化学反应与能量知识点总结及测试题

化学反应与能量化学反应与能量 一一 反应热与焓变反应热与焓变 1 1 反应热定义 在化学反应过程中 当反应物和生成物具有相同温度时 所吸收或放出的热量成为化学反应 反应热定义 在化学反应过程中 当反应物和生成物具有相同温度时 所吸收或放出的热量成为化学反应 的反应热 的反应热 2 焓变定义 在恒温 恒压条件下的反应热叫反应的焓变 符号是 焓变定义 在恒温 恒压条件下的反应热叫反应的焓变 符号是 H 单位常用 单位常用 KJ mol 3 3 产生原因 化学键断裂 产生原因 化学键断裂 吸热吸热 化学键形成化学键形成 放热放热 4 4 计算方法 计算方法 H H 生成物的总能量生成物的总能量 反应物的总能量反应物的总能量 反应物的键能总和反应物的键能总和 生成物的键能总和生成物的键能总和 5 5 放热反应和吸热反应 放热反应和吸热反应 化学反应都伴随着能量的变化 通常表现为热量变化 据此 可将化学反应分为放热反应和吸热反应 化学反应都伴随着能量的变化 通常表现为热量变化 据此 可将化学反应分为放热反应和吸热反应 放热反应放热反应吸热反应吸热反应 定义定义放出热量的化学反应放出热量的化学反应吸收热量的化学反应吸收热量的化学反应 形成原因形成原因反应物具有的总能量大于生成物的总能反应物具有的总能量大于生成物的总能 量量 反应物具有的总能量小于生成物的总能量反应物具有的总能量小于生成物的总能量 与化学键与化学键 的关系的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反生成物分子成键时释放的总能量大于反 应物分子断裂时吸收的总能量应物分子断裂时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子 断裂时吸收的总能量断裂时吸收的总能量 表示方法表示方法 H H 0 0 H H 0 0 常见反应类型常见反应类型可燃物的燃烧 酸碱中和反应 大多数可燃物的燃烧 酸碱中和反应 大多数 化合反应 金属跟酸的置换反应 物质化合反应 金属跟酸的置换反应 物质 的缓慢氧化的缓慢氧化 大多数分解反应 盐的水解 大多数分解反应 盐的水解 Ba OH Ba OH 2 2与与 NHNH4 4ClCl 的反应 的反应 碳和水蒸气 碳和水蒸气 C C 和和 COCO2 2的反应的反应 注意注意 1 1 反应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 反应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 2 2 反应是否需要加热 只是引发反应的条件 与反应是放热还是吸热并无直接关系 许多放热反应也 反应是否需要加热 只是引发反应的条件 与反应是放热还是吸热并无直接关系 许多放热反应也 需要加热引发反应 也有部分吸热反应不需加热 在常温时就可以进行 需要加热引发反应 也有部分吸热反应不需加热 在常温时就可以进行 例 1 下列说法正确的是 A 物质发生化学变化都伴随着能量变化 B 任何反应中的能量变化都表现为热量变化 C 伴有能量变化的物质变化都是化学变化 D 没有物质的变化 也就没有能量的变化 例 2 下列说法不正确的是 A 化学反应除了生成新物质外 还伴随着能量的变化 B 放热反应都不需要加热就能发生 C 焓变就是反应热 二者没有区别 D 化学反应是放热还是吸热 取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量 例 3 1 下列变化属于吸热反应的是 液态水汽化 将胆矾加热变为白色粉末 浓硫酸稀释 氯酸钾分解制氧气 生石灰跟水反应 生成熟石灰 A B C D 二 热化学方程式二 热化学方程式 1 1 定义 表明反应放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式 定义 表明反应放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式 2 2 意义 热化学方程式不仅表示了化学反应中的物质变化 也表明了化学反应中的能量变化 意义 热化学方程式不仅表示了化学反应中的物质变化 也表明了化学反应中的能量变化 3 3 热化学方程式的书写 热化学方程式的书写 要注明温度 压强 但中学化学中所用的要注明温度 压强 但中学化学中所用的 H H 数据一般都是数据一般都是 25 25 101Kpa101Kpa 下的数据 因此可不特别注明 下的数据 因此可不特别注明 必须注明必须注明 H H 的的 与与 表示吸收热量 表示吸收热量 表示放出热量 表示放出热量 要注明反应物和生成物的聚集状态 要注明反应物和生成物的聚集状态 g g 表示气体 表示气体 l l 表示液体 表示液体 s s 表示固体 热化学方程式中不用气体符号表示固体 热化学方程式中不用气体符号 或沉淀符号 或沉淀符号 热化学方程式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 热化学方程式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 因此热化学方程式中化学计量数可以是整数也可以是分数 因此热化学方程式中化学计量数可以是整数也可以是分数 注意热化学方程式表示反应已完成的数量 由于注意热化学方程式表示反应已完成的数量 由于 H H 与反应完成的物质的量有关 所以化学方程式中化学与反应完成的物质的量有关 所以化学方程式中化学 式前面的化学计量数必须与式前面的化学计量数必须与 H H 相对应 即对于相同的物质反应 当化学计量数不同 其相对应 即对于相同的物质反应 当化学计量数不同 其 H H 也不同 当也不同 当 化学计量数加倍时 化学计量数加倍时 H H 也加倍 当也加倍 当 反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 对于化学式形式相同的同素异形体 还必须在化学是后面标明其名称 如对于化学式形式相同的同素异形体 还必须在化学是后面标明其名称 如 C C s s 石墨 石墨 例 4 25 101 kPa 下 2g 氢气燃烧生成液态水 放出 285 8kJ 热量 表示该反应的热化学方程式正确的是 A 2H2 g O2 g 2H2O 1 H 285 8kJ mol B 2H2 g O2 g 2H2O 1 H 571 6 kJ mol C 2H2 g O2 g 2H2O g H 571 6 kJ mol D H2 g 1 2O2 g H2O 1 H 285 8kJ mol 例 5 已知反应 X Y M N 为放热反应 对该反应的下列说法中正确的 A X 的能量一定高于 M B Y 的能量一定高于 N C X 和 Y 的总能量一定高于 M 和 N 的总能量 D 因该反应为放热反应 故不必加热就可发生 例 6 根据以下 3 个热化学方程式 2H2S g 3O2 g 2SO2 g 2H2O l H Q1 kJ mol 2H2S g O2 g 2S s 2H2O l H Q2 kJ mol 2H2S g O2 g 2S s 2H2O g H Q3 kJ mol 判断 Q1 Q2 Q3三者关系正确的是 A Q1 Q2 Q3 B Q1 Q3 Q2 C Q3 Q2 Q1 D Q2 Q1 Q3 三 燃烧热三 燃烧热 1 1 概念 概念 25 25 101Kpa101Kpa 时 时 1mol1mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 单位为单位为 KJ moKJ mo 注意注意 对物质的量限制 必须是对物质的量限制 必须是 1mol1mol 1mol 1mol 纯物质是指纯物质是指 1mol1mol 纯净物 单质或化合物 纯净物 单质或化合物 完全燃烧生成稳定的氧化物 如完全燃烧生成稳定的氧化物 如 C COC CO2 2 g g H HH H2 2O l O l N NN N2 2 g g P PP P2 2O O5 5 s s S SOS SO2 2 g g 等 等 物质的燃烧热都是放热反应 所以表示物质燃烧热的物质的燃烧热都是放热反应 所以表示物质燃烧热的 H H 均为负值 均为负值 即即 H H 0 0 2 2 表示燃烧热热化学方程式的写法 表示燃烧热热化学方程式的写法 以燃烧以燃烧 1mol1mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数 所以热化学方程式中常出现分数 物质为标准来配平其余物质的化学计量数 所以热化学方程式中常出现分数 3 3 有关燃烧热计算 有关燃烧热计算 Q Q 放 放 n n 可燃物 可燃物 Hc Hc Q Q 放 放 为可燃物燃烧放出的热量 为可燃物燃烧放出的热量 n n 可燃物 可燃物 为可燃物的物质的量 为可燃物的物质的量 Hc Hc 为可燃物的燃烧热 为可燃物的燃烧热 例 7 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 kJ mol 1 4 5 4 6 B C6H12O6 s 6O2 g 6CO2 g 6H2O l H b kJ mol 1 C 2CO g O2 g 2CO2 g H c kJ mol 1 D CH3CH2OH l O2 g CH3CHO l H2O l H d kJ mol 1 2 1 例 8 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 kJ mol 1 B C2H2 g O2 g 2CO2 g H2O l H 2b kJ mol 1 2 5 C 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2b kJ mol 1 D 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H b kJ mol 1 例 9 已知下列热化学方程式 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 889 5kJ mol 2C2H6 g 7O2 g 4CO2 g 6H2O l H 3116 7kJ mol C2H4 g 3O2 g 2CO2 g 2H2O l H 1409 6kJ mol 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2596 7kJ mol C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2217 8kJ mol 现有由 2mol 上述五种烃中的两种组成的气体混合物 经充分燃烧后放出 3037 6kJ 热量 则下列哪些组合是不可 能的 A CH4和 C2H2 B C2H4和 C3H8 C C2H6和 C3H8 D C2H6和 CH4 四 中和热四 中和热 1 1 定义 稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成 定义 稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成 1mol1mol 水时的反应热水时的反应热 注意注意 稀溶液是指物质溶于大量水 即大量水中物质的溶解热效应忽略不计 一般是指酸 碱的物质稀溶液是指物质溶于大量水 即大量水中物质的溶解热效应忽略不计 一般是指酸 碱的物质 量浓度均小于或等于量浓度均小于或等于 1mol L1mol L 1 1 中和热不包含离子在水中的生成热 物质的溶解热 电解质电离的吸热所伴随的热效应 中和热不包含离子在水中的生成热 物质的溶解热 电解质电离的吸热所伴随的热效应 中和反应的实质是中和反应的实质是 H H 和和 OHOH 化合生成水 若反应过程中有其他物质生成 生成沉淀的反应一般为化合生成水 若反应过程中有其他物质生成 生成沉淀的反应一般为 放热反应 放热反应 这部分反应热也不包含在中和热内 这部分反应热也不包含在中和热内 H H aqaq OHOH aqaq H H2 2O l O l H H 57 3KJ mol57 3KJ mol 表示强酸强碱稀溶液反应的中和热表示强酸强碱稀溶液反应的中和热 弱酸弱碱因为电离时要吸热或电离出的弱酸弱碱因为电离时要吸热或电离出的 H H 和和 OHOH 物质的量小于对应酸碱的物质的量 所以弱酸弱物质的量小于对应酸碱的物质的量 所以弱酸弱 碱参加的中和反应 其中和热碱参加的中和反应 其中和热 H H 57 3KJ mol57 3KJ mol 表示中和热偏小 表示中和热偏小 测定中和热实验关键因素 酸与碱充分反应 防止热量散失 酸碱溶液浓度等 如浓硫酸与碱反测定中和热实验关键因素 酸与碱充分反应 防止热量散失 酸碱溶液浓度等 如浓硫酸与碱反 应测得中和热偏高 应测得中和热偏高 2 2 书写中和热的热化学方程式时 以生成 书写中和热的热化学方程式时 以生成 1molH1molH2 2O O 为标准来配平其余物质的化学计量数为标准来配平其余物质的化学计量数 例 10 下列热化学方程式正确的是 注 的绝对值均正确 H A C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O g H 1367 0 kJ mol 燃烧热 B NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 中和热 C S s O2 g SO2 g H 269 8kJ mol 反应热 D 2NO2 O2 2NO H 116 2kJ mol 反应热 例 11 已知反应 2C s O2 g 2CO g H 221 kJ mol 稀溶液中 H aq OH aq H2O l H 57 3 kJ mol 下列结论正确的是 A 碳的燃烧热是 110 5 kJ mol B 的反应热为 221 kJ mol C 稀硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为 57 3 kJ mol D 稀醋酸与稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水 放出 57 3 kJ 热量 例 12 下列酸与碱中和反应热化学方程式可用 H aq OH aq H2O l H 57 3 kJ mol 1来表示的 是 A CH3COOH aq NaOH aq CH3COONa aq H2O l H Q1 kJ mol 1 B 1 2H2SO4 浓 NaOH aq 1 2Na2SO4 aq H2O l H Q2 kJ mol 1 C HNO3 aq NaOH aq NaNO3 aq H2O l H Q3 kJ mol 1 D 1 3H3PO4 aq 1 2Ba OH 2 aq 1 6Ba3 PO4 2 s H2O l H Q4 kJ mol 1 五 盖斯定律五 盖斯定律 1 1 内容 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 内容 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 即化学反应热只与其反应的始态和终态有关 而与具体反应进行的途径无关即化学反应热只与其反应的始态和终态有关 而与具体反应进行的途径无关 2 2 应用 应用 a a 利用总反应和一个反应确定另一个反应的热效应 利用总反应和一个反应确定另一个反应的热效应 b b 热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理 热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理 3 3 反应热与键能关系 反应热与键能关系 键能 气态的基态原子形成键能 气态的基态原子形成 1mol1mol 化学键释放的最低能量 键能既是形成化学键释放的最低能量 键能既是形成 1mol1mol 化学键所释放的能量 也是化学键所释放的能量 也是 断裂断裂 1mol1mol 化学键所需要吸收的能量 化学键所需要吸收的能量 由键能求反应热 反应热等于断裂反应物中的化学键所吸收的能量 为由键能求反应热 反应热等于断裂反应物中的化学键所吸收的能量 为 和形成生成物中的化学键所 和形成生成物中的化学键所 放出的能量 为放出的能量 为 的代数和 即 的代数和 即 H H 反应物键能总和 生成物键能总和 反应物键能总和 生成物键能总和 E E反 反 E E生 生 常见物质结构中所含化学键类别和数目 常见物质结构中所含化学键类别和数目 1molP41molP4 中含有中含有 6molP6molP P P 键 键 28g28g 晶体硅中含有晶体硅中含有 2molSi2molSi SiSi 键 键 12g12g 金刚石中含有金刚石中含有 2molC2molC C C 键 键 60g60g 二氧化硅晶体中含有二氧化硅晶体中含有 4molSi4molSi O O 键键 例 13 已知 1 Zn s O2 g ZnO s H 348 3 kJ mol 1 1 2 2 2Ag s O2 g Ag2O s H 31 0 kJ mol 1 1 2 则 Zn s Ag2O s ZnO s 2Ag s 的 H 等于 A 379 3 kJ mol 1 B 317 3 kJ mol 1 C 332 8 kJ mol 1 D 317 3 kJ mol 1 六 反应热与物质稳定性的关系六 反应热与物质稳定性的关系 不同物质的能量 即焓 是不同的 对于物质的稳定性而言 存在着不同物质的能量 即焓 是不同的 对于物质的稳定性而言 存在着 能量越低越稳定能量越低越稳定 的规律 因此 的规律 因此 对于同素异形体或同分异构体之间的相互转化 若为放热反应 则生成物能量低 生成物稳定 若为吸热反对于同素异形体或同分异构体之间的相互转化 若为放热反应 则生成物能量低 生成物稳定 若为吸热反 应 则反应物的能量低 反应物稳定 应 则反应物的能量低 反应物稳定 例 14 灰锡 常温下以粉末状存在 和白锡是锡的两种同素异形体 已知 Sn s 白 2HCl aq SnCl2 aq H2 g H1 Sn s 灰 2HCl aq SnCl2 aq H2 g H2 Sn s 灰 Sn s 白 H3 2 1 kJ mol 1 下列说法正确的是 A H1 H2 B 锡在常温下以白锡状态存在 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 例 15 S 单斜 和 S 正交 是硫的两种同素异形体 已知 S 单斜 s O2 g SO2 g H1 297 16 kJ mol 1 S 正交 s O2 g SO2 g H2 296 83 kJ mol 1 S 单斜 s S 正交 s H3 下列说法正确的是 A H3 0 33 kJ mol 1 B 单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应 C S 单斜 s S 正交 s H3 0 正交硫比单斜硫稳定 D S 单斜 s S 正交 s H3 0 单斜硫比正交硫稳定 随堂练习随堂练习 1 已知 H2 g C2H4 g 和 C2H5OH 1 的燃烧热分别是 285 8 kJ mol 1 1411 0 kJ mol 1和 1366 8 kJ mol 1 则由 C2H4 g 和 H2O l 反应生成 C2H5OH l 的 H为 A 44 2 kJ mol 1B 44 2 kJ mol 1 C 330 kJ mol 1 D 330 kJ mol 1 2 下列关于热化学反应的描述中正确的是 A HCl 和 NaOH 反应的中和热 H 57 3 kJ mol 1 则 H2SO4和 Ca OH 2反应的中和热 H 2 57 3 kJ mol B CO g 的燃烧热是 283 0 kJ mol 1 则 2CO2 g 2CO g O2 g 反应的 H 2 283 0 kJ mol 1 C 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D 1 mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热 4 白磷与氧可发生如下反应 P4 5O2 P4O10 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为 P P a kJ mol 1 P O b kJ mol 1 P O c kJ mol 1 O O d kJ mol 1 根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的 H 其中正确的是 A 6a 5d 4c 12b kJ mol 1 B 4c 12b 6a 5d kJ mol 1 C 4c 12b 4a 5d kJ mol 1 D 4a 5d 4c 12b kJ mol 1 5 已知 H2 g F2 g 2HF g 270 kJ 下列说法正确的是 A 2 L 氟化氢气体分解成 1 L 氢气与 1 L 氟气吸收 270 kJ 热量 B 1 mol 氢气与 1 mol 氟气反应生成 2mol 液态氟化氢放出热量小于 270 kJ C 在相同条件下 1 mol 氢气与 1 mol 氟气的能量总和大于 2 mol 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 270 kJ 热量 6 已知 1 Zn s 1 2O2 g ZnO s H 348 3 kJ mol 2 2Ag s 1 2O2 g Ag2O s H 31 0 kJ mol 则 Zn s Ag2O s ZnO s 2Ag s 的 H等于 A 317 3 kJ molB 379 3 kJ mol C 332 8 kJ mol D 317 3 kJ mol 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是 CH3OH g H2O g CO2 g 3H2 g H 49 0 kJ mol 1 CH3OH g 1 2O2 g CO2 g 2H2 g H 192 9 kJ mol 1 0 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 m A CH3OH 的燃烧热为 192 9 kJ mol 1 B 反应 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 推知反应 CH3OH l 1 2O2 g CO2 g 2H2 g 的 H 192 9 kJ mol 1 8 已知 CH3CH2CH2CH3 g 6 5O2 g 4CO2 g 5H2O l H 2878 kJ CH3 2CHCH3 g 6 5O2 g 4CO2 g 5H2O l H 2869 kJ 下列说法正确的是 A 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 9 已知 1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收