高中化学 第一章 化学反应与能量章末复习学案 新人教版选修41

化学反应与能量一、反应热与大小比较【归纳总结】1.比较“反应热”或H的大小时，必须带“”“”符号，比较“燃烧热”或“中和热”时，只需比较数值大小即可。2参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ的热量，2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。3对于可逆反应，如3H2(g)N2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol，是指生成2 mol NH3时放出92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4 kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。4同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2，可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1Q2、H1H2。故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，生成物为固态时放出的热量多。5中和热为稀溶液中强酸与强碱生成1 mol H2O时的反应热。但当酸为浓硫酸时，由于浓硫酸溶解放热，此时生成1 mol H2O放出热量大于57.3 kJ。【题型过关】例题1比较下列各组热化学方程式中H的大小关系：(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H1；S(g)O2(g)=SO2(g)H2，H1_H2(填“”、“(2)H2；(2)中水蒸气变为液态水是放热过程，所以H10，为吸热反应，故可排除A项和C项。反应的H452 kJmol1DCO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.021023答案解析CA项中燃烧热缺少单位，应为283 kJ/mol，所以A项不正确；B项1 mol CO生成1 mol CO2放热283 kJ，B项不正确；由Na2O2(s)CO2(g)=Na2CO3(s)O2(g)H226 kJ/mol知2Na2O2(s)2CO2(g)=2Na2CO3(s)O2(g)H452 kJ/mol，由CO2(s)至CO2(g)需吸热，所以2Na2O2(s)2CO2(s)=2Na2CO3(s)O2(g)，放热数值小于452 kJ，即H452 kJ/mol，C项正确；由题给两个方程2得CO(g)Na2O2(s)=Na2CO3(s)H509 kJ/mol，分析知此反应放出509 kJ热量时消耗1 mol CO，转移2 mol电子，所以D项不正确三、反应热与热化学方程式【归纳总结】1热化学方程式的书写：(1)先正确书写化学方程式，并标出各物质的聚集状态。(2)进行计算，按化学方程式中各物质的化学计量数计算出反应中的能量变化。(3)确定反应热的正、负号，若是放热反应则H为负，若是吸热反应则H为正。2.热化学方程式的正误判：（1）检查H符号的正误：放热反应的H为“”，吸热反应的H为“”，单位是kJ/mol，逆反应的H与正反应的H数值相同，符号相反。（2）检查是否注明物质的聚集状态：必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同，H数值不同。（3）检查H的数值与化学计量数是否对应：H的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，H不同。（4）特殊反应热：书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1，产物应为完全燃烧生成稳定的化合物，如C燃烧生成CO2而不是CO、H2燃烧生成的是H2O(l)而不是H2O(g)。【题型过关】例题5下列热化学方程式书写正确的是 (H的绝对值均正确)()A C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJ/mol(燃烧热)B BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJ/mol(中和热)C CS(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJ/mol(反应热)D D2NO2=O22NOH116.2 kJ/mol(反应热)答案解析CA项考查燃烧热，生成物水应为液态；B项，因中和反应为放热反应，故H0；D项，未注明各物质的聚集状态例题6 已知1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ的热量；1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出286 kJ的热量；1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ的热量。(1)写出氢气燃烧的热化学方程式：_；(2)若1 mol液态水汽化时需要吸收44 kJ的热量，请写出CH4燃烧生成气态水的热化学方程式：_；(3)若将a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水时，则放出热量(Q)的取值范围是_；(4)若将a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，且CO2和水的物质的量相等时，则放出热量(Q)的取值范围是_。答案解析(1)H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1(2)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802 kJmol1(3)283a kJQ890a kJ(4)284.5a kJQ586.5a kJ(1)由题意可知，氢气燃烧的热化学方程式为：H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1或2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572 kJmol1；(2)由题意可知，CH4燃烧生成液态水的热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1，又知2H2O(l)=2H2O(g)H244 kJmol188 kJmol1，将两式相加得CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890 kJmol188 kJmol1802 kJmol1；(3)由题意可知，a mol CO完全燃烧生成CO2气体，放出的热量最少，为283a kJ，a mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量最多，为890a kJ，故a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水时放出的热量(Q)的取值范围是283a kJQ890a kJ；(4)由题意可知n(CH4)n(CO)n(H2)a mol，n(CO2)n(CH4)n(CO)n(H2O)2n(CH4)n(H2)，将两式联立得n(CO)n(CH4)n(H2) mol。当a mol混合气体为等物质的量的CO和CH4时，放出的热量最大，故最大值为(283a kJ890a kJ)586.5a kJ，当a mol混合气体为等物质的量的CO和H2时，放出的热量最小，故最小值为(283a kJ286a kJ)284.5a kJ。即Q的取值范围是284.5a kJQ586.5a kJ四、反应热与盖斯定律计算【归纳总结】化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，在该过程中发生能量变化。常见的命题角度：利用键能求解、利用盖斯定律求解、利用物质的能量变化关系图求解。进行反应热的有关计算时应注意以下几点：(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时作相同倍数的改变。(2)热化学方程式与数学上的方程相似，可以移项，同时改变正、负号；各项的系数，包括H的数值，可以同时扩大或缩小相同的倍数。(3)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H相加或相减，得到一个新的热化学方程式。(4)可燃物完全燃烧产生的热量可燃物的物质的量燃烧热。(5)热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全反应时的反应热。(6)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。【题型过关】例题7已知下列反应的反应热为：CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1a kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2b kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3c kJmol1，则反应：2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为()AH(2c2ba)kJmol1 BH(a2c2b)kJmol1CH(abc)kJmol1 DH(2c2ba)kJmol1答案解析A22得2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)，该反应的反应热为c kJmol12(b kJmol12)a kJmol1(2c2ba) kJmol1(2c2ba)kJmol1例题8 (1)运动会中的火炬一般采用丙烷为燃料。丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。试回答下列问题：如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“”或“”。写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：_。二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455 kJ热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为_。(2)盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题：已知：H2O(g)=H2O(l)H1Q1 kJ/mol(a)，C2H5OH(g)=C2H5OH(l)HQ2 kJ/mol(b)，C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H3Q3 kJ/mol(c)。若使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为_kJ。碳(s)在氧气供应不充足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应： C(s)O2(g)=CO(g)的H。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的H，计算时需要测得的实验数据有_。 答案解析(1)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2215.0 kJ/mol13(2)3Q1Q2Q3碳和CO的燃烧热(1)丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)时放热，H为负值。燃烧热是1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2215.0 kJmol1。n(二甲醚)1455 kJmol12215.0 kJmol11645 kJ，解得n(二甲醚)0.75 mol，n(丙烷)0.25 mol。(2)由(a)3(c)(b)可得C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H4(3Q1Q2Q3)kJmol1，所以使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，整个过程中放出的热量为(3Q1Q2Q3)kJ。利用盖斯定律计算反应C(s)O2(g)=CO(g)的H，需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热【单元过关演练】一、选择题（本小题共7小题，每题只有一个正确选项，每题6分，共42分）1. 化学家借助太阳能产生的电能和热能，用空气和水作原料成功地合成了氨气。下列有关说法正确的是 ()A该合成中所有的电能和热能全部转化为化学能B该合成氨过程不属于氮的固定C空气、水、太阳能均为可再生资源 D断裂N2中的NN键会释放出能量2. 已知热化学方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1Q2Q3 BQ1Q3Q2 CQ2Q2Q1 DQ2Q1Q35. 已知热化学方程式：C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H1；C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H2；C(石墨，s)=C(金刚石，s)H31.9 kJmol1下列说法正确的是()A石墨转化成金刚石的反应是吸热反应 B金刚石比石墨稳定CH3H1H2 DH1H26. 用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H1 160 kJmol1下列说法不正确的是()A若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJB由反应可推知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)H574 kJ/molC反应转移的电子数相同D反应中当0.2 mol CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol7. 已知：1 mol晶体硅中含有2 mol SiSi键。工业上可通过下列反应制取高纯硅：SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4HCl(g)，根据下表列举的化学键的键能数据，判断该反应的反应热(H)为()化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能/kJmol1460360436431176347A412 kJmol1 B412 kJmol1 C236 kJmol1 D236 kJmol1二、非选择题（本小题共4小题，共58分）8. (1)比较下列各组热化学方程式中H的大小关系。S(s)O2(g)=SO2(g)H1 S(g)O2(g)=SO2(g)H2则H1_H2CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2则H1_H24Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H1 4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H2则H1_H2（2）已知丙烷(C3H8)的燃烧热是2219.9 kJ/mol，请写出丙烷燃烧的热化学方程式：_，当它氧化生成1 g H2O(l)时放出的热量是：_。9. (1)在一定条件下，S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程中的能量关系可用下图简单表示(图中的H表示生成1 mol产物的数据)。写出表示S8燃烧热的热化学方程式_。写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式_。若已知1个S8分子中有8个硫硫键，硫氧键的键能为d kJmol1，氧氧键的键能为e kJmol1，则S8分子中硫硫键的键能为_。(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。在通常状况下，金刚石和石墨相比较，_(填”金刚石”或”石墨”)更稳定，石墨的燃烧热为_。12 g石墨在一定量的空气中燃烧，生成气体36 g，该过程放出的热量为_。（3）已知：N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJmol1、497 kJmol1。N2 (g)O2 (g)=2NO (g)H180.0 kJmol1，则NO分子中化学键的键能为_kJmol1。10. 将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。炼铁高炉中发生的关键反应如下：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ/mol，CO2(g)C(s)=2CO(g)H172.46 kJ/mol，Fe2O3COFeCO2。若已知：2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)H824.21 kJ/mol。根据上面三个热化学方程式，回答下列问题：(1)CO的燃烧热为_；写出其热化学方程式_。(2)高炉内Fe2O3被CO还原为Fe的热化学方程式为_。(3)炼制1 t(吨)含铁96%的生铁所需焦炭的理论用量是_t，实际生产中所需焦炭远高于理论用量，其原因是_。11. (1)中和热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、_、_。(2)量取反应物时，取50 mL 0.50 molL1的盐酸，还需加入的试剂是_(填序号)。 A50 mL 0.50 molL1 NaOH溶液B50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液 C1.0 g NaOH固体(3)由甲、乙两人组成的实验小组，在同样的实验条件下，用同样的实验仪器和方法进行两组测定中和热的实验，实验试剂及其用量如下表所示。反应物起始温度t1/终了温度t2/中和热/ kJmol1A.1.0 mol/L HCl溶液50 mL、1.1 mol/L NaOH溶液50 mL13.0H1B.1.0 mol/L HCl溶液50 mL、1.1 mol/L NH3H2O溶液50 mL13.0H2甲在实验之前预计H1H2。他的根据是_；乙在实验之前预计H1H2，他的根据是_。实验测得的温度是：A的起始温度为13.0 、终了温度为19.8 ；B的起始温度为13.0 、终了温度为19.3 。设充分反应后溶液的比热容c4.184 J/(g)，忽略实验仪器的比热容及溶液体积的变化，则H1_；H2_。(已知溶液密度均为1 g/cm3)答案与解析选择题题号答案解析1C A项，该合成中的能量转化效率没有达到100%；B项，把游离态的氮转变为化合态的氮的过程都属于氮的固定；D项，断裂化学键要吸收能量2A热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量的多少，A项错误；题干中的两个热化学方程式是相反的两个变化过程，热效应符号相反，而数值相等，B、C项正确；D项描述符合热化学方程式的意义，D项正确3D燃烧热的定义中必须生成稳定的氧化物，而A项反应中没有生成液态水，A项不正确；醋酸是弱电解质，其电离要吸热，所以稀醋酸和稀NaOH溶液反应的中和热小于57.4 kJ/mol，B项不正确；2 mol氢原子生成H2时形成HH键要放出热量，说明2 mol氢原子的能量大于1 mol氢分子的能量，所以C项不正确；一个反应的H与反应条件无关，D项正确4A比较H时要带符号进行比较5A将方程式依次编号、，可得，即H3H2H11.9 kJmol10得出石墨比金刚石稳定，故A项对，B项、C项、D项错6B根据盖斯定律，将相加得到如下热化学方程式：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJ/mol，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，放出的热量为0.2 mol867 kJ/mol173.4 kJ；由于液态水变为气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则H越小，即H0(固态硫变为硫蒸气是吸热过程)，所以H1H2(气态硫比固体硫燃烧放出的热量多)；两式相减得：2H2O(g)=2H2O(l)HH1H20(水蒸气变为液态水是放热过程)，所以H1H2(生成液态水比生成水蒸气放出的热量多)；两式相减得：4Al(s)2Fe2O3(s)=2Al2O3(s)4FeHH1H20(铝热反应很剧烈，是典型而熟悉的放热反应)，所以H1H2。（2）据燃烧热的定义可以写出丙烷的燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 219.9 kJ/mol，当它氧化生成1 g H2O(l)时放出的热量是2 219.9 kJ7231 kJ9(1)S8(s)8O2(g)=8SO2(g)H8a kJmol12SO3(g)=2SO2(g)O2(g)H2b kJmol1(2dae)kJmol1(2)石墨393.5 kJmol1252.0 kJ(3)631.5(1)燃烧热指的是1 mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，因此根据定义先写出反应的化学方程式：S8(s)8O2(g)=8SO2(g)，又由于题干中给出的焓变是指生成1 mol产物的数据，因此该反应的热化学方程式为S8(s)8O2(g)=8SO2(g)H8a kJmol1。设S8分子中硫硫键的键能为x kJmol1，反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和可得8x8e16d8a。解得x2dae。(2)由图知，石墨具有的能量比金刚石的低，而物质所具有的能量越低越稳定，故石墨更稳定。计算标准燃烧热时，要求燃烧产物位于稳定状态，即C应生成CO2气体，故石墨的燃烧热为110.5 kJmol1283.0 kJmol1393.5 kJmol1。12 g石墨在一定量的空气中燃烧，生成气体36 g，此气体应为CO和CO2的混合气体。设生成CO的物质的量为x，则CO2的物质的量为(1 molx)，故有28 gmol1x44 gmol1(1 molx)36 g，解得x0.5 mol。因此该过程放出的热量为110.5 kJmol10.5 mol393.5 kJmol10.5 mol252.0 kJ。(3)H180.0 kJmol1946 kJmol1497 kJmol12E(NO)，则E(NO)631.5 kJmol110(1)282.98 kJ/molCO(g)O2(g)=CO2(g)H282.98 kJ/mol(2)Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g) H24.73 kJ/mol(3)0.31焦炭没有被充分利用(或其他合理说法也正确)由题意：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJ/molCO2(g)C(s)=2CO(g)H2172.46 kJ/mol2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s) H3824.21 kJ/molCO(g)O2(g)=CO2(g)H4Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H5。根据盖斯定律：(1)()，所以H4(H1H2)(393.5 kJ/mol172.46 kJ/mol)282.98 kJ/mol。(2)3，所以H5H43H3(282.98 kJ/mol)3(824.21 kJ/mol)24.73 kJ/mol。(3)根据化学方程式计算焦炭的理论用量。11(1) 环形玻璃搅拌棒量筒(2) (2)B(3)A、B中酸与碱的元数、物质的量浓度、溶液体积都相同NaOH是强碱，NH3H2O是弱碱，弱碱电离吸热56.9 kJ/mol52.7 kJ/mol(1)中和热测定实验中用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒。(2)所用NaOH溶液的浓度要略大于盐酸的浓度。(3)根据Hmc(t2t1)/n(H2O)计算，其中n(H2O)0.050 mol