江苏省连云港市赣榆县赣榆县海头高级中学高中化学 专题1 第1单元 化学反应中的热效应检测题 苏教版选修4.doc

化学反应中的热效应温故知新新知预习一、化学反应的焓变1.反应热是指在化学反应过程中，当_和_具有相同温度时，所_或_的热量。2.反应的焓变是指在恒温、_的条件下，化学反应过程中吸收或_的热量。用_表示，单位常采用_。3.吸热反应是指_的反应；放热反应是指_的反应；热化学方程式是指能够表示_的化学方程式。二、反应热的测量与计算1.用于测定反应热的仪器称为_。使用时，将两种反应物加入_并使之迅速混合，测量_，即可根据_，利用式子_计算出反应所释放或吸收的热量q。2.测量中和反应的反应热时，参加反应的物质必须是_或_，因为它们在水中_，所发生的反应都是_。3.盖斯定律是指一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，_是完全相同的。利用盖斯定律计算化学反应的焓变的方法：若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变即为_。三、能源的充分利用1.能源是可以提供能量的自然资源，包括_、_、_、_等。2.质量相同、组成不同的燃料，完全燃烧后放出的热量不相等，人们通常用_或_来衡量燃料燃烧放出热量的大小。在101 kpa的压强下，_叫做该物质的标准燃烧热，_叫做该物质的热值。知识回顾知识链接 通过前面化学课的学习，我们了解了化学反应都伴随有能量的变化，通常表现为热量的变化，即表现为热量的吸收和放出。 放热反应 有热量放出的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量，这是一个把“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来的过程。例如：铝片与盐酸的反应，煤、石油、天然气等的燃烧反应，均属放热反应。 吸热反应 吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量，这是一个把热能等转化为物质内部的能量而被“贮存”起来的过程。例如：ba(oh)28h2o与nh4cl的反应，灼热的碳与co2的反应，属于吸热反应。生活链接 能源危机是近几年来的国际问题，为了解决能源危机，方法之一：科学地控制燃烧反应条件，使燃料充分燃烧，提高能源的使用效率。例如：对煤进行气化和液化。方法之二：寻找新的能源。现在正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。它们资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染。互动课堂疏导引导知识点1：化学反应的焓变1.反应热为了定量描述化学反应释放或吸收的热量，化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热（heat of reaction）。有热量放出的化学反应叫放热反应，需要吸收热量的化学反应叫吸热反应。常见的放热反应有：（1）活泼金属与h2o或酸的反应；如fe+2hcl=fecl2+h2（2）酸碱中和反应。如2koh+h2so4=k2so4+2h2o（3）燃烧反应，如2h2+o22h2o（4）多数化合反应，如so3+h2o=h2so4 cao+h2o=ca(oh)2常见的吸热反应有：（1）多数的分解反应，如caco3cao+co2feso47h2ofeso4+7h2o（2）部分特殊反应2nh4cl（s）+ba(oh)28h2o（s）=bacl2+2nh3+10h2oc(s)+h2o(g) co+h2 co2+c2co2.反应条件与吸放热的关系 不同化学反应发生的条件不同，有的常温下就可以发生，有的则需要加热。实验证明，常温下进行的反应可能是放热反应，如中和反应；也可能是吸热反应，如nh4cl和ba(oh)28h2o的反应。加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，如c+co22co，也可能是放热反应，如2h2+o22h2o，两者的区别是放热反应撤去热源后仍能继续进行，吸热反应必须持续加热才能继续进行。由上可见，反应吸热还是放热与反应条件无关，而是由反应物总能量与生成物总能量的高低决定的。3.化学反应中能量变化的原因 有的化学反应会放出热量，有的化学反应要吸收热量，其原因是：（1）化学反应必有新物质生成，新物质的总能量与反应物的总能量不同；（2）能量是不能再生也不能消灭的，只能从一种形式转化为另一种形式，如电能转化为光能或热能等，或从一种物质中传递到另一种物质中去，即化学反应中能量守恒；（3）反应物与生成物的能量差若以热能形式表现，即为放热或吸热。如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，反应为放热反应；如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，反应为吸热反应；（4）物质所具有的能量可通过“焓”来描述。 放热反应 吸热反应4.热化学方程式（1）在化学中，常用热化学方程式（thermochemical equation）把一个化学反应中物质的变化和反应的焓同时表示出来。例如，温度为298 k时，2 mol h2(g)和1 mol o2(g)反应生成2 mol h2o(l)时，放热571.6 kj，此反应的热化学方程式可写为：2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h（298k）=-285.8 kjmol-1注：h单位中mol-1的含义反应焓变单位中的“mol-1”表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学式的化学计量数相同。例如，h2(g)+cl2(g)=hcl(g) h=-92.3 kjmol-1,表示 mol h2(g)与 mol cl2(g)反应生成了1 mol hcl(g)，放热92.3 kj。若将化学方程式写成h2(g)+cl2(g) =2hcl(g) h=-184.6 kjmol-1，则表示1 mol h2(g)与1 mol cl2(g)反应生成了2 mol hcl(g)放热184.6 kj。（2）书写热化学方程式时，要注意以下几点：要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的聚集状态。一般用英文字母g、l和s分别表示物质的气态、液态和固态，水溶液中溶质则用aq表示。在h后要注明反应温度，因为在不同温度下进行同一反应，其反应焓变是不同的。h的单位是kjmol-1。若为放热反应，h为“-”；若为吸热反应，h为“+”。注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。根据焓的性质，若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则h的数值也加倍；若反应逆向进行，则h改变符号，但绝对值不变。热化学方程式中不用“”和“”，一般不写反应条件。知识点2：反应热的测量与计算1.反应热的测量 用于测定反应热的仪器称为量热计。如下图所示是一种简易量热计的示意图。量热计由内、外两个筒组成，外筒的外壁覆盖有保温层。将两种反应物加入筒并使之迅速混合，测量反应前后溶液温度的变化值，即可根据溶液及量热计的比热容c，利用下式计算反应释放或吸收的热量q。q=-c（t2-t1）式中：c表示体系的比热容；t1、t2分别表示反应前和反应后体系的温度。简易量热计2.盖斯定律及反应焓变的计算 盖斯定律是计算反应焓变的重要依据，在生产和科学研究中有重要意义。其内容为化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。也就是说，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时的反应热相同，如下图所示：h=h1+h2或h1=h-h2知识点3：能源的充分利用 燃料燃烧过程中放出的热能，是人类生活和生产所需能量的主要来源。我们所说的物质完全燃烧是指物质中含有的氮元素转化为n2(g)，氢元素转化为h2o（l），碳元素转化为co2（g）。活学巧用1.下列说法正确的是（ ）a.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应b.放热的反应在常温下一定很容易发生c.反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小d.吸热反应在一定的条件下也能发生解析：化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。吸热反应开始加热，反应后需不断加热才能使反应继续进行下去；放热反应开始加热，反应后会放出一定的热量，如果此热量足够大可使反应维持下去，则反应过程不需要再加热，如煤的燃烧，一旦加热使煤燃烧起来后就可继续燃烧下去，不需外界再加热。答案：cd点评：反应是吸热还是放热与反应开始是否需要加热无关，而决定于反应物和反应产物所具有的总能量的相对大小2.下列反应属于放热反应的是（ ）a.al+hcl（稀） b.ba(oh)28h2o+nh4cl（固体）c.kclo3受热分解 d.cao+h2o解析：金属与酸的反应及大多数化合反应是放热的，ba(oh)28h2o和nh4cl的反应和大多数分解反应是吸热的。答案：ad3.下列说法中正确的是（ ）a.物质发生化学反应都伴随着能量变化b.伴有能量变化的物质变化都是化学变化c.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同d.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓解析：物质发生化学反应都伴随着能量的变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化、核变化（如原子弹的爆炸）也都伴有能量变化。在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓（设为x)与生成物的总焓（设为y)之间的关系为：xy,化学反应为放热反应；xy，化学反应为吸热反应；xy。答案：ac4.下列反应中，反应产物的总焓大于反应物总焓的是（ ）a.氢气在氧气中燃烧 b.铁丝在氧气中燃烧c.硫在氧气中燃烧 d.焦炭在高温下与水蒸气反应解析：a、b、c均为放热反应，说明它们的反应物的总焓大于反应产物的总焓，多余的能量以热量的形式放出。而d为吸热反应正好相反，故d正确。答案：d点评：化学反应的焓变主要表现为放热或吸热。反应放热还是吸热主要取决于反应物和反应产物所具有的总焓的相对大小。5.已知在298 k、1105 pa条件下，2 mol 氢气燃烧生成水蒸气放出484 kj的热量，下列热化学方程式正确的是( )a.h2o(g)=h2(g)+1/2o2(g) h+242 kjmol-1 b.2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h484 kjmol-1c.h2(g)+1/2o2(g) =h2o(g) h+242 kjmol-1d.2h2(g)+o2(g) =2h2o(g) h+484 kjmol-1解析：热化学方程式的书写要求与普通化学方程式的区别有三：一定要标明各物质的状态，b选项中水为液态，排除。计量数可用分数表示其实际物质的量，且与热量成正比。用h表示时，吸热，其值为正；放热，其值为负。h2与o2反应生成水蒸气是放热反应，h应为负值，而其逆反应h则为正值。故排除c、d，而选a。答案：a点评：本题通过实验数据考查我们对热化学方程式的理解和书写。6.下列热化学方程式书写正确的是（ ）a.2so2+o22so3 h=-196.6 kjmol-1b.h2(g)+o2(g)=h2o(l) h=-285.8 kjmol-1c.2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h=-571.6 kjd.c(s)+o2(g) =co2(g) h=+393.5 kjmol-1解析：书写热化学方程式必须注意以下几点：要注明反应物和生成物的状态，a错。放热反应h为“-”，吸热反应h为“+”，d错。h的单位为kjmol-1，c错。答案为b。答案：b7.已知下列热化学方程式zn(s)+ o2(g)=zno(s) h1=-351.1 kjmol-1hg(l)+ o2(g) =hgo（s） h2=-90.7 kjmol-1由此可知zn(s)+hgo(s) =zno(s)+hg(l) h3。其中h3的值是（ ）a.-441.8 kjmol-1 b.-254.6 kjmol-1c.-438.9 kjmol-1 d.-260.4 kjmol-1解析：先将hg(l)+o2(g) =hgo(s)倒过来，得hgo(s) =hg(l)+ o2(g);h2=+90.7 kjmol-1再加上zn(s)+o2(g) =zno(s) h1=-351.1 kjmol-1即得zn(s)+hgo(s) =zno(s)+hg(l) h3=h1+h2=-260.4 kjmol-1答案：d点评：一个化学反应不管分几步进行，反应焓变是一样的，焓变是各步反应焓变的代数和。8.下列说法中不正确的是（ ）a.化石燃料在任何条件下都能充分燃烧b.化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的co、so2等有害气体c.直接燃烧煤不如将煤进行深加工后，再燃烧效果好d.固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更低解析：化石燃料只有在适当的温度和有氧气存在的情况下才能燃烧。化石燃料不经处理直接燃烧可产生co、so2等有害气体。化石燃料经深加工后再燃烧，不仅减少了so2对大气的污染，而且能提高燃烧效率。答案：ad主动成长夯基达标1.下列变化，属于吸热过程的是（ ）a.浓h2so4溶于水 b.甲烷燃烧c.cao与水反应 d.ba(oh)2晶体与nh4cl反应解析：变化既包括物理变化过程，又包括化学变化过程。答案：d规律总结：积累常见吸、放热物理过程，熟记常见吸、放热化学反应类型。2.下列说法不正确的是（ ）a.物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量b.热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，不表示分子的个数c.所有的燃烧都是放热反应d.热化学方程式中分子式前面的化学计量数可以是分数解析：反应热指化学反应过程中，所吸收或放出的热量，不仅仅指放出的热量。答案：a3.沼气是一种能源，它的主要成分是ch4，0.5 mol ch4完全燃烧生成co2和液态h2o时，放出445 kj的热量，则下列热化学方程式正确的是（ ）a.2ch4（g）+4o2(g)=2co2(g)+4h2o(l) h=+890 kjmol-1b.ch4(g)+2o2(g) =co2(g)+2h2o(l) h=+890 kjmol-1c.ch4(g)+2o2(g) =co2（g）+2h2o(l) h=-890 kjmol-1d.ch4(g)+2o2(g)=co2(g)+2h2o(l) h=-890 kjmol-1解析：0.5 mol ch4完全燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出445 kj热量，即1 mol ch4完全燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出890 kj热量，根据热化学方程式的有关规定，要注明聚集状态，要标出热效应，故选c。答案：c4.在25 、101 kpa下，1 g甲醇燃烧生成co2和液态水时放热22.68 kj,下列热化学方程式正确的是（ ）a.ch3oh（l）+o2（g）=co2（g）+2h2o（l） h=+725.8 kjmol-1b.2ch3oh（l）+3o2（g）=2co2（g）+4h2o（l） h=-1 452 kjmol-1c.2ch3oh（l）+3o2（g）=2co2（g）+4h2o（l） h=-725.8 kjmol-1d.2ch3oh（l）+3o2（g）=2co2（g）+4h2o（l） h=+1 452 kjmol-1解析：ch3oh燃烧的化学方程式为2ch3oh+3o2=2co2+4h2o，1 g ch3oh燃烧放出22.68 kj的热量，则2 mol ch3oh燃烧放出的热量为22.68 kj322=1 451.5 kj1 452 kj。答案：b5.已知化学反应2c（s）+o2(g)2co（g）,2co(g)+o2(g)2co2(g)都是放热反应，据此判断，下列说法中不正确的是（其他条件相同）（ ）a.12 g碳所具有的能量一定高于28 g co所具有的能量b.56 g co和32 g o2所具有的总能量大于88 g co2所具有的总能量c.12 g c和32 g o2所具有的总能量大于44 g co2所具有的总能量d.将一定质量的c燃烧，生成co2比生成co时放出的热量多解析：对于放热反应，反应物的总能量一定高于生成物的总能量，c和co的燃烧反应都是放热反应，c（s）+o2（g）co2（g）必然是放热反应，12 g碳并不是反应物的全部。由于cco放热，coco2放热，所以cco2比cco放出的热量要多。答案：a6.已知：（1）h2（g）+o2（g）=h2o（g） h1= a kjmol-1（2）2h2（g）+o2（g）=2h2o（g） h2= b kjmol-1（3）h2（g）+o2（g）=h2o（l） h3= c kjmol-1（4）2h2（g）+o2（g）=2h2o（l） h4= d kjmol-1下列关系式正确的是（ ）a.ac0 b.bd0 c.2a=b0 d.2c=d0解析：h2在o2中燃烧为放热反应，所以a、b、c、d都小于0，所以b、d不正确；据（1）（3）比较，（1）生成h2o（g），（3）生成h2o（l），所以ac，a不正确；再比较（1）（2）两个方程式的化学计量数可知，h随物质的物质的量的变化而变化，所以b=2a，c正确。答案：c7.在相同温度和压强下，将32 g硫分别在纯氧气中和空气中完全燃烧，令前者放出热量为q1，后者放出热量为q2，则关于q1和q2的相对大小正确的判断是（ ）a.q1=q2 b.q1q2 c.q1q2 d.无法判断解析：根据初中化学中学习硫的性质可知：硫在纯氧气中燃烧比在空气中旺、反应剧烈，结果是放出热量集中，产生温度较高，于是，得到结论b，这是把温度与热量混淆的结果。再仔细一些发现，硫是相同质量、相同状态，氧气也是相同质量及相同状态， 只有反应时剧烈程度不同，放热时间不同，产生温度不同，放热数值应是相同的，于是得到结论a。事实是相同的反应具有相同的能量，相同的生成物具有相同的能量，两种环境下反应时，反应物与生成物之间能量差别也是相同的。但能量是守恒的，这些能量并不一定完全以热量形式放出，第一种情况下反应剧烈，产生的“明亮的蓝紫色火焰”与第二种情况下产生的“微弱的淡蓝色火焰”相比较以光能形式释放的能量要多。所以以热量形式放出的能量就应较在空气中放出的热量少些。答案：c8.氢气（h2）、一氧化碳（co）、辛烷（c8h18）、甲烷（ch4）的热化学方程式分别为：h2(g)+o2(g)=h2o(l) h=-285.8 kjmol-1co(g)+o2(g) =co2(g) h=-283.0 kjmol-1c8h18(l)+o2(g) =8co2(g)+9h2o(l) h=-5 518 kjmol-1ch4（g）+2o2(g) =co2(g)+2h2o(l) h=-890.3 kjmol-1相同质量的h2、co、c8h18、ch4完全燃烧时，放出热量最少的是（ ）a.h2(g) b.co(g) c.c8h18（l） d.ch4(g)解析：本题主要考查化学反应中的能量变化。假设其质量皆为1 g，则它们放出的热量分别为：h2：=142.9 kj；co：=10.1 kj；c8h18：=48.4 kj；ch4：=55.64 kj,显然本题答案为b。答案：b9.天然气、石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的，因此可利用电解水的方法得到h2作能源，可用酒精作能源，砍伐树木作能源，应开发太阳能、核能等新的能源。上述说法正确的是（ ）a.只有 b.和 c.和 d.只有解析：酒精可用农副产品为原料生产，所以，用酒精作能源符合可持续发展战略，积极开发太阳能、核能等新的能源也是正确的。答案：b10.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：h+（aq）+oh-(aq)=h2o(l) h=-57.3 kjmol-1。分别向1 l 0.5 moll-1的naoh溶液中加入：稀醋酸、浓h2so4、稀硝酸，恰好完全反应的热效应分别为h1、h2、h3，它们的关系正确的是（ ）a.h1h2h3 b.h2h1h3c.h1=h2=h3 d.h1h3h2解析：等物质的量的naoh与稀ch3cooh、浓h2so4、稀hno3恰好反应生成等物质的量的水，若不考虑物质的溶解热和弱电解质电离吸热，应放出相同的热量。但在实际反应中，浓h2so4溶解放热，ch3cooh是弱电解质，电离要吸热，故选d。注意放热越多，h越“负”。答案：d11.家用液化气中的主要成分之一是丁烷，当10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量为5105 kj，试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式_。已知1 mol液态水汽化时需要吸收44 kj的热量，则1 mol丁烷完全燃烧并生成气态水时放出的热量为_kj。解析：正确的热化学方程式有下列几个特点：要标明反应物和生成物的状态；放出热量的用“”，吸收热量的用“+”；方程式里的化学计量数表示物质的物质的量。2 mol丁烷完全燃烧放出的热量为2585105 kj/10103=5.8103 kj热化学方程式为2c4h10(g)+13o2(g)=8co2(g)+10h2o（l） h=-5.8103 kjmol-11 mol丁烷完全燃烧生成气态水放出的热量为=2.680103 kj答案：（1）2c4h10(g)+13o2(g)=8co2(g)+10h2o（l） h=-5.8103 kjmol-1（2）2.68010312.0.3 mol气态高能燃料乙硼烷（b2h6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化硼和液态水放出649.5 kjmol-1热量，其热化学方程式为：_；又已知h2o（l）=h2o（g） h=44 kj，则11.2 l（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是kj。解析：要求解本题，首先弄清两点：一是反应物的物质的量与热量成正比；二是标明反应物和生成物的聚集状态。据方程式中乙硼烷的物质的量计算出反应热h的值并正确地表示在方程式后面，计算b2h6的燃烧热：649.5 kj0.3 mol=2 165 kjmol-1，所以热化学方程式表示为b2h6(g)+3o2(g)= b2o3(s)+3h2o(l) h=-2 165 kjmol-1。已知h2o（l）=h2o(g)吸收热量为44 kj，据热化学方程式计算3 mol液态水吸热44 kj3=132 kj，因而1 mol b2h6燃烧生成气态水时放出的热量为h=-（2 165-132） kjmol-1=-2 033 kjmol-1，则标况下11.2 l b2h6完全燃烧生成气态水时放出的热量为2 033 kjmol-1=1 016.5 kj。答案：b2h6（g）+3o2(g)=b2o3(s)+3h2o(l) h=-2 165 kjmol-1 1 016.5走近高考13.(2005全国高考理综，13)已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kj，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) h=-4b kjmol-1b.c2h2(g)+o2(g)=2co2(g)+h2o(l) h=2b kjmol-1c.2c2h2(g)+5o2(g) =4co2(g)+2h2o(l) h=-2b kjmol-1d.2c2h2(g)+5o2(g) =4co2(g)+2h2o(l) h=b kjmol-1解析：依据化学方程式意义，生成1 mol二氧化碳气体和液态水，放出热量b kj，则生成4 mol二氧化碳和液态水，放出热量4b kj，故选a。答案：a14.(2006天津高考理综，13)已知反应：101 kpa时，2c(s)+o2(g)=2co(g) h=-221 kjmol-1稀溶液中，h+(aq)+oh-(aq) =h2o(l) h=-57.3 kjmol-1下列结论正确的是( )a.碳的燃烧热大于110.5 kjmol-1b.的反应热为221 kjmol-1c.稀硫酸与稀naoh溶液反应的中和热为-57.3 kjmol-1d.稀醋酸与稀naoh溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kj热量解析：1 mol c不完全燃烧生成co放出热量=110.5 kj，1 mol c完全燃烧生成co2放出热量大于110.5 kj，即c的燃烧热大于110.5 kjmol-1；反应的反应热为-221 kjmol-1；稀硫酸与稀naoh溶液反应的中和热为57.3 kjmol-1；醋酸是弱酸，与naoh溶液中和生成1 mol水时放出的热量小于57.3 kj。答案：a15.(2006江苏高考，8)下列各组热化学方程式中，化学反