反应热在问题求解中的应用_反应热论文

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化学反应的能量变化与反应物、生成物所具有的能量有关,若反应物的总能量高于生成物的总能量,反应放热;若反应物的总能量低于生成物的总能量,反应吸热。应用反应热的大小可判断金属、非金属的活泼性,物质的稳定性,化学键的键能,反应程度及反应物的用量等。

一、判断金属、非金属活泼性

例1 在相同的条件下,下列物质分别与反应,当消耗等物质的量时放出热量最多的是()

A.氯气 B.溴C.碘D.硫

解析:元素的非金属性越强,越易与化合,生成的氯化物也越稳定,放出的热量越多,A项正确。

点评:等物质的量的不同金属或非金属与同一物质反应,金属或非金属越活泼反应越容易,放热越多。金属原子失去电子时,会吸收热量,吸热越少,金属越活泼;非金属原子得到电子时,会放出能量,放热越多,非金属越活泼。

变式1:X、Y两元素的原子,当它们分别获得两个电子形成稀有气体元素原子层结构时,X放出的热量大于Y放出的热量;Z、W两元素的原子,当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时,吸收能量W大于Z。则X、Y和Z、W分别形成的化合物中,离子化合物可能性最大的是()

二、判断物质的稳定性

例2 在烃分子中去掉2个氢原子形成一个双键是吸热反应,大约需117~125kJ/mol的热量,但1,3-环己二烯失去2个氢原子变成苯是放热反应,△H=-23.4kJ/mol,以上事实表明()

A.1,3-环己二烯加氢是吸热反应

B.苯加氢生成环己烷是吸热反应

C.1,3-环己二烯比苯稳定

D.苯比1,3-环己二烯稳定

解析:由题可知:

因为苯的能量比环己二烯能量低,故苯比环己二烯稳定,故C错,D正确;环己二烯加氢是放热过程,A错,苯加氢到环己烷由上图可知是放热过程,B错。

点评:一般地,在一定条件下,由反应物转变为生成物若为放热,则由生成物再转变为反应物一定需吸热,反之亦然。物质所具有的能量越高,该物质越活泼,反之物质所具有的能量越低,该物质稳定性越好。同一物质所具能量的高低与物质的状态有关,气态时分子的内能最高,由气—液—固变化时,会放热;反之吸热。

则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为:__。由此看来更稳定的碳的同素异形体为:__。

点评:热化学方程式中的反应热表示某状态的反应物按反应化学方程式中的物质的量(反应物的计量数)完全反应时的热效应,而不论该反应事实上是否完全进行。因此在判断有关可逆反应的热量时应注意反应物间的作用不能进行彻底。

点评:反应热的大小与热化学方程式中各物质前面计量数相对应,且化学计量数仅表示物质的量,故有关反应热的计算与一般化学方程式的计算类似,在进行计算时可将反应热量看成一种产物。

A.431kJ B.946kJ C.649kJ D.869kJ

解析:由△H=反应物键能总和—生成物键能总和,得

-92.4kJ=C(N≡N)+3×E(H-H)-6×Z(N-H)

E(N≡N)=945.6kJ

点评:从化学键的角度分析,反应热来源于反应过程中断裂旧化学键(吸热)并形成新化学键(放热)的能量变化。据化学键键能的大小可粗略计算化学反应的反应热。

变式6:化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和的分子结构如图1所示,现提供以下化学键的键能:P-P:198kJ/mol P-O:360kJ/molO-O:498kJ/mol,则反应:

图1

A.-1638kJ/mol B.+16381kJ/mol

C.-126kJ/mol

D.+126kJ/mol

六、反应热在生产生活中的应用

例6 “摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即制冷。该化学物质是()

A.氯化钠 B.生石灰

C.固体氢氧化钠 D.固体硝酸铵

解析:氯化钠固体溶于水时热量变化不大,生石灰、氢氧化钠固体溶于水要放出大量的热,固体硝酸铵溶于水要吸收大量的热使周围环境温度下降,可起到制冷效果,D项正确。

点评:《考试大纲》要求化学反应中的热量变化,而了解常见物质溶于水的热量变化,是化学反应中能量变化的基础。以日常生产生活问题为背景考查化学基础知识,是近几年高考命题的特点。

变式7:关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体,尤其在寒冷的季节易诱发关节疼痛,其化学机理为:

下列对反应(2)叙述中正确的是()

①正反应为吸热反应,②正反应为放热反应,③升高温度平衡向正反应方向移动,④降低温度平衡向正反应方向移动

A.①③B.②③C.①④D.②④

变式参考答案及解析:

1.选A。X、Y获得两个电子就达到稳定结构,故它们属于ⅥA族,由于X得到电子放出的热量多,故X形成的离子更稳定,即X的非金属性比Y强;Z、W失去一个电子达到稳定结构,它们属于Ⅰ A族,W失去电子吸收的能量多,则W与Z难失电子,故金属性Z大于W。形成离子化合物最可能是金属性强的与非金属性强的元素化合,即

2.C(金刚石、s)=C(石墨、s);△H=-1.90kJ/mol。可见金刚石转化为石墨放出热量,说明石墨的能量更低,比金刚石稳定。

5.B。此题可以根据化学方程式计算求得,采用十字交叉法更简便,答案为B。

6.A。由△H=反应物键能总和—生成物键能总和,计算可得。

7.D。造成关节炎病的原因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体,并且环境温度越低,越易诱发关节疼痛,说明在低温下NaUr能稳定存在,所以反应(2)是一个放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动。

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