高中化学-化学反应与能量

-1-§选修四-化学反应原理化学反应与能量一．知识解读一、焓变反应热1．反应热：一定条件下，一定物质的量的反应物之间完全反应所放出或吸收的热量2．焓变(ΔH)的意义：在恒压条件下进行的化学反应的热效应（1）.符号：△H（2）.单位：kJ/mol3.产生原因：化学键断裂——吸热化学键形成——放热放出热量的化学反应。(放热吸热)△H为“-”或△H0吸收热量的化学反应。（吸热放热）△H为“+”或△H0☆常见的放热反应：①所有的燃烧反应②酸碱中和反应③大多数的化合反应④金属与酸的反应⑤生石灰和水反应⑥浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等☆常见的吸热反应：①晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl②大多数的分解反应③以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应④铵盐溶解等二、热化学方程式书写化学方程式注意要点:①热化学方程式必须标出能量变化。②热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态（g,l,s分别表示固态，液态，气态，水溶液中溶质用aq表示）③热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。④热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数⑤各物质系数加倍，△H加倍；反应逆向进行，△H改变符号，数值不变三、燃烧热1．概念：25℃，101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。燃烧热的单位用kJ/mol表示。※注意以下几点：①研究条件：101kPa②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。③燃烧物的物质的量：1mol④研究内容：放出的热量。（ΔH0，单位kJ/mol）四、中和热1．概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。2．强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应，其热化学方程式为：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=－57.3kJ/mol3．弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。4．中和热的测定实验五、盖斯定律1．内容：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和-2-与该反应一步完成的反应热是相同的。二．习题演练例1：（04GD）已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ/mol，当它氧化生成1g水时放出的热量是（）A．26．0kJB．51.9kJC．155.8kJD．467.3kJ例2：（03QG）已知在1*105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是（）A．H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g)ΔH=+242kJ/molB．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-484kJ/molC．H2(g)+21O2(g)=H2O(g)ΔH=+242kJ/molD．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=+484kJ/mol例3．（08SH）已知：H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270kJ，下列说法正确的是（）A．2L氟化氢气体分解成1L氢气与1L氟气吸收270kJ热量B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量小于270kJC．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270kJ热量例4．(07JS07)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)H=+49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋21O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)H=－192.9kJ·mol－10反应过程反应物的总能量生成物的总能量CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2(g)能量H下列说法正确的是A．CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1B．反应①中的能量变化如图所示C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D．根据②推知反应：CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的H＞－192.9kJ·mol－1例5．(07QG)已知：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量；②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量；③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时-3-释放431kJ的能量；下列叙述正确的是A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的H=183kJ/molC．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的H=－183kJ/molD．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的H=－183kJ/mol例6．(07GD)灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体，已知：①Sn(s、白)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)；H1②Sn(s、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)；H2③Sn(s、灰)13.2℃13.2℃Sn(s、白)；H3＝＋2.1kJ/mol；下列说法正确的是（）A．H1＞H2B．锡在常温下以灰锡状态存在C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应D．锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏例7：（06江苏）下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是（）①C(s)+O2(g)=CO2(g)；ΔH1C(s)+21O2(g)=CO(g)；ΔH2②S(s)+O2(g)=SO2(g)；ΔH3S(g)+O2(g)=SO2(g)；ΔH4③H2(g)+21O2(g)=H2O(l)；ΔH52H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；ΔH6④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)；ΔH7CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)；ΔH8A．①B．④C．②③④D．①②③例8．（08年重庆理综）化学反应N2＋3H2＝2NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是A．N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(l)；⊿H＝2(a—b—c)kJ·mol－1B．N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)；⊿H＝2(b—a)kJ·mol－1C．21N2(g)＋23H2(g)＝NH3(l)；⊿H＝(b＋c—a)kJ·mol－1-4-D．21N2(g)＋23H2(g)＝NH3(g)；⊿H＝(a＋b)kJ·mol－1化学反应与能量答案解析1.答案：A。解析：在101kPa时，C6H12O6(s)+6O2(g)→6CO2(g)+6H2O(l)；ΔH=-2804kJ/mol6*1828041x=2804/108=26.02.答案：A。解析：根据题意书写热化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-484kJ/mol----------------（1）式（1）式变形一：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH-484kJ/mol---------------（2）式（1）式变形二：H2(g)+21O2(g)=H2O(g)ΔH=-242kJ/mol----------------（3）式（3）式变形为：H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g)ΔH=+242kJ/mol3.答案：C。解析：热化学方程式H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270kJ的含义如下：①．该反应是放热反应。②．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量③．ΔH=E（反应物的键能总和）—E（生成物的键能总和）=（H—H键的键能）+(F—F键的键能）—2（H—F键的键能）=—270kJ/mol④．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出热量等于270kJ⑤．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量大于270kJ⑥．NA个氢气分子与NA个氟气分子反应生成2NA氟化氢气体分子放出热量270kJ⑦．NA个氢气分子与NA个氟气分子反应生成2NA氟化氢液体分子放出热量大于270kJ4.答案：D．解析：CH3OH(g)＋21O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)H=－192.9kJ·mol－1-------------------------------（1）式2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)（放热反应）ΔH=-484kJ/mol---------------------------------------（2）式CH3OH燃烧的热化学方程式为：CH3OH(g)＋23O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=x----------------------（3）式-5-CH3OH(l)＋21O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)H－192.9kJ·mol－1-------------------------------（4）式根据该斯定律：（1）式+（2）式=（3）式，x=（－192.9kJ·mol－1）+（-484kJ/mol）－192.9kJ·mol－1CH3OH的燃烧热大于192.9kJ·mol－1热化学方程式①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)H=+49.0kJ·mol－1的含义：①．该反应是吸热反应。②．在该条件下，1molCH3OH(g)和1molH2O(g)所具有的能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)所具有的能量。（反应①中的能量变化如图所示是错误的）结合①②CH3OH转变成H2的过程可能是吸收能量或放出能量5.答案：C．解析：ΔH=E（反应物的键能总和）—E（生成物的键能总和）=436kJ/mol+243kJ/mol－2×431kJ/mol=－183kJ/mol氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式及其含义：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)H=－183kJ/mol①．定性描述：氢气和氯气反应生成氯化氢气体的反应是放热反应。②．定性描述：1mol氢气和1mol氯气所具有的能量比2mol氯化氢气体所具有的能量大。③．定量描述：氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的H=－183kJ/mol④．定量描述：氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的H=－91.5kJ/mol⑤．定量描述：NA个H2分子和NA个Cl2分子反应生成2NA个HCl分子是放热183kJ6.答案：D．解析：白锡与盐酸反应的热化学方程式为：Sn(s、白)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)H1--------（1）式灰锡与盐酸反应的热化学方程式为：Sn(s、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)H2---------（2）式（1）式变形为：SnCl2(aq)＋H2(g)=Sn(s、白)＋2HCl(aq)－H1--------（3）式（2）式和（3）式叠加，得到：Sn(s、灰)13.2℃13.2℃Sn(s、白)；H3＝H2－H1=＋2.1kJ/mol0--------------------------------------（4）式根据（4）式得出结论：①．H2H1，A选项错误。②．t13.2℃时，以白锡状态存在，常温石25℃，锡在常温下以白锡状态存在。③．灰锡转化为白锡的反应是吸热反应。-6-④．t13.2℃时，以灰锡状态存在，题干已知信息灰锡以粉末状存在，锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会变成粉末，自行毁坏。7.答案：C.分析：①碳的燃烧反应是放热反应，ΔH0；等质量的碳完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳时放出的热量多，放热越多，ΔH越小，ΔH1ΔH2。②等质量的气态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量比固态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量多，放出的热量越多，ΔH越小，ΔH4ΔH3。③都生成液态水的前提下，氢气的质量越大，放出的热量越多，ΔH越小，ΔH6ΔH5。④碳酸钙受热分解是吸热反应，ΔH0；氧化钙溶于水是放热反应，ΔH0,ΔH8Δ