(论文)高考化学58个考点全程复习之考点03_化学反应中的能量变化

考点3 化学反应中的能量变化1 复习重点了解化学反应中的能量变化了解放热反应吸热反应理解反应热燃烧热中和热及书写热反应方程式2难点聚焦一、反应热 1、化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。反应热用符号H表示，单位一般采用kJ/mol。当H为负值为放热反应；当H为正值为吸热反应。测量反应热的仪器叫做量热计。 2、燃烧热：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，叫做该物质的燃烧热。 3、中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。中学阶段主要讨论强酸和强碱的反应。二、热化学方程式 1、书写热反应方程式应注意的问题： (1)由于反应热的数值与反应的温度和压强有关，因此必须注明，不注明的是指101kPa和25时的数据。 (2)物质的聚集状态不同，反应热的数值不同，因此要注明物质的聚集状态。 (3)热化学方程式中的化学计量数为相应物质的物质的量，它可以是整数，也可以是分数。 2、书写热化学方程式的一般步骤 (1)依据有关信息写出注明聚集状态的化学方程式，并配平。 (2)根据化学方程式中各物质的化学计量数计算相应的反应热的数值。 (3)如果为放热反应H为负值，如果为吸热反应则H为正值。并写在第一步所得方程式的后面，中间用“；”隔开。 (4)如果题目另有要求，如反应燃料燃烧热的热化学方程式和有关中和热的热化学方程式，可将热化学方程式的化学计量数变换成分数。三、中和热的测定 1、测定前的准备工作 (1)选择精密温度计（精确到0.10C），并进行校对（本实验温度要求精确到0.10C）。 (2)使用温度计要轻拿轻声放。刚刚测量高温的温度计不可立即用水冲洗，以免破裂。 (3)测量溶液的温度应将温度计悬挂起来，使水银球处于溶液中间，不要靠在烧杯壁上或插到烧杯底部。不可将温度计当搅拌棒使用。 2、要想提高中和热测定的准确性，实验时应注意的问题 (1)作为量热器的仪器装置，其保温隔热的效果一定要好。因此可用保温杯来做。如果按教材中的方法做，一定要使小烧杯杯口与大烧杯杯口相平，这样可以减少热量损失。 (2)盐酸和氢氧化钠溶液的浓度的配制须准确，且氢氧化钠溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。为使测得的中和热更准确，所用盐酸和氢氧化钠溶液的浓度宜小不宜大。 (3)温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的精度。 (4)实验操作时动作要快，以尽量减少热量的散失。 (5)为了减少实验误差，重复实验23次，数据取平均值。注意事项：一、反应热的大小比较：比较反应热的大小，一般是在不同条件下（温度、压强、物质的聚集状态等）下的同一化学反应，或同一条件（温度、压强）下的同类化学反应之间进行。比较时要善于从同中求异，抓住其实质，从而顺利解决问题。影响反应热大小因素主要有以下几个方面。 1、热化学方程式中的化学计量数。如2mol氢气燃烧放出的热量是相同条件下1mol氢气燃烧时放出的2倍。 2、物质的聚集状态或晶体结构。如等量氢气燃烧生成液态水时放出的热量比生成气态水时放出的热量多。 3、化学键的强弱。如都由单质反应生成2mol的卤化氢时，由于HF、HCl、HBr、HI中的共价键依次减弱，所以放出的热量也依次减少。二、盖斯定律的应用和有关燃烧热和中和热的计算 化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关，与反应途径无关。根据能量守恒定律，无论反应是一步完成还是几步完成，只要反应的起始状态和终了状态确定，反应热就是个定值，这就是著名的盖斯定律。3例题精讲【例1】已知在25，101kPa下，lgC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是 （ ）A.C8H18（1）22.5O2（g）8CO2（g）9H2O（g）；H48.40kJmol1B.C8H18（1）22.5O2（g）8CO2（g）9H2O（1）；H5518kJmol1C.C8H18（1）22.5O2（g）8CO2（g）9H2O（1）；H5518kJmol1 D.C8H18（1）22.5O2（g）8CO2（g）9H2O（1）；H48.40kJmol1【解析】根据题目条件，生成的水为液态，所以A错，1gC8H18燃烧后放出热量48.40kJ，故1molC8H18完全燃烧放出热量5518kJ，放热用“”表示，故C错。【答案】B【评析】热化学方程式的书写较难，书写时不能忽视反应物、生成物的状态，要注意系数与反应物的关系。【关键词】反应热及热化学方程式的书写【例2】在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Q1的是 （ ） A.2H2(g)O2(g)2H2O(g)；HQ1； 2H2(g)O2(g)2H2O(l)；HQ2 B.S(g)O2(g)SO2(g)；HQ1； S(s)O2(g)SO2(g)；HQ2 C.C(s)1/2O2(g)CO(g)；HQ1； C(s)O2(g)CO2(g)；HQ2 D.H2(g)Cl2(g)2HCl(g)；HQ1； 1/2H2(g)1/2Cl2(g)HCl(g)；HQ2。【解析】A中，由于气态水转变为液态水要放出热量，所以生成液态水比生成气态水放出的热量要多，即Q2Q1；B中，由于固态硫转变为气态硫要吸收热量，所以气态硫燃烧放出的热量比固态硫燃烧放出的热量多，即Q1Q2；C中，生成CO放热，因氧气过量会与CO反应也放出热量，所以Q2Q1，D中Q1=2Q2。【答案】AC【评析】反应放出或吸收热量的多少，跟反应物和生成物的聚集状态有密切关系。【关键词】反应热及热化学方程式的书写【例3】炽热的炉膛内有反应：C(s)O2(g)CO2(g)；H392kJ/mol，往炉膛内通入水蒸气时，有如下反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)；H131kJ/mol，CO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H282kJ/mol，H2(g)1/2O2(g)H2O(g)；H241kJ/mol，由以上反应推断往炽热的炉膛内通入水蒸气时 （ ） A.不能节省燃料，但能使炉火瞬间更旺 B.虽不能使炉火瞬间更旺，但可以节省燃料 C.既能使炉火瞬间更旺，又能节省燃料 D.既不能使炉火瞬间更旺，又不能节省燃料【解析】本题应从两个方面考虑，一是能否使炉火瞬间更旺，由于往炉膛内通入水蒸气时，有如下反应发生：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，生成的CO和H2都是可燃性气体，故能使炉火瞬间更旺。二是能否节省燃料，根据盖斯定律，C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)；H131kJ/mol，CO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H282kJ/mol，H2(g)1/2O2(g)H2O(g)；H241kJ/mol，三个方程加合在一起即得总反应式C(s)O2(g)CO2(g)；H392kJ/mol，故与相同量的炭燃烧放出的热量相同，因此不能节省原料。【答案】A【评析】要熟练掌握运用盖斯定律进行热量的计算。【关键词】反应热及热化学方程式的书写/碳族元素【例4】已知胆矾溶于水时，溶液温度降低。在室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液时，放出热量为Q1kJ，而胆矾分解的热化学方程式是CuSO45H2O(s)CuSO4(s)5H2O(l)；HQ2kJ/mol，则Q1与Q2的关系是 （ ） A.Q1Q2 B.Q1Q2 C.Q1Q2 D.无法确定【解析】由已知得CuSO45H2O(s)Cu2+(aq)+SO42-(aq)+5H2O(l)；H+Q(Q0）， CuSO4(s)Cu2+(aq)+SO42-(aq)；HQ1， 得CuSO45H2O(s)CuSO4(s)5H2O(l)；HQ1+Q，根据盖斯定律：Q1+Q=Q2，故D正确。【答案】D【评析】解此类题目常把题给信息转化为热化学方程，然后根据盖斯定律可得出正确的结论。【关键词】反应热及热化学方程式的书写/氧族元素【例5】已知有amolC和bmolO2（a2b），充分反应后，将得到的可燃性物质提取后再次燃烧，充分反应。可燃性物质燃烧放出的热量有p%被mg、0的水吸收，使之沸腾。若已知1molC燃烧成CO2放出的热量为qJ，试求1molC燃烧成CO所放出的热量约为多少？（c=4.2103J/kg）【解析】根据题意可知，可燃性物质燃烧后放出热量为： 。又知： 所以amolC和bmolO2（a2b）反应后，其可燃性物质的量为(a-2b)molC和2bmolCO。若设1molCO燃烧成CO2放出的热量为xJ，则可得出关系式： 解得： 若设所求1molC燃烧成CO放出的热量为yJ，则由下列热化学方程式： 就不难发现：式式式，即为题目所求。故可推知： 【答案】(aqp-4.2104m)/2bpJ【评析】本题是一道物理、化学相互交叉渗透的综合计算题，难度大。因此，解决这类问题的关键在于分析题意，挖掘题中隐含着的重要信息（即热化学方程式有加合性），弄清该题中所涉及的两个过程，即物理过程与化学过程，并求出联系这两个过程的纽带热量（Q）。然后正确运用所学物理、化学的有关基础知识，则题中的问题便可迎刃而解。【关键词】反应热及热化学方程式的书写/碳族元素【例6】接触法制硫酸的流程可表示如下：问：(1)热交换器在制硫酸的过程中有何重要作用？(2)若以T1、T2、T3、T4分别表示进出热交换器的气体温度，且T180，T3600、T4250，求进入接触室后的SO2、O2混合气体的温度T2（设进、出热交换器的气体的平均比热均为0.8kJ/(kg)）。(3)假定每天进入接触室的混合气体为20t，问与不用热交换器相比较每年至少可节省多少吨含碳80%的优质煤？（已知煤的供热效率为20%，C(s)+O2(g)=CO2(g)；H=-393kJ/mol）【解析】（1）由沸腾炉导出的SO2、O2等气体的温度经除尘、去杂、洗涤等工艺处理后已大幅度下降，通过热交换器后气体的温度又得以提高，这有利于后续反应（即由SO2合成SO3）的进行。SO2的氧化反应是放热反应，从接触室导出的SO3等气体的温度已高达600以上，难以被浓硫酸吸收。通过热交换器后SO3的温度下降了，这有利于提高浓硫酸对它的吸收效率。总而言之，热交换器在制H2SO4的过程中具有增效节能的作用。（2）经过热交换器后，SO2、O2吸收的热量cm1(T2-80)，SO3放出的热量cm2(600-250)。根据物理学原理及质量守恒定律可知，Q(吸)Q(放)，m1m2，故cm1(T2-80)cm2(600-250)，即T2430。 （3）若不使用热交换器，欲使80的SO2、O2预热到430，每年需提供的热量为20103kg3650.8kJ/(kg)(430-80)=2.04109kJ，每千克优质煤供给的有效热量为5240kJ/kg，使用热交换器后每年可节约优质煤的质量为：2.04109kJ/(5240kJ/kg)=389.3t。【答案】（1）增效节能 （2）T2430 （3）389.3t【评析】本题主要运用公式Q=cmt考查化学反应中热效应的计算。【关键词】反应热及热化学方程式的书写/氧族元素4实战演练1.“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质是 （ ）A.氯化钠 B.固体硝酸铵 C.固体氢氧化钠 D.生石灰答案：B2.含20.0NaOH的稀溶液与稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，表示该反应中和热的热化学方程式正确的是 （ ）A.1/2NaOH(aq)+1/2HCl(aq)=1/2NaCl(aq)+1/2H2O(l)；H=+28.7kJ/molB.1/2NaOH(aq)+1/2HCl(aq)=1/2NaCl(aq)+1/2H2O(l)；H=-28.7kJ/molC.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)；H=+57.4kJ/molD.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)；H=-57.4kJ/mol答案：D3已知：CH3COOH(aq)+NaOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O H=Q1kJmol H2SO4(浓)+NaOH(aq)Na2SO4(aq)+H2O(1) H=Q2kJmol HNO3(aq)+KOH(aq)KNO3(aq)+H2O(1) H=Q3kJmol上述反应均为溶液中的反应，则Q1、Q2、Q3的绝对值大小的关系为 （ ）A.Q1Q2=Q3 B.Q2Q1Q3 C.Q2Q3Q1 D.Q2=Q3Q1答案：B4热化学方程式：S(g)+O2(g)=SO2(g)；H=-297.3kJ/mol，分析下列说法中正确的是（ ）A.S(g)+O2(g)=SO2(l)；|H|297.3kJ/mol B.1molSO2的键能总和大于1molS和1molO2键能之和C.S(g)+O2(g)=SO2(l)；|H|297.3kJ/mol D.1molSO2的键能总和小于1molS和1molO2键能之和答案：AB5将白磷隔绝空气加热到260可转变为红磷。以下说法正确的是 （ ）A.白磷转变为红磷是一个吸热过程 B.红磷比白磷稳定C.白磷转变为红磷需外界提供引发反应的能量 D.白磷比红磷稳定答案：BC6已知：CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)；H890kJ/molCO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H282.5kJ/mol。假如标准状况下由CH4、CO、CO2组成的89.6升混和气体完全燃烧时能放出1010千焦的热量，并生成18克液态水，那么燃烧前混和气体中CO占的体积百分含量约为A.40% B.50% C.60% D.70% 答案：B7已知下列几种烷烃的燃烧热如下：烷 烃甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷燃烧热（kJmol-1）890.31559.82219.92877.03536.24163.1今有10L（在标准状况下）某种天然气，假设仅含甲烷和乙烷两种气体，燃烧时共放出热量480KJ。（1）试写出乙烷气体燃烧的热化学方程式_；（2）计算该天然气中甲烷的体积分数_；（3）由上表可总结出的近似规律是_；（4）根据（3）的近似规律可预测癸烷的燃烧热约为_kJmol-1。答案：（1）2C2H6（g）+7O2（g）=4CO2（g）+6H2O（l）；H=3119.6kJ/mol（2）72.13% （3）烷烃分子中每增加一个CH2燃烧热平均增加645kJ/mol左右 （4）6776烧的热化学方程式中水为液态的水。8.已知热化学方程式H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)；H-57.3kJmol，问：（1）常量滴定用0.025L0.10molL的强酸和强碱互相中和，则滴定过程中释放的热量为_kJ。（2）若中和后溶液体积为0.05L，又已知中和后的溶液的比热容为4.210-3kJ(g)，且密度为1.0gmL，则溶液温度升高_。（3）由（2）说明为什么需要用0.5mol/L1molL的强酸和强碱反应测定中和热?答案：（1）0.14 （2）0.7 （3）根据（2）的计算可知，当溶液的浓度过小，释放的热量较少，且又是逐渐产生热量，故测定的中和热误差较大。若浓度过高，则溶液中阴、阳离子间的相互牵制较大，中和过程产生热量的一部分将补偿未电离分子离解所需要的热量，同样会造成较大的误差。9.50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是_。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是_。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将_（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。（4）实验中改用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比较，所放出的热量_（填“相等”或“不相等”），但中和热应_（填“相等”或“不相等”），简述理由_。（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得中和热的数值与57.3kJ/mol相比较会_；用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述实验，测得中和热的数值与57.3kJ/mol相比较会_（均填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。答案：（1）环形玻璃搅拌器 （2）减少实验过程中热量损失 （3）偏小 （4）不相等，相等，因为中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O所放出的能量，与酸碱用量无关 （5）偏小 偏小10.一些盐的结晶水合物，在温度不太高时就有熔化现象，既熔溶于自身的结晶水中，又同时吸收热量，它们在塑料袋中经日晒能熔化，在日落后又可缓慢凝结而释放热量，用以调节室温，称为潜热材料。现有几种盐的水合晶体有关数据如下： Na2S2O35H2OCaCl26H2ONa2SO410H2ONa2HPO412H2O熔点405029.9232.3835.1熔化热（kJ/相对分子质量）49.737.377.0100.1（1）上述潜热材料中最适宜应用的两种盐是_、_。（2）实际应用时最常用的（根据来源和成本考虑）应该是_。答案：（1）Na2SO410H2O、Na2HPO412H2O （2）Na2SO410H2O评析：熔点越低，越有利于盐吸收太阳能而熔化，故排除Na2S2O35H2O。进一步比较单位质量吸热效率：CaCl26H2ONa2SO410H2ONa2HPO412H2O0.17kJ/g0.24kJ/g0.28kJ/g 很明显，Na2SO410H2O、Na2HPO412H2O吸收率较高。又因前者比后者价廉而易获得。实际应选用Na2SO4。11.（1）肼（N2H4）和NO2是一种双组分火箭推进剂。两种物质混合发生反应生成N2和H2O（g），已知8g气体肼在上述反应中放出142kJ热量，其热化学方程式为 。（2）0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学反应方程式为 ；又知H2O（l）H2O（g）；H44kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是 kJ。（3）已知A、B两种气体在一定条件下可发生反应：2A+B=C+3D+4E。现将相对分子质量为M的A气体mg和足量B气体充入一密闭容器中恰好完全反应后，有少量液滴生成；在相同温度下测得反应前后压强分别为6.06105Pa和1.01106Pa，又测得反应共放出QkJ热量。试根据上述实验数据写出该反应的热化学方程式_。答案：（1）2N2H4（g）2NO2（g）3N2（g）4H2O（g）；H1136kJ/mol （2）B2H6（g）3O2（g）B2O3（s）3H2O（l）；H2165kJ/mol 1016.5kJ （3）2A(g)+B(g)=C(g)+3D(l)+4E(g)；评析：（3）中由反应前后的压强之比为3:5可推测反应后D的状态为液态。12.已知下列热化学方程式的热效应： （1）Fe2O3（s）3CO（g）2Fe（s）3CO2（g）；H126.7kJ/mol （2）3Fe2O3（s）CO（g）2Fe3O4（s）CO2（g）；H250.75kJ/mol （3）Fe3O4（s）CO（g）3FeO（s）十CO2（g）；H336.5kJ/mol 不用查表，计算下列反应的H。FeO（s）CO（g）Fe（s）CO2（g）答案：7.28kJ/mol评析：由盖斯定律得所求方程的反应热为/3。13.某石油液化气由丙烷和丁烷组成，其质量分数分别为80和20。它们燃烧的热化学方程式分别为：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(1)；H-2200kJmol； C4H10(g)+O2(g)=4CO2(g)+5H2O(1)；H-2900kJmol。有一质量为0.80kg、容积为4.0L的铝壶，将一壶20的水烧开需消耗液化石油气0.056kg，试计算该燃料的利用率。已知水的比热为4.2kJ(kg)，铝的比热为0.88kJ(kg)答案：50%评析：1.0k