高中化学选修四化学反应与能量变化专题练习解析

1、化学反应与能量变化【学习目标】1、了解有效碰撞、活化分子和活化能的概念模型。2、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；知道反应热和始变的含义。3、掌握热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。【要点梳理】知识点一、几个概念模型1、有效碰撞：引起分子间发生化学反应的碰撞说明：(1)分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件(2)有效碰撞是发生化学反应的充分条件(3)单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应进行的越快2、活化分子：具有较高能量，能够发生有效碰撞的分子说明：(1)发生有效碰撞的分子一定是活化分子，但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞，这还决定于分 子运动的取向问题。(2)有效碰撞次

2、数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关3、活化能：活化分子高出反应物分子平均能量的部分说明：(1)活化能的大小是由反应物分子的性质决定的(2)活化能越小则一般分子成为活化分子越容易，则活化分子越多，则单位时间内有效碰撞越多，则反 应速率越快。(3)活化能的大小虽然意味着一般分子成为活化分子的难易，但是却对这个化学反应前后的能量变化并 不产生任何影响。如图所示：E 1:活化能E 2 :活化分子变成生成物分子放出的能量E2-E1：化学反应前后的能量变化说明：如图所示，催化剂改变了反应过程知识点二、反应热焰变等相关概念1、反应热定义：在化学反应过程中放出或吸收的热量符号：用Q表示单位：kJ/

3、mol2、烙变含义：始是表述物质所具备的能量大小的物理量，符号为H。4H为生成物的总烙与反应物的总始之差，称为化学反应的始变。 H= H (生成物)H (反应物)说明：(1)反应热与火含变的关系热化学研究表明，对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化只转化成热能，而没有转 化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的烙的改变。数学表达式：Q=?H,其中：Qp表示在压强不变的条件下化学反应的反应热。(2) 4H的正负与吸放热的关系当4H为“一”或小于0,为放热反应；当 H为“+”或大于0,为吸热反应。(3)吸放热与物质能量的关系放热反应中：反应物总能量大于生成

4、物总能量，反应后体系能量降低；即4Hk 0。吸热反应中：反应物总能量小于生成物总能量，反应后体系能量升高；即H 0。(4)吸放热与化学键的关系反应物分子断键时吸收的能量生成物分子成键时释放的能量，则化学反应为吸热反应。反应物分子断键时吸收的能量生成物分子成键时释放的能量，则化学反应为放热反应。知识点三、热化学方程式1、概念：能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。 例如：H2(g)+Cl 2(g)=2HCl(g) ; H= -184.6 kJ/mol2、意义：既表明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。 要点诠释：(1)热化学方程式必须标出能量变化。(2)热化学方程式中必须

5、标明反应物和生成物的聚集状态，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化学计量数只表示物质的量，因此可以用分数，但要注意反应热也发生相 应变化。【高清课堂：化学反应与能量变化】知识点四、正确理解和应用热化学方程式的注意事项1、普通化学方程式只表明了化学反应中的物质变化；热化学方程式是表示反应所放出或吸收热量的化学 方程式，它既表明了化学反应中的物质变化，又表明了化学反应中的能量变化。2、4H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右(后)边，即只有在热化学方程式中出现。若 为放热反应， H为；若为吸热反应， H为+ 。 H的单位一般为k

6、J/mol。3、反应热 H与测定条件(温度、压强等)有关。书写热化学方程式时，应注明H的测定条件(温度、压强)，未指明温度和压强的反应热H,指25c (298K)、101kPa时的反应热 H (绝大多数反应热 H是在25 C、101kPa时测定的)。4、物质本身具有的能量与物质的聚集状态有关。反应物和生成物的聚集状态不同，反应热H的数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质(反应物和生成物)的聚集状态(气体：g 液体：l 固体：s 稀溶液：aq),才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中，不用和。5、普通化学方程式中，各物质化学式前的化学计量数可以表示物质的分子数、物质的量等含义；但

7、是在 热化学方程式中，只表示该物质的物质的量，所以可以是整数、分数、或小数。对相同化学反应，化学计量数 不同，反应热 H也不同。如：町g) +1/20式g) = -0(g) AH = -241,8U/?/2&+ &(g”2拓0(g) AH=-483麻打碗。6、相同条件(温度、压强)，相同物质的化学反应(互逆反应，不一定是可逆反应)，正向进行的反应 和逆向进行的反应，其反应热 H数值相等，符号相反。如：2(g)+0a(g)= 2a0(1) AH = -57LW/小/2儿。0 = 2H抱)+&(g) AH = +57L6打历加7、反应热 H的单位kJ/mol中的“ /mol ”是指化学反应整个体系

8、(即指“每摩化学反应”)，而不是具 体指该反应中的哪一种物质。如2也(g)+q软2MQ)571阳/叫旨.每摩2年值)+0式0二2年如反应”，放出571.6kJ的能量，而不是指反应中各物质的物质的量。8、不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热H表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。如：2soM)+0翻=2猊皿=-如同是指 2mol SQ(g)和 1mol Q(g)完全转化为 2molSQ(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时，向某容器中加入2mol SQ2(g)和1mol Q2(g)反应达到平衡时，放出的能量为 Q因反应不能完全转化生成 2mol SQ，g),故Q 197kJ。9、

9、关于反应热的大小比较问题，注意理解：有两种情况，其一是比较Q (热量值)，那么就只与反应热的数值有关，与“ + ” “”符号无关，“ + ” “”只表示吸热或放热；其二是比较H,那么就与“ + ” “”符号有关。如二二一；-2匚叫！2& + 0, (g) = 2-0(1) 岫二刖 mol两反应的反应热的关系为 aA H2【典型例题】类型一：反应热、 H等概念的理解及运用例1下列说法或表示法错误的是()A.吸热反应是由于反应物的总能量比生成物的总能量低B.放热反应的 H 0C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D.酸碱中和反应都是放热反应【答案】BC【解析】A反应热是物质变化过程中与外界之间的

10、能量交换，吸热反应说明产物的能量更高。B根据焰的意义，放热反应的 HV0。C吸放热反应表示的是反应过程中物质能量的一种变化，是物质的本性决定的；反 应加热是化学反应发生的条件，两者属于不同的范畴。D中和反应是放热的。举一反三：【变式1】对下列化学反应热现象，不正确的说法是()A.放热的反应发生时不必加热B.化学反应一定有能量变化C. 一般地说，吸热反应需要加热后才能发生D.化学反应热效应数值与反应物质多少有关【答案】AC【高清课堂：化学反应与能量变化】【变式2】反应C(石墨)-C(金刚石)是吸热反应,由此可知A.石墨比金刚石更稳定B.金刚石和石墨可以相互转化C.金刚石比石墨稳定D.金刚石和石墨

11、不能相互转化【答案】AB类型二：热化学方程式的意义及书写例2 (2015 佛山模拟)已知：101 kPa时1 mol辛烷燃烧生成液态水时放出热量为5 518 kJ ;强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H 2O时放出的热量为 57.3 kJ ,则下列热化学方程式的书写正确的是()-12G8H8(l)+25O 2(g)=16COz(g)+18H 2O(g) A H= -11 036 kJ - mol2GH8(l)+25O 2(g)=16CO2(g)+18H 2O(l) A H= -11 036 kJ - mol-1H+OH=H2OA H= -57.3 kJ - mol-112NaOH(a

12、q)+HSQ(aq)=Na 2SQ(aq)+2H 2O(l) A H= -114.6 kJ - molA. B. C. D. 只有【思路点拨】做对本题的关键是热化学方程式中物质的状态与题干描述的一致。【答案】C【解析】错在水的状态，应为液态；错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的为H+(aq)+OH-(aq)=H 2O(l)A H= -57.3 kJ - mol-1。【总结升华】 判断热化学方程式的书写时，要注意状态、川单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。例3 将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(BH)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ 热量，该反应的热化

13、学方程式为 。又已知：H2O (g) =HO (l) ; hb= 44.0kJ/mol ,则11.2L (标 准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是 kJ。【答案】B2H (g) +3Q(g) = B2Q (s) + 3HO(l) H= -2165kJ/mol1016.5【解析】0.3mol乙硼烷完全燃烧生成液态水放出649.5kJ热量，则1mol乙硼烷完全燃烧放出的热量为：1mol x 649.5kJ/0.3mol=2165kJ 。因此乙硼烷燃烧的热化学反应方程式为：B2H6 (g) +3Q(g) =B2Q (s) + 3HaO(l) H= -2165kJ/mol由于1mol水气化需

14、吸热 44kJ ,则3mol液态水全部气化应吸热：3mol x 44kJ/mol=132kJ ,所以1mol乙硼烷完全燃烧产生气态水时放热：2165kJ-132kJ=2033kJ ,则11.2L (标准状况)乙硼烷完全燃烧产生气态水放出热量是：0.5mol x 2033kJ/mol=1016.5kJ 。举一反三【变式1】(2014安徽高考)CuCl (s)与O2反应生成CuCl2 (s)和一种黑色固体.在 25C、101kPa下， 已知该反应每消耗 1mol CuCl (s),放热44.4kJ,该反应的热化学方程式是 .【答案】4CuCl (s) +O2 (g) =2CuCl2 (s) +2C

15、uO (s) H= - 177.6kJ/mol【解析】该反应每消耗1mol CuCl (s),放热44.4kJ,消耗4mol CuCl (s),则放热44.4kJ X4=177.6kJ根据热化学方程式的书写方法，可以写出该反应的热化学方程式为：4CuCl (s) +O2 (g) =2CuC2 (s) +2CuO (s) H=-177.6kJ/mol。【巩固练习】一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意).下列过程一定释放出能量的是()A .化合反应B .分解反应C.分子拆成原子D.原子组成分子.下列说法正确的是()A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.化学反应中的能量变化都表现为热量变

16、化C.任何放热反应在常温下一定能发生反应D.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热.氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏 1 mol氢气中的化学键消耗的能量为 Q1 kJ, 破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为 Q2 kJ,形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为 Q3 kJ。下列关系 式中，正确的是( )A . Q1+ Q2 Q3Qi + Q22Q3Q1 + Q2VQ3Q1+Q2V2Q3 TOC o 1-5 h z 4. (2014海南高考)标准状态下，气态分子断开 1mol化学键的烙变为键始.已知 H- H, H - O和O=O 键的键焰4H分别为436

17、kJ?mol 463kJ?mo1和495kJ?mo1.下列热化学方程式正确的是()，、1 .1A . H2O (g) H2 (g) +。2 (g) H 485kJ?mol 2，、 1一 _. 1H2O (g) H2 (g) +-O2 (g) H=+485kJ?mol212H2 (g) +O2 (g) 2H2O (g) H=+485kJ?mol12H2 (g) +O2 (g) 2H2O (g) H= - 485kJ?mol. (2014?海南高考)某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()A .反应过程a有催化剂参与B.该反应为放热反应，热效应等于 4HC.改变催化剂，可改变该反应的活化能

18、D.在催化剂条件下，反应的活化能等于E1+E2.下列说法正确的是()A .反应热就是反应中放出的能量B.在101 kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热C.由C(石墨)一- C(金刚石) 刖=+ 1.9 kJ m01T可知，金刚石比石墨稳定D.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多7,科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂1 mol N-N键吸收193 kJ热量，断裂1 mol N三N键吸收941 kJ热量，则 ()N2时要吸收724 kJ能量此时要放出724 kJ能量N4的熔点比P4高1 mol N 4气体转化

19、为N4是N2的同系物1 mol N 4气体转化为8.根据热化学方程式：S(l)+O2(g)=SO2(g)S(s)+O2(g) = SO2(g),反应放出的热量大于S(g)+O2(g) = SO2(g),反应放出的热量小于1 mol SO2的化学键断裂吸收的能量总和大于1 mol SO 2的化学键断裂吸收的能量总和小于AH = - 293.23 kJ/mol ,分析下列说法正确的是()293.23 kJ/mol293.23 kJ/mol1 mol硫和1 mol氧气的化学键断裂吸收的能量之和mol硫和1 mol氧气的化学键断裂吸收的能量之和.下列有关热化学方程式的说法中不正确的是()A.热化学方程

20、式未注明温度和压强时，用表示标准状况下的数据B.热化学方程式中的化学计量数只代表反应物或生成物的物质的量C.在加热或点燃条件下才能进行的化学反应既可以为放热反应，也可以为吸热反应D.同一化学反应化学计量数不同，AH值不同。化学计量数相同而状态不同，由 值也不同.下列各组热化学方程式中，化学反应的AH前者大于后者的是()C(s) + O2(g)=CO2(g); AH1C(s)+1/2O2(g) = CO(g) ; AH2S(s) + C2(g) = SO2(g); AH3S(g) + O2(g)=SO2(g)； AH4 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l); AH52H2(g) + O2(

21、g)=2H2O(l); AH6CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g); AH7CaO(s)+H2O(l) =Ca(OH)2(s); AH8 TOC o 1-5 h z A.B.C.D.下列关于反应能量的说法正确的是()Zn(s) + CuSO4(aq)=ZnSO4(aq) + Cu(s)川= 216 kJ m ol 1, E 反应物 v E 生成物CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) AH = + 178.5 kJ m ol 1, E 反应物 0,故A错误；B、 H=2 463KJ/mol - 436KJ/mol - - 495KJ/mol=242.5KJ/mol ,故 B

22、错误； 2C、氢气燃烧放热，应该 HV0,故C错误；D、 H=2 M36KJ/mol+495KJ/mol - 4M63KJ/mol= - 485KJ/mol ,故 D 正确.故选：D.【答案】BC【解析】A、b中使用了催化剂，故 A错误；B、反应物能量高于生成物，反应为放热反应，Hn生成物能量-反应物能量，故 B正确；C、不同的催化剂，反应的活化能不同，故 C正确；D、Ei、E2分别代表反应过程中各步反应的活化能，整个反应的活化能为Ei,故D错误.故选：BC.【答案】D【解析】反应过程中所放出或吸收的热都是反应热，因此 A错；在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的

23、热量叫做该物质的燃烧热，B选项未指明碳完全燃烧生成二氧化碳，是错误的；由C(石墨)一-C(金刚石)AH = +1.9 kJ mol可知，金刚石能重局，不稳te;因为硫固体变为硫烝气要吸热，所 以等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多是正确的(相同条件下，同一物质在气态时具有的能量最多，液态时次之，固态时最少，反应放出的热量等于反应物所具有的能量减去生成物所具有的能量，因为 生成物是一样的，所以等量的硫蒸气燃烧时放出的热量比硫固体放出的更多。).【答案】D【解析】选Do N4与白磷(P4)结构相似，均为分子晶体，由于N4相对分子质量小于 P4,故其分子间作用力弱于P4,其熔点低于P4

24、, A错；N4与N2互为同素异形体，而不是同系物，则 C错；从结构图中可看出，一 个 N4分子中含有 6 个 NN 键，根据 N4(g)=2N2(g) AH ,有 AH = 6M93 kJ/mol 2X941 kJ/mol = - 724 kJ/mol, 故B项错误，D项正确。 TOC o 1-5 h z .【答案】C.【答案】A【解析】A项中，若热化学方程式未注明温度和压强，则说明在常温常压下进行，而非标准状况下。B、C、D正确。.【答案】C【解析】 对于，CO + O2-CO2的反应放热，故 AHv A”，所以错；对于，反应物 S(s)-S(g) 需吸热，故AH3AH*所以对；对于，反应放

25、热，后一反应的化学计量数为前一反应对应物质的2倍,故AH5 AH6,所以对；对于，前一反应吸热，后一反应放热，故AH7 AH8,所以对。.【答案】B【解析】A选项中Zn(s) +CuSOaq)= ZnSOaq)+Cu(s)的反应属于放热反应，E反应物生成物，A错；同理，B、C中的反应均为吸热反应，E反应物VE生成物，AH0, B正确，C错；D中的反应热应是酸、碱稀溶液之间反应放出的热量，D错。.【答案】D【解析】据4H=生成物的能量和-反应物的能量和=反应物的键能和-生成物的键能和，可知 1, 3-T-烯和2-丁焕的能量高低，能量越低越稳定。A、相同条件下2-丁快放出热量比1, 3-丁二烯多，

26、说明，1, 3-丁二烯能量低，稳定，故 A正确；B、相同条件下2-丁快放出热量比1, 3-丁二烯多，说明1, 3-丁二烯能量低，故 B正确；C、相同条件下，2-丁快放出热量比1, 3-丁二烯多，说明1, 3-丁二烯能量低，其相互转化有能量变化, 故C正确；D、1, 3-丁二烯和2-丁快所含的碳碳单键数目不同，所以不能判断一个碳碳叁键的键能与两个碳碳双键 的键能大小，故D错误.故选：D.二、非选择题1.【答案】 实验现象得出结论有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润 的红色石蕊试纸艾盅有NH3生成感觉烧杯变凉反应吸热烧杯下面的带有水的玻璃片粘到了烧杯底部反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰玻离

27、片脱离上面烧杯底部冰融化混合物成糊状有水生成(2)使反应物迅速充分地反应，并使温度迅速下降。将烧杯和玻璃片提起，从侧面轻推玻璃片，若玻璃片能发生相对滑动，则说明烧杯和玻璃片是因水粘在 一起的，若不能相对滑动，则为冰所冻结。吸收生成的氨气。【解析】此实验操作过程中需注意如下几点：a. Ba(OH) 2 8H2O晶体应研磨成粉末，以便与NH4CI晶体充分接触；b.一定要在晶体混合起反应时立即用玻璃棒搅拌混合物，以便它们快速反应；c.反应有刺激性气味的气体生成，要注意防止吸入NH3； d.底部粘有水的小烧杯不能提得太高，移得太远，防止玻璃片脱落损坏。根据结论可知反应原理为：2NH4Cl + Ba(OH)2 8H2O=2NH3忏BaCl2+ 10H2O,此反应过程吸收能量。问题讨论因为反应体系会从环境中吸收热量，若反应速率过慢，虽然反应吸热导致反应混合物温度下降，但会因与环境间的热量交换而使现象不明显。快速搅拌可使反应迅速充分进行，现象明显。由于水排开了烧 杯底部和玻璃片之间的空气，在大气压作用下烧杯也可能与玻璃片粘在一起，可将烧杯和玻璃片提起，从侧面 轻推玻璃片，通过玻璃片能否发生滑动来判断。2 .【答案】(1)两支试管中都产生大量气泡，但盛NaHCO3的试管中反应