化学反应与能量复习带答案.docx
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化学反应与能量复习带答案
化学反应与能量复习
1、反应热、焓变（△H）
（1）任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，能量变化通常表现为热量变化，及放出热量或吸收热量。
（2）焓（H）是与内能有关的物理量。
焓变（△H）是指在一定条件下，生成物与反应物的焓值差，它是恒压条件下化学反应的反应热，它决定来某一化学反应吸收或放出的热量。
焓变值得符号是△H，单位常用kJ/mol。
注：
a、反应热的值受多种因素影响【如测定条件（温度、压强）、反应物的物质的量，物质的聚集状态等】的影响。
中学化学一般研究的是一定压强下，在敞口容器中发生的反应所放出或吸收的热量，此条件下的反应热才是焓变。
b、许多化学反应的反应热可以通过实验用量热计直接测得。
c、同一化学反应，物质的化学计量数不同，则△H的符号，单位相同，数值不同，数值与化学计量数对应成正比。
2、化学反应伴随能量变化的微观解释
化学反应的实质是旧的化学键断裂和新的化学键形成的过程，，旧的化学键断裂需吸收能量，新的化学键形成需放出能量，由于吸收和放出的能量不同，必然导致化学反应会吸收或放出能量。
3、放热反应和吸热反应
（1）常见的放热过程：
燃烧、酸碱中和、活泼金属与水或酸反应、铝热反应、多数化合反应、原子结合为分子等。
在溶于水的过程中放热的有：
固体NaOH、熟石灰、浓硫酸、SO3。
（2）常见的吸热过程：
多数分解反应、金属的冶炼（铝热反应除外）、分子拆成原子等。
在溶于水的过程中吸热的有：
绝大多数的硝酸盐，所有铵盐，例如KNO3、NH4NO3。
4、△H的计算方法：
△H＝生成物能量总和－反应物能量总和＝反应物键能总和－生成物键能总和
5、反应热与物质稳定性的关系：
不同物质的能量（即焓）是不同的，对于物质的稳定性而言，存在着“能量越低越稳定”的规律，因此，对于同素异形体或同分异构体之间的相互转化，若为放热反应，则生成物能量低，生成物稳定；若为吸热反应，则反应物能量低，反应物稳定。
6、热化学方程式
（1）书写热化学方程式的注意事项
①要注明温度、压强，但中学所用的△H数据一般都是25℃、101Kpa下的数据，因此可不特别注明。
②须注明△H的“＋”与“－”。
“＋”表示吸收热量，“－”表示放出热量。
③要注明反应物和生成物的聚集状态。
g表示气体，l表示液体，s表示固体，热化学方程式中不用气体符号或沉淀符号。
④热化学方程式各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。
因此热化学方程式中化学计量数可以是整数也可以是分数。
⑤注意热化学方程式表示反应已完成的数量，由于△H与反应完成的物质的量有关，所以化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应。
即对于相同的物质反应，当化学计量数不同，其△H也不同。
当化学计量数加倍时，△H也加倍。
当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
⑥对于化学式形式相同的同素异形体，还必须在化学是后面标明其名称。
如C（s，石墨）
⑦可逆反应的热化学方程式，表示完全反应的反应热。
例如：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）；△H=－197kJ/mol
热化学方程式一般（写或不写）反应条件。
7、中和热
（1）注意：
稀溶液是指物质溶于大量水，即大量水中物质的溶解热效应忽略不计；一般是指酸、碱的物质量浓度均小于或等于1mol·L－1；
中和热不包含离子在水中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应；
中和反应的实质是H+和OH－化合生成水，H+（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）；△H＝－57.3kJ/mol表示强酸强碱稀溶液反应的中和热；
弱酸弱碱因为电离时要吸热或电离出的H+和OH物质的量小于对应酸碱的物质的量，所以弱酸弱碱参加的中和反应，其中和热△H＞－57.3kJ/mol，表示中和热偏小。
测定中和热实验关键因素：
酸与碱充分反应；防止热量散失，酸碱溶液浓度等。
如浓硫酸与碱反应。
⑥若反应过程中有其他物质生成（生成沉淀的反应一般为放热反应），这部分反应热也不包含在中和热内，生成沉淀的反应测得中和热偏高。
（2）书写中和热的热化学方程式时，以生成1molH2O为标准来配平其余物质的化学计量数。
练习：
1．热化学方程式C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g） ΔH＝＋131.3kJ/mol表示（ ）
A．碳和水反应吸收131.3kJ能量
B．1mol碳和1mol水反应生成1mol一氧化碳和1mol氢气并吸收131.3kJ热量
C．1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，吸收热量131.3kJ
D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3kJ
解析：
选C。
依据反应热的概念，反应热表示按照热化学方程式中化学计量数的物质的量反应时，吸收或放出的热量，单位是kJ/mol，该热化学方程式表示：
1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，吸收131.3kJ的热量。
特别要指明水的状态。
2．下列中和反应的热化学方程式可用H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1来表示的是（ ）
A．CH3COOH（aq）＋NaOH（aq）===CH3COONa（aq）＋H2O（l） ΔH＝－Q1kJ·mol－1
B．
H2SO4（浓，aq）＋NaOH（aq）===
Na2SO4（aq）＋H2O（l） ΔH＝－Q2kJ·mol－1
C．HNO3（aq）＋NaOH（aq）===NaNO3（aq）＋H2O（l） ΔH＝－Q3kJ·mol－1
D．H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）ΔH＝－Q4kJ·mol－1
解析：
选C。
CH3COOH是弱电解质，电离过程会吸热，故A错误；浓H2SO4稀释时要放热，故B错误；H2SO4和Ba（OH）2反应过程中除了氢离子和氧氧根离子反应放热，硫酸钡沉淀的生成也伴随有热量变化，故D错误。
3．根据以下三个热化学方程式：
2H2S（g）＋3O2（g）===2SO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－Q1kJ/mol，2H2S（s）＋O2（g）===2S（s）＋2H2O（l） ΔH＝－Q2kJ/mol，2H2S（s）＋O2（g）===2S（s）＋2H2O（g） ΔH＝－Q3kJ/mol，判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是（ ）
A．Q1＞Q2＞Q3B．Q1＞Q3＞Q2
C．Q3＞Q2＞Q1D．Q2＞Q1＞Q3
解析：
选A。
S（s）＋O2（g）===SO2（g）为放热反应，故Q1＞Q2；H2O（g）===H2O（l）放热，故Q2＞Q3。
4．白磷与氧气可发生如下反应：
P4＋5O2===P4O10。
已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—PakJ/mol、P—ObkJ/mol、POckJ/mol、OOdkJ/mol。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是（ ）
A．（6a＋5d－4c－12b）kJ/molB．（4c＋12b－6a－5d）kJ/mol
C．（4c＋12b－4a－5d）kJ/molD．（4a＋5d－4c－12b）kJ/mol
解析：
选A。
一个P4分子中含有6个P—P键，一个O2分子中含有1个OO键，一个P4O10分子中含有12个P—O键和4个P===O键。
反应P4＋5O2===P4O10中，反应物键能总和为（6a＋5d）kJ/mol，生成物键能总和为（12b＋4c）kJ/mol，ΔH＝（6a＋5d－12b－4c）kJ/mol。
5．已知热化学方程式：
SO2（g）＋
O2（g）
SO3（g） ΔH＝－98.32kJ·mol－1，现有4molSO2参加反应，当放出314.3kJ热量时，SO2的转化率最接近于（ ）
A．40%B．50%
C．80%D．90%
解析：
1molSO2完全反应放出98.32kJ的热量，当放出314.3kJ热量时，消耗了3.2molSO2，SO2的转化率为80%。
答案：
C
6．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式为（ ）
A．N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）ΔH＝2（a－b－c）kJ·mol－1
B．N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）ΔH＝2（b－a）kJ·mol－1
C.
N2（g）＋
H2（g）===NH3（l）ΔH＝（b＋c－a）kJ·mol－1
D.
N2（g）＋
H2（g）===NH3（g）ΔH＝（a＋b）kJ·mol－1
答案 A
解析 N2、H2反应生成NH3的过程可分为如下过程：
molN2（g）＋
molH2（g）
1molN＋3molH
1molNH3（g）
1molNH3（l），故A项正确。
7．已知：
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1
CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890kJ·mol－1
现有H2与CH4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O（l），若实验测得反应放热3695kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是（ ）
A．1∶1B．1∶3C．1∶4D．2∶3
解析：
设H2与CH4的物质的量分别是xmol和ymol，则x＋y＝
，
＋890y＝3695，解得x≈1.25，y≈3.75，故原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是1∶3。
答案：
B
8.将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50mL）。
下列叙述正确的是（ ）
A.做该实验时环境温度为22℃B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.00mol·L－1D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
答案 B
解析 从图中曲线可以看出，温度为22℃时，V1为5mL，则V2为45mL，此时已经开始发生中和反应，所以22℃一定不是做该实验时的环境温度，A错；由曲线可知，随V1的增多，溶液温度升高说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1＝30mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c（NaOH）＝
＝1.50mol·L－1，C错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的，D错。
9.下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是（ ）
①C（s）+O2（g）
CO2（g） ΔH1C（s）+O2（g）
CO（g） ΔH2
②S（s）+O2（g）
SO2（g） ΔH3S（g）+O2（g）
SO2（g） ΔH4
③H2（g）+O2（g）
H2O（l） ΔH52H2（g）+O2（g）
2H2O（l） ΔH6
④CaCO3（s）
CaO（s）+CO2（g） ΔH7CaO（s）+H2O（l）
Ca（OH）2（s） ΔH8
A.①B.④C.②③④D.①②③
解析:
本题主要考查对“ΔH”的理解,明确“ΔH”既
有“+”“-”,又有数值大小。
碳与氧气反应放热,即ΔH1<0,
ΔH2<0,CO再与O2作用时又放热,所以ΔH1<ΔH2;固态硫变为气态硫蒸气时吸收热量,故在与O2作用产生同样多的SO2时,气态硫放出的热量多,即Δ
H3>ΔH4;发生同样的燃烧反应,物质的量越多,放出的热量越多,故ΔH5>ΔH6;碳酸钙分解吸收热量,ΔH7>0,CaO与H
2O反应放出热量,ΔH8<0,显然ΔH7>ΔH8。
故本题答案为C。
答案:
C
10．已知2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）；ΔH＝－484kJ/mol
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）；ΔH＝－572kJ/mol
若在标准状况下，将H2和O2组成的混合气体点燃爆炸后再恢复到标准状况，气体体积减少33.6L，则反应放出的热量是______kJ。
解析：
据2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）；ΔH＝－572kJ/mol
反应了 3mol（3×22.4L）放热572kJ
则 33.6Lx
故
＝
x＝286kJ
答案：
286kJ
11、书写热化学反应方程式
①含11．2gKOH的稀溶液与1L0．1mol·L－1H2SO4溶液反应放出11．46kJ的热量，写出该反应的热化学方程式
1、KOH（aq）＋1/2H2SO4（aq）===1/2K2SO4（aq）＋H2O（l）；
ΔH=－57．3kJ/mol
②已知：
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）ΔH=-566kJ/mol
Na2O2（s）+CO2（g）=Na2CO3（s）+
ΔH=-226kJ/mol
则CO（g）与Na2O2（s）反应放出509kJ热量时，电子转移数为
3、2NA或1.204*1024
③25℃、101kPa时，32gC的最低价气态氢化物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出1780．6kJ的热量，写出该反应的热化学方程式
5、CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）;△H=-890.3KJ·mol-1
④N2H4（l）和H2O2（l）常作火箭推进器的燃料，反应后的产物无污染。
已知8gN2H4（l）与足量H2O2（l）完全反应，产物均为气体时，放出热量为160.35kJ，试写出该反应的热化学方程式：
。
7、N2H4（l）+2H2O2（l）=N2（g）+4H2O（g）
H=-641.40kJ·mol-1
⑤高温下Fe2O3与Al单质剧烈反应（置换反应）。
在25℃、101kPa下测得每转移3mole-放热416.
4kJ该反应的热化学方程式是。
9、Fe2O3（s）+2Al（s）=Al2O3（s）+2Fe（s）ΔH=–832.8kJ/mol
⑥向某恒温恒容容器中充入H2、N2单质各1mol，到达平衡状态时N2的转化率为20%，反应放热18.4kJ，写出该反应的热化学方程式
10、N2（g）+3H2（g）2NH3（g）;△H=-92kJ/mol
12．已知：
H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1，计算下列中和反应放出的热量。
（1）用20gNaOH配成的稀溶液跟足量的稀盐酸反应，能放出________kJ的热量。
（2）用0.1molBa（OH）2配成的稀溶液跟足量的稀硝酸反应，能放出________kJ的热量。
（3）用1mol醋酸稀溶液和足量NaOH稀溶液反应，放出的热量________（填“大于”“小于”或“等于”）57.3kJ，理由是________________________________________________________________________。
（4）1L0.1mol·L－1NaOH溶液分别与①醋酸溶液、②浓硫酸、③稀硝酸恰好反应时，放出的热量分别为Q1、Q2、Q3（单位：
kJ）。
则它们由大至小的顺序为________。
解析：
由于CH3COOH电离要吸收热量，所以CH3COOH（aq）与NaOH（aq）中和放热要少些。
浓硫酸稀释时放出大量热，所以（4）中Q2最大。
答案：
（1）28.65
（2）11.46
（3）小于 醋酸电离需要吸热
（4）Q2＞Q3＞Q1
13．2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）反应过程的能量变化如图所示。
已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH＝－99kJ·mol－1。
请回答下列问题：
（1）该反应属于________反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）图中A、C分别表示________、________。
（3）从化学键的角度分析，E、F分别代表什么意义？
E________；F________。
（4）改变反应条件可改变E值大小，如加入V2O5作催化剂，可使E值减小。
E的大小对该反应的反应热有无影响？
________。
（5）图中ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：
（1）因ΔH＝－99kJ·mol－1<0，故为放热反应。
（2）分析图象，纵坐标为能量变化，横坐标为反应过程，则A代表起始能量（即反应物的总能量），C代表终态能量（即生成物的总能量）。
（3）从化学键的角度分析化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的生成，故E表示破坏旧键吸收的能量，F表示形成新键释放的能量，ΔH表示破坏旧键吸收的能量与形成新键释放的能量差（即反应的热效应）。
（4）ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，由于E值改变时A和C并不发生变化，故对反应热无影响。
（5）图中ΔH应表示2molSO2（g）在完全转化为2molSO3（g）时的焓变，即ΔH＝－99kJ·mol－1×2＝－198kJ·mol－1。
答案：
（1）放热
（2）反应物的总能量 生成物的总能量
（3）断裂旧键吸收的能量
形成新键释放的能量
（4）无影响 （5）－198
14．
（1）已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）
ΔH＝－57.3kJ·mol－1。
若向三份等体积、等物质的量浓度的NaOH溶液中分别加入：
稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸至恰好完全反应，并将上述过程中放出的热量分别记为Q1kJ、Q2kJ、Q3kJ。
则三者的大小关系是________（用Q1、Q2、Q3表示）。
（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________；反应需要测量温度，每次测量温度后都必须采取的操作是________
_________________________________________________________。
（3）实验室用50mL0.50mol·L－1盐酸、50mL0．55mol·L－1NaOH溶液利用上图装置，进行测定中和热的实验。
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．反应前盐酸的温度B．反应前盐酸的质量
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
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH为________。
答案
（1）Q1（2）减少热量损失 用水将温度计冲洗干净，并用滤纸擦干
（3）ACE
（4）－51.8kJ·mol－1
解析 中和热的反应方程式中H＋、OH－指的强酸、强碱，生成1mol的水。
若用弱酸与NaOH反应，由于弱酸电离要吸收热量，CH3COOH放热少，浓H2SO4溶于水放出热量，故CH3COOH、浓H2SO4、HNO3消耗等量NaOH时放出热量的大小关系为Q1中和热的测定是以“强酸、强碱的稀溶液反应生成1mol液态水时所放出的热量”为标准的，所以中和热与所取用的酸碱的量无关。
实验时泡沫塑料板上开的小孔不大是为了防止热量的损失。
读取混合液的温度时要把握好，一定要读取混合液的最高温度。
第一次测量，盐酸和NaOH的平均温度为
＝20.05℃，反应体系的温度变化Δt＝23.2℃－20.05℃＝3.15℃
ΔH1＝－
＝－
×3.15kJ·mol－1＝－52.67kJ·mol－1，
同理可算出第二次测量
ΔH2＝－
×3.1kJ·mol－1＝－51.83kJ·mol－1，
第三次测量
ΔH3＝－
×3.05kJ·mol－1＝－51.00kJ·mol－1，由三次平均可求出该反应的中和热为51.8kJ·mol－1。
15.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1，又知电解质的电离是吸热过程。
向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入下列物质：
①稀醋酸；②浓硫酸；③稀硝酸，恰好完全反应。
则其焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是（ ）
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1＝ΔH3>ΔH2D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
答案 D
解析 因为稀醋酸是弱酸，难电离，电离时吸热，浓硫酸溶于水时放热，故中和反应时放出的热量Q（浓硫酸）>Q（稀硝酸）>Q（稀醋酸），又因放热反应中ΔH为负值，即ΔH＝－Q，故ΔH2<ΔH3<ΔH1，因而选D。
16.已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1。
回答下列问题：
（1）用含20gNaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出kJ的热量。
（2）用含2molH2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反应，此反应的中和热ΔH＝。
（3）如果将
（1）反应中的稀盐酸换成稀醋酸，反应放出的热量（填“大于”、“小于”或“等于”）原来的。
答案
（1）28.65
（2）－57.3kJ·mol－1 （3）小于
解析
（1）20gNaOH的物质的量为0.5mol，所以0.5molNaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5mol×57.3kJ·mol－1＝28.65kJ。
（2）据中和热的定义可知，中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关，中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1。
（3）因醋酸为弱酸，与NaOH溶液中和时，需不断地电离出H＋，而电离过程要吸收热量，故反应放出的热量会减小。
17.如图所示，在800mL的大烧杯中放入碎纸屑把盛有50mL0.50mol·L－1盐酸的100mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。
用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根环形玻璃搅拌棒和一支温度计，测定溶液的温度。
迅速往盐酸中加入50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，盖好盖子，搅拌溶液，观察温度的变化。
当温度保持稳定时，记录读数，取出装有反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。
重复进行三次实验。
用这一实验可以粗略测定中和热。
（1）烧杯间填满碎纸屑的作用是
。
（2）要重复进行三次实验的目的是
。
（3）烧杯若不盖泡沫塑料板，求得的中和热数值将（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（4）实验中若改用60mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行上述反应，与上述实验相比，所放出的热量（填“相等”或“不相等”），所求中和热（填“相等”或“不相等”），理由是
。
（5）三次实验测得的数据中，起始时盐酸与NaOH溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差（t2－t1）分别为①2.3℃，②2.4℃，③2.5℃。
则最终代入计算式的温度差的平均值为℃。
答案
（1）保温隔热减少实验过程中热量的损失
（2）多次计算求平均值以减少实验过程中的误差
（3）偏小 （4）不相等 相等
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