高中化學(xué)-化學(xué)反應(yīng)與能量

1、選修四-化學(xué)反應(yīng)原理 化學(xué)反應(yīng)與能量一 知識(shí)解讀一、焓變 反應(yīng)熱 1反應(yīng)熱：一定條件下，一定物質(zhì)的量的反應(yīng)物之間完全反應(yīng)所放出或吸收的熱量 2焓變(H)的意義：在恒壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)（1）.符號(hào)： H（2）.單位：kJ/mol 3.產(chǎn)生原因：化學(xué)鍵斷裂吸熱 化學(xué)鍵形成放熱放出熱量的化學(xué)反應(yīng)。(放熱吸熱) H 為“-”或H 放熱）H 為“+”或H 0 常見(jiàn)的放熱反應(yīng)： 所有的燃燒反應(yīng) 酸堿中和反應(yīng) 大多數(shù)的化合反應(yīng) 金屬與酸的反應(yīng) 生石灰和水反應(yīng) 濃硫酸稀釋、氫氧化鈉固體溶解等 常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)： 晶體Ba(OH)28H2O與NH4Cl 大多數(shù)的分解反應(yīng) 以H2、CO、C為還原劑的氧化

2、還原反應(yīng) 銨鹽溶解等二、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式注意要點(diǎn): 熱化學(xué)方程式必須標(biāo)出能量變化。 熱化學(xué)方程式中必須標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)（g,l,s分別表示固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)，水溶液中溶質(zhì)用aq表示） 熱化學(xué)反應(yīng)方程式要指明反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)。 熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù) 各物質(zhì)系數(shù)加倍，H加倍；反應(yīng)逆向進(jìn)行，H改變符號(hào)，數(shù)值不變?nèi)?、燃燒?概念：25 ，101 kPa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時(shí)所放出的熱量。燃燒熱的單位用kJ/mol表示。注意以下幾點(diǎn)：研究條件：101 kPa反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol研究

3、內(nèi)容：放出的熱量。（H0，單位kJ/mol）四、中和熱1概念：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1mol H2O，這時(shí)的反應(yīng)熱叫中和熱。2強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和反應(yīng)其實(shí)質(zhì)是H+和OH-反應(yīng)，其熱化學(xué)方程式為：H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l) H=57.3kJ/mol3弱酸或弱堿電離要吸收熱量，所以它們參加中和反應(yīng)時(shí)的中和熱小于57.3kJ/mol。4中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)五、蓋斯定律1內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無(wú)關(guān)，如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成的反應(yīng)熱是相同的。 二習(xí)題演練例1：（0

4、4GD）已知葡萄糖的燃燒熱是2804kJ/mol，當(dāng)它氧化生成1g水時(shí)放出的熱量是 （ ）A260kJ B51.9 kJ C155.8 kJ D467.3kJ例2：（03QG）已知在1*105Pa ，298K條件下，2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，下列熱化學(xué)方程式正確的是 （ ）AH2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) H = + 242kJ/mol B2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) H = - 484kJ/molCH2(g)+O2(g) = H2O(g) H = + 242kJ/mol D2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H = + 484kJ/m

5、ol例3（08SH）已知：H2(g)+F2(g)2HF(g)+270 kJ，下列說(shuō)法正確的是 （ ）A2 L氟化氫氣體分解成1 L氫氣與1 L氟氣吸收270 kJ熱量B1 mol氫氣與1 mol氟氣反應(yīng)生成2mol液態(tài)氟化氫放出熱量小于270 kJC在相同條件下，1 mol氫氣與1 mol氟氣的能量總和大于2 mol氟化氫氣體的能量D1個(gè)氫氣分子與1個(gè)氟氣分子反應(yīng)生成2個(gè)氟化氫氣體分子放出270 kJ熱量例4(07JS07)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是CH3OH(g) H2O(g) = CO2(g)3H2(g) DH = + 49.0 kJmol1CH3OH(g

6、)O2(g) = CO2(g)2H2(g) DH = 192.9 kJmol1下列說(shuō)法正確的是ACH3OH的燃燒熱為192.9 kJmol1 B反應(yīng)中的能量變化如圖所示CCH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過(guò)程一定要吸收能量D根據(jù)推知反應(yīng)：CH3OH(l)+1/2O2(g) = CO2(g)+2H2(g)的DH192.9 kJmol1例5 (07QG)已知：1 mol H2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436 kJ的能量；1 mol Cl2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收243 kJ的能量；由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子時(shí)釋放431 kJ的能量；下列敘述正確的是A氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程

7、式是 H2(g)Cl2(g) = 2HCl(g)B氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的DH = 183 kJ/molC氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的DH =183 kJ/molD氫氣和氯氣反應(yīng)生成1 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的DH =183 kJ/mol例6(07GD) 灰錫(以粉末狀存在)和白錫是錫的兩種同素異形體，已知：Sn(s、白)2HCl(aq)SnCl2(aq)H2(g)；DH1Sn(s、灰)2HCl(aq)SnCl2(aq)H2(g)；DH2Sn(s、灰)Sn(s、白)；DH32.1 kJ/mol ；下列說(shuō)法正確的是 （ ）ADH1DH2 B錫在常溫下以灰錫

8、狀態(tài)存在 C灰錫轉(zhuǎn)化為白錫的反應(yīng)是放熱反應(yīng)D錫制器皿長(zhǎng)期處于低于13.2 的環(huán)境中，會(huì)自行毀壞例7：（06江蘇）下列各組熱化學(xué)方程式中，化學(xué)反應(yīng)的H前者大于后者的是 （ ） C(s)+O2(g)=CO2(g) ；H1 C(s)+ O2(g)=CO(g) ；H2 S(s)+O2(g)=SO2(g) ；H3 S(g)+ O2(g)=SO2(g) ；H4 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ；H5 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) ；H6 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s)；H7 CaO(s)+ H2O(l)= Ca(OH)2(s) ；H8 A B C D例8（08年重慶理綜

9、）化學(xué)反應(yīng)N23H2 2NH3的能量變化如下圖所示，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是AN2(g)3H2(g) 2NH3(l)；H 2(abc)kJmol1BN2(g)3H2(g) 2NH3(g) ；H 2(ba)kJmol1CN2(g)H2(g) NH3(l) ；H (bca)kJmol1DN2(g)H2(g) NH3(g) ；H (ab)kJmol1化學(xué)反應(yīng)與能量答案解析1. 答案：A。解析：在101kPa時(shí)，C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l) ；H=-2804kJ/mol 6*18 28041 x=2804/108=26.02. 答案：A。解析：根據(jù)題意書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式

10、為：2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H = - 484kJ/mol-（1）式（1）式變形一： 2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) H 192.9 kJmol1 - - （4）式根據(jù)該斯定律：（1）式+（2）式=（3）式 ，x= （192.9 kJmol1 ）+（- 484kJ/mol）0 -（4）式根據(jù)（4）式得出結(jié)論：DH2DH1 ，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。t13.2時(shí)，以白錫狀態(tài)存在，常溫石25，錫在常溫下以白錫狀態(tài)存在。灰錫轉(zhuǎn)化為白錫的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。t13.2時(shí)，以灰錫狀態(tài)存在，題干已知信息灰錫以粉末狀存在，錫制器皿長(zhǎng)期處于低于13.2 的環(huán)境中，會(huì)變成粉末，自行毀壞。7.

11、 答案：C. 分析：碳的燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H0；等質(zhì)量的碳完全燃燒生成二氧化碳時(shí)放出的熱量比不完全燃燒生成一氧化碳時(shí)放出的熱量多，放熱越多，H越小，H1H2 。等質(zhì)量的氣態(tài)硫單質(zhì)完全燃燒生成二氧化硫時(shí)放出的熱量比固態(tài)硫單質(zhì)完全燃燒生成二氧化硫時(shí)放出的熱量多，放出的熱量越多，H越小，H4H3 。都生成液態(tài)水的前提下，氫氣的質(zhì)量越大，放出的熱量越多，H越小，H60；氧化鈣溶于水是放熱反應(yīng)，H0, H8_105_時(shí)，該反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全了。2、可以利用K值做標(biāo)準(zhǔn)，判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否平衡及不平衡時(shí)向何方進(jìn)行建立平衡。（Q：濃度積）Q_K:反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行;Q_=_K:反應(yīng)處于平衡狀態(tài)

12、;Q_K:反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行3、利用K值可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若溫度升高，K值增大，則正反應(yīng)為_(kāi)吸熱_反應(yīng)若溫度升高，K值減小，則正反應(yīng)為_(kāi)放熱_反應(yīng)四、等效平衡1、概念：在一定條件下（定溫、定容或定溫、定壓），只是起始加入情況不同的同一可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，任何相同組分的百分含量均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱為等效平衡。2、分類（1）定溫，定容條件下的等效平衡第一類：對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng)：必須要保證化學(xué)計(jì)量數(shù)之比與原來(lái)相同；同時(shí)必須保證平衡式左右兩邊同一邊的物質(zhì)的量與原來(lái)相同。第二類：對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)：只要反應(yīng)物的物質(zhì)的量的比例與原來(lái)相同即可視為二者等效。（2）定

13、溫，定壓的等效平衡只要保證可逆反應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比相同即可視為等效平衡。五、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向：（1）熵:物質(zhì)的一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，用來(lái)描述體系的混亂度，符號(hào)為S. 單位：Jmol-1K-1 (2)體系趨向于有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序，導(dǎo)致體系的熵增加，這叫做熵增加原理，也是反應(yīng)方向判斷的依據(jù)。.（3）同一物質(zhì)，在氣態(tài)時(shí)熵值最大，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。即S(g)S(l)S(s) 2、反應(yīng)方向判斷依據(jù) 在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)的判讀依據(jù)為： H-TS0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行H-TS=0 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)H-TS0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行注意：（1）H為負(fù)，S為正時(shí)，任何溫度反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行 （

14、2）H為正，S為負(fù)時(shí)，任何溫度反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行二習(xí)題演練例1（08TJ）對(duì)平衡CO2（g）CO2（aq）；H= -19.75kJ/mol，為增大二氧化碳?xì)怏w在水中的溶解度，應(yīng)采用的方法是（ ）A升溫增壓B降溫減壓C升溫減壓D降溫增壓例2.（08HN）X、Y、Z三種氣體，取X和Y按1：1的物質(zhì)的量之比混合，放入密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：X+2Y2Z ，達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體中反應(yīng)物的總物質(zhì)的量與生成物的總物質(zhì)的量之比為3：2，則Y的轉(zhuǎn)化率最接近于（ ）A33%B40%C50%D65%例3. 08BJ）工業(yè)上制備純硅反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下： SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)

15、；HQkJmol1(Q0)某溫度、壓強(qiáng)下，將一定量的反應(yīng)物通入密閉容器進(jìn)行以上的反應(yīng)(此條件下為可逆反應(yīng))，下列敘述正確的是( ) A反應(yīng)過(guò)程中，若增大壓強(qiáng)能提高SiCl4的轉(zhuǎn)化率B若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)SiCl4為1mol，則達(dá)到平衡時(shí)，吸收熱量為QkJC反應(yīng)至4min時(shí)，若HCl的濃度為0.12molL1，則H2的反應(yīng)速率為0.03mol/(Lmin)D當(dāng)反應(yīng)吸收熱量為0.025QkJ時(shí)，生成的HCl通入100mL1molL1的NaOH恰好反應(yīng)例4.（08GD）將H2(g)和Br2(g)充入恒容密閉容器，恒溫下發(fā)生反應(yīng)H2（g）+Br2(g) 2HBr（g）g平衡時(shí)Br2(g)的轉(zhuǎn)化率為a；若初始條

16、件相同，絕熱下進(jìn)行上述反應(yīng)，平衡時(shí)Br2(g)的轉(zhuǎn)化率為b。a與b的關(guān)系是（ ）AabBa=bCabD無(wú)法確定例5.（09TJ）人體血液內(nèi)的血紅蛋白(Hb)易與O2結(jié)合生成HbO2,因此具有輸氧能力，CO吸入肺中發(fā)生反應(yīng)： ，37 時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=220 。的濃度達(dá)到HbO2濃度的0.02倍，會(huì)使人智力受損。據(jù)此，下列結(jié)論錯(cuò)誤的是A.CO與HbO2反應(yīng)的平衡常數(shù)B.人體吸入的CO越多，與血紅蛋白結(jié)合的O2越少C.當(dāng)吸入的CO與O2濃度之比大于或等于0.02時(shí)，人的智力才會(huì)受損D.把CO中毒的病人放入高壓氧倉(cāng)中解毒，其原理是使上述平衡向左移動(dòng)例6. （08NX） 已知可逆反應(yīng)：M(g)N

17、(g)P(g)Q(g)；H0，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1）在某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c(M)= 1 molL-1, c(N)=2.4 molL-1，達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60，此時(shí)N的轉(zhuǎn)化率為 。(2）若反應(yīng)溫度升高，M的轉(zhuǎn)化率 (填“增大”“減小”或“不變”）。(3）若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c(M)= 4 molL-1,c(N)=amolL-1;達(dá)到平衡后，c(P)=2 molL-1,a= 。(4）若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為：c(M)=c(N)= bmolL-1，達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為 。例7（09SH25）鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質(zhì)及化合物有著各自的

18、性質(zhì)。(1)在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生下列反應(yīng)：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) 該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K= ；該溫度下，在2L盛有粉末的密閉容器中通入CO氣體，10min后，生成了單質(zhì)鐵112g。則10min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為 (2)請(qǐng)用上述反應(yīng)中某種氣體的有關(guān)物理量來(lái)說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)： (3)某些金屬氧化物粉末和Al粉在鎂條的引燃下可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)。下列反應(yīng)速率(v)和溫度(T)的關(guān)系示意圖中與鋁熱反應(yīng)最接近的是 。(4)寫(xiě)出氫氧化鋁在水中發(fā)生酸式電離的電離方程式： 欲使上述體系中濃度增加，可加入的物質(zhì)是 。例8. （10TJ）10（1

19、4分）二甲醚是一種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： 煤的氣化的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：_。 煤的氣化過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收，生成兩種酸式鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。 利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下： 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)；H 90.8 kJmol1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；H 23.5 kJmol1 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)；H 41.3 kJmol1 總反應(yīng)：3H2(g) +

20、3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的H _；一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是_（填字母代號(hào)）。a高溫高壓 b加入催化劑 c減少CO2的濃度d增加CO的濃度 e分離出二甲醚 已知反應(yīng)2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某溫度下的平衡常數(shù)為400 。此溫度下，在密閉容器中加入CH3OH ，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：物質(zhì)CH3OHCH3OCH3H2O濃度/（molL1）0.440.60.6 比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大?。簐正 _ v逆 （填“”、“”或“”)。 若加入CH3OH后，經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平

21、衡，此時(shí)c(CH3OH) _；該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH) _。選修四-化學(xué)反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡答案解析1. 解析：氣體在水中的溶解度隨著溫度的升高而降低，所以要使CO2在水中的溶解度增大，可以降低溫度，同時(shí)還可增大壓強(qiáng)。答案：D。2. 解析：由可知： X+2Y2Z 起始： 1 1 0 轉(zhuǎn)化： a 2a 2a 平衡： 1a 12a 2a 根據(jù)題意有： = ，a，Y的轉(zhuǎn)化率最接近65%。答案：D。3. 解析：該反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡左移，減小SiCl4轉(zhuǎn)化率，A錯(cuò)；該反應(yīng)為逆反應(yīng)，不能實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，放出的熱量一定小于QkJ，B錯(cuò)；反應(yīng)至4min時(shí)，HCl的濃度為0.12

22、mol/L，表示的反應(yīng)速率為：v（HCl）=0.03mol/L.min，換算為v（H2）=0.015mol/L.min，C錯(cuò)；當(dāng)放熱0.025QkJ時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)的SiCl4為0.025mol，生成HCl 0.1mol，其與100mL1mol/L的NaOH恰好反應(yīng)，D正確。答案：D4. 解析：正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，前者恒溫，后者相對(duì)前者，溫度升高。使平衡向左移動(dòng)，從而使Br2的轉(zhuǎn)化率降低。所以ba.答案：A5. .答案：C解析：HbCO的濃度達(dá)到HbO2濃度的0.02倍，意思是人體血紅蛋白結(jié)合的一氧化碳的濃度達(dá)到人體血紅蛋白結(jié)合的氧分子的濃度的0.02倍時(shí)會(huì)使人智力受損，用平衡常數(shù)表達(dá)式為：，當(dāng)人體

23、吸入的CO與O2濃度之比111000時(shí)，人的智力開(kāi)始受損，當(dāng)吸入的CO與O2濃度之比大于或等于0.02（150）時(shí)，人已經(jīng)中毒傷命了?？键c(diǎn)：平衡常數(shù)表達(dá)式及其意義，化學(xué)平衡的移動(dòng)。6. 解析：（1）M轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為0.6molL-1，則N反應(yīng)的量也是0.6molL-1，所以N的轉(zhuǎn)化率為：10025。 (2）由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，M的轉(zhuǎn)化率增大。 (3） M(g)N(g)P(g)Q(g) 起始：1 2.4 0 0 平衡：0.4 1.8 0.6 0.6起始：4 a 0 0 平衡：2 a2 2 2 ，a6molL-1。 (4） ，x0.41b，M的轉(zhuǎn)化率為41。答案：(1)25。(2)增大。(3)6。(4)41。7. 答案：（1） ；（2）CO或（CO2）的生成速率與消耗速率相等；CO（或CO2）的質(zhì)量不再改變； （3） b ；（4）Al(OH)3 H+ +AlO+H2O;鹽酸【解析】（1）Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)3mol 256g0.3mol 11.2g(CO)=0.3mol/（2L10min）=0.015molL1min1（2）可逆反應(yīng)平衡的根本特征是V（正）=V（逆），其表現(xiàn)為反應(yīng)物和生成物的濃度、質(zhì)量、百分含量不