在高中化学的学习中,理解和掌握化学反应的热力学性质至关重要,特别是反应热和热化学方程式的运用。这里我们分析的题目涉及了热化学方程式的相关知识点。
热化学方程式是用来描述化学反应中能量变化的特殊方程式,其中ΔH表示反应热,即反应过程中吸收或放出的热量。在题目给出的第一个问题中,我们看到三个不同形式的水合反应,涉及到气体、液体水的不同状态。热化学方程式中,ΔH为正值表示吸热反应,负值表示放热反应。根据常识,氢气燃烧是放热反应,因此a、b、c应该为负值,排除选项A和B。又因为相同物质的反应,当物质的量加倍时,反应热也应加倍,所以2b=c,选项D正确。
第二个问题中,我们需要利用盖斯定律(Gibbs Free Energy)来计算未直接给出的反应的ΔH。盖斯定律指出,一个化学反应的反应热只与反应物和生成物的状态有关,而与反应途径无关。通过已知的两个方程式,我们可以构建目标反应,通过反应热的加减来求解目标反应的ΔH。计算得出2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH为-824.4 kJ·mol-1,选择A项。
第三个问题中,我们比较不同燃料燃烧放出的热量。热化学方程式给出了每摩尔物质燃烧时的反应热,我们可以通过比较单位质量的反应热来找出哪个燃料燃烧放热最少。计算后发现,相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧,CO放出的热量最少,因此选择B项。
第四个问题涉及到热化学方程式的书写和反应热的计算。1克乙醇燃烧放出的热量可以推算出整个反应的热化学方程式,写成C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.2 kJ·mol-1。同时,通过盖斯定律和已知方程式计算2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的ΔH为-488.3 kJ·mol-1。
第五个问题与火箭燃料的热值相关,展示了氢气作为燃料的高效性。热化学方程式显示,相同质量的氢气燃烧释放的能量远大于碳。
这些题目涵盖的化学知识点包括:热化学方程式及其反应热的正负判断、热化学方程式间的关系(如反应热的加减)、盖斯定律的应用以及不同燃料的燃烧热比较。通过这些问题,学生可以加深对化学反应热力学的理解,提升解决问题的能力。