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·mol1 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．ΔH1增大，ΔH2减小 B．ΔH1增大，ΔH2增大 C．ΔH1减小，ΔH2减小 D．ΔH1不变，ΔH2不变

5．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

－

ΔH＝－571.6 kJ·mol1

2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

－

ΔH＝－1 452 kJ·mol1 ＋－

H(aq)＋OH(aq)===H2O(l)

－

ΔH＝－57.3 kJ·mol1 下列说法正确的是( )

－

A．H2(g)的燃烧热为571.6 kJ·mol1

111－B.H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol1 222C．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·mol1

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( ) ．．．

1A．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)＋

2O2(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11

溶液发生反应的热化学方程式为H2SO4(l)＋KOH(l)＝K2SO4(l)＋H2O(l) ΔH＝－57.3

22kJ/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·湖南四市联考] 以NA代表阿伏加德罗常数，有关反应C2H2(g)＋

5

2

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·L1。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

1－

(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol1

2(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol1

－

1－

(3)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ·mol1

2

(4)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ·mol1 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、乙、丙、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·mol1 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)

－

ΔH＝－393.5 kJ·mol1

Ⅱ.2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

－

ΔH＝－566 kJ·mol1

Ⅲ.TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)

－

ΔH＝＋141 kJ·mol1

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________________________________________________________________________。

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

－

量叫活化能，其单位通常用kJ·mol1表示。请认真观察图K17－4，然后回答问题。

800 ℃、Ar

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：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol1，该反应的活化

2能为167.2 kJ·mol1，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·mol1) －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．C [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·mol1，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·mol1，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·mol1。

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，ΔH>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．C [解析] 依题意，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 ℃

ΔH＝－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) ΔH＝－115.6 kJ/mol；(3)设H—Cl400 ℃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，ΔH越小，反之亦然

－

③H2Se(g)===Se(s)＋H2(g) ΔH＝＋81 kJ·mol1 (2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)

－

ΔH＝－1 520.0 kJ·mol1

(3)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

－

ΔH＝－91 kJ·mol1

－

(4)①－80 kJ·mol1

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·mol1。

－－－

(3)ΔH＝反应物总能量－生成物总能量＝419 kJ·mol1－510 kJ·mol1＝－91 kJ·mol1，故

－

该反应的热化学方程式为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－91 kJ·mol1。

(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：TiO2(g)

－1

＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g) ΔH＝－80 kJ·mol。

－

13．(1)放热 需要 －(E1－E2)kJ·mol1

－

(2)409 kJ·mol1 (3)使用了催化剂 (4)升高温度

－

(5)①N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－577 kJ·mol1

[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ΔH＝－(E1－E2)kJ·mol1；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·mol1＝409 kJ·mol1。

(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)，ΔH＝反应物的总键

－－－－

能－生成物的总键能＝167 kJ·mol1＋386 kJ·mol1×4＋498 kJ·mol1－946 kJ·mol1－460

－－

kJ·mol1×4＝－577 kJ·mol1，所以N2H4燃烧的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋

－

2H2O(g) ΔH＝－577 kJ·mol1。

点燃

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