高二鲁科版化学选修四练习第1章 第1节 化学反应的热效应.docx

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高二鲁科版化学选修四练习第1章第1节化学反应的热效应

一、化学反应的反应热

1．反应热。

（1）概念：

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。

（2）符号：

用Q表示，Q＞0，表示反应吸热；Q＜0，表示反应放热。

2．反应热的测定。

（1）主要仪器：

量热计，它由内外两个筒组成，内筒是反应容器，外筒起保温作用。

（2）操作：

将反应物加入内筒并将之迅速混合，测量反应前后溶液温度的变化值。

（3）计算：

公式为Q＝－cm（T2－T1）。

其中，c表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。

二、化学反应的焓变

1．焓：

用来描述物质所具有的能量的物理量，符号：

H，单位：

kJ·mol－1，用它的变化来描述化学反应的反应热。

2．反应焓变。

（1）定义：

反应产物的总焓与反应物的总焓之差，符号：

ΔH。

（2）表达式：

ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）。

（3）意义：

如果ΔH＞0，即反应产物的焓大于反应物的焓，说明反应是吸收能量的，为吸热反应；若ΔH＜0，即反应产物的焓小于反应物的焓，说明反应是释放能量的，为放热反应。

1．如何从微观与宏观角度判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应？

答案：

从宏观角度，反应物的总能量大于生成物，是放热反应；反应物的总能量小于生成物，是吸热反应。

从微观角度，化学键的断裂所吸收的能量大于化学键的形成所释放的能量，是吸热反应；化学键的断裂所吸收的能量小于化学键的形成所释放得能量，是放热反应。

三、热化学方程式

1．定义。

在热化学中，将一个化学反应的物质变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式。

2．意义。

热化学方程式不仅表示物质的变化，还表明了能量的变化。

例如：

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝131.3kJ·mol－1，表示在298_K和101_kPa的条件下，1_molC（s）和1_molH2O（g）完全反应生成1molCO（g）和1molH2（g）时吸收的热量为131.3kJ。

3．书写热化学方程式的注意事项。

（1）要在物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态。

一般用英文字母g、l和s分别表示物质为气态、液态和固态。

水溶液中的溶质则用aq表示。

（2）ΔH后要注明反应条件，因为在不同条件下进行同一反应，其能量变化是不同的。

在溶液中的反应应注明温度以及溶液的浓度。

（3）ΔH的单位是J·mol－1或kJ·mol－1。

（4）若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的绝对值也加倍，因此热化学方程式中各物质的化学计量数只表示反应中各物质的物质的量，而不表示粒子个数；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但ΔH的绝对值不变。

2．热化学方程式和普通的化学方程式有何不同？

答案：

（1）热化学方程式要用ΔH表示出反应的热效应，普通的化学方程式不用表示；

（2）热化学方程式的系数表示的是参加反应的物质的量，可以整数，也可以是分数，普通的化学方程式的系数只能是整数；

（3）热化学方程式要标明参加反应的物质的状态，普通的化学方程式不用标明；

（4）热化学方程式不仅表示出化学反应的物质变化，还能表示出能量变化，普通的化学方程式仅能表示物质的变化。

四、反应焓变的计算

1．盖斯定律。

对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。

即化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应进行的具体途径无关。

2．计算方法。

应用盖斯定律可以间接地计算一些难以通过实验测量的反应的焓变。

则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

1．下列反应中，生成物的总焓大于反应物的总焓的是（D）

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：

生成物的总焓大于反应物的总焓，该反应为吸热反应，故D项正确。

2．热化学方程式C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝＋131.3kJ·mol－1表示（C）

A．碳和水反应吸收131.3kJ能量

B．1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3kJ热量

C．1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气，并吸热131.3kJ

D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收131.3kJ热量

解析：

物质的量的多少未描述，状态也未描述，故A项错误；反应物和生成物的状态未标出，故B项错误；阐明意义时既说明物质的状态又描述了物质的量的多少，故C项正确；化学式前的计量数表该物质的量，1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3kJ/NA，故D项错误。

3．在298K、100kPa时，已知：

2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH1

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH2

2Cl2（g）＋2H2O（g）===4HCl（g）＋O2（g）　ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是（A）

A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2

B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2

C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2

D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

解析：

①2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH1；

②H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH2；

③2Cl2（g）＋2H2O（g）===4HCl（g）＋O2（g）　ΔH3；

则反应③＝①＋2×②，

由盖斯定律可知，ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。

1．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是（C）

A．铝片与稀硫酸反应

B．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应

C．灼热的炭与CO2反应

D．甲烷在O2中的燃烧反应

解析：

已知属吸热反应的是B和C两项，但B项反应方程式为Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，是非氧化还原反应，C反应方程式为C＋CO2

2CO，是氧化还原反应，故答案选C。

2．下列对热化学方程式：

H2（g）＋I2（g）

2HI（g）　ΔH＝－14.9kJ/mol的叙述中，正确的是（D）

A．1mol氢气和1mol碘蒸气完全反应需要吸收14.9kJ的热量

B．1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收14.9kJ的热量

C．1molH2（g）与1molI2（g）完全反应生成2mol的HI气体放出14.9kJ的热量

D．200℃时，1molH2（g）与1molI2（g）完全反应生成2molHI时放出14.9kJ的热量

解析：

只要依据书写热化学方程式的注意事项，对本题就不难作出判断。

在A选项中既未指明生成物的状态，又把放热看作了吸热；在B选项中错误地将热化学方程式中的系数认为表示分子的个数；在C选项中没有指明反应的温度；在D选项中正确地表达出了该反应的意义。

3．在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式中正确的是（B）

A．CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝＋725.8kJ·mol－1

B．2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝－1452kJ·mol－1

C．CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－725.8kJ·mol－1

D．2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝＋1452kJ·mol－1

解析：

书写热化学方程式的要点是：

状态明、符号清、量对应，同时还需注意的是：

一个化学反应不仅仅有一个热化学方程式，只需ΔH与化学计量数对应即可。

题目考查对热化学方程式的书写要求：

①注明反应物、生成物的聚集状态；②明确ΔH的“＋”表示吸热，“－”表示放热；③ΔH的值与热化学方程式中的化学计量数相对应。

在四个选项中，C选项中所对应的H2O的状态与题意不符先排除；甲醇的燃烧反应为放热反应，ΔH为负值，将A、D两个选项排除；具体ΔH的大小计算如下：

4．根据下列热化学方程式：

（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.5kJ·mol－1

（2）H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH2＝－285.8kJ·mol－1

（3）CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH3＝－870.3kJ·mol－1

可以计算出2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热为（B）

A．ΔH＝＋244.1kJ·mol－1

B．ΔH＝－488.3kJ·mol－1

C．ΔH＝－996.6kJ·mol－1

D．ΔH＝＋996.6kJ·mol－1

解析：

2×

（1）＋2×

（2）－（3）可得反应式

2C（s）＋2H（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）

反应热ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝－488.3kJ·mol－1。

5．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

请回答下列问题：

（1）如图所示是N2和H2反应生成2molNH3过程中能量变化示意图，写出生成NH3的热化学方程式：

________

________。

（2）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。

从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。

在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。

已知反应N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH＝akJ·mol－1。

试根据表中所列键能数据估算a的数值：

________。

化学键

H—H

N—H

N≡N

键能kJ·mol－1

436

391

945

解析：

（1）根据能量关系图，该反应的ΔH＝E1－E2＝（335－427.2）kJ·mol－1＝－92.2kJ·mol－1。

（2）ΔH＝吸收的能量－释放的能量＝（945＋3×436－6×391）kJ·mol－1＝－93kJ·mol－1。

答案：

（1）N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－92.2kJ·mol－1　

（2）－93

6．

（1）已知：

①CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）

ΔH＝＋206kJ·mol－1

②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－802kJ·mol－1

画出反应①过程中体系能量变化图（进行必要标注）。

写出由CO2与H2O生成CO的热化学方程式：

________

________。

（2）碘在科研与生活中有重要应用。

碘可用作心脏起搏器电源——锂碘电池的材料。

该电池反应为：

2Li（s）＋I2（s）===2LiI（s）　ΔH

已知：

4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s）　ΔH1

4LiI（s）＋O2（g）===2I2（s）＋2Li2O（s）　ΔH2

则电池反应的ΔH＝__________；

（3）（2013·广东高考理综，节选）大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化，将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：

①I－（aq）＋O3（g）===IO－（aq）＋O2（g）　ΔH1

②IO－（aq）＋H＋（aq）HOI（aq）ΔH2

③HOI（aq）＋I－（aq）＋H＋（aq）I2（aq）＋H2O（l）ΔH3

总反应的化学方程式为________；

其反应热ΔH＝________。

解析：

（1）①CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g），该反应的ΔH＝＋206kJ·mol－1，反应是吸热反应，反应过程中体系的能量变化图如右图所示；依据盖斯定律①－②得到：

CO2（g）＋3H2O（g）===2O2（g）＋CO（g）＋3H2（g）　ΔH＝＋1008kJ·mol－1。

（2）将方程式（①－②）/2得2Li（s）＋I2（s）＝2LiI（s）　ΔH＝（ΔH1－ΔH2）/2。

（3）根据盖斯定律，将题给①②③式作如下处理：

①＋②＋③得到总反应的化学方程式：

O3（g）＋2I－（aq）＋2H＋（aq）===I2（aq）＋O2（g）＋H2O（l）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。

答案：

（1）

CO2（g）＋3H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）＋2O2（g）　ΔH＝＋1008kJ·mol－1

（2）

（3）O3（g）＋2I－（aq）＋2H＋（aq）===I2（aq）＋O2（g）＋H2O（l）　ΔH1＋ΔH2＋ΔH3

1．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是（A）

A．X和Y的总能量一定高于M和N的总能量

B．Y的能量一定高于N

C．X的能量一定高于M

D．因该反应为放热反应，故不必加热就可以发生反应

解析：

放热反应说明反应物的总能量大于生成物的总能量，故A项正确；但X、Y分别比N、M其中一个，无法说明能量大小，故B、C两项不正确；放热反应有时需加热才能引发，故D项不正确。

2．化学反应N2＋3H2

2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是（A）

A．N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）

ΔH＝2（a－b－c）kJ·mol－1

B．N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）

ΔH＝2（b－a）kJ·mol－1

C.

N2（g）＋

H2（g）===NH3（l）

ΔH＝（b＋c－a）kJ·mol－1

D.

N2（g）＋

H2（g）===NH3（g）

ΔH＝（a＋b）kJ·mol－1

解析：

通过图分析起点

molN2（g）＋

molH2（g），变化三阶段为①吸收能量akJ；②放出能量bkJ；③放出能量ckJ到1molNH3（l）。

故可得热化学方程式：

N2（g）＋

H2（g）===NH3（l）

ΔH＝（a－b－c）kJ·mol－1，扩大系数后得到A选项。

3．下列说法或表示方法中正确的是（D）

A．等质量的硫蒸气和硫黄分别完全燃烧，后者放出的热量多

B．氢气的标准燃烧热为285.8kJ·mol－1，则氢气燃烧的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝＋285.8kJ·mol－1

C．Ba（OH）2·8H2O（s）＋2NH4Cl（s）===BaCl2（s）＋2NH3（g）＋10H2O（l）　ΔH＜0

D．已知中和反应的反应热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，若将含0.5molH2SO4的浓溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3kJ

解析：

硫蒸气变化为硫固体为放热过程，则等量的硫蒸气和硫固体在氧气中分别完全燃烧，放出热量硫蒸气多，故A项错误；在101kPa时，2gH2完全燃烧，生成液态水，放出285.8kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式表示为：

H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol，故B项错误；Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应ΔH>0，故C项错误；中和热是强酸强碱的稀溶液反应生成1mol水时放出的热量，浓硫酸溶于水放热，将含1molNaOH的溶液和含0.5molH2SO4的浓硫酸混合，放出的热量大于57.3kJ，故D项正确。

4．已知：

2Zn（s）＋O2（g）===2ZnO（s）　ΔH＝－701.0kJ·mol－1

2Hg（l）＋O2（g）===2HgO（s）　ΔH＝－181.6kJ·mol－1，

则反应Zn（s）＋HgO（s）===ZnO（s）＋Hg（l）的ΔH为（C）

A．＋519.4kJ·mol－1　　　　B．＋259.7kJ·mol－1

C．－259.7kJ·mol－1D．－519.4kJ·mol－1

解析：

已知：

①2Zn（s）＋O2（g）===2ZnO（s）

ΔH＝－701.0kJ·mol－1

②2Hg（l）＋O2（g）===2HgO（s）

ΔH＝－181.6kJ·mol－1

根据盖斯定律，①－②得：

2Zn（s）＋2HgO（s）===2ZnO（s）＋2Hg（l）

ΔH＝（－701.0kJ·mol－1）－（－181.6kJ·mol－1）＝－519.4kJ·mol－1，

即：

Zn（s）＋HgO（s）===ZnO（s）＋Hg（l）　ΔH＝－259.7kJ·mol－1。

5．已知25℃、101kPa条件下：

①4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）　ΔH＝－2834.9kJ·mol－1

②4Al（s）＋2O3（g）===2Al2O3（s）　ΔH＝－3119.1kJ·mol－1

由此得出的正确结论是（A）

A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应

B．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应

C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应

D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应

解析：

据盖斯定律，①式－②式得：

3O2（g）===2O3（g）　ΔH＝＋284.2kJ·mol－1即等质量的O2比O3能量低，O2比O3稳定，O2变O3为吸热反应。

6．灰锡（以粉末状存在）和白锡是锡的两种同素异形体。

已知：

①Sn（s，白）＋2HCl（aq）===SnCl2（aq）＋H2（g）　ΔH1

②Sn（s，灰）＋2HCl（aq）===SnCl2（aq）＋H2（g）　ΔH2

③Sn（s，灰）

Sn（s，白）　ΔH3＝＋2.1kJ·mol－1

下列说法正确的是（D）

A．ΔH1＞ΔH2

B．锡在常温下以灰锡状态存在

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

解析：

由③知Sn（灰）转化为Sn（白）是吸热的，当温度低于13.2℃时Sn（白）自动转化为Sn（灰），所以A、B、C三项都错，D项正确。

7．红磷P（s）和Cl2（g）发生反应生成PCl3（g）和PCl5（g）。

反应过程和能量关系如下图所示（图中的ΔH表示生成1mol产物的数据）。

根据上图回答下列问题：

（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是________

________。

（2）PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是________

________。

（3）P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的ΔH3＝______________，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的ΔH4____ΔH3（选填“大于”“小于”或“等于”）。

解析：

（1）产物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热，结合图象可知，PCl3和反应物P和Cl2的能量差值为306kJ，因此该热化学反应方程式为：

P（s）＋

Cl2（g）===PCl3（g）　ΔH＝－306kJ·mol－1。

（2）根据图象可知PCl5和PCl3之间的能量差值为93kJ，因此PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为：

PCl5（g）===PCl3（g）＋Cl2（g）　ΔH＝＋93kJ·mol－1。

（3）根据盖斯定律求得：

ΔH3＝－399kJ·mol－1，且ΔH3＝ΔH4，反应热与反应的途径无关，只与反应体系的始态与终态有关。

答案：

（1）

Cl2（g）＋P（s）===PCl3（g）

ΔH＝－306kJ·mol－1

（2）PCl5（g）===PCl3（g）＋Cl2（g）　ΔH＝＋93kJ·mol－1

（3）－399kJ·mol－1　等于

8．

（1）（2013·浙江卷）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。

目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：

反应Ⅰ：

2NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）===（NH4）2CO3（aq）　ΔH1

反应Ⅱ：

NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）===NH4HCO3（aq）　ΔH2

反应Ⅲ：

（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）===2NH4HCO3（aq）　ΔH3

则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：

ΔH3＝________。

（2）（2013·天津卷）某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物），其主要来源为燃煤、机动车尾气等。

因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。

为减少SO2的排放，常采取将煤转化为清洁气体燃料的措施。

已知：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ·mol－1

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·mol－1

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）将反应Ⅱ×2－Ⅰ得：

（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）

2NH4HCO3（aq）　ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。

（2）利用盖斯定律，将②－①可得C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝（－110.51kJ·mol－1）－（－241.81kJ·mol－1）＝＋13l.3kJ·mol－1。

答案：

（1）2ΔH2－ΔH1

（2）C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝＋131.3kJ·mol－1

9．火箭推进器中装有还原剂肼（N2H4）和强氧化剂过氧化氢（H2O2），当它们混合时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。

已知0.4mol液态肼与足量过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。

（1）写出肼和过氧化氢的结构式：

肼________，过氧化氢________。

（2）写出反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

（3）已知H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝＋44kJ/mol，则16g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的热量是________kJ。

（4）上述反应用于火箭推进剂，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）由分子式分析各元素的化合价，结合元素原子的价电子数，推出化合物中各原子的成键数目，可得N2H4、H2O2的结构式为

。

（2）反应物和产物均已知，利用氧化还原反应方程式的配平技巧，可将反应方程式写出。

添上各物质的聚集状态及ΔH数值就可写出热化学方程式。

（3）16g肼反应生成气态水时放出热量是

kJ，并且生成的气态水是2mol，2