最新-2018学年高中化学第一章第一节化学反应的热效应

2018-2018学年高二化学选修4（鲁科版）同步练习第一章第一节化学反应的
热效应
一. 教学内容：
《化学反应原理》第1章化学反应与能量变化
第1节化学反应的热效应
教学目的：
1、了解化学反应中能量变化的特点及原因。

2、理解反应热、焓变的含义及其表示方法。

3、掌握热化学方程式的书写和意义。

4、理解盖斯定律，并能运用盖斯定律计算化学反应的焓变。

二. 重点、难点：
焓变与热化学方程式的含义
三. 知识分析
在日常生活、生产中，人们广泛利用一些化学反应释放的能量，如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量呢？用什么方法可以测定、计算这些热量呢？
（一）化学反应的反应热
1、定义：化学上规定，当化学反应的反应物与产物的温度相同时，反应所吸收或释放的能量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。

2、表示符号：通常用Q表示，且反应放热时，反应体系减少热量，Q为负；反应吸热时，反应体系增加热量，Q为正。

3、决定因素：对于一个给定的化学反应，反应热与反应物的物质的量、状态及反应条件（如温度、压强、溶液的浓度等）有关。

4、测量方法：反应热的数据可以用量热计测量。

在测量反应热的实验中，反应吸收或放出的热量可以通过反应前后体系温度的变化来计算：
Q＝－C（T2-T1）
其中，C代表溶液及量热计的热容，T2、T1分别代表反应前和反应后体系的热力学温度（T＝ t +273.15℃）。

（二）化学反应的焓变
1、焓变
（1）定义：为了描述与反应热有关的能量变化，引入了一个叫做“焓”的物理量，产物的总焓与反应物的总焓之差，称为化学反应的焓变。

用焓变来描述与反应热有关的能量变化。

（2）表达式：△H ＝ H（产物）－H（反应物）
（3）焓变与反应热的关系：如果化学反应过程中发生的是等压反应，而且没有电能、光能等其他形式能量转化，则反应热等于反应焓变，即Qp＝△H。

从上面的关系式可以看出：当△H>0时，产物总焓大于反应物总焓，反应是吸收能量的，为吸热反应；相反△H<0时，为放热反应。

2、热化学方程式
（1）概念：将物质变化和反应热同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式。

如：2H2（g）+O2（g）＝2H2O （l）△H（273K）＝－571.6KJ/mol表示的含义是在273K时，2mol 氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时，放热571.6KJ。

（2）书写注意事项：
①在各物质的化学式后面用括号注明聚集状态，一般用英文字母g、l、s分别代表物质的气态、液体、固态。

②在△H后要注明温度，因为同一反应在不同温度下进行时反应热不同，通常298K时可以省略。

③标明△H的符号：吸热表示为“＋”，放热表示为“－”。

④△H的单位为J/mol或KJ/mol。

其中，每mol是表明参加反应的各物质的物质的量与热化学方程式中各物质的系数相同。

⑤热化学方程式的系数可以是整数，也可以是分数，若各物质的系数加倍，则△H的数值也加倍；若反应逆向进行，则△H改变符号，但数值不变。

（三）反应焓变的计算－盖斯定律
1、盖斯定律：一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应的焓变是一样的。

2、反应焓变的计算方法：由盖斯定律可知，若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即为这几个化学反应焓变的代数和。

因此可利用已知化学反应的热效应，通过代数的加减来求得某一反应的热效应。

但运算时必须注意，欲消去的物质的种类、状态均应该相同。

【典型例题】
例1、已知化学方程式2C（s）+O2（l）＝ 2CO（g），2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）都是放热反应，据此判断，下列说法不正确的是（）
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、将一定质量的碳燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
解析：根据能量守恒规律，对于放热反应，反应物的总能量一定大于生成物的总能量，但不同的反应物，如碳和CO，能量无法比较。

答案：A
点评：本题考查反应物、生成物的能量大小与反应热的关系。

例2、反应A（g）+B（g）→C（g）的焓变△H>0，则该反应必定吸热。

这种说法对不对？为什么？
解析：如果化学反应过程中体系的压强不变，而且没有电能、光能等其他形式能量转化，则反应热等于焓变，即Qp＝△H＝H（产物）－H（反应物），由此看出，若△H>0，则说明反应吸热；△H<0反应放热。

但如果反应过程中存在电能、光能等其他形式的能量转化，则Qp≠△H。

答案：这种说法不正确。

因为这种说法是有条件的，必须在化学反应过程中体系的压强不变，而且除去伴随体系体积改变而消耗能量外，没有电能、光能等其他形式能量转化时才能成立，否则不成立。

点评：本题考查焓变的应用条件，要注意其应用范围。

例3、0.3mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼，放出649.5KJ热量，其热化学方程式为___________________________________；又知H2O （l）＝H2O （g）△H＝44KJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是 ____________。

解析：解本题首先要计算出每摩尔B2H6燃烧放出的热量为：649.5KJ/0.3mol＝2165KJ/mol，则热化学方程式为：B2H6（g）+3O2（g）＝B2O3（s） +3H2O （l）△H＝－2165KJ/mol;
而1mol乙硼烷燃烧生成气态水时，放热应为△H＝－2165KJ/mol＋3×44KJ/mol＝-2183KJ/mol，故相应的热化学方程式为：
B2H6（g）+3O2（g）＝B2O3（s） +3H2O （g）△H＝－2183KJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是（11.2L/22.4L/mol）×2183KJ/mol＝1016.5KJ。

答案：B2H6（g）+3O2（g）＝B2O3（s） +3H2O （l）△H＝－2165KJ/mol; 1016.5KJ
点评：书写热化学方程式应该注意的事项是什么，这是本题的考查重点。

例4、已知下列热化学方程式：
①Fe2O3（s）+3CO（g）＝2Fe（s）+3CO2（g）△H1＝－26.7KJ/mol
②3Fe2O3（s）+CO（g）＝2Fe3O4（s）+CO2（g）△H2＝－50.75KJ/mol
③3Fe3O4（s）+CO（g）＝3FeO（s）+CO2（g）△H3＝－36.5KJ/mol
不用查表，计算反应FeO（s）+CO（g）＝Fe（s）+CO2（g）的焓变。

解析：由盖斯定律可知，若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即为这几个化学反应焓变的代数和。

因此可利用已知化学反应的热效应，通过代数的加减来求得某一反应的热效应。

但运算时必须注意，欲消去的物质的种类、状态均应该相同，否则不能消去。

答案：令①×3－②－③×2得④
6FeO（s）+6CO（g）＝6Fe（s）+6CO2（g）△H4
再将④/6得：FeO（s）+CO（g）＝Fe（s）+CO2（g）△H
故△H＝（3△H1－△H2－2△H3）/ 6
＝ [3×（-26.7KJ/mol）-（-50.75KJ/mol）-2×（-36.5KJ/mol）]/6
＝7.28KJ/mol
点评：盖斯定律究竟如何具体应用，热化学方程式的相加减与相应焓变的相加减应保持相对的一致性。

【模拟试题】（答题时间：35分钟）
一、选择题
1、下列各项与反应热的大小无关的是（）
A. 反应物的状态
B. 生成物的状态
C. 反应物的多少
D. 表示反应热的单位
2、量热计直接测出的是（）
A. 质量的变化
B. 能量的变化
C. 温度的变化
D. 电流的变化
3、已知反应 X+Y ＝ M+N为放热反应，对该反应的下列说法正确的是（）
A. X和Y的总能量一定高于M和N的总能量
B. Y的能量一定高于N
C. X的能量一定高于M
D. 因该反应为放热反应，故不必加热就可发生反应
4、在相同温度和压强下，将32g硫分别在纯氧中和空气中完全燃烧，令前者放出的热量为Q1，后者放出的热量为Q2，则关于Q1和Q2的相对大小正确的判断是（）
A. Q1＝ Q2
B. Q1 > Q2
C. Q1 <Q2
D. 无法判断
5、已知下列热化学方程式：
Zn（s）+1/2O2（g）＝ZnO（s）△H ＝－351.1KJ/mol
Hg（l）+1/2O2（g）＝HgO（s）△H ＝－90.7KJ/mol
由此可知，Zn（s）+HgO（s）＝ ZnO（s）+Hg（l）的△H 为（）
A. －441.8KJ/mol
B. －254.6KJ/mol
C. －438.9KJ/mol
D. －260.4KJ/mol
6、燃烧bg液态乙醇生成CO2和液态水，放出的热量为aKJ。

经测定bg乙醇与足量的钠反应能生成标准状况下的氢气5.6L，则乙醇燃烧的热化学方程式为（）
A. C2H5OH（l）+3O2（g）＝2CO2（g）+ 3H2O （l）△H＝－aKJ/mol
B. C2H5OH（l）+3O2（g）＝2CO2（g）+ 3H2O （l）△H＝－a/2KJ/mol
C. 1/2C2H5OH（l）+3/2O2（g）＝CO2（g）+ 3/2H2O （l）△H＝－aKJ/mol
D. C2H5OH（l）+3O2（g）＝2CO2（g）+ 3H2O （l）△H＝ +2aKJ/mol
7、同温、同压下，下列各热化学方程式（△H均小于0）中反应热的绝对值最大的是（）
A. 2A（l）+B（l）＝2C（g）△H1
B. 2A（g）+B（g）＝2C（g）△H2
C. 2A（g）+B（g）＝2C（l）△H3
D. 2A（l）+B（l）＝2C（l）△H4
8、已知下列两个热化学方程式：
2H2（g）+O2（g）＝2H2O （l）△H＝－571.6KJ/mol
C3H8（g）+5O2（g）＝3CO2（g）+4H2O （l）△H＝－2220.0KJ/mol
实验测得氢气和丙烷共5mol，完全燃烧放热3847KJ/mol，则混合气体中氢气和丙烷的体积比为（）
A. 3：1
B. 1：3
C. 1：4
D. 1：1
9、已知31g白磷变成31g红磷放出18.39KJ热量，下面两个反应：
4P（白，s） + 5O2（g）＝2P2O5（s）△H1
4P（红，s） + 5O2（g）＝2P2O5（s）△H2
则△H1和△H2的关系是（）
A. △H1>△H2
B. △H1＝△H2
C. △H1 < △H2
D. 无法确定
10、下列说法正确的是（）
A. 天然气是气体，不属于化石燃料
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. 煤转化成煤气后燃烧，可以提高燃烧效率
D. 根据能量守恒定律担心能源枯竭是杞人忧天
二、填空题
11、在298K时，热化学方程式：2H2（g）+O2（g）＝2H2O （l）△H＝－571.6KJ/mol 表示的意义是______________________________________；H2（g）+1/2O2（g）＝H2O （l）△H＝_______。

12、根据事实，写出298K时下列反应的热化学方程式：
（1）1mol氮气与适量氢气起反应，生成2mol氨气，放热92.2KJ热量。

（2）1mol碳与适量水蒸气完全反应，生成一氧化碳气体和氢气，吸收131.3KJ热量。

13、已知在298K时下列反应的反应热为：
（1）CH3COOH（l） + 2O2（g）＝2CO2（g）+2H2O （l）△H1＝－870.3KJ/mol
（2）C（s）+O2（g）＝CO2（g）△H2＝－393.5KJ/mol
（3）H2（g）+1/2O2（g）＝H2O （l）△H3＝－285.8KJ/mol
试计算下述反应的反应热：
2C（s） +2H2（g） +O2（g）＝CH3COOH（l）
三、计算题
14、在量热计中将22.3℃、100ml 1.0mol/L的盐酸与等体积等温度的1.00mol/L的氢氧化钠溶液混合，温度最高升高到29.00℃。

已知量热计的热容是46.1KJ/mol，此条件下的NaCl溶液的比热容为4.18J/（gK），溶液的密度为1.18g/ml，试求生成每摩NaCl的反应热。

【试题答案】
一、
1、D
2、C
3、A
4、C
5、D
6、C
7、C
8、A
9、C 10、B、C
二、
11、2mol氢气和1mol氧气完全反应生成2mol液态水放出571.6KJ的热量；－285.8KJ/mol
12、（1）N2（g）+3H2（g）＝2NH3（g）△H ＝－92.2KJ/mol
（2）C（s） + H2O （g）＝CO（g）+ H2（g）△H ＝+131.3KJ/mol
13、－488.3KJ/mol
三、
14、－58.2KJ/mol。