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第17讲 化学反应与能量变化(基础训练+提升训练+挑战训练,含精细解析及解题方法)


[第 17 讲 化学反应与能量变化] 基础热身 1.下列说法正确的是( ) A.物质的化学变化都伴随着能量变化 B.凡是吸热反应都需要加热 - C.表示中和热的热化学方程式:NaOH+HCl===NaCl+H2O ΔH=-57.3 kJ· mol 1 D.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量更多 2.下列变化中,一定不存在化学能与热能相互转化的是( ) A.铝热反应 B.金属钝化 C.干冰气化 D.燃放爆竹 3.H2 与 O2 发生反应的过程用模型图示如下(“—”表示化学键):下列说法不正确的是 )

(

图 K17-1 A.过程Ⅰ是吸热过程 B.过程Ⅲ一定是放热过程 C.该反应过程所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键 D.该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行 + - 4.已知:①H (aq)+OH (aq)===H2O(l) ΔH1;②2SO2(g)+O2(g)?? 2SO3(g) ΔH2。 其他条件不变时,改变反应物的量,则下列判断正确的是( ) A.Δ H1 增大,Δ H2 减小 B.Δ H1 增大,Δ H2 增大 C.ΔH1 减小,Δ H2 减小 D.Δ H1 不变,Δ H2 不变 5.已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) - Δ H=-571.6 kJ· mol 1 2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) - Δ H=-1 452 kJ· mol 1 + - H (aq)+OH (aq)===H2O(l) - Δ H=-57.3 kJ· mol 1 下列说法正确的是( ) - A.H2(g)的燃烧热为 571.6 kJ· mol 1 1 1 1 - B. H2SO4(aq)+ Ba(OH)2(aq)=== BaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol 1 2 2 2 C.同质量的 H2(g)和 CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)放出的热量多 - D.3H2(g)+CO2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=+131.4 kJ·mol 1

能力提升 6.下列过程都与热量变化有关,其中表述不正确的是( ...

)

1 A.CO(g)的燃烧热是 283.0 kJ/mol,则表示 CO(g)燃烧反应的热化学方程式为 CO(g)+ 2 O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/mol B.稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热为 57.3 kJ/mol,则表示稀硫酸与稀氢氧化钾 1 1 溶液发生反应的热化学方程式为 H2SO4(l)+KOH(l)= K2SO4(l)+H2O(l) 2 2 kJ/mol C.铝热反应是放热反应,但需要足够的热量才能使反应发生 D.水的电离过程是吸热过程,升高温度,水的离子积增大、pH 减小 7 . [2012· 南 四 市 联 考 ] 以 NA 代 表 阿 伏 加 德 罗 常 数 , 有 关 反 应 C2H2(g) + 湖 5 2 ΔH=-57.3

O2(g)― →2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300 kJ/mol,下列关于该热化学方程式的说法正确的是 ( ) A.有 10NA 个电子转移时,该反应放出 2 600 kJ 的能量 B.有 NA 个水分子生成且为液体时,吸收 1 300 kJ 的能量 C.有 4NA 个碳氧共用电子对生成时,放出 1 300 kJ 的能量 D.有 8NA 个碳氧共用电子对生成时,放出 1 300 kJ 的能量 8.[2012· 湖南四市九校联考] 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=+Q1 mol·L 1。室温下,若将 1 mol 无水硫酸铜溶解为溶液时放热 Q2 kJ,则 Q1 与 Q2 的关系为( A.Q1>Q2 B.Q1=Q2 C.Q1<Q2 D.无法比较 9.已知下列热化学方程式: 1 - (1)H2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH1=a kJ·mol 1 2 (2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol
-1





)

1 - (3)H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH3=c kJ·mol 1 2 (4)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH4=d kJ· mol 1 下列关系式正确的是( ) A.a<c<0 B.b>d>0 C.2c=b>0 D.2c=d<0 10. 已知甲、 丙、 乙、 丁代表 4 种纯净物。 甲(g)+2 乙(g)??丙(g)+丁(g) ΔH=-a kJ· mol -1 (a>0),下列说法正确的是( ) A.甲(g)的能量一定大于丙(g)的能量 B.该反应不需要加热 C.1 mol 甲(g)与 2 mol 乙(g)的总能量高于 1 mol 丙(g)和 1 mol 丁(g)的总能量 - D.该反应表示:1 mol 甲(g)与 2 mol 乙(g)在一定条件下反应放出的热量为 a kJ·mol 1 11. [2012· 北京卷, 节选] 用 Cl2 生产某些含氯有机物时会产生副产物 HCl。 利用反应 A,


可实现氯的循环利用。 反应 A:4HCl+O2????2Cl2+2H2O 400 ℃ 已知:ⅰ.反应 A 中,4 mol HCl 被氧化,放出 115.6 kJ 的热量。
CuO/CuCl2

(1)H2O 的电子式是________。 (2) 反 应 A 的 热 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________。 (3)断开 1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为________kJ,H2O 中 H—O 键比 HCl 中 H—Cl 键(填“强”或“弱”)________。 12.热力学标准态(298 K、101 kPa)下,由稳定单质发生反应生成 1 mol 化合物的反应 热叫该化合物的生成热(ΔH)。 图 K17-2 为第ⅥA 族元素氢化物 a、b、c、d 的生成热数据示意图。试完成下列问题: - ① 写 出 第 ⅥA 族 元 素 中 含 有 18e 的 两 种 氢 化 物 的 电 子 式 ______________ 、 ______________。 ② 请 你 归 纳 : 非 金 属 元 素 氢 化 物 的 稳 定 性 与 氢 化 物 的 反 应 热 ΔH 的 关 系 ________________________________________________________________________。 ③硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学反应方程式为 : ________________________________________________________________________。

图 K17-2

图 K17-3 (2)在 25 ℃、101 kPa 下,已知 SiH4 气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每 转 移 1 mol 电 子 放 热 190.0 kJ , 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 根 据 图 K17 - 3 写 出 反 应 : CO(g) + 2H2(g) ? ? CH3OH(g) 的 热 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________。 (4)由金红石(TiO2)制取单质 Ti,涉及的步骤为:TiO2― →TiCl4 ― → Ti ― Mg 已知:Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) - Δ H=-393.5 kJ· mol 1 Ⅱ.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) - Δ H=-566 kJ· mol 1 Ⅲ.TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g) - Δ H=+141 kJ· mol 1 ①则 TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g)的 ΔH=________。 ② 反 应 TiCl4 + 2Mg===2MgCl2 + Ti 在 Ar 气 氛 中 进 行 的 理 由 是 ________________________________________________________________________。
800 ℃、Ar

挑战自我 13. 在化学反应中, 只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞才可能发 生化学反应, 这些分子被称为活化分子。 使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能 -1 量叫活化能,其单位通常用 kJ· mol 表示。请认真观察图 K17-4,然后回答问题。

图 K17-4 (1)图中所示的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应,该反应________(填“需 要 ” 或 “ 不 需 要 ”) 加 热 , 该 反 应 的 ΔH = ________________________________________________________________________ (用含 E1、E2 的代数式表示)。 1 - (2)已知热化学方程式: 2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ· H mol 1, 该反应的活化 2 能为 167.2 kJ· mol 1,则其逆反应的活化能为________。 (3)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能大大降低,活化分子百分数增 多 , 反 应 速 率 加 快 , 你 认 为 最 可 能 的 原 因 是 ________________________________________________________________________。 (4) 你 还 知 道 有 哪 些 措 施 可 以 使 活 化 分 子 百 分 数 增 大 ? ________________________________________________________________________。 (5)通常把拆开 1 mol 化学键所吸收的热量看成该化学键的键能。 已知部分化学键的键能 如下: 化学键 键能(kJ· mol )
-1 -

N—H 386

N—N 167

O===O 498

N≡N 946

O—H 460

发射神舟飞船的长征火箭用了肼(N2H4,气态)为燃料,试写出它在氧气中燃烧生成了 N2 和 气 态 水 的 热 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________。 课时作业(十七) 1.A [解析] Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 的反应是吸热反应,但是不需要加热,B 项错 误;热化学方程式中应注明各物质的聚集状态,C 项错误;硫固体变为硫蒸气吸收热量,故 等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量少,D 项错误。 2.C [解析] 干冰的气化为物理变化,不存在化学能与热能的转化。 3.D [解析] 过程Ⅰ是旧化学键断裂的过程,为吸热过程,而过程Ⅲ为新化学键形成 的过程,是放热过程,故 A、B、C 项均正确;该反应可通过燃料电池,实现化学能到电能 的转化,D 项错误。 4.D [解析] ΔH1 表示稀溶液中强酸与强碱反应生成 1 mol 水的反应热,与反应物的量 无关;ΔH2 表示 2 mol 二氧化硫气体与 1 mol 氧气完全反应生成 2 mol 三氧化硫气体的反应

热,与反应物的量无关。 - 5. [解析] A 项中由已知热化学方程式可知 H2(g)的燃烧热为 285.8 kJ· C mol 1, 不正确; B 项中有 BaSO4(s)生成,而生成 BaSO4 也是放热的,所以放出的热量比 57.3 kJ 多,即 B 项 - 中 ΔH < - 57.3 kJ· mol 1 , 不 正 确 ; D 项 中 按 盖 斯 定 律 可 知 正 确 的 是 3H2(g) + - CO2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-131.4 kJ· mol 1。 6.B [解析] 中和热是指强酸强碱的稀溶液,不是液态的硫酸与液态的氢氧化钾反应, 其状态应表示为(aq),B 项错误。 7.D [解析] 每有 1 mol C2H2 参加反应,转移 10 mol 电子,放出 1 300 kJ 能量,A 项 错误;由热化学方程式看出,该反应为放热反应,B 项错误;1 mol CO2 分子中含有 4 mol 碳氧共用电子对,有 8NA 个碳氧共用电子对生成时,即生成了 2 mol CO2,放出 1 300 kJ 的 能量,C 项错误,而 D 项正确。 8.A [解析] 胆矾溶于水时溶液温度降低,可知其为吸热过程,Δ H>0,由下图所示 关系,根据盖斯定律,则有 Q=Q1+(-Q2)>0,则 Q1>Q2。

9.D [解析] 等物质的量的氢气燃烧,生成液态水比生成气态水放出的热量多,故 c <a<0,A 项错误;氢气燃烧放热,反应热 ΔH<0,B、C 项错误;2 mol H2 燃烧生成液态 水的热效应是 1 mol H2 燃烧生成液态水的热效应的 2 倍,D 项正确。 10. [解析] 依题意, C 该反应正反应是放热反应, 它只表示反应物 1 mol 甲(g)与 2 mol 乙(g)的总能量高于生成物 1 mol 丙(g)和 1 mol 丁(g)的总能量,并不能表示甲(g)的能量一定 大于丙(g)的能量,故 A 项错误,C 项正确;很多放热反应也必须先加热才能进行,故 B 项 错误; 该反应方程式表示 1 mol 甲(g)与 2 mol 乙(g)恰好完全反应生成气态丙和气态丁时放出 的热量为 a kJ,由于该反应是可逆反应,1 mol 甲(g)与 2 mol 乙(g)并不能完全反应,放出的 热量小于 a kJ。 11.(1)H ? O ?,? ? H (2)4HCl(g)+O2(g)????2Cl2(g)+2H2O(g) 400 ℃ Δ H=-115.6 kJ/mol (3)32 强 [解析] (1)H2O 是共价化合物,原子间通过共用电子对结合,故 H2O 的电子式为:H ? O ?,? ? H;(2)利用反应 A 与题中信息“氧化 4 mol HCl 放出 115.6 kJ 的热量”可写出热 化学方程式:4HCl(g)+O2(g)????2Cl2(g)+2H2O(g) Δ H=-115.6 kJ/mol;(3)设 H—Cl 400 ℃ 键键能为 x kJ/mol、H—O 键键能为 y kJ/mol,依据②中热化学方程式和题干中已知数据有: 4x+498-243×2-4y=-115.6,解之得:y-x=32,说明 H—O 键与 H—Cl 键键能相差 32 kJ/mol。因为“键能越大,键越牢固”,所以 H—O 键强于 H—Cl 键。
CuO/CuCl2 CuO/CuCl2

12.(1)①H ? O ?,? ? O ?,? ? H H ? S ?,? H ? ②非金属元素氢化物越稳定,Δ H 越小,反之亦然 - ③H2Se(g)===Se(s)+H2(g) ΔH=+81 kJ· mol 1 (2)SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l) - Δ H=-1 520.0 kJ· mol 1 (3)CO(g)+2H2(g)?? CH3OH(g) - Δ H=-91 kJ· mol 1 - (4)①-80 kJ· mol 1 ②防止高温下 Mg(Ti)与空气中的 O2(或 CO2、N2)作用 [解析] (2)SiH4 气体在氧气中完全燃烧的化学方程式为:SiH4+2O2=====SiO2+2H2O, 由方程式可知,1 mol SiH4 完全燃烧转移 8 mol 电子,故热化学方程式为 SiH4(g)+ - 2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1 520.0 kJ· mol 1。 - - - (3)ΔH=反应物总能量-生成物总能量=419 kJ· mol 1-510 kJ· mol 1=-91 kJ· mol 1, 故 -1 该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)?? CH3OH(g) ΔH=-91 kJ· mol 。 (4)将已知热化学方程式按顺序编号为①②③, 根据盖斯定律 2×①-②+③可得: 2(g) TiO -1 +2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=-80 kJ· mol 。 -1 13.(1)放热 需要 -(E1-E2)kJ· mol -1 (2)409 kJ· mol (3)使用了催化剂 (4)升高温度 - (5)①N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-577 kJ·mol 1 [解析] (1)据图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应,反应 - 热为Δ H=-(E1-E2)kJ· mol 1;由于反应物的总能量低于活化分子的最低能量,因此反应需 要加热。 (2)由图可知,逆反应的活化能应为生成物总能量加上反应热再加上反应物的活化能, - - 即(241.8+167.2)kJ· mol 1=409 kJ· mol 1。 (3)催化剂改变了反应历程,降低了反应的活化能,因此,降低反应活化能的唯一措施 是使用催化剂。 (4)升高温度可以使分子的能量都增大,故活化分子百分数增大。 (5)N2H4 燃烧的化学方程式为 N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g),Δ H=反应物的总键 - - - - 能-生成物的总键能=167 kJ· mol 1+386 kJ· mol 1×4+498 kJ· mol 1-946 kJ· mol 1-460 - - kJ· mol 1×4=-577 kJ· mol 1,所以 N2H4 燃烧的热化学方程式为 N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+ - 2H2O(g) ΔH=-577 kJ· mol 1。
点燃


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