高中化学选修四《化学反应与能量》单元专题练习解析.docx
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高中化学选修四《化学反应与能量》单元专题练习解析
全章复习与巩固
【学习目标】
1、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；
2、掌握热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式；
3、了解中和热、燃烧热的概念，并能进行简单的计算；
4、知道盖斯定律，能用盖斯定律进行反应热的简单计算；了解反应热计算的过程和方法。
【知识网络】
1、知识结构
2、知识联系
【要点梳理】
要点一、反应热及燃烧热、中和热等概念
1、反应热：
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为该反应在此温度下的热效应。
2、燃烧热
（1）概念：
在101kPa时，1mol物质燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
燃烧热的单位一般用kJ/mol表示。
（2）表示的意义：
例如C的燃烧热为393.5kJ/mol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。
要点诠释：
①规定是在101kPa压强下测出热量。
书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。
因为压强不同，反应热有所不同。
②规定可燃物的物质的量为1mol（这样才有可比性）。
因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。
例如，C8H18的燃烧热为5518kJ/mol，用热化学方程式表示则为
C8H18（l）+
O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l） △H=－5518kJ/mol
③规定生成物为稳定的氧化物．例如C→CO2、H→H2O（l）、S→SO2等。
C（s）+
O2（g）=CO（g） △H=－110.5kJ/mol
C（s）+O2（g）=CO2（g） △H=－393.5kJ/mol
C的燃烧热为393.5kJ/mol而不是110.5kJ/mol。
④叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用△H表示时取负值。
例如，CH4的燃烧热为890.3kJ/mol，而△H＝－890.3kJ/mol。
必须以1mol可燃物燃烧为标准。
3、中和热
（1）概念：
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。
（2）中和热的表示：
H＋（aq）+OH－（aq）=H2O（l） △H=－57.3kJ/mol。
要点诠释：
①这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c（H＋）≤1mol/L，碱溶液中的c（OH－）≤1mol/L。
这是因浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。
②强酸与强碱的中和反应其实质是H＋和OH－反应（即与酸、碱的种类无关），通过许多次实验测定，1molH＋和1molOH－反应生成1molH2O时，放出热量57.3kJ。
其热化学方程式为
H＋（aq）+OH－（aq）=H2O（l） △H=－57.3kJ/mol
因此，所有中和反应的△H都相同，都为－57.3kJ/mol。
③中和热是以生成1molH2O为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数；中和反应对象为稀溶液；强酸与强碱中和时生成1molH2O均放热57.3kJ，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。
4、中和热的测定
（1）主要仪器：
大烧杯（500mL）、温度计、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。
（2）实验步骤：
①组装仪器如图6-1所示。
②分别量取50mL0.50mol/L的盐酸和50mL
0.55mol/LNaOH溶液，记录起始温度t1。
③混合反应并准确量取混合液最高温度，记录终止温度t2。
④重复实验二次，取平均值。
⑤计算△H=
（3）可能的误差
①未及时测出最高温度——其值偏小
②使用一个量筒且未洗干净——其值偏小
③烧杯过大——其值偏小
要点二、化学反应的焓变
1、焓的定义
物质所具有的能量是性质，符号为H。
用焓变（△H）来描述与反应热有关的能量变化。
△H＝H（生成物）－H（反应物）
△H为生成物的总焓与反应物的总焓之差，称为化学反应的焓变。
注意：
△H>0，表示吸热；△H<0，表示放热；单位：
J/mol或kJ/mol
2、反应热与焓变的关系
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焓的改变。
数学表达式：
QP=∆H，其中：
QP表示在压强不变的条件下化学反应的反应热。
要点三、热化学方程式及其书写
1、概念：
能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。
2、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。
3、书写注意事项：
（1）要注明反应物和生成物的聚集状态（若为同素异形体，要注明名称），因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关，即反应物的物质相同，状态不同，△H也不同。
（2）要注明反应温度和压强。
因为△H的大小和反应的温度、压强有关，如不注明，即表示在101kPa和25°C。
（3）热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数。
相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其△H也同等倍数的改变。
（4）△H的表示：
在热化学方程式中△H的“＋”“－”一定要注明，“＋”代表吸热，“－”代表放热。
△H的单位是：
kJ/mol或J/mol。
要点四、焓变的计算――盖斯定律及其应用
1、盖斯定律的涵义：
化学反应不管是一步完成还是几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体的反应进行的途径无关。
如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同，这就是盖斯定律。
2、盖斯定律的应用：
盖斯定律在科学研究中具有重要意义。
因为有些反应进行的很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。
此时如果应用盖斯定律，就可以间接的把它们的反应热计算出来。
3、反应热计算
根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据，可以计算一些反应的反应热。
反应热、燃烧热的简单计算都是以它们的定义为基础的，只要掌握了它们的定义的内涵，注意单位的转化即可。
热化学方程式的简单计算的依据：
（1）热化学方程式中化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，还等于反应热之比。
（2）热化学方程式之间可以进行加减运算。
当两个热化学方程式相加（减）时，反应热同时相加（减），得到一个新的热化学方程式。
【典型例题】
类型一、热化学基本概念
例1下列物质加入水中，显著地放热的是
A.固体NaOH B.生石灰
C.尿素颗粒 D.固体NH4NO3
【答案】AB
【解析】解此题的关键是看清放热两字，注意此题所研究的不一定是放热的化学反应，放热过程也可。
举一反三：
【变式1】“碘受热升华，破坏的是分子间作用力，未破坏I-I共价键，因此未发生吸热反应”的说法是否正确？
【答案】化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应，把吸收热量的化学反应叫做吸热反应。
而碘升华属物理变化未发生化学反应，因此上述说法正确。
【变式2】下列说法正确的是
A.在101kPa时，1mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热；
B.酸和碱发生中和反应生成1mol水，这时的反应热叫中和热；
C.燃烧热或中和热是反应热的种类之一；
D.在稀溶液中，1mol CH3COOH和1molNaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ。
【答案】C
【解析】本题旨在考查对燃烧热、中和热的定义的理解，特别是两概念中应注意的问题。
类型二、热化学方程式
例2在一定的条件下，当64gSO2气体被氧化成SO3气体时，共放出热量98.3kJ。
据此，下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【思路点拨】本题考查热化学方程式的书写，注意题目中给出的量出放出热量的对应关系。
【答案】C
【解析】此题旨在考查△H与物质的量的关系，及书写热化学反应方程式的注意事项。
1molSO2完全氧化为SO3气体时放出热量为98.3kJ/mol，即△H为负值。
【总结升华】热化学方程式的正确书写是学好热化学版块的基本功。
书写时注意物质的状态、化学计量数、反应热数值的关系，并且要求准确理解热化学方程式的含义。
举一反三：
【变式1】往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。
例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg（OH）2，树脂可燃性大大降低。
已知热化学方程式：
Mg（OH）2（s）==MgO（s）+H2O（g） △H1=+81.5kJ·mol-1
Al（OH）3（s）=
Al2O3（s）+
H2O（g） △H2=+87.7kJ·mol-1
①Mg（OH）2和Al（OH）3起阻燃作用的主要原因是_____________
②等质量Mg（OH）2和Al（OH）3相比，阻燃效果较好的是____________，原因是_____________。
③常用阻燃剂主要有三类：
A.卤系，如四溴乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类，主要是Mg（OH）2和Al（OH）3。
从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是______（填代号），理由是_____________。
【解析】①Mg（OH）2和Al（OH）3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。
②Mg（OH）2 Mg（OH）2的吸热效率为：
81.5kJ·mol-1/58g·mol-1=1.41kJ·g-1；Al（OH）3的吸热效率为：
87.7kJ·mol-1/78g·mol-1=1.12kJ·g-1 等质量的Mg（OH）2比Al（OH）3吸热多。
③C 四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。
无机类阻燃剂Mg（OH）2和Al（OH）3无烟、无毒、腐蚀性小。
【总结升华】热化学方程式的书写常见错误
①未标明物质的聚集状态
②没有配平
③反应热计算错误
④反应热的值与方程式中的化学计量数不匹配
⑤反应热没有单位
⑥反应热没有带上“+”号或“—”号。
【变式2】（2014全国高考大纲卷）已知AX3的熔点和沸点分别为﹣93.6℃和76℃，AX5的熔点为167℃，室温时，AX3与气体X2反应生成1molAX5，放出热量123.8kJ．该反应的热化学方程是为 ．
【答案】AX3（l）+X2（g）=AX5（s）△H=﹣123.8kJ•mol﹣1
【解析】因为AX3的熔点和沸点分别为﹣93.6℃和76℃，AX5的熔点为167℃，室温时，AX3为液态，AX5为固态，生成1molAX5，放出热量123.8kJ，该反应的热化学方程为：
AX3（l）+X2（g）=AX5（s）△H=﹣123.8kJ•mol﹣1。
类型三、反应热的有关计算
例3（2015江苏高考）烟气（主要污染物SO2、NOx）经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。
O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：
NO（g）＋O3（g）=NO2（g）＋O2（g）△H=－200.9kJ·mol-1
NO（g）＋1/2O2（g）=NO2（g）△H=－58.2kJ·mol-1
SO2（g）＋O3（g）=SO3（g）＋O2（g）△H=－241.6kJ·mol-1
则反应3NO（g）＋O3（g）=3NO2（g）的△H=_______kJ·mol-1。
【思路点拨】本题考查盖斯定律的应用，做题时注意方程式的变形，该变形同时应用于反应热的计算中。
【答案】－317.3
【解析】前两式变形①+②×2得出：
3NO（g）+O3（g）==3NO2（g）ΔH=-200.9-58.2×2kJ·mol-1=-317.3kJ·mol-1。
【总结升华】反应热计算注意点：
（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。
举一反三：
【变式1】在同温同压下，下列各组热化学方程式中，热效应ΔH1>ΔH2的是（）
A．2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g） ΔH1 2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l） ΔH2
B．S（g）+O2（g）＝SO2（g） ΔH1 S（s）+O2（g）＝SO2（g） ΔH2
C．C（s）+O2（g）＝CO（g） ΔH1 C（s）+O2（g）＝CO2（g） ΔH2
D．H2（g）+Br2（g）＝2HBr（g） ΔH1 H2（g）+Br2（l）＝2HBr（g） ΔH2
【答案】AC
【解析】通过盖斯定律将两个的热化学方程式联系在一起做差值计算，根据ΔH1-ΔH2不等式结果来比较ΔH1、ΔH2的大小关系。
【变式2】已知：
2Zn（s）+O2（g）=2ZnO（s）△H=-701.0kJ·mol-1
2Hg（l）+O2（g）=2HgO（s）△H=-181.6kJ·mol-1
则反应Zn（s）+HgO（s）=ZnO（s）+Hg（l）的△H为
A.+519.4kJ·mol-1 B.+259.7kJ·mol-1
C.-259.7kJ·mol-1 D.-519.4kJ·mol-1
【答案】C
【解析】命题立意：
考查盖斯定律。
反应的焓值由盖斯定律直接求出。
即（△H1-△H2）/2=-259.7kJ·mol-1。
注意本题中两负数相减易出错，此外系数除以2时，焓值也要除以2
【变式3】根据热化学方程式（在101kPa时）：
，分析下列说法中不正确的是（ ）。
A.S的燃烧热为297.23kJ/mol
B.
放出热量大于297.23kJ
C.
放出热量小于297.23kJ
D.形成1molSO2的化学键所释放的总能量大于断裂1molS（s）和1molO2（g）的化学键所吸收的总能量
【答案】C
【解析】根据题给燃烧热的热化学方程式可知A、D正确。
若想确定B与C，需将题设热化学方程式拆分为：
，即放出热量的数值小于297.23kJ。
【巩固练习】
一、选择题
1．炽热的炉膛内有反应：
C（s）＋O2（g）＝CO2（g）；ΔH＝－392kJ·mol－1，往炉膛内通入水蒸气时，有如下反应：
C（s）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g）；ΔH＝＋131kJ·mol－1，
2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）；ΔH＝－564kJ·mol－1，
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）；ΔH＝－482kJ·mol－1，
由以上反应推断往炽热的炉膛内通入水蒸气时（ ）
A．不能节约燃料，但能使炉膛火更旺
B．虽不能使炉膛火更旺，但可节约燃料
C．既可使炉膛火更旺，又能节约燃料
D．即不能使炉膛火更旺，又不能节约燃料
2．A、B、C、D均是短周期元素，当A、B两元素的原子分别得到两个电子形成稳定结构时，A放出的能量大于B放出的能量；当C、D两元素的原子分别失去一个电子形成稳定结构时，D吸收的能量大于C吸收的能量。
若A、B、C、D四种元素间分别形成化合物时，属于离子化合物可能性最大的是（ ）
A．C2A B．C2B C．D2A D．D2B
3．已知反应：
①101kPa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
下列结论正确的是（ ）
A．碳的燃烧热大于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
4．（2015江苏高考）下列说法正确的是（）
A．分子式为C2H6O的有机化合物性质相同
B．相同条件下，等质量的碳按a、b两种途径完全转化，途径a比途径b放出更多热能
途径a：
途径b：
C．在氧化还原反应中，还原剂失去电子总数等于氧化剂得到电子的总数
D．通过化学变化可以直接将水转变为汽油
5．常温常压下将氢气和氧气混合在一起，即使过上几年，它们也不会化合生成水。
然而只要给一个电火花，氢气就迅速与氧气反应生成水。
反应过程中的能量变化如下图A所示。
对比图B中的情景，漫画的羊提供给石头的“能量”相当于图A中的（ ）
A．E2 B．
E2－E1 C．E3－E2 D．E3
6．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是（ ）
①CH3OH（g）＋H2O（g）＝CO2（g）＋3H2（g）；ΔH＝＋49.0kJ·mol－1
②CH3OH（g）＋
O2（g）＝CO2（g）＋2H2（g）；ΔH＝－192.9kJ·mol－1
A．CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如上图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据
②推知反应CH3OH（l）＋
O2（g）＝CO2（g）＋2H2（g）的ΔH＞－192.9kJ·mol－1
7．充分燃烧一定量丁烷气体放出的热量为xQ，完全吸收它生成的CO2生成正盐需5mol/L的KOH溶液100mL，则丁烷的燃烧热呈（ ）
A．16xQ B．8xQ C．4xQ D．2xQ
8．已知：
①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量 ②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量 ③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量
下列叙述正确的是（ ）
A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g）
B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝183kJ·mol－1
C．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1
D．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ·mol－1
9．（2015重庆高考）黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：
S（s）+2KNO3（s）+3C（s）==K2S（s）+N2（g）+3CO2（g）ΔH=xkJ·mol－1
已知碳的燃烧热ΔH1=akJ·mol－1
S（s）+2K（s）==K2S（s）ΔH2=bkJ·mol－1
2K（s）+N2（g）+3O2（g）==2KNO3（s）ΔH3=ckJ·mol－1
则x为（）
A．3a+b－cB．c+3a－bC．a+b－cD．c+a－b
10．已知CH4（g）的燃烧热为890kJ/mol，当一定量的CH4（g）完全燃烧生成CO2和H2O（l）所放出的热量为74kJ，所需空气在标准状况下的体积约为（空气中O2的体积分数为20%）（ ）
A．37.24L B．18.62L C．9.31L D．20.50L
11．已知①25℃、101kPa时，2C（s）＋O2（g）＝2CO（g）；ΔH＝－221kJ/mol ②25℃、101kPa下，碳的燃烧热是393.5kJ/mol。
今有120g碳不完全燃烧，所得混合气体对氧气的相对密度为1。
则该反应放出的热量是（ ）
A．1105kJ B．1812.5kJ C．2520kJ D．3935kJ
12．已知乙炔和乙烯的热化学方程式分别为：
2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－2600kJ/mol，C2H4（g）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－1411kJ/mol。
又知氧炔焰的温度比乙烯燃烧时火焰的温度高。
据此，下列说法错误的是（ ）
A．物质的燃烧热越大，火焰温度越高
B．烃完全燃烧时，火焰温度的高低不仅仅取决于其燃烧热的高低
C．相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时，乙炔放热较少
D．1mol乙烯完全燃烧生成气态产物时，放出的热量小于1411kJ
13．人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示：
C6H12O6（s）＋6O2（g）＝6CO2（g）＋6H2O（l） ΔH＝－2800.6kJ/mol，如果某人每天消耗12540kJ热量，则他每天至少要摄入葡萄糖的质量为（ ）
A．806g B．1000g C．1250g D．1500g
14．已知：
2SO2（g）＋O2（g）＝2SO3（g） ΔH＝－196.6kJ/mol.实验测得4molSO2发生上述化学反应时放出314.3kJ的热量，SO2的转化率最接近于（ ）
A．40% B．50% C．80% D．90%
二、非选择题
1．实验室利用如图装置进行中和热的测定。
回答下列问题：
（1）该图中有两处未画出，它们是____________、____________。
（2）在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是____________。
（3）如果用0.50mol/L的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的“中和热”将____________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；原因是____________。
2．能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会人类面临的严峻课题，回答下列问题：
（1）我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家，下列关于煤作燃料的论点正确的是____________（填字母）。
A．煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单燃烧掉太可惜了，应该综合利用
B．煤是发热很高的固体燃料，我国煤炭资源相对集中，开采成本低，用煤作燃料实惠
C．煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘，对环境污染严重
D．通过洁净煤技术，如煤的气化和液化，以及烟气脱硫，不仅减轻了燃煤污染，还能提高煤燃烧的热利用率
（2）乌克兰科学家将铜和铁混合熔化制成多孔金属，
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