol产物的数据。已知PCl5分解生成PCl3和Cl2，该分解反应是可逆反应。下列说法正确的是()B【解析】由图可知，P和Cl2反应生成PCl5的热化学方程式是P(s)+5/2Cl2(g)===PCl5(g)DH=-399kJ/mol，则B项正确；图中的DH表示生成1mol产物的数据，C项错误；温度不变，平衡常数不变，故D项错误。5.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是()A．2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)DH=-4bkJ/molB．C2H2(g)+5/2O2(g)===2CO2(g)+H2O(l)DH=2bkJ/molC．2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)DH=-2bkJ/molD．2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)DH=bkJ/molA6.氯原子对O3分解有催化作用：O3＋Cl===ClO＋O2ΔH1；ClO＋O===Cl＋O2ΔH2，大气臭氧层的分解反应是：O＋O3===2O2ΔH，该反应的能量变化示意图如下：6.氯原子对O3分解有催化作用：O3＋Cl===ClO＋O2ΔH1；ClO＋O===Cl＋O2ΔH2，大气臭氧层的分解反应是：O＋O3===2O2ΔH，该反应的能量变化示意图如下：下列叙述中，正确的是()A．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E1－E3B．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E2－E3C．O3＋O===2O2是吸热反应D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2D【解析】本题考查的是有关化学反应中能量的变化关系。从能量关系图来看，DH=E3-E2，故A、B项错；从图中还可以看出反应物的总能量大于生成物的总能量，因此该反应是一个放热反应，故C项错。