化学选修四_化学反应与能量

第一章化学反应与能量【知识梳理】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与该反应一步完成的反应热是相同的。【例题赏析】1．参照反应Br＋H2―→HBr＋H的能量对反应历程的示意图，下列叙述中正确的是()A．正反应为吸热反应B．正反应为放热反应C．加入催化剂，该化学反应的反应热增大D．从图中可看出，该反应的反应热与反应途径有关解析：该反应中反应物Br＋H2的总能量低于生成物HBr＋H的总能量，故正反应为吸热反应，A正确；ΔH＝117kJ/mol－42kJ/mol＝75kJ/mol，反应热只与反应体系的始态与终态有关，与反应途径、是否使用催化剂无关。答案：A2．当1g氨气完全分解为氮气、氢气时，吸收2.72kJ的热量，则下列热化学方程式正确的是()①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ/mol②N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－46.2kJ/mol③NH3(g)===12N2(g)＋32H2(g)ΔH＝＋46.2kJ/mol④2NH3(g)===N2(g)＋3H2(g)ΔH＝－92.4kJ/molA．①②B．①③C．①②③D．全部解析：1g氨气完全分解为氮气、氢气时，吸收2.72kJ的热，则1mol氨气完全分解为氮气、氢气时，需吸收2.72kJ/g×17g＝46.2kJ的热量，氮气和氢气生成1mol氨气时放出的热量为46.2kJ。答案：B3．(12分)50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热，回答下列问题：(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是________________________________________________________________________。(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值________(填“偏大”“偏小”“无影响”)。(3)实验中改用60mL0.50mol·L－1盐酸进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”、“不相等”)，所求中和热__________(填“相等”、“不相等”)，简述理由_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________(填“偏大”、“偏小”“无影响”)。解析：(2)大烧杯上如不盖硬纸板，则会造成热量损失，测得的中和热数值偏小；(3)反应物的用量改变，放出的热量改变，但中和热数值不变(中和热指稀强酸和稀强碱反应生成1molH2O放出的热量，是定值)；(4)氨水是弱碱，电离吸热，必然使放出热量减少。答案：(1)减小热量散失(2)偏小(3)不相等相等因中和热是指稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量，与酸碱的用量无关(4)偏小【强化练习】一、选择题(本题包括有16小题，每题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题意)1．固体碘在受热时发生升华现象，有关叙述正确的是()A．碘受热升华，破坏的是分子间作用力，未破坏I—I共价键，因此未发生吸热反应B．碘受热升华，吸收热量，发生了吸热反应C．碘升华，未破坏共价键，不供应热量也能发生D．碘升华过程中，热能转变为化学能解析：碘受热升华时，碘的状态由固态变为气态，未破坏共价键，破坏分子间作用力而吸收热量。答案：A2．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是()A．铝片与稀H2SO4反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应C．灼热的炭与CO2反应D．甲烷在O2中的燃烧反应解析：已知为吸热反应的是B和C，B是非氧化还原反应，而C与CO2的反应方程式为：C＋CO2=====△2CO，是氧化还原反应。答案：C3．下列燃烧反应的反应热是燃烧热的是()A．H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH1B．C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH2C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH3D．H2S(g)＋12O2(g)===S(s)＋H2O(l)ΔH4解析：本题要严格按燃烧热的概念来分析。在“25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量叫燃烧热”。A、B、C、D均满足“1mol”的要求，但A生成的H2O是气态，不是25℃、101kPa下的稳定产物，B生成的CO可继续燃烧生成CO2，D生成的S亦可继续燃烧生成SO2，而SO2则不能再燃烧了，故C是正确的。答案：C4．已知常温时红磷比白磷稳定，在下列反应中：①4P(白磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)ΔH＝－akJ/mol②4P(红磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)ΔH＝－bkJ/mol若a、b均大于零，则a和b的关系为()A．abB．a＝bC．abD．无法确定解析：红磷比白磷的能量状态更低，所以等物质的量的白磷燃烧放出的热量大于红磷。答案：C5．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)ΔH1②Sn(s，灰)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g)ΔH2③Sn(s，灰)13.2℃13.2℃Sn(s，白)ΔH3＝＋2.1kJ·mol－1下列说法正确的是()A．ΔH1ΔH2B．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．锡制器皿长期处在低于13.2℃的环境中，会自行毁坏解析：根据盖斯定律，②－①得，Sn(s，灰)Sn(s，白)；ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝＋2.1kJ·mol－1，因此很容易判断出，A、B、C是错误的；由③可看出，在低于13.2℃的环境中，锡易变成粉末状的灰锡，锡制器皿会自行毁坏。答案：D6．已知：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ/mol②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol下列结论正确的是()A．碳的燃烧热大于110.5kJ/molB．①的反应热为221kJ/molC．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJ/molD．浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量解析：A项由于CO会继续燃烧放出热量，故碳的燃烧热大于110.5kJ/mol；B项，由反应热的定义可知：①的反应热应为－221kJ·mol－1；C项，表述中和热时，不应有“－”，故不正确；D项由于浓硫酸溶于水放热，故浓硫酸与NaOH溶液反应生成1mol水时，放出的热量大于57.3kJ。答案：A7．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．188kJ解析：本题考查了反应热(焓变的计算方法)。2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH2molΔH0．5mol－121kJΔH＝－484kJ·mol－1设1molH—H断裂吸收的热量为Q，则2Q＋496kJ－4×463kJ＝ΔH，故Q＝436kJ。答案：C8．在下列各说法中，正确的是()A．ΔH0表示放热反应，ΔH0表示吸热反应B．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数C．1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫做中和热D．1molH2与0.5molO2反应放出的热就是H2的燃烧热解析：A项，ΔH0表示吸热反应，ΔH0表示放热反应；C项，“中和热”是指在稀溶液中，酸和碱发生中和反应，生成1mol水时放出的热量，1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成2mol水，放出的热大于中和热；D项，在101kPa时，1molH2与0.5molO2反应，生成液态水时放出的热才是H2的燃烧热，题中没有说明生成的水的聚集状态。答案：B9．不管化学反应过程是一步完成还是分为数步完成，这个过程的热效应是相同的。已知：H2O(g)===H2O(l)ΔH1＝Q1kJ/mol①C2H5OH(g)===C2H5OH(l)ΔH2＝Q2kJ/mol②C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH3＝Q3kJ/mol③若使23g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为()A．Q1＋Q2＋Q3B．0.5(Q1＋Q2＋Q3)C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3D．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3解析：根据题目信息不管化学反应过程是一步完成或分为数步完成，这个过程的热效应是相同的，因此，我们可以把化学方程式当作代数式一样进行运算，将③－②＋①×3得C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)，该反应的ΔH＝(3Q1－Q2＋Q3)kJ/mol。由于题给23g酒精的物质的量为0.5mol，故完全燃烧时放出的热量Q＝0.5×(3Q1－Q2＋Q3)＝(1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3)kJ。答案：D10．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。以下四个化学反应方程式：①H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)；②H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)；③HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(