第6講化學(xué)反應(yīng)與能量

1、第6講化學(xué)反應(yīng)與能量一、小題對點練一、反應(yīng)熱和焓變的分析與判斷1(2013·上海，9改編)將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸，反應(yīng)劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可見 ()。ANH4HCO3和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B該反應(yīng)中，熱能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物內(nèi)部的能量C反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量D反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NH4HCO3HCl=NH4ClCO2H2OH Q kJ·mol1解析根據(jù)醋酸逐漸凝固說明NH4HCO3與鹽酸的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則A、C錯誤，B正確；熱化學(xué)方程式的書寫要標(biāo)出物質(zhì)的狀態(tài)，D錯誤。答案B2由右圖分析，有關(guān)敘述正確的是 ()

2、。AABC和BCA兩個反應(yīng)吸收或放出的能 量不相等BABC是放熱反應(yīng)CA具有的能量高于B和C具有的能量總和DABC是吸熱反應(yīng)，則BCA必然是放熱反應(yīng)解析由圖可知，B和C的能量總和高于A的能量，則反應(yīng)BCA一定是放熱反應(yīng)；反之，ABC則是吸熱反應(yīng)。根據(jù)能量守恒定律，兩反應(yīng)的反應(yīng)熱的絕對值相等，符號相反。答案D3(2014·龍游一中檢測)已知反應(yīng)：101 kPa時，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJ·mol1稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ·mol1。下列結(jié)論正確的是 ()。A碳的燃燒熱大于110.5 kJ·mol

3、1B反應(yīng)的反應(yīng)熱為221 kJ·mol1C98%的濃硫酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 mol水的中和熱為 57.3 kJ·mol1D稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 mol水時放出57.3 kJ的熱量解析燃燒熱是指在101 kPa時，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量。反應(yīng)中的碳不是1 mol，而且產(chǎn)物CO也不是碳燃燒生成的最穩(wěn)定氧化物，CO可以繼續(xù)燃燒放熱，故碳的燃燒熱應(yīng)大于反應(yīng)放出熱量的一半；B項中反應(yīng)的反應(yīng)熱為221 kJ·mol1；C項中描述的是中和熱，數(shù)據(jù)前不應(yīng)帶“”號，由于濃H2SO4溶解放熱，故放出的熱量應(yīng)大于57.3 kJ；D項中的

4、反應(yīng)熱包括H與OH反應(yīng)放出的熱量和稀醋酸電離吸收的熱量，所以放出的熱量要小于57.3 kJ。答案A二、熱化學(xué)反應(yīng)方程式的正誤判斷4(2014·虹橋模擬)已知25 、101 kPa時，1 mol H2與溴蒸氣完全反應(yīng)生成氣態(tài)溴化氫放出Q kJ能量，則下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是 ()。AH2(g)Br2(g)=2HBr(g)H2Q kJ·mol1BH2(g)Br2(l)=2HBr(g)HQ kJ·mol1C.H2(g)Br2(g)=HBr(g)H kJ·mol1DHBr(g)=H2(g)Br2(g)H kJ·mol1解析要注意H的“”、“”號及H

5、和化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系。答案D5(2014·貴陽質(zhì)檢)已知乙炔與苯蒸氣完全燃燒的熱化學(xué)方程式如下：C2H2(g)O2(g)2CO2(g)H2O(l)H1 300 kJ·mol1C6H6(g)O2(g)6CO2(g)3H2O(l)H3 295 kJ·mol1下列說法正確的是 ()。A1 mol C2H2(g)完全燃燒生成氣態(tài)水時放出的熱量大于1 300 kJB1 mol C6H6(l)完全燃燒生成液態(tài)水時放熱大于3 295 kJC相同條件下，等質(zhì)量的C2H2(g)與C6H6(g)完全燃燒，C6H6(g)放熱更多DC2H2(g)三聚生成C6H6(g)的過程屬于放熱反應(yīng)解析

6、液態(tài)水生成氣態(tài)水要吸熱，則A中放熱應(yīng)小于1 300 kJ，錯誤；液態(tài)苯的能量比氣態(tài)苯的能量低，則B中放出熱量應(yīng)小于3 295 kJ，B錯誤；通過計算可知等質(zhì)量的兩者完全燃燒時乙炔放熱多，C錯誤；根據(jù)蓋斯定律，由3×得：3C2H2(g)=C6H6(g)H605 kJ·mol1，D正確。答案D625，101 kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為 57.3 kJ·mol1，辛烷的燃燒熱為5 518 kJ·mol1。下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是 ()。A2H(aq)SO(aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H 57.3

7、 kJ·mol1BKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJ·mol1CC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H5 518 kJ·mol1D2C8H18(g)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H5 518 kJ·mol1解析A項，所列熱化學(xué)方程式中有兩個錯誤，一是中和熱是指反應(yīng)生成1 mol H2O(l)時的反應(yīng)熱，二是當(dāng)有BaSO4沉淀生成時，反應(yīng)的熱效應(yīng)會有所變化，生成1 mol H2O(l)時產(chǎn)生的熱量不再是57.3 kJ，A項錯誤；B項正確；C項，燃燒熱是指1 mol可燃物完全

8、燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所產(chǎn)生的熱量，這時產(chǎn)物中的水應(yīng)為液態(tài)水，C項錯誤；D項，當(dāng)2 mol液態(tài)辛烷完全燃燒時，產(chǎn)生的熱量為11 036 kJ，D項錯誤。答案B三、反應(yīng)熱的計算及其大小比較7(2014·浙江臺州質(zhì)量評估)已知：HCN(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)的H12.1 kJ·mol1；HCl(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)的H57.3 kJ·mol1，則HCN在水溶液中電離的H等于 ()。A69.4 kJ·mol1 B45.2 kJ·mol1C45.2 kJ·mol1 D69.4 kJ·mol1解析根據(jù)蓋斯定律，將HCN與

9、NaOH的反應(yīng)設(shè)計為以下兩步：則H1H2H3即12.1 kJ·mol1H2(57.3 kJ·mol1)H245.2 kJ·mol1。答案C8(2014·杭州學(xué)軍中學(xué)期末)已知298 K時，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1，在相同條件下向密閉容器中加入1 mol N2和3 mol H2，達(dá)到平衡時放出的熱量為Q1；向另一容積相同的密閉容器中通入0.95 mol N2、2.85 mol H2和0.1 mol NH3，達(dá)到平衡時放出的熱量為Q2。則下列關(guān)系正確的是 ()。AQ1Q292.4 kJ BQ1<Q292.

10、4 kJCQ2<Q1<92.4 kJ DQ1Q2<92.4 kJ解析可逆反應(yīng)中的反應(yīng)熱是指化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到底時的反應(yīng)熱，1 mol N2和3 mol H2反應(yīng)不可能生成2 mol NH3，所以Q1<92.4 kJ；本題中的兩個反應(yīng)互為等效平衡等效是指兩個反應(yīng)達(dá)到平衡時各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度)是相同的，但兩個反應(yīng)放出的熱量是不相同的。因為后一反應(yīng)一開始投入了生成物NH3，所以后一反應(yīng)中由N2和H2反應(yīng)生成的NH3比前一反應(yīng)少，放出的熱量Q2<Q1。答案C9已知1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量121 kJ，且氧氣中1 mol O=O鍵完全斷裂時吸

11、收熱量496 kJ，水蒸氣中1 mol HO鍵形成時放出熱量463 kJ，則氫氣中1 mol HH鍵斷裂時吸收熱量為 ()。A920 kJ B557 kJ C436 kJ D188 kJ解析由題意可知H2燃燒的熱化學(xué)方程式為2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJ·mol1，由化學(xué)鍵與反應(yīng)的關(guān)系可知：2E(HH)496 kJ·mol1463 kJ·mol1×4484 kJ·mol1，則E(HH)436 kJ·mol1。答案C10下列各組變化中，前者小于后者的是 ()。CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1

12、CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H22H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H2t時，在一定條件下，將1 mol SO2和1 mol O2分別置于恒容和恒壓的兩個密閉容器中，達(dá)到平衡狀態(tài)時分別反應(yīng)放出的熱量。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H1CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H2A BC D解析因為H2O(g)=H2O(l)，放出熱量，則H1<H2。H12H2<0，所以H1<H2。該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，故恒壓條件下SO2的轉(zhuǎn)化率比恒容時SO2的轉(zhuǎn)化率大，即恒壓條件下反應(yīng)放出的熱量多。碳酸鈣分

13、解是吸熱反應(yīng)，H1>0；CaO與水的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H2<0，則H1>H2。答案A二、大題沖關(guān)練11(2014·衢州一中檢測)能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國目前使用的能源主要是化石燃料，而氫氣、二甲醚等都是很有發(fā)展前景的新能源。(1)在25 、101 kPa時，1 g CH4完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量是55.64 kJ，則表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式是_。(2)液化石油氣的主要成分是丙烷，丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 220.0 kJ·mol1，已知CO氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為2CO(g)O2

14、(g)=2CO2(g)H565.14 kJ·mol1，試計算相同物質(zhì)的量的C3H8和CO燃燒產(chǎn)生的熱量的比值_(保留小數(shù)點后一位)。(3)氫氣既能與氮氣又能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，但是反應(yīng)的條件卻不相同。已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJ·mol13H2(g)N2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1計算斷裂1 mol NN鍵需要消耗能量_kJ，氮氣分子中化學(xué)鍵比氧氣分子中的化學(xué)鍵_(填“強”或“弱”)，因此氫氣與二者反應(yīng)的條件不同。(4)由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚，其中的主要過程包括以下四個反應(yīng)：甲醇合成

15、反應(yīng)：CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H190.1 kJ·mol1CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H249.0 kJ·mol1水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H341.1 kJ·mol 二甲醚合成反應(yīng)：2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H424.5 kJ·mol1由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為_。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強對直接制備二甲醚反應(yīng)的影響：_。解析(1)燃燒熱是指101 kPa下1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時所放出的熱量。

16、(2)2 220.0÷282.577.9。(3)3H2(g)N2(g)=2NH3(g)中，斷裂1 mol NN鍵和3 mol HH鍵，形成6 mol NH鍵，則E(NN)3E(HH)6E(NH)92.4 kJ·mol1，則E(NN)1 173.2 kJ·mol1× 2436 kJ·mol1×392.4 kJ·mol1946 kJ·mol1。E(NN)>E(OO)，故氮氣分子中化學(xué)鍵比氧氣分子中的化學(xué)鍵強。(4)根據(jù)蓋斯定律，×2得：2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H90.1

17、 kJ·mol1×224.5 kJ·mol1204.7 kJ·mol1。這是一個氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓強增大，平衡正向移動，有利于提高反應(yīng)速率和二甲醚的生成。答案(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.24 kJ·mol1(2)7.9(3)946強(4)2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H204.7 kJ·mol1該反應(yīng)分子數(shù)減少，壓強升高使平衡右移，CO和H2的轉(zhuǎn)化率增大，CH3OCH3產(chǎn)率增加；壓強升高使CO和H2濃度增加，反應(yīng)速率增大12根據(jù)下列條件計算有關(guān)反應(yīng)的焓變：(1)

18、已知：Ti(s)2Cl2(g)=TiCl4(l)H804.2 kJ·mol12Na(s)Cl2(g)=2NaCl(s)H882.0 kJ·mol1Na(s)=Na(l)H2.6 kJ·mol1則反應(yīng)TiCl4(l)4Na(l)=Ti(s)4NaCl(s)的H_kJ·mol1。(2)已知下列反應(yīng)數(shù)值：反應(yīng)序號化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H126.7 kJ·mol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H250.8 kJ·mol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO

19、2(g)H336.5 kJ·mol1FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H4則反應(yīng)的H4_kJ·mol1。解析(1)由已知反應(yīng)得：TiCl4(l)=Ti(s)2Cl2(g)H804.2 kJ·mol14Na(s)2Cl2(g)=4NaCl(s)H1 764.0 kJ·mol1 4Na(s)=4Na(l)H10.4 kJ·mol1 根據(jù)蓋斯定律，將得：TiCl4(l)4Na(l)=Ti(s)4NaCl(s)H804.2 kJ·mol11 764.0 kJ·mol110.4 kJ·mol1970.2 kJ&#

20、183;mol1。(2)根據(jù)蓋斯定律，將(×3×2)/6得：FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)，則H4(H1×3H2H3×2)/67.3 kJ·mol1。答案(1)970.2(2)7.313(2014·金華一中階段檢測)氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在壓強為30 MPa時，合成氨時平衡混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如表所示：溫度/200300400500600氨的體積分?jǐn)?shù)/%89.971.047.026.413.8請回答下列問題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)平衡移動原理，說明合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)的原因：_。(2)根據(jù)圖寫出合成氨的熱化學(xué)方程式是_。(3)將1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在時進(jìn)行反應(yīng)，測得反應(yīng)放出的熱量_(填“大于”、“等于”或“小于”)92.2 kJ，原因是_；若加入催化劑，H_(填“變大”、“不變”或“變小”)。(4)已知分別破壞1 mol NN鍵、1 mol HH鍵時需要吸收的能量為946 kJ、436 kJ，則破壞1 mol NH