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2019-2020年高中化学第一章第一节化学反应的热效应练习鲁科版选修4
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=-cmT2-T1其中,c表示溶液及量热计的热容,T
1、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ΔH2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Cs+H2Og===COg+H2gΔH=
131.3kJ·mol-1,表示在298_K和101_kPa的条件下,1_molCs和1_molH2Og完全反应生成1molCOg和1molH2g时吸收的热量为
131.3kJ3.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2ΔH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3ΔH的单位是J·mol-1或kJ·mol-14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+ΔH51.下列反应中,生成物的总焓大于反应物的总焓的是DA.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Cs+H2Og===COg+H2gΔH=+
131.3kJ·mol-1表示CA.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
131.3kJD.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2H2Og===2H2g+O2g ΔH1H2g+Cl2g===2HClg ΔH22Cl2g+2H2Og===4HClg+O2g ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是AA.ΔH3=ΔH1+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2解析
①2H2Og===2H2g+O2g ΔH1;
②H2g+Cl2g===2HClg ΔH2;
③2Cl2g+2H2Og===4HClg+O2g ΔH3;则反应
③=
①+2×
②,由盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1+2ΔH21.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是CA.铝片与稀硫酸反应B.BaOH2·8H2O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BaOH2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O,是非氧化还原反应,C反应方程式为C+CO22CO,是氧化还原反应,故答案选C2.下列对热化学方程式H2g+I2g2HIg ΔH=-
14.9kJ/mol的叙述中,正确的是DA.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.1molH2g与1molI2g完全反应生成2mol的HI气体放出
14.9kJ的热量D.200℃时,1molH2g与1molI2g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BA.CH3OHl+O2g===CO2g+2H2OlΔH=+
725.8kJ·mol-1B.2CH3OHl+3O2g===2CO2g+4H2OlΔH=-1452kJ·mol-1C.CH3OHl+O2g===CO2g+2H2OgΔH=-
725.8kJ·mol-1D.2CH3OHl+3O2g===2CO2g+4H2OlΔH=+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1Cs+O2g===CO2g ΔH1=-
393.5kJ·mol-12H2g+O2g===H2Ol ΔH2=-
285.8kJ·mol-13CH3COOHl+2O2g===2CO2g+2H2Ol ΔH3=-
870.3kJ·mol-1可以计算出2Cs+2H2g+O2g===CH3COOHl的反应热为BA.ΔH=+
244.1kJ·mol-1B.ΔH=-
488.3kJ·mol-1C.ΔH=-
996.6kJ·mol-1D.ΔH=+
996.6kJ·mol-1解析2×1+2×2-3可得反应式2Cs+2Hg+O2g===CH3COOHl反应热ΔH=2ΔH1+2ΔH2-ΔH3=-
488.3kJ·mol-15.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N2g+3H2g===2NH3g 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—HN—HN≡N键能kJ·mol-1436391945解析1根据能量关系图,该反应的ΔH=E1-E2=335-
427.2kJ·mol-1=-
92.2kJ·mol-12ΔH=吸收的能量-释放的能量=945+3×436-6×391kJ·mol-1=-93kJ·mol-1答案1N2g+3H2g2NH3g ΔH=-
92.2kJ·mol-1 2-936.1已知
①CH4g+H2Og===COg+3H2gΔH=+206kJ·mol-1
②CH4g+2O2g===CO2g+2H2OgΔH=-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2Lis+I2s===2LiIs ΔH已知4Lis+O2g===2Li2Os ΔH14LiIs+O2g===2I2s+2Li2Os ΔH2则电池反应的ΔH=__________;3xx·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+O3g===IO-aq+O2g ΔH1
②IO-aq+H+aqHOIaqΔH2
③HOIaq+I-aq+H+aqI2aq+H2OlΔH3总反应的化学方程式为________;其反应热ΔH=________解析1
①CH4g+H2OgCOg+3H2g,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CO2g+3H2Og===2O2g+COg+3H2g ΔH=+1008kJ·mol-12将方程式
①-
②/2得2Lis+I2s=2LiIs ΔH=ΔH1-ΔH2/23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O3g+2I-aq+2H+aq===I2aq+O2g+H2Ol ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3答案1CO2g+3H2Og===COg+3H2g+2O2g ΔH=+1008kJ·mol-123O3g+2I-aq+2H+aq===I2aq+O2g+H2Ol ΔH1+ΔH2+ΔH31.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AA.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NC.X的能量一定高于MD.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+3H22NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是AA.N2g+3H2g===2NH3lΔH=2a-b-ckJ·mol-1B.N2g+3H2g===2NH3gΔH=2b-akJ·mol-1C.N2g+H2g===NH3lΔH=b+c-akJ·mol-1D.N2g+H2g===NH3gΔH=a+bkJ·mol-1解析通过图分析起点molN2g+molH2g,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1molNH3l故可得热化学方程式N2g+H2g===NH3lΔH=a-b-ckJ·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DA.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2H2g+O2g===2H2Ol ΔH=+
285.8kJ·mol-1C.BaOH2·8H2Os+2NH4Cls===BaCl2s+2NH3g+10H2Ol ΔH<0D.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H2g+1/2O2g===H2Ol ΔH=-
285.8kJ/mol,故B项错误;BaOH2·8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应ΔH0,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2Zns+O2g===2ZnOs ΔH=-
701.0kJ·mol-12Hgl+O2g===2HgOs ΔH=-
181.6kJ·mol-1,则反应Zns+HgOs===ZnOs+Hgl的ΔH为CA.+
519.4kJ·mol-1 B.+
259.7kJ·mol-1C.-
259.7kJ·mol-1D.-
519.4kJ·mol-1解析已知
①2Zns+O2g===2ZnOsΔH=-
701.0kJ·mol-1
②2Hgl+O2g===2HgOsΔH=-
181.6kJ·mol-1根据盖斯定律,
①-
②得2Zns+2HgOs===2ZnOs+2HglΔH=-
701.0kJ·mol-1--
181.6kJ·mol-1=-
519.4kJ·mol-1,即Zns+HgOs===ZnOs+Hgl ΔH=-
259.7kJ·mol-15.已知25℃、101kPa条件下
①4Als+3O2g===2Al2O3s ΔH=-
2834.9kJ·mol-1
②4Als+2O3g===2Al2O3s ΔH=-
3119.1kJ·mol-1由此得出的正确结论是AA.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3O2g===2O3g 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
①Sns,白+2HClaq===SnCl2aq+H2g ΔH1
②Sns,灰+2HClaq===SnCl2aq+H2g ΔH2
③Sns,灰Sns,白 ΔH3=+
2.1kJ·mol-1下列说法正确的是DA.ΔH1>ΔH2B.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Ps和Cl2g发生反应生成PCl3g和PCl5g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1P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是________________2PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是________________3P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Ps+Cl2g===PCl3g ΔH=-306kJ·mol-12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PCl5g===PCl3g+Cl2g ΔH=+93kJ·mol-13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1Cl2g+Ps===PCl3gΔH=-306kJ·mol-12PCl5g===PCl3g+Cl2g ΔH=+93kJ·mol-13-399kJ·mol-1 等于8.1xx·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NH42CO3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Ⅰ2NH3l+H2Ol+CO2g===NH42CO3aq ΔH1反应ⅡNH3l+H2Ol+CO2g===NH4HCO3aq ΔH2反应ⅢNH42CO3aq+H2Ol+CO2g===2NH4HCO3aq ΔH3则ΔH3与ΔH
1、ΔH2之间的关系是ΔH3=________2xx·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PM
2.5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PM
2.
5、SO
2、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H2g+O2g===H2Og ΔH=-
241.8kJ·mol-1Cs+O2g===COg 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NH42CO3aq+H2Ol+CO2g2NH4HCO3aq ΔH3=2ΔH2-ΔH12利用盖斯定律,将
②-
①可得Cs+H2Og===COg+H2g ΔH=-
110.51kJ·mol-1--
241.81kJ·mol-1=+13l.3kJ·mol-1答案12ΔH2-ΔH12Cs+H2Og===COg+H2gΔH=+
131.3kJ·mol-19.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H2Ol===H2Og 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________kJ4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N2H
4、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316g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,2mol气态水液化又放出88kJ的热量,共放出
408.8kJ的热量4结合反应产物的性质进行分析答案12N2H4l+2H2O2l===N2g+4H2OgΔH=-
641.625kJ/mol
3408.84产物是N2和H2O,对环境无污染10.分别取40mL的
0.50mol/L盐酸与40mL的
0.55mol/L氢氧化钠溶液进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热,请回答下列问题1理论上稀强酸、稀强碱反应生成1mol水时放出
57.3kJ的热量,写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式________________2如图所示,A为泡沫塑料板,上面有两个小孔,分别插入温度计和环形玻璃搅拌棒,两个小孔不能开得过大,其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________3假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,又知中和后生成溶液的比热容c=
4.18J/g·℃.为了计算中和热,实验时还需测量的数据有________填序号A.反应前盐酸溶液的温度B.反应前盐酸溶液的质量C.反应前氢氧化钠溶液的温度D.反应前氢氧化钠溶液的质量E.反应后混合溶液的最高温度F.反应后混合溶液的质量4某学生实验记录数据如下实验序号起始温度t1/℃终止温度t2/℃盐酸氢氧化钠混合溶液
120.
020.
123.
2220.
220.
423.
4320.
520.
623.6依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=________解析1已知稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出
57.3kJ的热量,稀硫酸和氢氧化钠稀溶液都是强酸和强碱的稀溶液,则反应的热化学方程式为NaOHaq+H2SO4aq===Na2SO4aq+H2Ol ΔH=-
57.3kJ/mol2如图所示,A为泡沫塑料板,上面有两个小孔,分别插入温度计和环形玻璃搅拌棒,若两个小孔开得过大,会导致散失较多的热量,影响测定结果3由Q=cm·ΔT可知,测定中和热需要测定的数据为A.反应前盐酸溶液的温度、B.反应前盐酸溶液的质量和E.反应后混合溶液的最高温度4第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为
20.05℃,反应后温度为
23.2℃,反应前后温度差为
3.15℃第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为
20.3℃,反应前后温度差为
3.1℃第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为
20.55℃,反应前后温度差为
3.05℃40mL的
0.50mol/L盐酸与40mL的
0.55mol/L氢氧化钠溶液的质量和为m=80mL×1g/cm3=80g,c=
4.18J/g·℃,代入公式Q=cmΔT得生成
0.05mol的水放出热量Q=
4.18J/g·℃×80g×
3.15℃+
3.1℃+
3.05/3=
1.036kJ,即生成
0.02mol的水放出热量为
1.036kJ,所以生成1mol的水放出热量为
1.036kJ×1mol/
0.02mol=-
51.8kJ/mol,即该实验测得的中和热ΔH=-
51.8kJ/mol答案1NaOHaq+H2SO4aq===Na2SO4aq+H2Ol ΔH=-
57.3kJ/mol2减少热量散失 3ACE 4-
51.8kJ/mol。