【文档说明】2023-2024学年高二化学苏教版2019选择性必修1同步试题 1.1.1化学反应中的热效应 Word版含解析.docx,共(12)页,1.187 MB,由小赞的店铺上传
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基础知识清单1.1.1化学反应中的热效应一、反应热焓变1.体系与环境被研究的物质系统称为体系,体系以外的其他部分称为环境或外界。2.内能内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。3.反
应热在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,吸收或释放的热称为化学反应的热效应,也称反应热。4.焓、焓变(1)焓焓是与内能有关的物理量,用符号H表示。(2)焓变在恒压的条件下,化学反应过程中吸收或释放
的热即为反应的焓变,用ΔH表示,单位常采用kJ·mol-1。注意:(1)焓变为恒压条件下的反应热。(2)反应热、焓变的单位均为kJ·mol-1,热量的单位为kJ。5.焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系(1
)化学反应过程中的能量变化。一个化学反应是吸收能量还是释放能量,取决于反应物总能量和生成物总能量之间的相对大小。若反应物的总能量小于生成物的总能量,则反应过程中吸收能量;若反应物的总能量大于生成物的总能量,则反应过程中释放能量。(2)焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系。ΔH=生成物总能量
-反应物总能量。①吸收热的反应称为吸热反应,ΔH>0;②放出热的反应称为放热反应,ΔH<0。用图示理解如下:吸热反应放热反应二、热化学方程式1.概念能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。2.意义不仅表示化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中
的能量变化。实例:已知25℃、101kPa下,热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,其表示在25℃、101kPa下,2_mol_H2(氢气)与1_mol_O2(氧气)完全反应生成2_mol_液态水时放出的
热量是571.6_kJ。3.热化学方程式的书写方法(1)写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量,可以是整数或分数。(2)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是在25℃、101kPa条件下的反应热。不
用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。(3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态:气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,水溶液用“aq”。(4)标注ΔH的正负。热化学方程式后面空一格标注ΔH,若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。(5)计算
ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol-1。注意:ΔH的单位中“mol-1”的含义对一个热化学反应,ΔH的单位中“mol-1”不是指每摩尔具体物质,而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与热化学方程式一一对应。(6)下面是25℃、101
kPa下的四个热化学方程式:①H2(g)+12O2(g)===H2O(g)ΔH=-241.8kJ•mol-1②H2(g)+12O2(g)===H2O(l)ΔH=-285.8kJ•mol-1③2H2(g)+O
2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ•mol-1④H2O(g)===H2(g)+12O2(g)ΔH=241.8kJ•mol-1①②相比,反应热(焓变)数值不同的原因是生成物中水的状态不同。②③相比,若化学方程式的化学计量数扩大一倍,则反应热数值扩大一倍,符号不变。①④相比,可得出的
结论是正向、逆向反应的焓变数值相同,符号相反。热化学方程式书写的注意事项(1)注意标明物质的聚集状态:方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s),不用标“↑”或“↓”,水溶液用aq表示。(2)注意注明必要的反应条件
:焓变与温度和压强等测定条件有关,所以书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强(298K、101kPa时,可不注明)。(3)注意明确化学计量数的含义:化学计量数只表示该物质的物质的量,不表示分子个数或原子个数,因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。(4)注意ΔH的单位及符号:Δ
H的单位常采用kJ·mol-1,ΔH只能写在化学方程式的右边,表示正向反应的焓变。ΔH<0表示为放热反应;ΔH>0表示为吸热反应。(5)注意同一反应中化学计量数与ΔH数值的对应关系:化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则ΔH的数值也加倍;若反应逆向进行,
则ΔH的符号改变,但数值不变。(6)可逆反应的ΔH表示的是当反应物按化学计量数完全反应时产生的热效应,实际反应中,若按化学计量数放入反应物,产生的热量偏小,如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1,若2molSO2与1molO2反应,放出的热量小于196.6kJ
。三、化学反应过程中能量变化的原因(1)实例以N2(g)+O2(g)===2NO(g)反应的能量变化为例说明,如图所示:由图可知:1molN2分子中的化学键断裂吸收的能量是946_kJ,1molO2分子中的化学键断裂吸收的能量是498_kJ,2molNO分子中的化学键
形成释放的能量是1_264_kJ,则N2(g)+O2(g)===2NO(g)的反应吸收的热量为180_kJ。(2)结论化学反应中能量变化的本质:化学键的断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键的
形成,旧化学键断裂需要吸收能量,新化学键形成需要放出能量,在化学键断裂和形成过程中能量变化不相等,则产生了化学反应的焓变。(3)放热反应、吸热反应分析比较放热反应吸热反应宏观角度ΔH<0体系的能量降低反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量(E反ΔH>0体系的能量
升高反应物具有的总能量小于生成物具有的课后分层练>E生)总能量(E反<E生)微观角度吸收能量E1反应物――――――→旧化学键断裂新化学键形成生成物放出能量E2反应物的键能总和>生成物的键能总和,E1>E2,吸收热量反应物的键能总和<生
成物的键能总和,E1<E2,放出热量常见反应类型①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属与(水)酸的置换反应;⑤铝热反应;⑥酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应①大多数分解反应;②Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应;③碳和水、C和CO2的反
应2.任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量变化,化学反应是吸热反应还是放热反应,与反应条件和反应类型没有直接的因果关系。吸热反应可以不需加热常温下就能进行,如氢氧化钡晶体与氯化铵反应,放热反应有的需要加热才能发生如燃烧反应、铝热反应等。1.下列说法正确的是()A.吸
热反应使环境的温度升高B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0C.化学反应中,当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放热,ΔH为“-”D.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应【答案】C【解析】吸热反应一般使周围环境的温度降低,A项错误;放热反应的ΔH<0,吸热反应
的ΔH>0,B项错误;铝热反应是放热反应,但需要在加热(高温)条件下才能进行,D项错误。2.下列说法错误的是()A.热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数只代表物质的量B.化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比C
.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同D.同一化学反应,化学计量数不同,ΔH不同,化学计量数相同而状态不同,ΔH也不相同【答案】C【解析】反应热只与物质的始态和终态有关,与反应条件无关,因此在同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
在光照和点燃条件下的ΔH相同,C错误。3.已知热化学方程式2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH,下列有关ΔH的说法正确的是()A.与化学方程式的书写形式无关B.与H—H键、O==O键、H—O键的键能有关C.与
是否使用催化剂有关D.与物质的状态无关【答案】B【解析】化学计量数不同时,反应的焓变不同,A项错误;化学反应的焓变与键能的相对大小有关,与反应条件无关,B项正确、C项错误;同一物质的状态不同时,自身具有
的能量也不同,从而导致反应的焓变不同,D项错误。4.下列关于2C4H10(g)+13O2(g)===8CO2(g)+10H2O(l)ΔH=-5800kJ·mol-1的叙述错误的是()A.该反应的反应热ΔH=-5800kJ·mol-1,是放热反应B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数
也有关C.该热化学方程式表示在25℃、101kPa下,2molC4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出热量5800kJD.该反应表明2mol丁烷燃烧时一定会放出5800kJ的热量【答案】D【解析】由热化学方程式表示的意义可知,A、B项正确;在热化学方程式没有标明温度、压强
的情况下,对应的温度、压强为常温、常压,C项正确;2mol丁烷在常温常压下完全燃烧生成液态水时放出的热量才是5800kJ,D项错误。5.已知化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示,下列叙述中判断正确的是()A.该反应中反应物的总能量高于生
成物的总能量B.该反应可看作是环境中的热能转化为物质内部的化学能的过程C.1molA2(g)和1molB2(g)的总键能小于2molAB(g)的总键能D.该反应一定需要加热到很高的温度才可以发生【答案】B【解析】从图中可以看出,该反应中反应物的总能量低
于生成物的总能量,故A错误;该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量,该反应为吸热反应,可看作是环境中的热能转化为物质内部的化学能的过程,故B正确;反应物中化学键断裂需要吸收能量,生成物中化学键的形成会放出能量,该反应为吸热反应,故断裂反应物中的化学
键吸收的能量大于形成生成物中的化学键放出的能量,即1molA2(g)和1molB2(g)的总键能大于2molAB(g)的总键能,故C错误;吸热反应不一定需要加热到很高温度才可以发生,如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应是吸热反应,该反应常温下即可发生,故D错误。故选B。6.如图是H2
与Cl2发生反应生成HCl的途径和三个状态的能量,有关说法错误的是()A.步骤2是放热过程B.三个状态的能量E2最大C.要实现步骤1的转化,必须加热D.该反应的ΔH<0【答案】C【解析】步骤2是由H、Cl通过形成共价键结合成HCl分子,是放热过程,A正确;
步骤1是断裂共价键,由分子转化为原子,需要吸收能量,步骤2是形成共价键,能够放出能量,所以三个状态的能量E2最大,B正确;要实现步骤1的转化,需要吸收能量,此能量可能是光照,不一定需要加热,C错误;此反应的总反
应为H2+Cl2===2HCl,属于H2在Cl2中燃烧的化合反应,反应放出能量,所以该反应的ΔH<0,D正确。故选C。7.已知1molH2(g)与1molBr2(g)完全反应生成2molHBr(g)时放出72kJ的热量,各物质的相关数据如表,则表中a为()化学键H—HBr—BrH—Br断裂1
mol化学键需要吸收的热量/kJ436a369A.404B.260C.230D.200【答案】C【解析】1molH2(g)与1molBr2(g)完全反应生成2molHBr(g)时放出72kJ的热量,反应的热化学方程式为H2(g)+Br2(g)=
==2HBr(g)ΔH=-72kJ•mol-1,ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=436kJ•mol-1+akJ•mol-1-2×369kJ•mol-1=-72kJ•mol-1,解得a=230,故选C。8.已知断裂1mol化学键所需的能量:NN键为942k
J、O===O键为500kJ、N—N键为154kJ,O—H键为452.5kJ,则断裂1molN—H键所需的能量是()A.194kJB.316kJC.391kJD.658kJ【答案】C【解析】依据题图分析,反应为N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)
,反应的焓变ΔH=-534kJ•mol-1,设断裂1molN—H键吸收的能量为xkJ,则(154+4x+500)kJ•mol-1-(942+4×452.5)kJ•mol-1=-534kJ•mol-1,解得x=391。9.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。(1
)1molN2(g)与适量H2(g)反应,生成2molNH3(g),放出92.4kJ热量。(2)1molCu(s)与适量O2(g)反应,生成CuO(s),放出157kJ热量。(3)23gC2H6O(l)和一定量的氧气混合点燃,恰好完全反应,生成CO2(g)和H2O
(l),放出683.5kJ的热量。【答案】(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1(2)Cu(s)+12O2(g)===CuO(s)ΔH=-157kJ·mol-1(3)C2H6O(l)+3O2(g)===2CO2(
g)+3H2O(l)ΔH=-1367kJ·mol-1【解析】此类题的思路:首先根据题意写出物质的变化过程,如(1)中:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并定N2前化学计量数为1,此时的ΔH即为-92.4kJ·m
ol-1,再在前部分的基础上加上ΔH=-92.4kJ·mol-1即可。10.(1)图1是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,该反应的焓变ΔH=kJ•mol-1。图1图2(2)下表是部分化学键的键能数据:化
学键P—PP—OO===OP===O键能/(kJ•mol-1)abcx已知1molP4(g)完全燃烧生成P4O10(g)放出的热量为dkJ,P4和P4O10的结构如图2所示,则上表中x=(用含有a、b、c、d
的代数式表示)。【答案】(1)-234(2)14(d+6a+5c-12b)【解析】(1)由图可知,1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO放出热量为368kJ-134kJ=234kJ,则反应的焓变ΔH=-234kJ•mol-1。(2)白磷燃烧的方程式为P4+5O2===P4O10,1mo
l白磷完全燃烧需断裂6molP—P、5molO===O,形成12molP—O、4molP===O,所以(6×akJ•mol-1+5×ckJ•mol-1)-(12×bkJ•mol-1+4×xkJ•mol-1)=-dkJ•mol
-1,x=14(d+6a+5c-12b)。1.下列有关焓变与反应热的说法,正确的是()A.反应热和焓变的单位都是kJB.如果反应是在恒温恒压条件下进行的,可认为此时的反应热和焓变相等C.如果反应是在恒温恒容条件下进行的,可认为此时的反应热与焓变相等D.有些化学反应不存在反应热,即焓变可以为
“0”【答案】B【解析】反应热和焓变的单位都是kJ·mol-1,A错误;恒温恒压时的反应热与焓变相等,B正确、C错误;任何化学反应都有反应热,即ΔH≠0,D错误。2.下列说法正确的是()A.反应热就是反应中放
出的热量B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0C.一个化学反应中,当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放热,ΔH为“-”D.一个化学反应中,生成物总键能大于反应物的总键能时,反应吸热,ΔH为“+”【答案】C【
解析】反应热也指反应中吸收的热量,A错;在反应中,生成物比反应物所具有的总能量小,反应就放热,反之就吸热,C对;化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,断键时吸收能量即反应物键能,成键时放出能量即生成物键能,后者大,则反应为放热反应,ΔH为“-”,D错。3.下列图示变化为吸
热反应的是()ABCD【答案】A【解析】A.反应物总能量小于生成物总能量,为吸热反应,故A正确;B.反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,故B错误;C.浓硫酸溶于水放热,为放热过程,故C错误;D.活泼金属与酸的反应,为放热反应,故D错误。4.CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所
示,下列有关两者反应的说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.1molCO(g)和1molH2O(g)具有的总能量大于1molCO2(g)和1molH2(g)具有的总能量C.该反应不需要加热就能进行D.1molCO2(g)和1molH2(g)
反应生成1molCO(g)和1molH2O(g)要放出41kJ热量【答案】B【解析】由能量变化示意图可知,生成物的总能量比反应物的总能量低,该反应为放热反应,但并不是不需要加热;当1molCO2(g)和1molH2(g)反应生成1mo
lCO(g)和1molH2O(g)时,要吸收41kJ热量。5.2020年11月24日4时30分,我国在文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,12月2日4时53分,嫦娥五号着陆器
和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。长征五号遥五运载火箭推进剂采用的是液氢与液氧,已知在101kPa、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)+12O2(g)ΔH=-242kJ·mol-1B.H2(g)+12O2(g)===H2O(l)ΔH=+484kJ·mol-1C.2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)
ΔH=+484kJ·mol-1D.H2(g)+12O2(g)===H2O(g)ΔH=-484kJ·mol-1【答案】C【解析】A.2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,则1mol氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量,其逆过
程就要吸收这些热量,有H2O(g)===H2(g)+12O2(g)ΔH=+242kJ·mol-1,故A错误;B.生成的水应该为气态,而不是液态,且氢气的燃烧为放热反应,反应热应该为负值,故B错误;C.2mol氢气
燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,则2mol水蒸气分解吸收484kJ热量,故有2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)ΔH=+484kJ·mol-1,故C正确;D.2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,则1mol氢气燃烧生成水蒸气放出242kJ热量,故有H2(g)+12O2(g)=
==H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1,故D错误。6.Na2CO3(aq)与盐酸反应过程中的能量变化示意图如图所示,下列选项不正确的是()A.H2CO3(aq)===CO2(g)+H2O(l)为
吸热反应B.CO2-3(aq)+H+(aq)===HCO-3(aq)ΔH=-akJ·mol-1C.HCO-3(aq)+H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)ΔH=(c-b)kJ·mol-1D.CO2-3(aq)+2H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)ΔH=(a+b-c)kJ·mol-
1【答案】D【解析】[根据H2CO3(aq)和CO2(g)、H2O(l)的能量高低可知,H2CO3(aq)===CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A项正确;CO2-3(aq)+H+(aq)===HCO-3(aq)ΔH=-akJ·mol-1,B项正确;HCO-3(aq)+H
+(aq)===CO2(g)+H2O(l)此反应为吸热反应,ΔH>0,故ΔH=(c-b)kJ·mol-1,C项正确;CO2-3(aq)+2H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)为放热反应,ΔH<0
,故ΔH=(c-a-b)kJ·mol-1,D项错误。7.溴与氢气在一定条件下反应的热化学方程式如下。①Br2(g)+H2(g)2HBr(g)ΔH=-Q1kJ·mol-1②Br2(l)+H2(g)2HBr(g)ΔH=-Q2kJ·mol-1下列
说法正确的是()A.Q1<Q2B.1molHBr(g)具有的能量大于1molHBr(l)具有的能量C.相同条件下,Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)ΔH>-Q1kJ·mol-1D.向1molBr2(g)中加入1molH2(g),在该条件下充分反应,放出Q
1kJ热量【答案】B【解析】由于溴蒸气变成液溴的过程放热,将热化学方程式①和②相减得到Br2(g)Br2(l)ΔH=Q2-Q1<0,则Q1>Q2,A项错误;物质由气态变为液态要放出热量,所以1molHBr(g)具有的能量大于1molH
Br(l)具有的能量,B项正确;因为Cl2比Br2活泼,则相同物质的量的Cl2(g)比Br2(g)具有的能量高,相同物质的量的HCl(g)比HBr(g)具有的能量低,Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)ΔH<-
Q1,C项错误;由于溴和氢气的反应为可逆反应,故向1molBr2(g)中加入1molH2(g)反应生成的HBr(g)的物质的量小于2mol,放出的热量小于Q1kJ,D项错误。8.我国科研人员提出了由CO2和
CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下:则下列说法错误的是()A.生成CH3COOH总反应是化合反应B.①→②过程形成了C—C键C.CH4→CH3COOH过程中,没有C—H键发生断裂D.①→②放出能量【答案】C【解析】据图可知,甲烷和二氧
化碳反应生成乙酸,总反应的原子利用率为100%,所以总反应是化合反应,故A正确;据图可知,①→②的过程有C—C键形成,故B正确;由图中变化可知甲烷在催化剂作用下经过选择性活化,其中甲烷分子中碳原子会与催化剂形成一个新的
共价键,必有C—H键发生断裂,故C错误;据图可知,①→②的过程中焓值降低,该过程放出热量,故D正确。9.写出下列反应的热化学方程式:(1)1molC2H2(g)在O2中完全燃烧生成CO2和液态水,放出1299.6kJ热量。_________
_______________________________________________________。(2)23gC2H5OH(l)在O2中完全燃烧生成CO2和液态水,放出683.4kJ热量。__________________
______________________________________________。[答案](1)2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-2599.2kJ/mol(2)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1366
.8kJ/mol[解析](1)1molC2H2(g)在氧气中完全燃烧生成CO2和液态水放出1299.6kJ热量,所以2molC2H2(g)在氧气中完全燃烧生成CO2和液态水放出热量2599.2kJ,则热化学方程式为:2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)ΔH
=-2599.2kJ/mol。(2)23g乙醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量683.4kJ,则1mol乙醇质量为46g,完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为2×683.4kJ=1366.8kJ,热化学方程式为:C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=
-1366.8kJ/mol。10.化学键的键能是原子间形成(或断裂)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。以下是部分共价键键能的数据:H—S:364kJ·mol-1、S—S:266kJ·mol-1、S===O:522kJ·mol-1、H—O:464kJ·mol-1
。(1)试根据这些数据计算下面这个反应的反应热:2H2S(g)+SO2(g)===3S(s)+2H2O(l)ΔH=-QkJ·mol-1,反应产物中的S实为S8,实际分子是一个8元环状分子(即),则Q=________。(2)H2O(l)==
=H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1,试写出H2S和SO2反应生成H2O(g)的热化学方程式:______________________。[答案](1)154(2)2H2S(g)+SO2(g)===3S(s)+2H2O(g)ΔH=-66kJ·mol-1[解析](
1)反应可以改写成:2H2S(g)+SO2(g)===38S8(s)+2H2O(l),根据公式:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=4×364kJ·mol-1+2×522kJ·mol-1-3×266kJ·mol-1-4×464kJ·mol-
1=-154kJ·mol-1。(2)1mol液态水变成气态水需吸热44kJ,则由第(1)题可知生成2molH2O(g)时共放热(154-2×44)kJ=66kJ。