第一单元化学基本概念专题4 化学反应中的能量变化

1、专题专题4化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化1了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。的能量转化形式。2了解化学能与热能相互转化。了解吸热反应、了解化学能与热能相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。放热反应、反应热等概念。3了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。有关反应热的简单计算。4了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。了解化学在解决能源危机中的重要作用。题型题型1化学反应中能量变

2、化相关概念化学反应中能量变化相关概念例题例题1 1 已知：已知：CH3CH2CH2CH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l)；H2 878 kJ/mol；(CH3)2CHCH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l)；H2 869 kJ/mol，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子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异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多【解析】【解析】正丁烷与异丁

3、烷属于同分异构体，所以正丁烷与异丁烷属于同分异构体，所以含有的碳碳键与碳氢键的数目相同，含有的碳碳键与碳氢键的数目相同，D项错误；项错误；正丁烷燃烧放出的热量比异丁烷多，说明正丁烷正丁烷燃烧放出的热量比异丁烷多，说明正丁烷自身含有的能量高，能量高的物质不稳定。所以自身含有的能量高，能量高的物质不稳定。所以A项正确，项正确，B项错误，异丁烷转化为正丁烷的反项错误，异丁烷转化为正丁烷的反应属于反应物能量小于生成物能量，所以应属于反应物能量小于生成物能量，所以C项为项为吸热反应。吸热反应。【答案】【答案】A题型题型2热化学方程式的书写及正误判热化学方程式的书写及正误判断断例题例题2 (1)肼肼(N2

4、H4)和和NO2是一种双组分火箭推进剂。是一种双组分火箭推进剂。两种物质混合发生反应生成两种物质混合发生反应生成N2和和H2O(g)，已知，已知8 g气气体肼在上述反应中放出体肼在上述反应中放出142 kJ热量，其热化学方程式热量，其热化学方程式为为_。(2)0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ热量，热量，其热化学反应方程式为其热化学反应方程式为_；又知；又知H2O(l)H2O(g)；H44 kJ/mol，则，则11.2 L(标标准状况准状况)乙硼烷完全燃烧

5、生成气态水时，放出的热量乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是是_kJ。【解析】【解析】书写热化学方程式要注意标明物质的状态、书写热化学方程式要注意标明物质的状态、H的单位和正负号。的单位和正负号。(3)中由反应前后的压强之比为中由反应前后的压强之比为3 5可推测反应后可推测反应后D的状态为液态。的状态为液态。【答案】【答案】(1)2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g)；H1136 kJ/mol(2)B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)；H2165 kJ/mol1016.5题型题型3反应热大小的比较及简单计算反应热大小的比较及简单计算(结合盖斯结合盖斯

6、定律的运用定律的运用)例题例题3 已知已知H2(g)、CO(g)和和CH3OH(l)的燃烧热的燃烧热H分别为分别为285.8 kJ mol1、283.0 kJ mol1和和726.5 kJ mol1。请回答下列问题：。请回答下列问题：(1)用太阳能分解用太阳能分解5 mol液态水消耗的能量是液态水消耗的能量是_kJ；(2)液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为水的热化学方程式为_；(3)在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为酸性，则正极的电极反应式为_； 理理想状态下

7、，该燃料电池消耗想状态下，该燃料电池消耗2 mol甲醇所能产生的甲醇所能产生的最大电能为最大电能为1162.4 kJ，则该燃料电池的理论效率，则该燃料电池的理论效率为为_(燃料电池的理论效率是指电池所产燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比量之比)。【解析】【解析】(1)根据能量守恒定律可知分解根据能量守恒定律可知分解5 mol液态水液态水消耗的能量与生成消耗的能量与生成5 mol液态水放出的能量相等：液态水放出的能量相等：285.8 kJ/mol5 mol1 429 kJ。(2)2CO(g)O2(g)=2CO2

8、(g)H566.0 kJ mol12CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 453.0 kJ mol1根据盖斯定律根据盖斯定律()/2得：得：CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H443.5 kJ mol1。(3)甲醇燃料电池的正极反应物为甲醇燃料电池的正极反应物为O2，酸性条件下生，酸性条件下生成成H2O：O24e4H=2H2O。2 mol甲醇完全燃烧放出的热量为甲醇完全燃烧放出的热量为1 453.0 kJ，故该电，故该电池的理论效率为：池的理论效率为：1 162.4 kJ/1 453.0 kJ100%80%。【答案】【答案】(1)1 429(2)CH

9、3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H443.5 kJ mol1(3)O24e4H=2H2O80.0%1已知某反应是放热反应，下列说法正确的是已知某反应是放热反应，下列说法正确的是( )A该反应发生时，一定不需要加热该反应发生时，一定不需要加热B该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量C该反应一定能自发进行该反应一定能自发进行D假如该反应开始后停止加热，反应一定能继续假如该反应开始后停止加热，反应一定能继续进行进行D2已知：已知：H(aq)OH(aq)=H2O(l)；H1；2SO2(g)O2(g)2SO3(g)；H2。其他条件不。其他条件不变

10、时，改变反应物的量，则下列判断正确的是变时，改变反应物的量，则下列判断正确的是( )AH1增大，增大，H2减小减小 BH1增大，增大，H2增大增大CH1减小，减小，H2减小减小 DH1不变，不变，H2不变不变【解析】【解析】H1表示稀溶液中强酸与强碱反应生成表示稀溶液中强酸与强碱反应生成1 mol水的反应热，与反应物的量无关；水的反应热，与反应物的量无关；H2表示表示2 mol二氧化硫气体与二氧化硫气体与1 mol 氧气完全反应生成氧气完全反应生成2 mol三氧三氧化硫气体的反应热，与反应物的量无关。化硫气体的反应热，与反应物的量无关。D3已知在已知在101 kPa下，下，1 g氢气在氧气中完

11、全燃烧生氢气在氧气中完全燃烧生成气态水时，放出热量成气态水时，放出热量120.9 kJ。则下列说法中正确。则下列说法中正确的是的是( )A氢气的燃烧热为氢气的燃烧热为241.8 kJ mol1B1 mol H2O(l)具有的能量大于具有的能量大于1 mol H2O(g)具有具有的能量的能量C反应的热化学方程式为：反应的热化学方程式为：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)；H483.6 kJ mol1D2 mol H2(g)和和1 mol O2(g)具有的能量总和大于具有的能量总和大于2 mol H2O(g)具有的能量具有的能量D【解析】【解析】A项，燃烧热是指生成液态水时放出的项，燃烧热是指

12、生成液态水时放出的热量，而题中给出的是气态水，故不能得出燃烧热量，而题中给出的是气态水，故不能得出燃烧热的数据；热的数据；B项，气态水所具有的能量大于液态项，气态水所具有的能量大于液态水所具有的能量；水所具有的能量；C项，氢气燃烧时放热，项，氢气燃烧时放热，H的的值应为负值；值应为负值；D项，放热反应中，反应物的总能项，放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，故正确。量大于生成物的总能量，故正确。B 【解析】【解析】选项选项A，热化学方程式，热化学方程式中，中，H2O(g)不是稳定不是稳定态，所以态，所以241.8 kJ mol1不是不是H2的燃烧热。选项的燃烧热。选项B，根，根据热化学

13、方程式的含义可知正确。选项据热化学方程式的含义可知正确。选项C，忽视化学计，忽视化学计量数与反应热的关系，错误。选项量数与反应热的关系，错误。选项D，分解，分解1 mol H2O(g)吸收吸收241.8 kJ热量，其反应热为热量，其反应热为241.8 kJ/mol。5下列推论正确的是下列推论正确的是( )AS(g)O2(g)=SO2(g)；H1，S(s) O2(g)=SO2(g)；H2，则，则H1H2BC(石墨，石墨，s)=C(金刚石，金刚石，s)；H1.9 kJ/mol，则由石墨制取金刚石的反应是吸热反应，则由石墨制取金刚石的反应是吸热反应，金刚石比石墨稳定金刚石比石墨稳定CNaOH(aq)

14、 HCl(aq)=NaCl(aq) H2O(l)；H57.4 kJ/mol，则含，则含20 g溶质的溶质的NaOH溶液与溶液与稀盐酸完全反应，放出的热量为稀盐酸完全反应，放出的热量为28.7 kJDCaCO3(s)=CaO(s) CO2(g)；H0，S0，则该反应任何温度下都能自发进行则该反应任何温度下都能自发进行C625、101 kPa下，碳、氢气和甲烷燃烧热依次下，碳、氢气和甲烷燃烧热依次是是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol，则下，则下列热化学方程式正确的是列热化学方程式正确的是( )A2H2(g)O2(g)=2H2O(l)；H571.6 kJ/

15、molB2H2(g)O2(g)=2H2O(g)；H571.6 kJ/mol CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)；H890.3 kJ/mol DC(s)1/2O2(g)=CO(g)；H393.5 kJ/mol A7已知：已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)；H566 kJ mol1N2(g)O2(g)=2NO(g)；H180 kJ mol1则则2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)的的H是是( )A386 kJ mol1 B386 kJ mol1C746 kJ mol1 D746 kJ mol1【解析】【解析】设提供的两个反应分别为设提供的两个反应分别为、

16、，根据盖斯，根据盖斯定律，定律，2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)可以通过可以通过得到，故该反应的得到，故该反应的H746 kJ mol1。CB9某学生用如图所示装置进行化某学生用如图所示装置进行化学反应学反应X2Y=2Z能量变化情况能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂的研究。当往试管中滴加试剂Y时，时，看到玻璃导管中的液面甲处下降，看到玻璃导管中的液面甲处下降，乙处上升。关于该反应的下列叙乙处上升。关于该反应的下列叙述正确的是述正确的是( )该反应为放热反应；该反应为放热反应；生成物的总能量比反应物的总生成物的总能量比反应物的总能量高；能量高；该反应过程可以看成是该反应过程

17、可以看成是“贮存贮存”于于X、Y内内部的能量转化为热量而释放出来。部的能量转化为热量而释放出来。A BC DB【解析】【解析】由于试管中滴加试剂由于试管中滴加试剂Y时，玻璃导管中的时，玻璃导管中的液面甲处下降，乙处上升，说明广口瓶内的压强液面甲处下降，乙处上升，说明广口瓶内的压强大于大气压强，其原因是大于大气压强，其原因是X2Y=2Z的反应是一的反应是一个放热反应，生成物的总能量比反应物的总能量个放热反应，生成物的总能量比反应物的总能量低，当低，当X与与Y混合后，由于反应放热，使广口瓶内混合后，由于反应放热，使广口瓶内的压强增大，使甲处液面下降。的压强增大，使甲处液面下降。10向盛有向盛有50

18、 mL 1.00 molL1 HCl溶液的绝热容器中加入溶液的绝热容器中加入NaOH溶液，溶液，NaOH溶液的体积溶液的体积(V)与所与所得混合溶液的最高测量温度得混合溶液的最高测量温度(T)的的关系如图所示，下列说法不正确关系如图所示，下列说法不正确的是的是( )A该实验表明化学能可以转化为热能该实验表明化学能可以转化为热能BNaOH溶液的浓度大于溶液的浓度大于1.00 mol/LCV50 mL时，混合液的时，混合液的pH7D该实验表明有水生成的反应都是放热反应该实验表明有水生成的反应都是放热反应D【解析】【解析】A项，由图象可知，随着反应的进行，混项，由图象可知，随着反应的进行，混合液的温

19、度升高，故该反应是放热反应，即将化学合液的温度升高，故该反应是放热反应，即将化学能转变为热能，正确；能转变为热能，正确；B项，由图象可知，加入项，由图象可知，加入40 mL氢氧化钠溶液时恰好完全中和，则表明氢氧化钠氢氧化钠溶液时恰好完全中和，则表明氢氧化钠溶液的浓度大于溶液的浓度大于1 mol/L，正确；，正确；C项，项，V50 mL时，时，氢氧化钠溶液过量，此时的氢氧化钠溶液过量，此时的pH大于大于7，正确；，正确；D项，项，不能由此反应说明有水生成的反应均为放热反应，不能由此反应说明有水生成的反应均为放热反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应中也生成水，但却为吸如氢氧化钡与氯化铵的反应中也生成水，

20、但却为吸热反应，故不正确。热反应，故不正确。11在一定条件下发生化学反应：在一定条件下发生化学反应：2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)；H197 kJ/mol。现有容积相同的甲、。现有容积相同的甲、乙、丙三个容器，在上述条件下分别充入气体的量和反乙、丙三个容器，在上述条件下分别充入气体的量和反应放出的热量应放出的热量(Q)如下表所示：如下表所示：根据以上数据，下列叙述不正确的是根据以上数据，下列叙述不正确的是( )A在上述条件下反应生成在上述条件下反应生成1 mol SO3气体放热气体放热98.5 kJB在上述条件下将在上述条件下将2 mol SO2与与1 mol O2混合充分反应混合充

21、分反应后放出的热量小于后放出的热量小于197 kJCQ12Q22Q3197 kJD2Q22Q3Q1197 kJ容容器器SO2( mol)O2( mol)N2( mol)Q(kJ)甲甲210Q1乙乙10.50Q2丙丙10.51Q3C【解析】【解析】由方程式知，每生成由方程式知，每生成2 mol SO3放出放出197 kJ热量，热量，A对；恒容条件下，加入的对；恒容条件下，加入的N2对平衡移动不对平衡移动不产生影响，故乙、丙容器达到平衡时放出的热量相产生影响，故乙、丙容器达到平衡时放出的热量相同；甲、乙相比，平衡时若同；甲、乙相比，平衡时若SO2的转化率相同，则的转化率相同，则2Q2Q1，但因乙容

22、器中压强比甲小，不利于反应，但因乙容器中压强比甲小，不利于反应向右进行，导致乙容器中向右进行，导致乙容器中SO2的转化率比甲容器中的转化率比甲容器中的小，故有的小，故有2Q2Q1，D对对C错。错。(1)上述热化学方程式中，不正确的有上述热化学方程式中，不正确的有_，不，不正确的理由分别是正确的理由分别是_ 。(2)根据上述信息，写出根据上述信息，写出C转化为转化为CO的热化学方程式的热化学方程式_。(3)上述反应中，表示燃烧热的热化学方程式有上述反应中，表示燃烧热的热化学方程式有_；表示中和热的热化学方程式有；表示中和热的热化学方程式有_。177.7 kJ/mol；H2O的状态的状态应为应为“

23、g”；H2SO4、NaOH和和Na2SO4的状态不是的状态不是“l”应为应为“aq”C2A 【解析】【解析】能量越高越不稳定，由此可确定三种粒能量越高越不稳定，由此可确定三种粒子的稳定性和能量高低；放出能量越大，反应越子的稳定性和能量高低；放出能量越大，反应越剧烈，剧烈，A的非金属性强于的非金属性强于B的非金属性。吸收能的非金属性。吸收能量越大，反应越不容易进行，所以量越大，反应越不容易进行，所以C的金属性强的金属性强于于D的金属性。所以最可能的离子化合物为元素的金属性。所以最可能的离子化合物为元素A和和C形成的化合物。形成的化合物。14在在2010年世界能源会议上，氢气作为一种高效而年世界能

24、源会议上，氢气作为一种高效而无污染的理想能源备受推崇。无污染的理想能源备受推崇。(1)已知氢气的燃烧热为已知氢气的燃烧热为285.8 kJmol1，试写出，试写出H2完完全燃烧的热化学方程式：全燃烧的热化学方程式：。(2)某学者提出某学者提出“22世纪用水制取氢气的研究方向世纪用水制取氢气的研究方向”。以下研究方向中，不正确的是以下研究方向中，不正确的是( )研究在水不发生化学反应的情况下制取氢气，同研究在水不发生化学反应的情况下制取氢气，同时释放能量时释放能量设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气气寻找高效催化剂，大力提高水在一定条件下分解寻找

25、高效催化剂，大力提高水在一定条件下分解产生氢气的转化率产生氢气的转化率寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气水制取氢气H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)；H285.8 kJ/mol 【解析】【解析】(1)掌握燃烧热的定义。掌握燃烧热的定义。(2)水分子中不含水分子中不含氢分子，不可能在不发生化学反应的情况下得到氢分子，不可能在不发生化学反应的情况下得到氢气，且水分解是吸热反应，催化剂不能使化学氢气，且水分解是吸热反应，催化剂不能使化学平衡发生移动，故不能提高水分解产生氢气的转平衡发生移动，故不能提高水分解产生氢气的转化率。化率。15

26、. 某实验小组用某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和溶液和0.50 mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。硫酸溶液进行中和热的测定。.配制配制0.50 mol/L NaOH溶液溶液(1)若实验中大约要使用若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液，至少需溶液，至少需要称量要称量NaOH固体固体_g。(2)从下图中选择称量从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是：固体所需要的仪器是：_(填字母填字母)。5.0abe.测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液中和热的实验装置测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液中和热的实验装置如图所示。如图所示。(3)写出该反应的热化学方程式写出该反应的热化学方程式(中和热为

27、中和热为57.3 kJ/mol)： 。(4)取取50 mL NaOH溶液和溶液和30 mL硫酸溶液进行实硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。验，实验数据如下表。请填写下表中的空白：请填写下表中的空白：_30.426.326.226.4429.825.925.925.9333.327.227.427.0230.126.126.026.21平均值平均值NaOHH2SO4温度差平均值温度差平均值(t2t1)/终止温度终止温度t2/起始温度起始温度t1/ 温度温度实验实验次数次数4.0近似认为近似认为0.50 mol/L NaOH溶液和溶液和0.50 mol/L硫酸溶硫酸溶液的密度都是液的密度都是1 g

28、/cm3，中和后生成溶液的比热容，中和后生成溶液的比热容C4.18 J/(g)。则中和热。则中和热H_(取小取小数点后一位数点后一位)。上述实验数值结果与上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差，产生偏差有偏差，产生偏差的原因可能是的原因可能是_(填字母填字母)。a实验装置保温、隔热效果差实验装置保温、隔热效果差b量取量取NaOH溶液的体积时仰视读数溶液的体积时仰视读数c分多次把分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d用温度计测定用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度溶液的温度53.5 kJ/molacd16氢气是