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(H)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/mol 3.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H 放热）H 为“+”或H 0 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 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

2、还原反应 铵盐溶解等二、热化学方程式书写化学方程式注意要点: 热化学方程式必须标出能量变化。 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） 热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。 热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数 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 ，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。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。燃烧物的物质的量：1 mol研究

3、内容：放出的热量。（H0，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1mol H2O，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) H=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。 二习题演练例1：（0

4、4GD）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 （ ）A260kJ B51.9 kJ C155.8 kJ D467.3kJ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 （ ）AH2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) H = + 242kJ/mol B2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) H = - 484kJ/molCH2(g)+O2(g) = H2O(g) H = + 242kJ/mol D2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H = + 484kJ/m

5、ol例3（08SH）已知：H2(g)+F2(g)2HF(g)+270 kJ，下列说法正确的是 （ ）A2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量B1 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 kJC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D1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CH3OH(g) H2O(g) = CO2(g)3H2(g) DH = + 49.0 kJmol1CH3OH(g

6、)O2(g) = CO2(g)2H2(g) DH = 192.9 kJmol1下列说法正确的是ACH3OH的燃烧热为192.9 kJmol1 B反应中的能量变化如图所示CCH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D根据推知反应：CH3OH(l)+1/2O2(g) = CO2(g)+2H2(g)的DH192.9 kJmol1例5 (07QG)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体的热化学方程

7、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DH = 183 kJ/molC氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的DH =183 kJ/molD氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体，反应的DH =183 kJ/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：Sn(s、白)2HCl(aq)SnCl2(aq)H2(g)；DH1Sn(s、灰)2HCl(aq)SnCl2(aq)H2(g)；DH2Sn(s、灰)Sn(s、白)；DH32.1 kJ/mol ；下列说法正确的是 （ ）ADH1DH2 B锡在常温下以灰锡

8、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H前者大于后者的是 （ ） C(s)+O2(g)=CO2(g) ；H1 C(s)+ O2(g)=CO(g) ；H2 S(s)+O2(g)=SO2(g) ；H3 S(g)+ O2(g)=SO2(g) ；H4 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ；H5 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) ；H6 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)；H7 CaO(s)+ H2O(l)= Ca(OH)2(s) ；H8 A B C D例8（08年重庆理综

9、）化学反应N23H2 2NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是AN2(g)3H2(g) 2NH3(l)；H 2(abc)kJmol1BN2(g)3H2(g) 2NH3(g) ；H 2(ba)kJmol1CN2(g)H2(g) NH3(l) ；H (bca)kJmol1DN2(g)H2(g) NH3(g) ；H (ab)kJmol1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) ；H=-2804kJ/mol 6*18 28041 x=2804/108=26.02. 答案：A。解析：根据题意书写热化学方程式

10、为：2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H = - 484kJ/mol-（1）式（1）式变形一： 2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) H 192.9 kJmol1 - - （4）式根据该斯定律：（1）式+（2）式=（3）式 ，x= （192.9 kJmol1 ）+（- 484kJ/mol）0 -（4）式根据（4）式得出结论：DH2DH1 ，A选项错误。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。灰锡转化为白锡的反应是吸热反应。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.

11、 答案：C. 分析：碳的燃烧反应是放热反应，H0；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，H越小，H1H2 。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，H越小，H4H3 。都生成液态水的前提下，氢气的质量越大，放出的热量越多，H越小，H60；氧化钙溶于水是放热反应，H0, H8_105_时，该反应就进行得基本完全了。2、可以利用K值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。（Q：浓度积）Q_K:反应向正反应方向进行;Q_=_K:反应处于平衡状态

12、;Q_K:反应向逆反应方向进行3、利用K值可判断反应的热效应若温度升高，K值增大，则正反应为_吸热_反应若温度升高，K值减小，则正反应为_放热_反应四、等效平衡1、概念：在一定条件下（定温、定容或定温、定压），只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的百分含量均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。2、分类（1）定温，定容条件下的等效平衡第一类：对于反应前后气体分子数改变的可逆反应：必须要保证化学计量数之比与原来相同；同时必须保证平衡式左右两边同一边的物质的量与原来相同。第二类：对于反应前后气体分子数不变的可逆反应：只要反应物的物质的量的比例与原来相同即可视为二者等效。（2）定

13、温，定压的等效平衡只要保证可逆反应化学计量数之比相同即可视为等效平衡。五、化学反应进行的方向1、反应熵变与反应方向：（1）熵:物质的一个状态函数，用来描述体系的混乱度，符号为S. 单位：Jmol-1K-1 (2)体系趋向于有序转变为无序，导致体系的熵增加，这叫做熵增加原理，也是反应方向判断的依据。.（3）同一物质，在气态时熵值最大，液态时次之，固态时最小。即S(g)S(l)S(s) 2、反应方向判断依据 在温度、压强一定的条件下，化学反应的判读依据为： H-TS0 反应能自发进行H-TS=0 反应达到平衡状态H-TS0 反应不能自发进行注意：（1）H为负，S为正时，任何温度反应都能自发进行 （

14、2）H为正，S为负时，任何温度反应都不能自发进行二习题演练例1（08TJ）对平衡CO2（g）CO2（aq）；H= -19.75kJ/mol，为增大二氧化碳气体在水中的溶解度，应采用的方法是（ ）A升温增压B降温减压C升温减压D降温增压例2.（08HN）X、Y、Z三种气体，取X和Y按1：1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X+2Y2Z ，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3：2，则Y的转化率最接近于（ ）A33%B40%C50%D65%例3. 08BJ）工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下： SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)

15、；HQkJmol1(Q0)某温度、压强下，将一定量的反应物通入密闭容器进行以上的反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是( ) A反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率B若反应开始时SiCl4为1mol，则达到平衡时，吸收热量为QkJC反应至4min时，若HCl的浓度为0.12molL1，则H2的反应速率为0.03mol/(Lmin)D当反应吸收热量为0.025QkJ时，生成的HCl通入100mL1molL1的NaOH恰好反应例4.（08GD）将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2（g）+Br2(g) 2HBr（g）g平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条

16、件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是（ ）AabBa=bCabD无法确定例5.（09TJ）人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力，CO吸入肺中发生反应： ，37 时，该反应的平衡常数K=220 。的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，会使人智力受损。据此，下列结论错误的是A.CO与HbO2反应的平衡常数B.人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2越少C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损D.把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动例6. （08NX） 已知可逆反应：M(g)N

17、(g)P(g)Q(g)；H0，请回答下列问题：(1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)= 1 molL-1, c(N)=2.4 molL-1，达到平衡后，M的转化率为60，此时N的转化率为 。(2）若反应温度升高，M的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”）。(3）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)= 4 molL-1,c(N)=amolL-1;达到平衡后，c(P)=2 molL-1,a= 。(4）若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)=c(N)= bmolL-1，达到平衡后，M的转化率为 。例7（09SH25）铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的

18、性质。(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) 该反应的平衡常数表达式为：K= ；该温度下，在2L盛有粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单质铁112g。则10min内CO的平均反应速率为 (2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态： (3)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是 。(4)写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式： 欲使上述体系中浓度增加，可加入的物质是 。例8. （10TJ）10（1

19、4分）二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。请回答下列问题： 煤的气化的主要化学反应方程式为：_。 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：_。 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下： 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)；H 90.8 kJmol1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；H 23.5 kJmol1 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)；H 41.3 kJmol1 总反应：3H2(g) +

20、3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的H _；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_（填字母代号）。a高温高压 b加入催化剂 c减少CO2的浓度d增加CO的浓度 e分离出二甲醚 已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH ，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/（molL1）0.440.60.6 比较此时正、逆反应速率的大小：v正 _ v逆 （填“”、“”或“”)。 若加入CH3OH后，经10 min反应达到平

21、衡，此时c(CH3OH) _；该时间内反应速率v(CH3OH) _。选修四-化学反应原理化学反应速率和化学平衡答案解析1. 解析：气体在水中的溶解度随着温度的升高而降低，所以要使CO2在水中的溶解度增大，可以降低温度，同时还可增大压强。答案：D。2. 解析：由可知： X+2Y2Z 起始： 1 1 0 转化： a 2a 2a 平衡： 1a 12a 2a 根据题意有： = ，a，Y的转化率最接近65%。答案：D。3. 解析：该反应为体积增大的反应，增大压强平衡左移，减小SiCl4转化率，A错；该反应为逆反应，不能实现完全转化，放出的热量一定小于QkJ，B错；反应至4min时，HCl的浓度为0.12

22、mol/L，表示的反应速率为：v（HCl）=0.03mol/L.min，换算为v（H2）=0.015mol/L.min，C错；当放热0.025QkJ时，说明反应的SiCl4为0.025mol，生成HCl 0.1mol，其与100mL1mol/L的NaOH恰好反应，D正确。答案：D4. 解析：正反应为放热反应，前者恒温，后者相对前者，温度升高。使平衡向左移动，从而使Br2的转化率降低。所以ba.答案：A5. .答案：C解析：HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，意思是人体血红蛋白结合的一氧化碳的浓度达到人体血红蛋白结合的氧分子的浓度的0.02倍时会使人智力受损，用平衡常数表达式为：，当人体

23、吸入的CO与O2浓度之比111000时，人的智力开始受损，当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02（150）时，人已经中毒伤命了。考点：平衡常数表达式及其意义，化学平衡的移动。6. 解析：（1）M转化的物质的量为0.6molL-1，则N反应的量也是0.6molL-1，所以N的转化率为：10025。 (2）由于该反应的正反应为吸热反应，所以升高温度，化学平衡正向移动，M的转化率增大。 (3） M(g)N(g)P(g)Q(g) 起始：1 2.4 0 0 平衡：0.4 1.8 0.6 0.6起始：4 a 0 0 平衡：2 a2 2 2 ，a6molL-1。 (4） ，x0.41b，M的转化率为41。答案：(1)25。(2)增大。(3)6。(4)41。7. 答案：（1） ；（2）CO或（CO2）的生成速率与消耗速率相等；CO（或CO2）的质量不再改变； （3） b ；（4）Al(OH)3 H+ +AlO+H2O;盐酸【解析】（1）Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)3mol 256g0.3mol 11.2g(CO)=0.3mol/（2L10min）=0.015molL1min1（2）可逆反应平衡的根本特征是V（正）=V（逆），其表现为反应物和生成物的浓度、质量、百分含量不