第一单元化学基本概念专题4 化学反应中的能量变化

专题4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、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。了解化学在解决能源危机中的重要作用。题型1化学反应中能量变化相关概念例题1

已知：CH3CH2CH2CH3(g)＋6.5O2(g)―→4CO2(g)＋5H2O(l)；ΔH＝－2878kJ/mol；(CH3)2CHCH3(g)＋6.5O2(g)―→4CO2(g)＋5H2O(l)；ΔH＝－2869kJ/mol，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【解析】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，D项错误；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A项正确，B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C项为吸热反应。【答案】A题型2热化学方程式的书写及正误判断例题2(1)肼(N2H4)和NO2是一种双组分火箭推进剂。两种物质混合发生反应生成N2和H2O(g)，已知8g气体肼在上述反应中放出142kJ热量，其热化学方程式为_________________________________。(2)0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)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，其热化学反应方程式为____________________；又知H2O(l)

H2O(g)；ΔH＝＋44kJ/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。【解析】书写热化学方程式要注意标明物质的状态、ΔH的单位和正负号。(3)中由反应前后的压强之比为3∶5可推测反应后D的状态为液态。【答案】(1)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)；ΔH＝－1136kJ/mol(2)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)；ΔH＝－2165kJ/mol

1016.5题型3反应热大小的比较及简单计算(结合盖斯定律的运用)例题3

已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8kJ·mol－1、－283.0kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1。请回答下列问题：(1)用太阳能分解5mol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，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为_____________；

理想状态下，该燃料电池消耗2mol甲醇所能产生的最大电能为1162.4kJ，则该燃料电池的理论效率为__________(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量之比)。【解析】(1)根据能量守恒定律可知分解5mol液态水消耗的能量与生成5mol液态水放出的能量相等：285.8kJ/mol×5mol＝1429kJ。(2)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566.0kJ·mol－1 ①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1453.0kJ·mol－1 ②根据盖斯定律(②－①)/2得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－443.5kJ·mol－1。(3)甲醇燃料电池的正极反应物为O2，酸性条件下生成H2O：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。2mol甲醇完全燃烧放出的热量为1453.0kJ，故该电池的理论效率为：1162.4kJ/1453.0kJ×100%＝80%。【答案】(1)1429(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－443.5kJ·mol－1(3)O2＋4e－＋4H＋===2H2O

80.0%1．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B．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D．假如该反应开始后停止加热，反应一定能继续进行D2．已知：①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)；ΔH1；②2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)；ΔH2。其他条件不变时，改变反应物的量，则下列判断正确的是()A．ΔH1增大，ΔH2减小

B．ΔH1增大，ΔH2增大C．ΔH1减小，ΔH2减小

D．ΔH1不变，ΔH2不变【解析】ΔH1表示稀溶液中强酸与强碱反应生成1mol水的反应热，与反应物的量无关；ΔH2表示2mol二氧化硫气体与1mol氧气完全反应生成2mol三氧化硫气体的反应热，与反应物的量无关。D3．已知在101kPa下，1g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水时，放出热量120.9kJ。则下列说法中正确的是()A．氢气的燃烧热为241.8kJ·mol－1B．1molH2O(l)具有的能量大于1molH2O(g)具有的能量C．反应的热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH＝＋483.6kJ·mol－1D．2molH2(g)和1molO2(g)具有的能量总和大于2molH2O(g)具有的能量D【解析】A项，燃烧热是指生成液态水时放出的热量，而题中给出的是气态水，故不能得出燃烧热的数据；B项，气态水所具有的能量大于液态水所具有的能量；C项，氢气燃烧时放热，ΔH的值应为负值；D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。B

【解析】选项A，热化学方程式②中，H2O(g)不是稳定态，所以241.8kJ·mol－1不是H2的燃烧热。选项B，根据热化学方程式的含义可知正确。选项C，忽视化学计量数与反应热的关系，错误。选项D，分解1molH2O(g)吸收241.8kJ热量，其反应热为＋241.8kJ/mol。5．下列推论正确的是()A．S(g)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH2，则ΔH1>ΔH2B．C(石墨，s)===C(金刚石，s)；ΔH＝＋1.9kJ/mol，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C．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋

H2O(l)；ΔH＝－57.4kJ/mol，则含20g溶质的NaOH溶液与稀盐酸完全反应，放出的热量为28.7kJD．CaCO3(s)===CaO(s)＋

CO2(g)；ΔH>0，ΔS>0，则该反应任何温度下都能自发进行C6．25℃、101kPa下，碳、氢气和甲烷燃烧热依次是393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、890.3kJ/mol，则下列热化学方程式正确的是()A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；ΔH＝－571.6kJ/molB．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH＝－571.6kJ/molC．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－890.3kJ/molD．C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)；ΔH＝－393.5kJ/mol

A7．已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)；ΔH＝－566kJ·mol－1N2(g)＋O2(g)===2NO(g)；ΔH＝＋180kJ·mol－1则2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH是()A．－386kJ·mol－1 B．＋386kJ·mol－1C．－746kJ·mol－1 D．＋746kJ·mol－1【解析】设提供的两个反应分别为①、②，根据盖斯定律，2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)可以通过①－②得到，故该反应的ΔH＝－746kJ·mol－1。CB9．某学生用如图所示装置进行化学反应X＋2Y===2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，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述正确的是()①该反应为放热反应；②生成物的总能量比反应物的总能量高；③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来。A．①②③

B．①③C．①②

D．③B【解析】由于试管中滴加试剂Y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大于大气压强，其原因是X＋2Y===2Z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低，当X与Y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。10．向盛有50mL1.00mol·L－1

HCl溶液的绝热容器中加入NaOH溶液，NaOH溶液的体积(V)与所得混合溶液的最高测量温度(T)的关系如图所示，下列说法不正确的是()A．该实验表明化学能可以转化为热能B．NaOH溶液的浓度大于1.00mol/LC．V＝50mL时，混合液的pH>7D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应D【解析】A项，由图象可知，随着反应的进行，混合液的温度升高，故该反应是放热反应，即将化学能转变为热能，正确；B项，由图象可知，加入40mL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1mol/L，正确；C项，V＝50mL时，氢氧化钠溶液过量，此时的pH大于7，正确；D项，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，但却为吸热反应，故不正确。11．在一定条件下发生化学反应：2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)；ΔH＝－197kJ/mol。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应放出的热量(Q)如下表所示：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1molSO3气体放热98.5kJB．在上述条件下将2molSO2与1molO2混合充分反应后放出的热量小于197kJC．Q1＝2Q2＝2Q3＝197kJD．2Q2＝2Q3<Q1<197kJ容器SO2(mol)O2(mol)N2(mol)Q(kJ)甲210Q1乙10.50Q2丙10.51Q3C【解析】由方程式知，每生成2molSO3放出197kJ热量，A对；恒容条件下，加入的N2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同；甲、乙相比，平衡时若SO2的转化率相同，则2Q2＝Q1，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SO2的转化率比甲容器中的小，故有2Q2<Q1，D对C错。(1)上述热化学方程式中，不正确的有________，不正确的理由分别是___________________________

。(2)根据上述信息，写出C转化为CO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________；表示中和热的热化学方程式有______。①②③①177.7kJ/mol；②H2O的状态应为“g”；③H2SO4、NaOH和Na2SO4的状态不是“l”应为“aq”④⑤⑥C2A

【解析】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，反应越剧烈，A的非金属性强于B的非金属性。吸收能量越大，反应越不容易进行，所以C的金属性强于D的金属性。所以最可能的离子化合物为元素A和C形成的化合物。14．在2010年世界能源会议上，氢气作为一种高效而无污染的理想能源备受推崇。(1)已知氢气的燃烧热为285.8kJ·mol－1，试写出H2完全燃烧的热化学方程式：。(2)某学者提出“22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()①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②设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气③寻找高效催化剂，大力提高水在一定条件下分解产生氢气的转化率④寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气①③H2(g)＋1/2O2(g)==H2O(l)；ΔH＝－285.8kJ/mol

【解析】(1)掌握燃烧热的定义。(2)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化率。15.某实验小组用0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。Ⅰ.配制0.50mol/LNaOH溶液(1)若实验中大约要使用245mL

NaOH溶液，至少需要称量NaOH固体________g。(2)从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是：_______(填字母)。5.0abeⅡ.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。(3)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3kJ/mol)：

。(4)取50mL

NaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。①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NaOHH2SO4温度差平均值(t2－t1)/℃终止温度t2/℃起始温度t1/℃温度实验次数4.0②近似认为0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3，中和后生成溶液的比热容C＝4.18J/(g·℃)。则中和热ΔH＝_______________(取小数点后一位)。③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是_______(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度－53.5kJ/molacd16．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.2kJ·mol－1CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247.4kJ·mol－12H2S(g)===2H2(g)＋S2(g)

ΔH＝＋169.8kJ·mol－1(1)