化学反应与能量习题.doc

第一章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量的变化 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(H)的意义：在恒压条件下进行的化学反应的热效应。符号：H，单位： kJ/mol 或 kJmol-13.吸热反应与放热反应(1)放热反应：即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。H 为“-”或H 04. 焓变与键能的关系在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量（化学键断裂吸热），而新键的形成则放出能量（化学键形成放热）。总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。放热反应：反应物键能（吸热）小于生成物键能（放热）；吸热反应：反应物键能（吸热）大于生成物键能（放热）。由于反应后放出的能量使反应本身的能量降低，故规定H=反应物的键能总和生成物的键能总和任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量（包括化学能、势能等；与键能也有关：键能越大，总能量越低，因为化学键形成时要释放能量）总不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。5.焓变与催化剂的关系催化剂的加入对焓变没有影响。只能改变反应物的活化能，不能改变反应焓变的大小。6. （1）常见的放热反应： 所有的燃烧反应 酸碱中和反应 大多数的化合反应 金属与酸的反应 生石灰和水反应 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等（2）常见的吸热反应： 晶体Ba(OH)28H2O与NH4Cl 大多数的分解反应 以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应 铵盐溶解等二、热化学方程式如200，101kPa条件下1molH2和碘蒸气反应的热化学方程式1.热化学方程式表示的意义（1）反应物和生成物种类、聚集状态（2）反应中各物质的物质的量比和质量比（3）反应中放出或吸收的热量2.热化学方程式与普通化学方程式的区别有三点不同（1）热化学方程式必须标有热量变化。（2）热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应物和生成物的聚集状态有关。（3）热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量，因此，有时可用分数表示，但要注意反应热也发生相应变化。3. 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）物质的聚集状态不同，反应吸收和放出的热量不同，因此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）反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明反应时的温度和压强（温度写在等号上面，压强写在等号下面），未特别注明的指101kPa和25时的数据。（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。热化学方程式中的热量数据，是与各化学计量数为物质的量时相对应的，不是几个分子反应的热效应。（5）无论热化学方程式中化学计量数为多少，H的单位总是KJ/mol，但H的数值与反应式中的系数有关，各物质系数加倍，H加倍。（6）反应逆向进行，H改变符号，数值不变三、燃烧热1概念：25 ，101 kPa时，1 mol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。2. 表示的意义：例如C的燃烧热为H=-393.5 kJmol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。3.注意以下几点：研究条件：101 kPa反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。如CC02，HH20，SS02等。燃烧物的物质的量：1 mol研究内容：放出的热量。（HBr2I2 BI2Br2Cl2预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热_。专题二热化学方程式的书写及正误判断书写热化学方程式是本章学习中的一个难点，这 “难”主要体现在书写时常有如下易错之处：(1)漏写反应物或生成物的聚集状态，其根本原因是没认识到反应热与物质的聚集状态有关。(2)将H的正、负混淆，其关键是没有体会到“”“”分别表示吸收或放出热量后使体系本身的能量升高或降低了。(3)未注意到化学计量数不同，其反应热的数值也不同。如：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H184.6 kJmol1H2(g)Cl2(g)=HCl(g) H92.3 kJmol1另外要看清题目的要求，写热化学方程式，答案不是惟一的，但写表示燃烧热的热化学方程式，可燃物的化学计量数必须为1，答案是惟一的。【例2】在25、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式书写正确的是()ACH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H725.76 kJmol1B2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 451.52 kJmol1C2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H725.76 kJmol1D2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 451.52 kJmol1【例3】在298 K、1.01105 Pa下，将22 g CO2通入750 mL 1 molL1 NaOH 溶液中充分反应，测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下，1 mol CO2通入1 L 2 molL1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量，则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是()ACO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H(2yx) kJmol1BCO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H(2xy) kJmol1CCO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H(4xy) kJmol1DCO2(g)2NaOH(l)=2NaHCO3(l) H(8x2y) kJmol1【变式训练1】已知在298 K,100 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()AC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g) H48.40 kJmol1BC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H5 518 kJmol1CC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H5 518 kJmol1DC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H48.40 kJmol1【变式训练2】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气体和液态H2O时，放出445 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是()A2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l) H890 kJmol1BCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJmol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJmol1D.CH4(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l) H890 kJmol1【变式训练3】以下几个热化学方程式，能表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的热化学方程式是()AC(s)O2(g)=CO(g) H110.5 kJmol1BC(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1DH2(g)O2(g)=H2O(g) H241.8 kJmol1专题二盖斯定律的应用化学反应无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是一样的。也就是说，化学反应的反应热只与反应物的始态(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，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，这就是盖斯定律。计算反应热时，盖斯定律可简单理解为：如果一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变也可由这几个化学反应的焓变相加减而得到。【例4】用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H1 160 kJmol1下列说法不正确的是()A若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJB由反应可推知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)H574 kJmol1C反应转移的电子数相同D反应中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol【例5】如果1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是相同的，这个规律称为盖斯定律。据此回答下列问题：(1)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g) H1156.6 kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g) H232.4 kJ/mol则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为_。(2)已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)10H2O(g) H1532.36 kJ/molNa2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)9H2O(g)H2473.63 kJ/mol写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式为_。【变式训练4】下列说法中正确的是()A在相同条件下，将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多B由“C(s，石墨)=C(s，金刚石)H19 kJmol1”可知，金刚石比石墨稳定C在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJD在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol1【变式训练5】燃烧热是指1 mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8 kJmol1、1 411.0 kJmol1和1 366.8 kJmol1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的H为()A44.2 kJmol1 B44.2 kJmol1 C330 kJmol1 D330 kJmol1【变式训练6】单质碳很难与氢气直接化合生成CH4，CH4直接分解生成C和H2也较难用实验法测定反应过程中的能量变化，已知：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1 利用盖斯定律，写出C(s，石墨)与H2合成CH4的热化学方程式。练习：1。下列热化学方程式中的反应热下划线处表示燃烧热 的是( )A.NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g)；H=-a kJmol-1B.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)；H=-b kJmol-1C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)；H=-c kJmol-1D.CH3CH2OH(l)+O2(g)CH3CHO(l)+H2O(l)；H=-d kJmol-12下列关于反应热的叙述 正确 的是( )A.当H0时，表示该反应为吸热反应B.由C（s)+1/2O2(g)CO(g)的反应热为110.5 kJmol-1，可知碳的燃烧热为110.5 kJmol-1 C.反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关 D.1 mol NaOH分别和1 mol CH3COOH、1 m ol HNO3反应放出的热量：CH3COOHHNO3 3、已知方程式2H2(g)+O2(g) 2H2O(l);H1=-571.6 kJmol-1,则关于方程式2H2O（l）2H2(g)+O2(g);H2=?的说法正确的是( )A.方程式中化学计量数表示分子数 B.该反应H2大于零 C.该反应的H2=-571.6 kJmol-1 D.该反应可表示36 g水分解时的热效应 4、 氢气是一种高效而无污染的理想能源，下列是某化学兴趣小组的学生查阅资料归纳的工业上制取氢气的方法，其中包括正在研究的方案。 电解法： 甲烷转化法：水煤气法： 碳氢化合物热裂化： 设法将太阳光聚焦产生高温使水分解： 寻找高效催化剂使水分解产生H2如果将来人类广泛使用氢气作为能源，那么上述6种方法中你认为可行的方法有哪几种？简述理由。_5已知反应：101 kPa时，2C(s)O2(g)2CO(g)；H221 kJmol1稀溶液中，H(aq)OH(aq)H2O(l)；H57.3 kJmol1 下列结论正确的是()A碳的燃烧热大于110.5 kJmol1 B的反应热为221 kJmol1C稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJmol1D稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量6下列关于热化学反应的描述正确的是()AHCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3) kJmol1BCO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO2(g)2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJmol1C需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热7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，正确的是()CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g)；H49.0 kJmol1CH3OH(g)O2(g)CO2(g)2H2(g)；H192.9 kJmol1ACH3OH的燃烧热为192.9 kJmol1B反应中的能量变化如上图所示CCH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D根据推知反应CH3OH(l)O2(g)CO2(g)2H2(g)的H192.9 kJmol18已知：1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子时释放431 kJ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的热化学方程式是H2(g)Cl2(g)2HCl(g)B氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的H183 kJmol1C氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的H183 kJmol1D氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体，反应的H183 kJmol19已知：CH3CH2CH2CH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l)；H2878 kJmol1(CH3)2CHCH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l)；H2869 kJmol1下列说法正确的()A正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子 B正丁烷的稳定性大于异丁烷C异丁烷转化为正丁烷的过程是一个放热过程 D异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多10已知乙炔和乙烯的热化学方程式分别为：2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l)H2600 kJ/mol，C2H4(g)3O2(g)2CO2(g)2H2O(l)H1411 kJ/mol。又知乙炔燃烧时火焰的温度比乙烯燃烧时火焰的温度高。据此，下列说法错误的是()A物质的燃烧热越大，火焰温度越高B烃完全燃烧时，火焰温度的高低不仅仅取决于其燃烧热的高低C相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时，乙炔放热较少D1 mol乙烯完全燃烧生成气态产物时，放出的热量小于1411 kJ11以NA代表阿伏加德罗常数，则关于热化学方程式2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l)H2599.2 kJmol1的说法中，正确的是()A有10NA个电子转移时，该反应放出1299.6 kJ的能量B有1NA个水分子生成且为液体时，吸收1299.6 kJ的能量C有2NA个碳氧共用电子对生成时，放出1299.6 kJ的能量D有8NA个碳氧共用电子对生成时，放出1299.