学年高中化学第1章化学反应与能力练习新人教版.docx

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学年高中化学第1章化学反应与能力练习新人教版

第一章：

化学反应与能量

章末总结

一　热化学方程式的书写方法与正误判断

热化学方程式是表明反应所放出或吸收热量的化学方程式。

它不仅能表明化学反应中的物质变化，而且也能表明化学反应中的能量变化。

1.书写方法要求

（1）必须在化学方程式的右边标明反应热ΔH的符号、数值和单位（ΔH与最后一种生成物之间留一空格）：

（2）ΔH与测定条件（温度、压强等）有关、因此应注明ΔH的测定条件。

绝大多数ΔH是在25℃、101kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。

（3）反应热与物质的聚集状态有关，因此必须注明物质的聚集状态（s，l，g），溶液中的溶质标明“aq”。

化学式相同的同素异形体除标明状态外还需标明其名称[如C（金刚石，s）]。

热化学方程式中不标“↑”和“↓”，不在等号或箭头上写“点燃、△、高温、催化剂”等条件。

（4）热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量而不表示分子数或原子数。

因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。

特别提示　

（1）ΔH是一个宏观量，它与反应物的物质的量成正比，所以方程式中的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也随之加倍，当反应方向变化时，ΔH的值也随之变号。

（2）根据燃烧热、中和热书写的热化学方程式，要符合燃烧热、中和热的定义。

【例1】　已知下列热化学方程式：

①H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－285.0kJ·mol－1

②H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）

ΔH＝－241.8kJ·mol－1

③C（s）＋

O2（g）===CO（g）

ΔH＝－110.5kJ·mol－1

④C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1

回答下列各问题：

（1）上述反应中属于放热反应的是_____________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）H2的燃烧热ΔH＝____________；C的燃烧热ΔH＝____________。

（3）燃烧10gH2生成液态水，放出的热量为________。

（4）CO的燃烧热ΔH＝________，其热化学方程式为____________________________

________________________________________________________________________。

【答案】

（1）①②③④

（2）－285.0kJ·mol－1　－393.5kJ·mol－1

（3）1425.0kJ　（4）－283.0kJ·mol－1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1

2.常见错误要回避

（1）漏写物质的聚集状态（漏一种就全错）；

（2）ΔH的符号“＋”、“－”标示错误；

（3）ΔH的值与各物质化学计量数不对应；

（4）ΔH后不带单位或单位写错（写成kJ、kJ·mol等）。

3.正误判断方法

判断热化学方程式的正误时要从以下几个方面进行检查：

（1）热化学方程式是否已配平，是否符合客观事实；

（2）各物质的聚集状态是否标明；

（3）反应热ΔH的数值与该热化学方程式的化学计量数是否对应；

（4）反应热ΔH的符号是否正确，放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。

【例2】　燃烧1g乙炔生成二氧化碳和液态水放出热量50kJ，则下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A.2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝＋50kJ·mol－1

B.C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）

ΔH＝－1300kJ

C.2C2H2＋5O2===4CO2＋2H2O

ΔH＝－2600kJ

D.2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－2600kJ·mol－1

【答案】D

二　盖斯定律及其应用

1.盖斯定律的实质

不管化学反应是一步完成或是分几步完成，其反应热是相同的。

即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

2.盖斯定律的应用

根据盖斯定律，通过计算反应热，可以书写新的热化学方程式；比较反应热的大小，判断物质的稳定性（同素异形体稳定性比较）。

运用盖斯定律分析解题的关键，设计出合理的反应过程，利用热化学方程式进行适当的加减等“运算”。

【例3】　已知下列热化学方程式：

（1）Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）

ΔH＝－25kJ·mol－1

（2）3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）

ΔH＝－47kJ·mol－1

（3）Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）

ΔH＝＋19kJ·mol－1

写出FeO（s）被CO（g）还原成Fe（s）和CO2（g）的热化学方程式：

_____________________。

【答案】FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g）

ΔH＝－11kJ·mol－1

易错辨析　利用盖斯定律的计算主要易出现两方面的错误：

（1）不能设计出合理的反应路线进行加减；

（2）加减时未正确利用化学计量数。

【例4】　已知下列反应的热化学方程式为

（1）CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH1＝－870.3kJ·mol－1

（2）C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ·mol－1

（3）H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH3＝－285.8kJ·mol－1

则反应2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的ΔH为（　　）

A.－488.3kJ·mol－1B.－191kJ·mol－1

C.－476.8kJ·mol－1D.－1549.6kJ·mol－1

【答案】A

【解析】根据盖斯定律，反应2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）实质上是反应

（2）×2＋反应（3）×2－反应

（1），即所求的反应热ΔH＝ΔH2×2＋ΔH3×2－ΔH1＝[－393.5×2＋（－285.8）×2－（－870.3）]kJ·mol－1＝－488.3kJ·mol－1。

三　反应热的四种计算方法

1.利用热化学方程式进行相关量的求解，可先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质与物质间、物质与反应热间的关系直接或间接求算物质的质量或反应热。

其注意的事项有：

（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做相同倍数的改变。

（2）热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。

（3）正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。

2.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ΔH相加或相减，得到新的热化学方程式，可进行反应热的有关计算。

其注意的事项有：

（1）热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。

（2）热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。

（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”、“－”号必须随之改变。

3.根据燃烧热计算：

可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×燃烧热。

4.根据键能计算：

反应热（焓变）等于反应物中的键能总和减去生成物中的键能总和，ΔH＝∑E反－∑E生（E表示键能）。

如反应3H2（g）＋N2（g）2NH3（g）　ΔH＝3E（H—H）＋E（N≡N）－6E（N—H）。

【例5】　

（1）在微生物作用的条件下，NH

经过两步反应被氧化成NO

。

两步反应的能量变化示意图如下：

①第一步反应是_______（填“放热”或“吸热”）反应，判断依据是_______________。

②1molNH

（aq）全部氧化成NO

（aq）的热化学方程式是_________________________。

（2）已知红磷比白磷稳定，则反应P4（白磷，s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH1；4P（红磷，s）＋5O2（g）===2P2O5（s）　ΔH2；ΔH1和ΔH2的关系是ΔH1________ΔH2（填“>”、“<”或“＝”）。

（3）在298K、101kPa时，已知：

2H2O（g）===O2（g）＋2H2（g）　ΔH1；Cl2（g）＋H2（g）===2HCl（g）　ΔH2；2Cl2（g）＋2H2O（g）===4HCl（g）＋O2（g）　ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2之间的关系正确的是________。

A.ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2

C.ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D.ΔH3＝ΔH1－ΔH2

（4）已知：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1①

Na2O2（s）＋CO2（g）===Na2CO3（s）＋

O2（g）

ΔH＝－226kJ·mol－1②

则CO（g）与Na2O2（s）反应放出509kJ热量时，电子转移数目为_______________。

（5）已知H2（g）＋Br2（l）===2HBr（g）　ΔH＝－72kJ·mol－1，蒸发1molBr2（l）需要吸收的能量为30kJ，其他相关数据如下表：

物质

H2（g）

Br2（g）

HBr（g）

1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量（kJ）

436

200

a

则表中a＝________。

【答案】

（1）①放热　ΔH<0（或反应物的总能量大于生成物的总能量）　②NH

（aq）＋2O2（g）===NO

（aq）＋2H＋（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－346kJ·mol－1　

（2）<

（3）A　（4）2mol（或1.204×1024，或2NA）　（5）369

化学反应与能量专项训练

题组1　能源及其利用

1.下列关于能源和作为能源的物质叙述错误的是（　　）

A.化石能源物质内部蕴涵着大量的能量

B.绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来

C.物质的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用

D.吸热反应没有利用价值

【答案】D

【解析】大多数分解反应是吸热反应，某些吸热反应如由焦炭制水煤气等是可以被人类利用的反应。

题组2　中和热和燃烧热的概念

3.25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液中发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，则下列描述正确的是（　　）

A.KOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

K2SO4（aq）＋H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1

B.NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝＋57.3kJ·mol－1

C.H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热为ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1

D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

【答案】A

【解析】根据中和热的定义和题意，A正确；中和反应为放热反应，ΔH为负值，B错误；中和热指生成1molH2O（l）时的反应热，C错误；D中醋酸是弱酸，电离要吸收热量，生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ。

4.已知反应热：

①25℃、101kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）

ΔH＝－221kJ·mol－1

②稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1

弱电解质电离时吸热。

下列结论正确的是（　　）

A.C的燃烧热大于110.5kJ·mol－1

B.①的反应热为221kJ·mol－1

C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJ·mol－1

D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

【答案】A

题组3　热化学方程式书写正误判断

5.已知在1.01×105Pa、298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ的热量，下列热化学方程式正确的是（　　）

A.H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）

ΔH＝＋242kJ·mol－1

B.2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－484kJ·mol－1

C.H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）

ΔH＝＋242kJ·mol－1

D.2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）

ΔH＝＋484kJ·mol－1

【答案】A

【解析】2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，则1mol氢气燃烧生成水蒸气应放出

×484kJ＝242kJ热量，放出热量ΔH为“－”，各物质的状态分别是H2（g）、O2（g）、H2O（g）。

B项中的H2O的状态应为气态；C、D项中ΔH的符号应为“－”；A项是逆向进行的反应，ΔH为“＋”，数值相等，故应选A。

6.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（　　）

A.2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－2bkJ·mol－1

B.C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）

ΔH＝＋2bkJ·mol－1

C.2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－4bkJ·mol－1

D.2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝＋bkJ·mol－1

【答案】C

【解析】放热反应中ΔH＜0，所以B、D错误；生成1molCO2时放出bkJ的热量，所以，生成4molCO2时放出的热量为4bkJ，所以C正确。

7.下列热化学方程式正确的是（　　）

A.甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧热的热化学方程式可表示为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－890.3kJ·mol－1

B.500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－38.6kJ·mol－1

C.已知在120℃、101kPa下，1gH2燃烧生成水蒸气放出121kJ热量，其热化学方程式为H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－242kJ·mol－1

D.25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，硫酸溶液与氢氧化钾溶液反应的热化学方程式为H2SO4（aq）＋2KOH（aq）===K2SO4（aq）＋2H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

【答案】C

题组4　盖斯定律在反应热计算中的典型应用

8.已知H2（g）、C2H4（g）和C2H5OH（l）的燃烧热分别是285.8kJ·mol－1、1411.0kJ·mol－1和1366.8kJ·mol－1，则由C2H4（g）和H2O（l）反应生成C2H5OH（l）的ΔH为（　　）

A.－44.2kJ·mol－1B.＋44.2kJ·mol－1

C.－330kJ·mol－1D.＋330kJ·mol－1

【答案】A

【解析】本题由已知反应的燃烧热计算新反应的反应热。

依据燃烧热的概念，写出热化学方程式。

①C2H4（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－1411.0kJ·mol－1

②C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－1366.8kJ·mol－1

①－②得：

C2H4（g）＋H2O（l）===C2H5OH（l）

ΔH＝－44.2kJ·mol－1，故应选A。

9.S（单斜）和S（正交）是硫的两种同素异形体。

已知：

①S（单斜，s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH1＝－297.16kJ·mol－1

②S（正交，s）＋O2（g）===SO2（g）

ΔH2＝－296.83kJ·mol－1

③S（单斜，s）===S（正交，s）　ΔH3

下列说法正确的是（　　）

A.ΔH3＝＋0.33kJ·mol－1

B.单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应

C.S（单斜，s）===S（正交，s）　ΔH3<0，正交硫比单斜硫稳定

D.S（单斜，s）===S（正交，s）　ΔH3>0，单斜硫比正交硫稳定

【答案】C

10.已知胆矾溶于水时溶液温度降低。

胆矾分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O（s）===CuSO4（s）＋5H2O（l）

ΔH＝＋Q1kJ·mol－1，室温下，若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2kJ，则（　　）

A.Q1>Q2B.Q1＝Q2C.Q1

【答案】A

【解析】根据盖斯定律，可设计下列分步反应：

依题意，胆矾溶于水时，溶液温度降低，说明该反应为吸热反应，ΔH总>0。

ΔH＝＋Q1，ΔH′＝－Q2。

由盖斯定律ΔH总＝ΔH＋ΔH′＝＋Q1＋（－Q2）>0，则Q1>Q2。

题组5　化学反应与能量有关知识的综合应用

11.为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。

化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。

（1）实验测得，5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：

______________________________________。

（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断裂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。

化学键

H—H

N—H

N≡N

键能（kJ·mol－1）

436

391

945

试根据表中所列键能数据估算a的数值：

___________________________________。

（3）依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。

已知：

C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH1＝－393.5kJ·mol－1①

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH2＝－571.6kJ·mol－1②

2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH3＝－2599kJ·mol－1③

根据盖斯定律，计算298K时由C（石墨，s）和H2（g）生成1molC2H2（g）反应的焓变：

______________________________________________________________________。

【答案】

（1）2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝－1452.8kJ·mol－1

（2）－93

（3）ΔH＝＋226.7kJ·mol－1

（3）由题意知，需求下述反应的焓变：

2C（石墨，s）＋H2（g）===C2H2（g）　ΔH，由盖斯定律，将题给热化学方程式加合，（①×4＋②－③）/2得：

2C（石墨，s）＋H2（g）===C2H2（g）

ΔH＝2ΔH1＋

－

则ΔH＝[2×（－393.5）＋

－

]kJ·mol－1＝＋226.7kJ·mol－1。

12.研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。

已知：

①CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－283.0kJ·mol－1

②S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－296.0kJ·mol－1

此反应的热化学方程式是___________________________________________________。

（2）氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。

已知：

CO（g）＋NO2（g）===NO（g）＋CO2（g）

ΔH＝－akJ·mol－1（a>0）

2CO（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2CO2（g）

ΔH＝－bkJ·mol－1（b>0）

若用标准状况下3.36LCO还原NO2至N2（CO完全反应）的整个过程中转移电子的物质的量为________mol，放出的热量为______________kJ（用含有a和b的代数式表示）。

（3）用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。

例如：

CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH1＝－574kJ·mol－1①

CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH2＝？

②

若1molCH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则ΔH2＝________。

【答案】

（1）2CO（g）＋SO2（g）===S（s）＋2CO2（g）

ΔH＝－270kJ·mol－1　

（2）0.3　3（2a＋b）/80

（3）－1160kJ·mol－1