1、专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应的热效应第1课时化学反应的焓变基础巩固1.下列各组变化中,前者是放热反应,后者是吸热反应的是()。A.生石灰溶于水;锌粒与稀硫酸反应B.干冰升华;金属或金属氧化物熔化C.氨水与醋酸反应;二氧化碳与碳反应D.工业上煅烧石灰石;化石燃料燃烧答案:C解析:CaO与H2O的反应、Zn与H2SO4的反应均为放热反应,A项不符合题意;干冰升华不属于化学反应,金属或金属氧化物熔化为吸热过程,也不是化学反应,B项不符合题意;氨水与醋酸的反应为放热反应,CO2与C的反应为吸热反应,C项符合题意;煅烧石灰石是吸热反应,化石燃料燃烧为放热反应,D项不符合题意。2.将铁粉和硫粉
2、充分混合后加热,待反应一发生应立即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。此现象说明()。A.该反应是吸热反应B.该反应是放热反应C.铁粉和硫粉在常温下容易发生反应D.生成物硫化亚铁的焓高于反应物铁粉和硫粉的总焓答案:B解析:铁粉和硫粉充分混合后加热,反应一发生立即停止加热,反应仍可持续进行,说明该反应是放热反应,生成物的总能量低于反应物的总能量,即生成物硫化亚铁的焓低于反应物铁粉和硫粉的总焓。3.下列说法中正确的是()。A.在化学反应过程中,发生物质变化的同时不一定发生能量变化B.反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在点燃条件下的H0C.生成物的总焓大于反应物的总焓
3、时,反应吸热,H0D.H的大小与热化学方程式的化学计量数无关答案:C解析:在化学反应过程中,发生物质变化的同时一定发生能量变化,A项错误;反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)是放热反应,在点燃条件下的H0,B项错误;H的大小与热化学方程式的化学计量数有关,D项错误。4.根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是()。碳酸钙的热分解示意图A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量B.该反应的焓变大于零C.该反应中既有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键形成放出能量D.由该反应可推出凡是需要加热才能发生的反应均为吸热反应答案:D解析:因为碳酸钙受热分解是
4、吸热反应,必有CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,A、B项正确;在CaCO3中,Ca2+和C之间存在离子键,C中C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂,也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键形成放出能量,C项正确;需要加热才能发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧反应就是放热反应,D项错误。5.1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收10.94 kJ热量,此反应的热化学方程式为()。A.C+H2OCO+H2H=131.28 kJmol-1B.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=10.94 kJmol-1C.C(s)+H2O(l)
5、CO(g)+H2(g)H=131.28 kJmol-1D.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=131.28 kJmol-1答案:D解析:碳与水蒸气的反应是吸热反应,所以H大于0。根据题意可知,1 mol碳(即12 g碳)与水蒸气反应生成CO和H2吸收的热量是10.94 kJ12=131.28 kJ,D项正确,A项没有注明物质的状态,B项中反应热不正确,C项中水的状态不是气态。6.下列热化学方程式书写正确的是()。A.2SO2+O22SO3H=-196.6 kJmol-1B.H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H
6、=-571.6 kJD.C(s)+O2(g)CO2(g)H=393.5 kJmol-1答案:B解析:A项中反应物和生成物都未标明聚集状态;C项中H的单位不正确;D项中为放热反应,H符号应为“-”。7.氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是()。H2OA.燃烧时化学能全部转化为热能B.断开1 mol氢氧键吸收930 kJ能量C.相同条件下,1 mol氢原子的能量为E1,1 mol氢分子的能量为E2,则2E1E2,C项错误。该反应生成1 mol水蒸气时的能量变化为930 kJ-436 kJ-249 kJ=245 kJ,D项正确。8.反应A+BC(H0),XC(H0)。下列图像能正确
7、表示该反应过程中的能量变化的是()。答案:D解析:由题给信息可知,A+BC是放热反应,A和B具有的总能量大于C具有的总能量;A+BX是吸热反应,X具有的总能量大于A和B具有的总能量;XC是放热反应,X具有的总能量大于C具有的总能量。综上可知,D项正确。9.(1)肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如下图所示,已知断裂1 mol NN键所需的能量为942 kJ、断裂1 mol OO键所需的能量为500 kJ、断裂1 mol NN键所需的能量为154 kJ,则断裂1 mol NH键所需的能量是。(2)在一定条件下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g
8、)。反应过程和能量关系可用下图简单表示(图中的H表示生成1 mol产物的数据)。写出一定条件下S8(s)燃烧生成SO2(g)的热化学方程式:。写出一定条件下SO3(g)分解生成SO2(g)和O2(g)的热化学方程式:。若已知硫氧键的键能为d kJmol-1,氧氧键的键能为e kJmol-1,则S8分子中硫硫键的键能为。答案:(1)391 kJ(2)S8(s)+8O2(g)8SO2(g)H=-8a kJmol-1(答案合理即可)2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)H=2b kJmol-1(答案合理即可)(2d-a-e) kJmol-1解析:(1)根据题图可知,N2H4(g)+O2(g)N2(
9、g)+2H2O(g)H=-534 kJmol-1,由N2H4的结构式()可知,每个N2H4分子内含有4个NH键和1个NN键,设断裂1 mol NH键所需的能量为x kJ,则反应物断裂化学键需要吸收的热量为(4x+154+500) kJ,形成产物中的化学键会放出的热量为2 752 kJ,由热化学方程式的含义可知,2 752-(4x+154+500)=534,解得x=391。(2)设S8分子中硫硫键的键能为x kJmol-1,结合可得8x+8e-16d=-8a,解得x=2d-a-e。能力提升1.据报道,科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:下列
10、说法正确的是()。A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态状态表示CO与O2反应的过程答案:C解析:根据能量变化示意图可以判断题述反应为放热反应,A项错误。根据反应过程示意图可以看出CO中的碳氧键没有断裂,B项错误。CO2中含有极性共价键,C项正确。状态状态表示CO和O形成CO2的过程,D项错误。2.已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出b kJ热量,则下列表示乙炔燃烧的热化学方程式正确的是()。A.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H=+2b kJmol-1B.
11、C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)H=-2b kJmol-1C.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H=-2b kJmol-1D.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H=-b kJmol-1答案:B解析:充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出b kJ热量,根据参与反应的物质的物质的量与反应放出的热量成正比可知,生成2 mol二氧化碳气体和液态水,反应放出2b kJ热量,或生成4 mol二氧化碳气体和液态水,反应放出4b kJ热量,则乙炔燃烧的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H
12、2O(l)H=-2b kJmol-1或2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H=-4b kJmol-1。3.(双选)化学键的键能是指断开气态物质中1 mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量,常用E表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是()。共价键HHFFHFCFCClCIE/(kJmol-1)436157568427330218A.CBr键的键能的可能范围是218 kJmol-1E(CBr)330 kJmol-1B.表中最稳定的共价键是HF键C.2H(g)H2(g)H=436 kJmol-1D.H2(g)+F2(g)2HF(g)H=-25 kJmol-1答案:CD解
13、析:由表中键能数据可知,CF键、CCl键、CI键的键能依次减小,则E(CBr)介于E(CCl)和E(CI)之间,其可能范围是218 kJmol-1E(CBr)330 kJmol-1,A项正确。键能越大表示断裂1 mol该共价键吸收的能量越多,则该化学键越稳定,其中E(HF)最大,故表中最稳定的共价键是HF键,B项正确。断键吸热,2H(g)H2(g)过程中形成1 mol HH键,则有H=-436 kJmol-1,C项错误。根据H与键能的关系可知,H2(g)+F2(g)2HF(g)的H=(436 kJmol-1+157 kJmol-1)-(2568 kJmol-1)=-543 kJmol-1,D项
14、错误。4.(双选)下列热化学方程式或叙述正确的是()。A.1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气,放出642 kJ的热量:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=642 kJmol-1B.12 g石墨转化为CO时,放出110.5 kJ的热量:2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1C.已知:H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1,则:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H=571.6 kJmol-1D.已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1,则在一定条件下向密闭容器中充入0.
15、5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量答案:BC解析:放热反应,H0,A项错误。12 g C的物质的量为1 mol,放出110.5 kJ的热量,则2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1,B项正确。已知反应为放热反应,则其逆反应为吸热反应,H为正值,H的绝对值与化学计量数成正比,C项正确。合成氨反应是可逆反应,0.5 mol N2和1.5 mol H2不能完全反应,D项错误。5.(双选)根据如下示意图,判断下列说法不正确的是()。A.反应的热化学方程式可表示为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=(a-b)
16、kJmol-1B.该反应过程中反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量C.x mol C和x mol H2O反应生成x mol CO和x mol H2吸收的热量一定为131.3x kJD.1 mol C(g)、2 mol H(g)、1 mol O(g)转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ答案:AC解析:1 mol C(s)、1 mol H2O(g)转变成1 mol C(g)、2 mol H(g)和1 mol O(g)吸收b kJ热量,1 mol C(g)、2 mol H(g)和1 mol O(g)转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出a
17、 kJ热量,则有C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=(b-a) kJmol-1,A项错误。该反应生成物的总能量大于反应物的总能量,是吸热反应,则反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量,B项正确。x mol C(s)和x mol H2O(g)反应生成x mol CO(g)和x mol H2(g)吸收的热量为131.3x kJ,若反应物和生成物的状态改变,则吸收热量的数值不同,C项错误。由题图可知,1 mol C(g)、2 mol H(g)、1 mol O(g)转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ,D项正确。6.肼(N2H4)在不同条件下分解产
18、物不同,200 时在Cu表面分解的机理如图1。已知200 时:反应:3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g)H1=-32.9 kJmol-1反应:N2H4(g)+H2(g)2NH3(g)H2=-41.8 kJmol-1图1图2下列说法不正确的是()。A.图1所示过程是放热反应,过程是吸热反应B.反应的能量过程示意图如图2所示C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量大于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量D.200 时,1 mol N2H4(g)和1 mol H2(g)具有的能量大于2 mol NH3(g)具有的能量答案:C解析:图1所示过程发
19、生的是反应,为放热反应,过程是NH3(g)的分解,是吸热反应,A项正确。反应是放热反应,1 mol N2H4(g)和1 mol H2(g)具有的能量大于2 mol NH3(g)具有的能量,图2所示的能量过程示意图正确,B、D项正确。由于反应为放热反应,因此断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量,C项错误。7.根据所给信息完成下列热化学方程式。(1)根据下列图像写出:图1图2图1表示的热化学方程式:。由C(s)CO(g)的热化学方程式:。(2)实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每生成160 g
20、固体铁红放出130 kJ热量,请写出该反应的热化学方程式:。(3)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67 kJ的热量,请写出该反应的热化学方程式:。(4)已知一些化学键的键能数据如表所示:化学键CHCFHFFF键能/(kJmol-1)414427568157请根据键能数据估算CH4(g)和F2(g)反应生成CF4(g)和HF(g)的热化学方程式:。答案:(1)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1或C(s)+O2(g)CO(g)H=-110.5 kJmol-1(2
21、)4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJmol-1(3)NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g)H=-226.7 kJmol-1(4)CH4(g)+4F2(g)CF4(g)+4HF(g)H=-1 696 kJmol-1解析:(1)由图2可知1 mol C(s)与O2(g)生成1 mol CO(g)放出热量为393.5 kJ-283.0 kJ=110.5 kJ,且物质的量与放出的热量成正比,焓变为负,则热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1或C(s)+O2(g)CO(g)H=-110.5 kJmol-1
22、。(2)160 g铁红的物质的量为1 mol,每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,生成2 mol Fe2O3放出260 kJ热量,所以热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJmol-1。(3)1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol,则1 mol NH3完全反应放出的热量为226.7 kJ。那么相应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=-906.8 kJmol-1或NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g)H=-226.7 kJmol-1。(4)化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差,根据键能数据可知,所求反应的反应热H=414 kJmol-14+157 kJmol-14-427 kJmol-14-568 kJmol-14=-1 696 kJmol-1。
