1、第一章 化学反应与能量 章末总结 学案（人教版选修4） 专题一利用键能求反应热方法点拨：在化学反应中，旧化学键断裂时，需要吸收能量；当原子重新组合，形成新化学键生成新物质时，又要释放能量。断裂1 mol化学键吸收的能量或形成1 mol化学键释放的能量，就是该化学键的键能。【例1】某些化学键的键能如下表(kJmol1)键HHBrBrIIClClHClHIHBr键能436193151247431299356(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量_kJ。(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是_。ACl2Br2I2 BI2
2、Br2Cl2预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热_。解析本题涉及键能与吸、放热的关系。考查了键能与反应热的定量关系。(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成HCl 2 mol。则放出热量：436 kJmol11 mol247 kJmol11 mol431 kJmol12 mol179 kJ。(2)反应H2X2=2HX中，若1 mol H2和1 mol X2反应生成2 mol HX，就有1 mol HH和XX键断裂，2 mol HX键生成。放出的热量Qp(HX)E(HH)E(XX)2E(HX)。将表中数据代入可算得：Qp(HCl
3、)Qp(HBr)Qp(HI)。故H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中放热最少，选A。由此预测H2在F2中燃烧放热比在Cl2中放热多。答案(1)179(2)A多专题二热化学方程式的书写及正误判断书写热化学方程式是本章学习中的一个难点，这种“难”主要体现在书写时常有如下易错之处：(1)漏写反应物或生成物的聚集状态，其根本原因是没有认识到反应热与物质的聚集状态有关。(2)将H的正、负混淆，其关键是没有体会到“”“”分别表示吸收或放出热量后使体系本身的能量升高或降低了。(3)未注意到化学计量数不同，其反应热的数值也不同。如：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H184.6 kJmol1H2(g)C
4、l2(g)=HCl(g) H92.3 kJmol1另外要看清题目的要求，写热化学方程式，答案不是惟一的，但写表示燃烧热的热化学方程式，可燃物的化学计量数必须为1，答案是惟一的。【例2】在25、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式书写正确的是()ACH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H725.76 kJmol1B2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 451.52 kJmol1C2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H725.76 kJmol1D2CH3OH(l)3O2(g)
5、=2CO2(g)4H2O(l)H1 451.52 kJmol1解析1 g甲醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放热22.68 kJ，则1 mol甲醇(32 g)燃烧放热22.68 kJ32725.76 kJ，相同条件下，2 mol甲醇燃烧放热725.76 kJ21 451.52 kJ。答案B【例3】在298 K、1.01105 Pa下，将22 g CO2通入750 mL 1 molL1 NaOH 溶液中充分反应，测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下，1 mol CO2通入1 L 2 molL1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量，则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学
6、方程式正确的是()ACO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H(2yx) kJmol1BCO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H(2xy) kJmol1CCO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H(4xy) kJmol1DCO2(g)2NaOH(l)=2NaHCO3(l) H(8x2y) kJmol1答案C解析0.5 mol CO2与0.75 mol NaOH反应生成0.25 mol Na2CO3和0.25 mol NaHCO3，反应放出的热量为x kJ，则生成1 mol Na2CO3和1 mol NaHCO3放出热量4x kJ；1 mol CO2通入含2
7、 mol NaOH溶液中，生成1 mol Na2CO3，放出y kJ的热量，则1 mol CO2与1 mol NaOH溶液反应放出的热量为(4xy) kJ；D项中NaOH和NaHCO3的状态标注错误，方程式的书写也是错误的。【变式训练1】已知在298 K,100 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()AC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g) H48.40 kJmol1BC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H5 518 kJmol1CC8H18(l)O2(g)=8CO2
8、(g)9H2O(l) H5 518 kJmol1DC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H48.40 kJmol1答案B解析在热化学方程式中，各物质化学式前的化学计量数表示物质的量。1 g C8H18燃烧生成二氧化碳和液态水时放热48.40 kJ，则1 mol C8H18燃烧放热48.40 kJ1145 518 kJ，所以A、D错误；放热反应的H0，为负值，所以C错误，答案为B。【变式训练2】沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是()A2CH4(g)4O2(g)=2
9、CO2(g)4H2O(l) H890 kJmol1BCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJmol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJmol1D.CH4(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l) H890 kJmol1答案C解析0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445 kJ热量，即1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出890 kJ热量。根据书写热化学方程式的规定，要注明物质的聚集状态，标出反应的热效应，只有C项正确。【变式训练3】以下几个热化学方程式，能表示固态碳和气态氢气燃烧时
10、的燃烧热的热化学方程式是()AC(s)O2(g)=CO(g) H110.5 kJmol1BC(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1DH2(g)O2(g)=H2O(g) H241.8 kJmol1答案B解析A项C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其反应热不能叫燃烧热；B项符合燃烧热的定义；C项H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l)，但由于其反应热表示的是2 mol H2完全燃烧时的热量变化，故不能叫燃烧热；D项参加燃烧的H2虽然是1 mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反应热也不
11、为H2的燃烧热。专题二盖斯定律的应用化学反应无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是一样的。也就是说，化学反应的反应热只与反应物的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，这就是盖斯定律。计算反应热时，盖斯定律可简单理解为：如果一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变也可由这几个化学反应的焓变相加减而得到。【例4】用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H574 kJmol1C
12、H4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H1 160 kJmol1下列说法不正确的是()A若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJB由反应可推知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)H574 kJmol1C反应转移的电子数相同D反应中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol解析根据盖斯定律，将相加得到如下热化学方程式：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，放出的
13、热量为0.2 mol867 kJmol1173.4 kJ；由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则H越小，即H574 kJmol1；反应中每1 mol CH4反应完全时转移的电子总数为8 mol,4.48 L CH4的物质的量无法求算，因为没有指明气体的温度和压强。答案D【例5】如果1个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这个规律称为盖斯定律。据此回答下列问题：(1)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)CH4(g)HCCH
14、(g)H2(g) H1156.6 kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g) H232.4 kJ/mol则相同条件下，丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为_。(2)已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)10H2O(g) H1532.36 kJ/molNa2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)9H2O(g)H2473.63 kJ/mol写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式_。答案(1)C3H8(g)CH3CHCH2(g)H2(g) H124.2 kJ/mol(2)Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g) H58.73 kJ/mol
15、解析(1)由C3H8(g)CH4(g)HCCH(g)H2(g) H1156.6 kJ/molCH3CH=CH2(g)CH4(g)HCCH(g) H32.4 kJ/mol可以得到C3H8(g)CH3CH=CH2(g)H2(g) HH1H2156.6 kJ/mol32.4 kJ/mol124.2 kJ/mol(2)根据盖斯定律，将题中反应得：Na2CO3H2O(s)=Na2CO3(s)H2O(g) H58.73 kJ/mol【变式训练4】下列说法中正确的是()A在相同条件下，将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多B由“C(s，石墨)=C(s，金刚石)H19 kJmol1”可知，金刚石比
16、石墨稳定C在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJD在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol1答案C解析等量硫蒸气的能量大于固体硫的能量，所以将等量的硫蒸气和固体硫分别完全燃烧，硫蒸气放出热量多；石墨转化为金刚石的反应为吸热反应，当反应物的能量小于产物能量时表现为吸热反应，其物质的能量越低，说明物质越稳定；浓硫酸与NaOH的溶液混合
17、，会释放出热量，因为硫酸的稀释一定放热，该反应放出的热量大于57.3 kJ；2 g H2(1 mol)完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，则2 mol H2完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量。【变式训练5】燃烧热是指1 mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8 kJmol1、1 411.0 kJmol1和1 366.8 kJmol1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的H为()A44.2 kJmol1 B44.2 kJmol1 C330 kJmol1 D330 kJmo
18、l1答案A解析依据题意：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l) H285.8 kJmol1，C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H1 411.0 kJmol1，C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H1 366.8 kJmol1，则后两个方程式相减，便得到C2H4(g)H2O(l)=C2H5OH(l) H44.2 kJmol1。【变式训练6】单质碳很难与氢气直接化合生成CH4，CH4直接分解生成C和H2也较难用实验法测定反应过程中的能量变化，已知：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(
19、g)2H2O(l) H890 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1 利用盖斯定律，写出C(s，石墨)与H2合成CH4的热化学方程式。解析C(s，石墨)与H2合成CH4的化学方程式为：C(s，石墨)2H2(g)=CH4(g)H故可调整方程式：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H2571.6 kJmol1CO2(g)2H2O(l)=CH4(g)2O2(g) H3890 kJmol1则C(s，石墨)2H2(g)=CH4(g)的HH1H2H3393.5 kJmol1571.6 kJmol1890 kJmol175.1 kJmol1答案C(s，石墨)2H2(g)=CH4(g) H75.1 kJmol1
