1、学年 选修4 第一章 化学反应与能量章末复习学案化学反应与能量一、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
2、.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
3、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)=Na
4、2CO3(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
5、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
6、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)()AC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJ/mol(燃烧热)BBNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJ/mol(中和热)CCS(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJ/mol(反应热)DD2NO2=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,
7、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
8、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)H24
9、4 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(
10、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
11、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
12、(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,
13、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
14、(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
15、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
16、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;
17、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
18、(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
19、)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
20、(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
21、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
22、_。(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
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