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高二化学暑假讲义
第一专题化学反应与能量变化
第一单元化学反应中的热效应
课时1化学反应的焓变
一、知识整合
1、化学反应的物质变化与能量变化
2、化学反应的热效应与反应热
3、热化学方程式
4、化学键与化学反应中的能量变化
二、典例精析
〖例1〗已知化学反应2C(s)+O2(g)
2CO(g),2CO(g)+O2(g)
2CO2(g)都是放热反应,据此判断,下列说法中不正确的是(其他条件相同)()
A.12g碳所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量
B.56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量
C.12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量
D.将一定质量的C燃烧,生成CO2比生成CO时放出的热量多
〖例2〗下列说法正确的是()
A.物质发生化学反应都伴随着能量的变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量
〖例3〗2molCl2(g)与足量的H2(g)反应生成HCl(g),在298.15K时测得放出369.2KJ热量。
在下列热化学方程式中,不正确的是()
A.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)△H=一369.2kJ·mol—1
B.2H2(g)+2Cl2(g)===4HCl(g)△H=一369.2kJ·mol—1
C.HCl(g)===1/2H2(g)+1/2Cl2(g)△H=+92.3kJ·mol—1。
D.1/2H2(g)+1/2Cl2(g)===HCl(g)△H=一92.3kJ·mol—1
〖例4〗1gH2(g)在O2(g)中燃烧生成H2O
(1),在298·l5K时测得放出142.9kJ热量,表示该反应的热化学方程式是()
A.H2(g)+1/2O2(g)==H2O
(1)△H=一285.8J·mol一1
B.H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)△H=一285.8kJ·mol一1
C.H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)△H=一285.8kJ·mol一1
D.H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)△H=一285.8J·mol一1
〖例5〗已知:
①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量;②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量;③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。
下列叙述正确的是()
A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是:
H2(g)+C12(g)=2HCl(g)
B.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的△H=183kJ/mol
C.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的△H=一183kJ/mol
D.氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体,反应的△H=一183kT/mol
三、重点题型强化
1.下列说法正确的是()
A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
B.放热的反应在常温下一定很容易发生
C.反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D.吸热反应在一定的条件下也能发生
2.下列属于放热反应的是()
A.Al+HCl(稀)B.Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl(固体)
C.KClO3受热分解D.CaO+H2O
3.下列说法正确的是()
A.焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化
B.反应放热时△H>0,反应吸热时△H C.在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D.一个化学反应中,当反应物能量大于生成物能量时,反应放热,△H为“一” 4.下列物质加入水中,明显地放热的是() A.固体NaOHB.生石灰C.无水乙醇D.固体NH4NO3 5.下列对H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)△H(298K)=一184.6kJ·mol—1的叙述中正确的是() A.1分子H2和Cl2反应,放出热量184.6kJ B.1molH2(g)完全反应生成2molHCl(g),放出的热量为184.6kJ C.在10lkPa、25℃的条件下,1molH2(g)和1molCl2(g)完全反应生成2molHCl(g)放出的热量为184.6kJ D.在101kPa、25℃的条件下,1molH2(g)和1molCl2(g)完全反应生成2molHCl(g)吸收的热量为184.6kJ 6.沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。 298K时,0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出445kJ的热量,则下列热化学方程式中正确的是() A.2CH4(g)+4O2(g)==2CO2(g)+4H2O (1)△H=890kJ·mol一1 B.CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O (1)△H=890kJ·mol一1 C.CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O (1)△H=—890kJ·mol一1 D.1/2CH4(g)+O2(g)==1/2CO2(g)+H2O (1)△H=—890kJ·mol一1 7.下列说法正确的是() A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可 B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应 C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式 D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ(注明条件) 8.已知: 稀溶液中,强酸和强碱反应的热化学方程式为H+(aq)+OH一(aq)=H2O (1)△H=一57.3kJ·mol一1,下列各中和反应中放出的热量为57.3kJ的是() A.1/2H2SO4(aq)+1/2Ba(OH)2(aq)=H2O (1)+1/2BaSO4(s) B.CH3COOH(aq)+KOH(aq)=CH3COOK(aq)+H2O (1) C.HNO3(浓)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O (1) D.HCI(aq)+1/2Ba(OH)2(aq)=1/2BaCl2(aq)+H2O (1) 9.由下图分析,下列说法正确的是() A.A→B+C和B+C→A两个反应吸收或放出的能量不等 B.A→B+C△H<0 C.A具有的焓高于B和C具有的焓总和 D.A→B+C△H>0,则B+C→A△H<0 10.已知在1×105Pa、298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是() A.H2O(g)==H2(g)+1/2O2(g)△H=242kJ·mol—1 B.2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)△H=一484kJ·mol—1 C.H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)△H=242kJ·mol—1 D.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H=484kJ·mol—1 11.已知在25℃、101KPa时,1gC8H18(辛烷)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放出48.40KJ热量,则反应的热化学方程式为() A.C8H18(l)+25/2O2(g)====8CO2(g)+9H2O(g)△H=—48.40KJ/mol B.C8H18(l)+25/2O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)△H=—5518KJ/mol C.C8H18(l)+25/2O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)△H=5518KJ/mol D.C8H18(l)+25/2O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)△H=—48.40KJ/mol 12.下列说法中,正确的是(C) A.反应热指的是反应过程中放出的热量。 B.热化学方程中的化学计量数可以表示分子的数目。 C.在热化学方程式中必须表明物质的聚集状态。 D.所有的化学反应都伴随着能量的变化。 课时2反应热的测量与计算 一、知识整合 1、测定中和反应的反应热 2、根据盖斯定律计算化学反应的焓变 二、典例精析 〖例1〗根据实验室中测定盐酸和氢氧化钠反应的中和热的实验,填写下列空白。 (1)从下列仪器选出所需仪器: (用标号字母表示,下同);除上述仪器外,还需要的仪器是温度计。 A.大烧杯(500mL)B小烧杯(100mL)C.酒精灯D.石棉网E.量筒(50mL)F.泡沫塑料碎粒G.泡沫塑料板H.环形玻璃搅拌棒 (2)某学生进行中和热测定,每次取用50mL0.50mol·L—1盐酸50rnL0.50mol·L—1NaOH溶液(密度都是1g·crn—3)。 实验后得到的数据见下表: 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温度差(t2—t1)℃ HCl NaOH 平均值 1 25.5 25.0 25.25 28.5 3.25 2 24.5 24.5 24.50 27.5 3.00 3 25.0 24.5 24.75 26.5 1.75 (中和后生成的溶液的比热容为4.18J·g—1·℃—1)请替该同学计算出中和热的平均值-44.59KJ/mol。 (3)该学生测得的数据比理论值(57.3)。 (填“高”或“低”) (4)从下列分析中选出该学生产生实验误差的原因可能是(填写字母)。 A.溶液混合后未及时盖好泡沫塑料板 B.倾倒溶液太快,有少量溅出烧杯 C.溶液混合后搅拌不够,未等温度升到最高值 D.第三次实验时泡沫塑料碎粒已经潮湿 E.量取的盐酸体积不足50ml。 F.烧杯和玻璃棒吸收了一部分热量 〖例2〗50mL0.50mol·L—1盐酸与50mL0.55 mol·L—1NaOH溶液在如右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环形玻璃棒 (2)烧杯间填满碎纸条的作用是防止热量的散失 (3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (4)实验中改用60mL0.50mol·L—1盐酸跟50mL0.50mol·L—1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求得中和热值(填“相等”或“不相等”),简述由: 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molH2O所放出的能量,与酸碱的用量无关。 (5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会偏小;用50mL0.50mol·L—1NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会偏小。 (均填“偏大”“偏小”或“无影晌”) ∙答案: (1)环形玻璃搅拌棒 (2)减少实验过程中的热量损失 (3)偏小 (4)不等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molH2O所放出的能量,与酸碱的用量无关 (5)偏小 偏小 〖例3〗若已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH1=-241.8kJ/mol① H2O(g)=H2O(l)ΔH2=-44.0kJ/mol② 求反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的焓变ΔH3 ⑴在方框中填上化学式及状态 ⑵求ΔH3ΔH3=-241.8-44.0=-285.5kJ/mol ⑶热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理(类似于解方程组时的消元法)。 〖例4〗已知: P4(s)(白磷)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH1=akJ/mol① P(s)(红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)ΔH2=bkJ/mol② 试写出由P4(s)(白磷)转变成P(s)(红磷)的热化学方程式。 P4(s)(白磷)=4P(s)(红磷)ΔH1=a-4bkJ/mol 三、重点题型强化 1.量热计能够直接测出的是( ) A.质量的变化 B.能量的变化 C.温度的变化 D.电流的变化 2.已知25℃、101KPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H=—393.51KJ/mol C(金刚石,s)+O2(g)=CO2(g) △H=—395.41KJ/mol 据此判断,下列说法中正确的是 ( ) A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石低 B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石高 C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石低 D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石高 3.在同温同压下,下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是() A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=—Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);△H=—Q2 B.C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H=—Q1C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=—Q2 C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=—Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=—Q2 D.S(g)+O2(g)=SO2(g);△H=—Q1S(s)+O2(g)=SO2(g);△H=—Q2 4.已知中和热为△H=-57.3kJ·mol-1。 (1)1.00L1.00mol·L-1H2SO4与1.00mol·L-11.00LNaOH溶液完全反应,放出的热量为57.3kJ 。 (2) ;则△H=-akJ·mol-1则a______57.3(填“等于”、“大于”、“小于”),原因是___CH3COOH电离需要吸收能量___。 5.发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和二氧化氮做氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。 已知: N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-543kJ/mol 1/2H2(g)+1/2F2(g)=HF(g)△H=-269kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=-242kJ/mol (1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+2H2O(g)△H=-1153.7kJ/mol (2)有人认为若用氟代替二氧化氮作氧化剂,则反应释放能量更大,肼和氟反应的热化学方程式: N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g);ΔH=-1135kJ·mol-1 6.实验室用50mL0.50mol·L—1的盐酸、50mL0.55mol·L—1的NaOH溶液和下图所示装置进行测定中和热的实验,得到表中数据: 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ HCl NaOH 1 20.2 20.3 23.7 2 20.3 20.5 23.8 3 21.5 21.6 24.9 试完成下列问题: (1)实验时用环形玻璃棒搅拌溶液的方法是上下移动环形玻璃棒,不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃棒的理由是铜丝能导热,会造成部分的热量损失. (2)经数据处理,t2一t1=3.4℃。 则该实验测得的中和热△H=-56.85KJ/mol[盐酸和NaOH溶液的密度按1g·cm—3计算,反应后混合溶液的比热容(c)按4.18J·(g·℃)—1计算。 ] (3)若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水,测得中和热为△H1,则△H1与△H的关系为: △H1△H(填“<”、“>”或“=”),理由是氨水电离出氢氧根离子需要吸收热量 ∙答案: (1)上下搅动(或轻轻搅动) 铜传热快,防止热量损失 (2)-56.8kJ·mol-1 (3)> NH3·H2O电离吸热 7.应用盖斯定律,解决下面同题: 已知: C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=一393.5kJ·mol—1。 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=一283kJ·mol—1。 写出C(s)与O2(g)反应生成CO(g)的热化学方程式。 2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=一221kJ·mol—1 课时3能源的充分利用 一、知识整合 1、能源: 2、化石燃料: 3、燃烧热: 4、热值: 二、典例精析 〖例1〗2005年10月12日“神舟六号”的顺利发射和10月17日的正常返回,表明我国的载人航天技术已经有了突破性的进展。 飞船以液态N2H4(联氨)和液态NO2为燃料,燃烧生成氮气和水蒸气时火焰温度可达2700℃。 已知: N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ·mol—1 N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=一534kJ·mol—1 对N2H4和NO2反应的说法不正确的是() A.燃烧时NO2作氧化剂 B.氮气既是氧化产物又是还原产物 C.生成1molN2转移8mole— D.该反应的热化学方程式为: 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=一l135.7kJ·mol—1 〖例2〗2005年10月12日9时,我国成功发射“神舟”六号载人飞船,它遨游太空5天后准确降落。 “神舟”六号的成功发射对增强我国的国防力量和提高国际地位都具有重要意义。 (1)肼(N2H4)是发射航天飞船常用的高能燃料。 将NH3和NaClO按一定物质的量比混合反应,生成肼、NaCl和水,该反应的化学方程式是: 2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O (2)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢,当它们混合时,即产生大量气体,并放出大量热。 已知: H2O (1)=H2O(g)△H=44kJ·mol—1。 12.8g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气,放出256.65kJ的热量。 ①请写出液态肼与过氧化氢反应生成液态水的热化学方程式 N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l)△H=一817.625kJ·mol—1。 ②16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是408.8125kJ。 ③此反应用于火箭推进器中,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点,你认为是无污染。 (3)目前我国的液体火箭推进剂主要是结构简式为(CH3)2NNH2的偏二甲肼和N2O4,请写出该燃烧反应的化学方程式(CH3)2NNH2+2N2O4=2CO2+3N2+4H2O。 〖例3〗一些烷烃的燃烧热如下表: 下列表达正确的是() 化合物 燃烧热/kJ·mol—1 化合物 燃烧热/kJ·mol—1 甲烷 891.0 正丁烷 2878.0 乙烷 1560.8 异丁烷 2869.6 丙烷 2221.5 2-甲基丁烷 3531.3 A.正戊烷的燃烧热大约在3540kJ·mol—1左右 B.热稳定性: 正丁烷<异丁烷 C.乙烷燃烧的热化学方程式为: 2C2H6(g)+7O2(g)==CO2(g)+6H2O(g) △H=一1560.8kJ·mol—1 D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多 〖例4〗已知25℃、10lkPa时,乙烯和乙炔(C2H2)燃烧的热化学方程式分别为 C2H4(g)+3O2(g)==2CO2(g)+2H2O (1)△H=一l411kJ·mol—1 2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O (1)△H=一2600kJ·mol—1 又知燃烧时火焰的温度乙炔高于乙烯。 据此,下列说法不正确的是() A.物质的燃烧热越大,火焰温度越高 B.相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时,乙炔放热较少 C.25℃101kPa时,1mol乙烯完全燃烧生成气态产物时,放出的热量小于1411kJ D.乙炔的燃烧热为1300kJ.mol—1。 三、重点题型强化 1.下列说法不正确的是() A.化石燃料在任何条件下都能充分燃烧 B.化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体 C.直接燃烧煤不如将其进行深加工后再燃烧的效果好 D.固体煤变为气体燃料后,燃烧效率将更低 2.下列说法正确的是() A.在101kPa时,lmol物质完全燃烧时热所放出的量,叫做该物质的标准燃烧热 B.酸和碱发生中和反应生成lmolH2O,这时的反应热叫中和热 C.燃烧热和中和热是反应热的种类之一 D.在稀溶液中,1molCH3COOH和1molNaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ 3.下列选项中,能说明乙醇作为燃料具有的优点是() ①燃烧时发生氧化反应 充分燃烧的产物不污染环境③乙醇是一种再生资源 ④燃烧时放出大量热量 A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④ 4.自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型是() ①生物能②核能③电能④太阳能⑤化学能 A.①④⑤B.①③⑤C.①②③D.①③④ 5. (1)5.7g汽油[主要成分是辛烷(C8H18),相对分子质量为114]完全燃烧,生成液态水和CO2,放出275.9kJ的热量,汽油的燃烧热为5518kJ·mol—1。 (2)由于石油资源有限,且汽油燃烧会产生严重污染,氢气作为一种清洁的能源日益受到各国的重视。 许多汽车厂商正努力研究用氢气作燃料来取代汽油,生产21世纪的环保汽车。 已知: 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=一483.6kJ.mol—1 H2O (1)=H2O(g)△H=44kJ·mol—1 ①写出氢气和氧气反应生成液态水的热化学方程式: 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=一571.6kJ.mol—1。 ②在通常状况下,若要得到857.4kJ的热量,需氢气的质量为6.5g,这些氢气在标准状况下的体积为72.8L。 6.1840年,俄国化学家盖斯(C·H·Gess)从大量的实验事实中总结出一条规律,化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的,即盖斯定律。 盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义,有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可以利用盖斯定律间接计算求得。 已知3.6g碳在6.4g的氧气中燃烧,至反应物耗尽,并放出XkJ热量。 已知单
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