專題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
第一單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)
第1時 化學(xué)反應(yīng)的焓變
[目標(biāo)要求] 1.了解反應(yīng)熱的概念，知道化學(xué)反應(yīng)、熱效應(yīng)與反應(yīng)的焓變之間的關(guān)系。
2.知道反應(yīng)熱與化學(xué)鍵的關(guān)系。3.知道反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物總能量的關(guān)系。
焓變 反應(yīng)熱
在化學(xué)反應(yīng)過程中，不僅有物質(zhì)的變化，同時還伴有能量變化。
1．焓和焓變
焓是與物質(zhì)內(nèi)能有關(guān)的物理量。單位：kJ•mol－1，符號：H。
焓變是在恒壓條下，反應(yīng)的熱效應(yīng)。單位：kJ•mol－1，符號：ΔH。
2．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物分子中舊化學(xué)鍵斷裂和生成物生成時新化學(xué)鍵形成的過程。
任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱，這是由于在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物分子間的化學(xué)鍵斷裂時，需要克服原子間的相互作用，這需要吸收能量；當(dāng)原子重新結(jié)合成生成物分子，即新化學(xué)鍵形成時，又要釋放能量。
ΔH＝反應(yīng)物分子的總鍵能－生成物分子的總鍵能。
3．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)
當(dāng)反應(yīng)完成時，生成物釋放的總能量與反應(yīng)物吸收的總能量的相對大小，決定化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。
(1)當(dāng)ΔH為“－”或ΔH<0時，為放熱反應(yīng)，反應(yīng)體系能量降低。
(2)當(dāng)ΔH為“＋”或ΔH>0時，為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)體系能量升高。
4．反應(yīng)熱思維模型
(1)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng)
(2)反應(yīng)熱的本質(zhì)
(以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH＝－186 kJ•mol－1為例)
E1：E(H—H)＋E(Cl—Cl)
E2：2E(H—Cl)
ΔH＝E1－E2
知識點(diǎn)一 反應(yīng)熱
1．下列說法不正確的是( )
A．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)
B．放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生
C．反應(yīng)是放熱還是吸熱必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小
D．吸熱反應(yīng)在一定條下也能發(fā)生
答案 B
解析 化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱。反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)在一定的條下都能發(fā)生。反應(yīng)開始時需加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)開始加熱，反應(yīng)后需不斷加熱才能使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下去；放熱反應(yīng)開始加熱，反應(yīng)后會放出一定的熱量，如果此熱量足夠大，可使反應(yīng)維持下去，則反應(yīng)過程不需要再加熱，如煤的燃燒，一旦加熱使煤燃燒起后就可繼續(xù)燃燒下去，不需外界再加熱。
2．已知在相同狀況下，要使同一化學(xué)鍵斷裂需要吸收的能量等于形成該化學(xué)鍵放出的能量。下列說法正確的是( )
A．電解熔融的Al2O3可以制得金屬鋁和氧氣，該反應(yīng)是一個放出能量的反應(yīng)
B．水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣時放出能量
C．相同狀況下，反應(yīng)2SO2＋O2===2SO3是一個放熱反應(yīng)，則反應(yīng)2SO3===2SO2＋O2是一個吸熱反應(yīng)
D．氯化氫分解成氫氣和氯氣時放出能量
答案 C
解析 由題意可以推測，如果一個反應(yīng)過程放出能量，那么使該反應(yīng)向反方向進(jìn)行則需要吸收能量，所以C正確；另外氫氣和氧氣反應(yīng)、氫氣和氯氣反應(yīng)、鋁和氧氣反應(yīng)都是放出能量的反應(yīng)，與它們相反的反應(yīng)：水、氯化氫和Al2O3的分解都應(yīng)該是吸收能量的反應(yīng)，故A、B、D錯誤。
知識點(diǎn)二 反應(yīng)熱與化學(xué)鍵鍵能的關(guān)系
3．通常人們把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。現(xiàn)給出化學(xué)鍵的鍵能(見下表)：
化學(xué)鍵H—HCl—ClCl—H
鍵能/(kJ•mol－1)436243431
請計算H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應(yīng)熱( )
A．＋862 kJ•mol－1 B．＋679 kJ•mol－1
C．－183 kJ•mol－1 D．＋183 kJ•mol－1
答案 C
解析 拆開1 mol H2和1 mol Cl2中的化學(xué)鍵所吸收的能量是436 kJ•mol－1＋243 kJ•mol－1＝679 kJ•mol－1；形成2 mol HCl所放出的能量是431 kJ•mol－1×2＝862 kJ•mol－1，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是679 kJ•mol－1－862 kJ•mol－1＝－183 kJ•mol－1。
4．已知H—H鍵鍵能(斷裂時吸收或生成時釋放的能量)為436 kJ•mol－1，H—N鍵鍵能為391 kJ•mol－1，根據(jù)熱化學(xué)方程式：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ•mol－1。則NN鍵的鍵能是( )
A．431 kJ•mol－1 B．946 kJ•mol－1
C．649 kJ•mol－1 D．896 kJ•mol－1
答案 B
解析 本題主要考查利用化學(xué)鍵鍵能計算化學(xué)反應(yīng)的能量變化，ΔH＝－(生成物鍵能總和－反應(yīng)物鍵能總和)＝－[6×EN—H－(3×EH—H＋ENN)]，得ENN＝6×EN—H－3×EH—H＋ΔH＝6×391 kJ•mol－1－3×436 kJ•mol－1－92.4 kJ•mol－1≈946 kJ•mol－1。故正確答案為B。
5.白磷的化學(xué)式為P4，分子的空間構(gòu)型是正四面體(如圖)。白磷在空氣中燃燒生成十氧化四磷(P4O10)，在十氧化四磷分子里只存在P—O和P===O兩種共價鍵。
已知幾種共價鍵的鍵能：P—O 360 kJ•mol－1；
P===O 585 kJ•mol－1；P—P 198 kJ•mol－1；
O===O 498 kJ•mol－1。
請問：在P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s)中，ΔH＝______________。
答案�。�2 982 kJ•mol－1
解析 由P4的分子結(jié)構(gòu)和P4＋5O2=====點(diǎn)燃P4O10的物質(zhì)變化，在P4O10分子中只存在P—O和P===O兩種共價鍵，P4O10中P顯＋5價、O顯－2價等事實可知，在P4分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，每2個P原子之間插入1個O原子形成2個P—O鍵，每個P原子再結(jié)合1個O原子形成P===O鍵，就構(gòu)成了P4O10的分子結(jié)構(gòu)。這樣，在1個P4O10分子中共有12個P—O鍵、4個P===O鍵。
ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和＝6×198 kJ•mol－1＋5×498 kJ•mol－1－(12×360 kJ•mol－1＋4×585 kJ•mol－1)＝－2 982 kJ•mol－1。
知識點(diǎn)三 反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物總能量的關(guān)系
6．已知25 ℃、101 kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：
C(石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ•mol－1①
C(金剛石)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－395.4 kJ•mol－1②
據(jù)此判斷，下列說法正確的是( )
A．由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；石墨的能量比金剛石的低
B．由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；石墨的能量比金剛石的高
C．由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；石墨的能量比金剛石的低
D．由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；石墨的能量比金剛石的高
答案 A
解析 有兩種方法判斷：方法一：反應(yīng)中放出的熱量＝反應(yīng)物的總能量－生成物的總能量；方法二：由①－②得C(石墨)===C(金剛石) ΔH＝1.9 kJ•mol－1，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，石墨的能量比金剛石的能量低，石墨更穩(wěn)定。故正確答案為A。
7.由右圖分析，有關(guān)敘述正確的是( )
A．A?→B＋C和B＋C?→A兩個反應(yīng)吸收或放出的能量不等
B．A?→B＋C是放熱反應(yīng)
C．A具有的能量高于B和C具有的能量總和
D．A?→B＋C是吸熱反應(yīng)，則B＋C?→A必然是放熱反應(yīng)
答案 D
解析 本題考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，由圖可知，B＋C的能量高于A的能量，則反應(yīng)B＋C?→A一定是放熱反應(yīng)；反之，A?→B＋C則是吸熱反應(yīng)。根據(jù)能量守恒定律，兩反應(yīng)的反應(yīng)熱在數(shù)值上相等，符號相反。
練基礎(chǔ)落實
1．下列反應(yīng)既屬于，又屬于吸熱反應(yīng)的是( )
A．鋁片和稀鹽酸的反應(yīng)
B．Ba(OH)2•8H2O與NH4Cl的反應(yīng)
C．灼熱的碳與二氧化碳的反應(yīng)
D．甲烷在氧氣中的燃燒
答案 C
解析 注意知識的積累，記住常見的吸熱反應(yīng)。B、C屬于吸熱反應(yīng)，再從化合價變化角度分析，知答案為C。
2．下列說法不正確的是( )
A．任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化
B．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化
C．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量時，發(fā)生放熱反應(yīng)
D．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量時，發(fā)生吸熱反應(yīng)
答案 B
解析 任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，但能量變化不一定表現(xiàn)為熱量變化，還可能以光能等其他形式的能量放出；E(反應(yīng)物)>E(生成物)，反應(yīng)放熱，E(反應(yīng)物)<E(生成物)，反應(yīng)吸熱。
3．下列過程一定釋放出能量的是( )
A．化合反應(yīng) B．分解反應(yīng) C．分子拆成原子 D．原子組成分子
答案 D
解析 形成化學(xué)鍵釋放能量，原子結(jié)合成分子放出能量，化合、分解反應(yīng)有可能是放熱反應(yīng)，也有可能是吸熱反應(yīng)。
4．已知?dú)錃庠诼葰庵腥紵龝r產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應(yīng)過程中，破壞1 mol氫氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1 kJ，破壞1 mol氯氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2 kJ，形成1 mol氯化氫中的化學(xué)鍵釋放的能量為Q3 kJ，下列關(guān)系式正確的是( )
A．Q1＋Q2>Q3 B．Q1＋Q2>2Q3 C．Q1＋Q2<Q3 D．Q1＋Q2<2Q3
答案 D
解析 根據(jù)能量守恒原理：破壞化學(xué)鍵吸收的能量－形成新化學(xué)鍵放出的能量＝反應(yīng)熱。對于該放熱反應(yīng)：ΔH<0，則Q1＋Q2－2Q3<0，故Q1＋Q2<2Q3。
5．CO(g)與H2O(g)反應(yīng)過程的能量變化如圖所示，有關(guān)兩者反應(yīng)的說法中正確的是( )
A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B．CO(g)和H2O(g)所具有的總能量大于CO2(g)和H2(g)所具有的總能量
C．反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝41 kJ•mol－1
D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反應(yīng)生成1 mol CO(g)和H2O(g)要放出41 kJ的熱量
答案 B
解析 從圖中數(shù)據(jù)可以看出：該反應(yīng)的ΔH<0，為放熱反應(yīng)；CO(g)和H2O(g)所具有的總能量大于CO2(g)和H2(g)所具有的總能量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ•mol－1。
練方法技巧
6．下列說法正確的是( )
A．反應(yīng)熱就是反應(yīng)中放出的能量
B．在101 kPa時，1 mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱
C．由C(石墨)?→C(金剛石) ΔH＝1.9 kJ•mol－1可知，金剛石比石墨穩(wěn)定
D．等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，前者放出的熱量多
答案 D
解析 反應(yīng)過程中所放出或吸收的熱量都是反應(yīng)熱，因此A錯；在101 kPa時，1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量叫做該物質(zhì)的燃燒熱，B選項未指明碳完全燃燒生成二氧化碳，是錯誤的；由C(石墨)?→C(金剛石) ΔH＝1.9 kJ•mol－1可知，金剛石能量高，不穩(wěn)定；因為硫固體變?yōu)榱蛘魵庖鼰�，所以等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，前者放出的熱量多是正確的(相同條下，同一物質(zhì)在氣態(tài)時具有的能量最多，液態(tài)時次之，固態(tài)時最少，反應(yīng)放出的熱量等于反應(yīng)物所具有的能量減去生成物所具有的能量，因為生成物是一樣的，所以等量的硫蒸氣燃燒時放出的熱量比硫固體放出的更多)。
7.已知H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)反應(yīng)過程中能量變化如圖，問：a、b、c分別代表什么意義？該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，ΔH大于零還是小于零？
答案 a代表舊鍵斷裂吸收的能量，b代表新鍵生成釋放的能量，c代表反應(yīng)熱；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0。
解析 H2(g)和12O2(g)與2H(g)和O(g)之間的能量差是H2(g)?→2H(g)和12O2(g)?→O(g)過程中斷開H—H鍵和O===O鍵吸收的能量，故a代表舊鍵斷裂吸收的能量，
b代表2H(g)＋O(g)結(jié)合成H2O(g)過程中化學(xué)鍵所放出的能量，c代表成鍵所釋放的能量與斷鍵吸收的能量之差；由圖可知該反應(yīng)中反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0。
練綜合拓展
8．已知1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量121 kJ，且氧氣中1 mol O===O鍵完全斷裂時吸收熱量496 kJ，水蒸氣中1 mol H—O鍵形成時放出熱量463 kJ，則氫氣中1 mol H—H鍵斷裂時吸收熱量是________。
答案 436 kJ
解析 因為1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量121 kJ，所以1 mol H2與12 mol O2完全燃燒生成1 mol水蒸氣時放出熱量242 kJ。而化學(xué)反應(yīng)中之所以存在能量的變化是因為在化學(xué)反應(yīng)過程中存在舊鍵的斷裂與新鍵的形成，其中舊鍵的斷裂需要吸收能量而新鍵的形成需要放出能量。發(fā)生上述反應(yīng)H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJ•mol－1時所發(fā)生鍵的變化為斷裂1 mol H—H鍵和12 mol O===O鍵、形成2 mol O—H鍵，因此在此反應(yīng)過程中斷裂舊鍵需要吸收的能量為12×496 kJ＋E(H—H)，形成新鍵釋放的能量為2×463 kJ＝926 kJ，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以有926 kJ－12×496 kJ－E(H—H)＝242 kJ，解得E(H—H)＝436 kJ。
9．下表中的數(shù)據(jù)是破壞1 mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量(kJ)：
物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2
能量(kJ)243193151432366298436
根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答(1)～(5)題。
(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是( )
A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2
(2)下列氫化物中，最穩(wěn)定的是( )
A．HCl B．HBr C．HI
(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？答：____________________。
(4)相同條下，X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時，放出或吸收的熱量最多的是__________。
(5)若無上表中的數(shù)據(jù)，你能正確回答出問題(4)嗎？
答：________，你的根據(jù)是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)A (2)A (3)放熱反應(yīng) (4)Cl2 (5)能
元素的非金屬性越強(qiáng)，生成的氫化物越穩(wěn)定，反應(yīng)放出的能量就越多
解析 破壞1 mol物質(zhì)的化學(xué)鍵時所消耗的能量與相同條下由形成該物質(zhì)的原子形成1 mol該物質(zhì)放出的能量相等，放出的能量越多，物質(zhì)本身具有的能量越低，分子越穩(wěn)定。(1)生成1 mol H2時放出的能量最多，為436 kJ；(2)在氫化物中，生成1 mol HCl時放出的能量最多，為432 kJ；(3)分別計算出三個反應(yīng)放出的熱量依次為：185 kJ、103 kJ和9 kJ。
第2時 熱化學(xué)方程式
[目標(biāo)要求] 1.知道熱化學(xué)方程式的意義。2.會書寫熱化學(xué)方程式。3.能熟練判斷熱化學(xué)方程式的正誤。
一、熱化學(xué)方程式
1．概念
能表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。
2．表示意義
(1)熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化。
(2)熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，表示實際參加反應(yīng)的反應(yīng)物的物質(zhì)的量和實際生成的生成物的物質(zhì)的量。
(3)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物的物質(zhì)的量相對應(yīng)。
3．書寫熱化學(xué)方程式的注意事項
(1)注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)；
(2)標(biāo)出對應(yīng)的反應(yīng)熱；
(3)標(biāo)明反應(yīng)所處的外界條(常溫常壓時，可不注明)。
知識點(diǎn)一 熱化學(xué)方程式的概念
1．下列說法正確的是( )
A．書寫熱化學(xué)方程式時，只要在化學(xué)方程式的右端寫上熱量的符號和數(shù)值即可
B．凡是在加熱或點(diǎn)燃條下進(jìn)行的反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)
C．表明反應(yīng)所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式
D．氫氣在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式是2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－483.6 kJ
答案 C
解析 A項，熱化學(xué)方程式還應(yīng)注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；B項，放熱反應(yīng)有時在點(diǎn)燃或加熱時才能發(fā)生；D項，ΔH的單位錯誤。
2．熱化學(xué)方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ•mol－1表示( )
A．碳和水反應(yīng)吸收131.3 kJ能量
B．1 mol碳和1 mol水反應(yīng)生成1 mol一氧化碳和1 mol氫氣并吸收131.3 kJ熱量
C．1 mol固態(tài)碳和1 mol水蒸氣反應(yīng)生成1 mol一氧化碳?xì)怏w和1 mol氫氣并吸收131.3 kJ熱量
D．1個固態(tài)碳原子和1分子水蒸氣反應(yīng)吸熱131.3 kJ
答案 C
解析 依據(jù)反應(yīng)熱的概念，表示按照熱化學(xué)方程式計量數(shù)的物質(zhì)的量反應(yīng)時吸收或放出的熱量，單位是kJ•mol－1，該熱化學(xué)方程式表示1 mol固態(tài)碳和1 mol水蒸氣反應(yīng)生成1 mol一氧化碳?xì)怏w和1 mol氫氣并吸收131.3 kJ的熱量，特別要指明水的狀態(tài)。
知識點(diǎn)二 熱化學(xué)方程式及其書寫的正誤判斷
3．氫氣是人類最理想的能。已知在25 ℃、101 kPa下，1 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時放出熱量142.9 kJ，則下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是( )
A．2H2＋O2===2H2O； ΔH＝142.9 kJ•mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)； ΔH＝－142.9 kJ•mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)； ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)； ΔH＝571.6 kJ•mol－1
答案 C
解析 書寫熱化學(xué)方程式時，要注意反應(yīng)熱的數(shù)值與反應(yīng)物的物質(zhì)的量和所處的聚集狀態(tài)有關(guān)。A中既沒有換算反應(yīng)熱數(shù)值又沒寫物質(zhì)的聚集狀態(tài)，反應(yīng)放熱應(yīng)用“－”表示；B中未換算反應(yīng)熱數(shù)值；D中反應(yīng)熱數(shù)值正確，符號寫反了。
4．已知充分燃燒a g乙炔氣體時生成1 mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，并放出熱量b kJ，則下列乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式書寫正確的是( )
A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJ•mol－1
B．C2H2(g)＋52O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝2b kJ•mol－1
C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－2b kJ•mol－1
D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝b kJ•mol－1
答案 A
解析 乙炔燃燒是放熱反應(yīng)，ΔH＜0，則排除B、D兩選項；又因反應(yīng)生成1 mol二氧化碳?xì)怏w時，放出熱量為b kJ，則生成4 mol CO2(g)應(yīng)放出熱量4b kJ，故A正確，C不正確。
5．下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是( )
A．2SO2＋O2 2SO3 ΔH＝－196.6 kJ•mol－1
B．H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ•mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
D．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝393.5 kJ•mol－1
答案 B
解析 書寫熱化學(xué)方程式必須注意以下幾點(diǎn)：①要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)，A錯；②放熱反應(yīng)ΔH為“一”，吸熱反應(yīng)ΔH為“＋”，D錯，③ΔH的單位為kJ•mol－1，C錯。
6．0.3 mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒，生成固態(tài)的三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5 kJ熱量，其熱化學(xué)方程式為_____________________________________。
又已知：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44 kJ•mol－1。則11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時放出的熱量是__________kJ。
答案 B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)
ΔH＝－2 165 kJ•mol－1 1 016.5
解析 1 mol B2H6燃燒放出熱量649.5 kJ0.3＝2 165 kJ，0.5 mol B2H6燃燒生成液態(tài)水(1.5 mol)放出熱量為12×2 165 kJ，1.5 mol H2O(l)變?yōu)?.5 mol H2O(g)需吸收熱量為66 kJ，所以0.5 mol B2H6燃燒生成氣態(tài)水時放出熱量為12×2 165 kJ－1.5×44 kJ＝1 016.5 kJ。
練基礎(chǔ)落實
1．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ•mol－1，下列說法正確的是( )
A．2 L 氟化氫氣體分解成1 L 氫氣與1 L 氟氣吸收270 kJ熱量
B．1 mol氫氣與1 mol氟氣反應(yīng)生成2 mol液態(tài)氟化氫放出的熱量小于270 kJ
C．在相同條下，1 mol氫氣與1 mol氟氣的能量總和大于2 mol氟化氫氣體的能量
D．1個氫氣分子與1個氟氣分子反應(yīng)生成2個氟化氫氣體分子放出270 kJ熱量
答案 C
解析 A項中用L做單位是錯誤的，因為熱化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)表示物質(zhì)的量；B項中放出的熱量小于270 kJ是錯誤的，應(yīng)大于270 kJ；D項中說幾個分子間反應(yīng)是錯誤的；C項正確。
2．已知在1.01×105 Pa、298 條下，2 mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484 kJ熱量，下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋12O2(g) ΔH＝242 kJ•mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－484 kJ•mol－1
C．H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH＝242 kJ•mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝484 kJ•mol－1
答案 A
解析 氫氣燃燒是放熱反應(yīng)，其ΔH應(yīng)為負(fù)值，故C、D錯誤；2 mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484 kJ熱量，而B是生成液態(tài)水，所以B也是錯誤的；反應(yīng)逆向進(jìn)行，ΔH符號相反，因此A是正確的。
3．已知3.0 g乙烷完全燃燒在常溫下放出的熱量為155.98 kJ，則下列關(guān)于乙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式書寫正確的是( )
A．2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－3 119.6 kJ•mol－1
B．C2H6(g)＋52O2(g)===2CO(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 559.8 kJ•mol－1
C．C2H6(g)＋72O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 559.8 kJ•mol－1
D．C2H6(g)＋72O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 559.8 kJ•mol－1
答案 D
解析 A中化學(xué)方程式若作為一般的熱化學(xué)方程式?jīng)]有問題，但由于燃燒熱的熱化學(xué)方程式應(yīng)以1 mol物質(zhì)為基準(zhǔn)書寫，故不正確，另外，也可能會因?qū)忣}時未注意常溫而錯選了C項。而B中燃燒產(chǎn)物CO不是C2H6完全燃燒后的產(chǎn)物，C項錯。故正確答案為D。
4．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ•mol－1
現(xiàn)有H2與CH4的混合氣體112 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，使其完全燃燒生成CO2和H2O(l)，若實驗測得反應(yīng)放熱3 695 kJ，則原混合氣體中H2與CH4的物質(zhì)的量之比是( )
A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3
答案 B
解析 設(shè)112 L即5 mol混合氣體中H2的物質(zhì)的量為x，則285.8x＋890(5－x)＝3 695，解得：x＝1.25 mol。則n(H2)∶n(CH4)＝1.25 mol∶3.75 mol＝1∶3。
5．已知熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571.6 kJ•mol－1，則關(guān)于熱化學(xué)方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH2＝？的說法中正確的是( )
A．熱化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)表示分子數(shù)
B．該反應(yīng)ΔH2大于零
C．該反應(yīng)的ΔH2＝－571.6 kJ•mol－1
D．該反應(yīng)可表示36 g水分解時的熱效應(yīng)
答案 B
解析 ΔH2與ΔH1符號相反，數(shù)值相等，故ΔH2＝＋571.6 kJ•mol－1；D選項沒有指明36 g水的狀態(tài)，故D項錯誤。
練方法技巧
6．已知：
(1)H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ•mol－1
(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ•mol－1
(3)H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ•mol－1
(4)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ•mol－1
下列關(guān)系式中正確的是( )
A．a(chǎn)<c<0 B．b>d>0 C．2a＝b<0 D．2c＝d>0
答案 C
解析 抓比較的關(guān)鍵。該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0；(1)與(2)是生成H2O的狀態(tài)一樣，但物質(zhì)的計量數(shù)是2倍關(guān)系，2a＝b；同理比較(3)、(4)得：2c＝d，由于H2O(g)===H2O(l)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，故c<a，d<b，綜合考慮，僅C選項符合題意。
7．工業(yè)生產(chǎn)硫酸過程中，SO2在接觸室中被催化氧化為SO3氣體，已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。現(xiàn)將2 mol SO2、1 mol O2充入一密閉容器充分反應(yīng)后，放出熱量98.3 kJ，此時測得SO2的轉(zhuǎn)化率為50%，則下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ•mol－1
B．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－98.3 kJ•mol－1
C．SO2(g)＋12O2(g) SO3(g) ΔH＝98.3 kJ•mol－1
D．SO2(g)＋12O2(g) SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ•mol－1
答案 A
練綜合拓展
8．寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
(1)1 mol N2(氣態(tài))與適量H2(氣態(tài))反應(yīng)，生成NH3(氣態(tài))，放出92.2 kJ的熱量
____________________。
(2)1 mol N2(氣態(tài))與適量O2(氣態(tài))反應(yīng)，生成NO(氣態(tài))，需吸收68 kJ的熱量
__________________。
(3)1 mol Cu(固態(tài))與適量O2(氣態(tài))反應(yīng)，生成CuO(固態(tài))，放出157 kJ的熱量
____________________。
(4)1 mol C(固態(tài))與適量H2O(氣態(tài))反應(yīng)，生成CO(氣態(tài))和H2(氣態(tài))，需要吸收131.3 kJ
的熱量__________________。
(5)衛(wèi)星發(fā)射時可用肼(N2H4)為燃料，1 mol N2H4(氣態(tài))在O2(氣態(tài))中燃燒，生成N2(氣態(tài))
和H2O(氣態(tài))，放出534 kJ的熱量____________________。
答案 (1)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ•mol－1
(2)N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝68 kJ•mol－1
(3)Cu(s)＋12O2(g)===CuO(s) ΔH＝－157 kJ•mol－1
(4)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131.3 kJ•mol－1
(5)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ•mol－1
9．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ•mol－1
某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.76 kJ熱量，同時生成3.6 g液態(tài)水，則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量分別為______________。
答案 0.2 mol、0.2 mol
解析 由題意知：反應(yīng)生成3.6 g H2O(l)，故H2的物質(zhì)的量為3.6 g18 g•mol－1＝0.2 mol。0.2 mol H2完全燃燒放出的熱量為571.6 kJ•mol－12×0.2 mol＝57.16 kJ，故CO完全燃燒放出的熱量為113.76 kJ－57.16 kJ＝56.6 kJ，所以CO的物質(zhì)的量為56.6 kJ283 kJ•mol－1＝0.2 mol。
10．1 mol CH4氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時，放出890 kJ熱量，不完全燃燒生成CO和液態(tài)水時，放出519 kJ熱量。如果1 mol CH4在一定量的氧氣中燃燒生成CO、CO2和液態(tài)水，并放出797.25 kJ熱量，則氧氣的質(zhì)量為________。
答案 60 g
解析 先繪出思維模型圖
分清圖中各ΔH的意義和量關(guān)系
ΔH＝－890 kJ•mol－1
ΔH1＝－519 kJ•mol－1
ΔH2＝－890 kJ•mol－1＋519 kJ•mol－1＝－471 kJ•mol－1
表示CO完全燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱ΔH3＝－797.25 kJ•mol－1，實際反應(yīng)熱ΔH4＝ΔH－ΔH3＝－92.75 kJ•mol－1
表示混和氣中的CO，若再燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱。因此ΔH4ΔH2即為混和氣中nCOnCH4的比，因為n(CH4)＝1 mol，故n(CO)＝ΔH4ΔH2＝－92.75 kJ•mol－1－471 kJ•mol－1×1 mol＝0.25 mol
混和氣中n(CO2)＝1 mol－0.25 mol＝0.75 mol
混和氣中n(H2O)＝2n(CH4)＝2 mol
根據(jù)元素守恒：消耗的n(O2)＝12n(CO)＋n(CO2)＋n(H2O)＝12×0.25 mol＋0.75 mol＋12×2 mol＝1.875 mol
m(O2)＝32 g•mol－1×1.875 mol＝60 g。
第3時 反應(yīng)熱的測量與計算
[目標(biāo)要求] 1.掌握中和熱的測量及計量方法。2.理解蓋斯定律的含義。
一、中和熱的測定
1．實驗原理
在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1_mol_H2O，這時的反應(yīng)熱叫做中和熱。本實驗通過測定酸堿中和反應(yīng)前后溶液溫度的變化計算反應(yīng)過程中所放出的熱量，并由此求得中和熱。
2．實驗儀器及試劑
儀器：大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計、量筒(50_mL)兩個、碎泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個小孔)；
藥品：鹽酸(0.50 mol•L－1)、氫氧化鈉溶液(0.55 mol•L－1)。
3．實驗步驟
(1)制作簡易的量熱器(如圖所示)
(2)用量筒準(zhǔn)確量取反應(yīng)溶液，準(zhǔn)確測量溫度(精確到0.1 ℃)。
(3)將溶液混合反應(yīng)，記錄終止溫度。
(4)重復(fù)實驗步驟(2)～(3)三次。
實驗
次數(shù)起始溫度t1/℃終止溫度
t2/℃溫度差
(t2－t1)/℃
HClNaOH平均值
1
2
3
4.實驗數(shù)據(jù)的處理
ΔH＝－QnH2O，其中Q＝c•m•Δt。
二、蓋斯定律
1．內(nèi)容
不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相同的�；蛘哒f，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。
2．解釋
能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，二者密不可分，但以物質(zhì)為主。
3．應(yīng)用
對于進(jìn)行得很慢的反應(yīng)，不容易直接發(fā)生的反應(yīng)，產(chǎn)品不純(即有副反應(yīng)發(fā)生)的反應(yīng)，測定反應(yīng)熱有困難，如果應(yīng)用蓋斯定律，就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出。
例如：C(s)＋12O2(g)===CO(g)
上述反應(yīng)在O2供應(yīng)充分時，可燃燒生成CO2；O2供應(yīng)不充分時，雖可生成CO，但同時還部分生成CO2。因此該反應(yīng)的ΔH無法測定，但是下述兩個反應(yīng)的ΔH卻可以直接測得：
(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ•mol－1
(2)CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJ•mol－1
根據(jù)蓋斯定律，就可以計算出欲求反應(yīng)的ΔH。
分析上述兩個反應(yīng)的關(guān)系，即知：ΔH＝ΔH1－ΔH2。
則C(s)與O2(g)生成CO(g)的熱化學(xué)方程式為C(s)＋12O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ•mol－1。
三、反應(yīng)熱的計算
1．反應(yīng)熱計算的主要依據(jù)是
熱化學(xué)方程式、蓋斯定律及反應(yīng)過程的焓變等數(shù)據(jù)。
2．反應(yīng)熱的計算方法
(1)熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似，可以移項同時改變正、負(fù)號；各項的系數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時擴(kuò)大或縮小相同的倍數(shù)。
(2)根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學(xué)方程式包括其ΔH相加或相減，得到一個新的熱化學(xué)方程式。
知識點(diǎn)一 中和熱的測定
1．在一800 mL的大燒杯中放入碎紙屑，把盛有50 mL 0.50 mol•L－1鹽酸的200 mL燒杯放到大燒杯中，兩只燒杯間填滿碎紙屑。用泡沫塑料板做成大燒杯蓋，通過蓋子插入一根玻璃攪拌棒(末端呈半圓環(huán)的玻璃棒)和一只溫度計，測定溶液的溫度。迅速往鹽酸溶液中加入50 mL 0.55 mol•L－1燒堿溶液，蓋好，攪拌溶液，觀察溫度的變化。當(dāng)溫度保持穩(wěn)定時，記錄讀數(shù)，取出裝反應(yīng)液的燒杯，倒出溶液，清洗干凈，保持內(nèi)外杯壁干燥。重復(fù)進(jìn)行三次實驗。用這一實驗可以粗略測定中和熱。
(1)燒杯間填滿碎紙屑的作用是
________________________________________________________________________。
(2)要重復(fù)進(jìn)行三次實驗的目的是
________________________________________________________________________。
(3)燒杯如果不蓋泡沫塑料板，所求得的中和熱數(shù)值將________(填“偏大”、“偏小”或
“無影響”)。
(4)實驗中若改用60 mL 0.50 mol•L－1鹽酸和50 mL 0.55 mol•L－1燒堿溶液進(jìn)行上述反應(yīng)，與上述實驗相比，所放出的熱量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱________(填“相等”或“不相等”)，理由是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)三次平行操作測得的數(shù)據(jù)中，起始時鹽酸與燒堿溶液溫度相同，而終止溫度與起始溫度之差(t2－t1)分別為①2.3 ℃，②2.4 ℃，③2.9 ℃，則最終代入計算式的溫度差的平均值為________ ℃。
答案 (1)保溫、隔熱，減少實驗過程中熱量的損失
(2)減少實驗過程中的誤差
(3)偏小
(4)不相等 相等 因為60 mL 0.50 mol•L－1鹽酸和50 mL 0.55 mol•L－1燒堿溶液反應(yīng)能生成0.027 5 mol H2O，而50 mL 0.50 mol•L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol•L－1燒堿溶液反應(yīng)只能生成0.025 mol H2O，因此所放出的熱量不同。但中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時所放出的熱量，與酸、堿的用量無關(guān)，因此所求中和熱相等
(5)2.35
解析 解答本題，首先要明確實驗的原理、“量熱器”的組成以及造成實驗誤差的原因，然后按實驗步驟進(jìn)行分析和判斷。
(1)碎紙屑的作用為減少實驗過程中的熱量損失。
(2)重復(fù)實驗的目的是減少實驗誤差。
(3)不蓋泡沫塑料板會損失部分熱量，故所測結(jié)果將偏小。
(4)由中和熱概念可知，中和熱是以生成1 mol水為標(biāo)準(zhǔn)的，而與酸、堿的用量無關(guān)。
(5)所測溫度2.9 ℃顯然是錯誤的，代入計算式的溫度應(yīng)是①與②的平均值。
2．H2SO4溶液和OH溶液反應(yīng)時有熱量放出，并已知反應(yīng)物的總能量為E1，生成物的總能量為E2。試回答下列問題：
(1)用離子方程式表示中和反應(yīng)的實質(zhì)：
________________________________________________________________________。
(2)判斷E1和E2的大小關(guān)系：E1________E2。
(3)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ•mol－1，計算下列中和反應(yīng)中放出的熱量。
①用20 g NaOH配成稀溶液跟足量的稀鹽酸反應(yīng)，能放出________ kJ的熱量。
②用0.15 mol Ba(OH)2配成稀溶液跟足量的稀硝酸反應(yīng)，能放出________kJ的熱量。
答案 (1)H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
(2)> (3)①28.65 ②17.19
知識點(diǎn)二 蓋斯定律
3．已知298 、101 kPa條下：
①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2834.9 kJ•mol－1
②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ•mol－1
由此得出的正確結(jié)論是( )
A．等質(zhì)量的O2比O3能量低，由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng)
B．等質(zhì)量的O2比O3能量低，由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng)
C．O3比O2穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng)
D．O2比O3穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3為放熱反應(yīng)
答案 A
解析 據(jù)蓋斯定律，①式－②式得：3O2(g)===2O3(g) ΔH＝284.2 kJ•mol－1
即等質(zhì)量的O2比O3能量低，O2比O3穩(wěn)定，由O2變?yōu)镺3為吸熱反應(yīng)。
4．已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝Q1 kJ•mol－1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝Q2 kJ•mol－1
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝Q3 kJ•mol－1
若使46 g酒精液體完全燃燒，最后恢復(fù)到室溫，則放出的熱量為( )
A．(Q1＋Q2＋Q3) kJ
B．0.5(Q1＋Q2＋Q3) kJ
C．(0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3) kJ
D．(3Q1－Q2＋Q3) kJ
答案 D
解析 46 g酒精即1 mol C2H5OH(l)
根據(jù)題意寫出目標(biāo)反應(yīng)
C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH
然后確定題中各反應(yīng)與目標(biāo)反應(yīng)的關(guān)系
則ΔH＝(Q3－Q2＋3Q1) kJ•mol－1
5．科學(xué)家蓋斯曾提出“不管化學(xué)過程是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱效應(yīng)是相同的�！崩蒙w斯定律可測某些特別反應(yīng)的熱效應(yīng)。
①P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)
ΔH1＝－2 983.2 kJ•mol－1
②P(s，紅磷)＋54O2(g)===14P4O10(s)
ΔH2＝－738.5 kJ•mol－1
則白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為_____________________________________。
答案 P4(s，白磷)===4P(s，紅磷) ΔH＝－29.2 kJ•mol－1
解析 方法一：待求的方程式：P4s，白磷===4Ps，紅磷
??→由①－4×②得到熱化學(xué)方程式P4s，白磷===4Ps，紅磷ΔH＝－29.2 kJ•mol－1
方法二：
知識點(diǎn)三 反應(yīng)熱計算
6．由氫氣和氧氣反應(yīng)生成4.5 g水蒸氣放出60.45 kJ的熱量，則反應(yīng)：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH為( )
A．－483.6 kJ•mol－1 B．－241.8 kJ•mol－1
C．－120.6 kJ•mol－1 D．241.8 kJ•mol－1
答案 A
解析 要求方程式中生成2 mol H2O(g)的ΔH，已知4.5 g水蒸氣生成時放熱60.45 kJ，
比例關(guān)系：4.5 g241.8 g•mol－1＝60.45 kJQ
解得Q＝483.6 kJ，故ΔH＝－483.6 kJ•mol－1。
7．已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－282.8 kJ•mol－1
現(xiàn)有CO、H2、CO2組成的混合氣體67.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，經(jīng)完全燃燒后放出的總熱量為710.0 kJ，并生成18 g液態(tài)水，則燃燒前混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)為( )
A．80% B．50% C．60% D．20%
答案 B
解析 根據(jù)生成18 g液態(tài)H2O知混合氣體中含1 mol H2，該反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為571.62 kJ＝285.8 kJ。CO燃燒放出的熱量為710.0 kJ－285.8 kJ＝424.2 kJ，則CO的物質(zhì)的量為n(CO)＝424.2 kJ282.8 kJ•mol－1＝1.5 mol，V(CO)%＝1.5 mol×22.4 L/mol67.2 L×100%＝50%。
練基礎(chǔ)落實
1．下列與化學(xué)反應(yīng)能量變化相關(guān)的敘述正確的是( )
A．生成物總能量一定低于反應(yīng)物總能量
B．放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是大于吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率
C．應(yīng)用蓋斯定律，可計算某些難以直接測量的反應(yīng)焓變
D．同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條下的ΔH不同
答案 C
解析 放熱反應(yīng)生成物總能量低于反應(yīng)物總能量，吸熱反應(yīng)生成物總能量高于反應(yīng)物總能量，A錯誤；化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)物本身的性質(zhì)、溫度、壓強(qiáng)、濃度、催化劑等因素有關(guān)，與吸熱、放熱反應(yīng)無關(guān)，B錯誤；通過蓋斯定律可以間接測量某些難以直接測量的反應(yīng)的焓變，C正確；同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應(yīng)條不會影響ΔH的值，D錯誤。
2．含有11.2 g OH的稀溶液與1 L 0.1 mol•L－1的H2SO4溶液反應(yīng)，放出11.46 kJ的熱量，能表示該反應(yīng)中和熱的化學(xué)方程式的為( )
A．OH(aq)＋12H2SO4(aq)===122SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－11.46 kJ•mol－1
B．2OH(aq)＋H2SO4(aq)===2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－11.46 kJ•mol－1
C．2OH(aq)＋H2SO4(aq)===2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ•mol－1
D．OH(aq)＋12H2SO4(aq)===122SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ•mol－1
答案 D
解析 中和熱是以生成1 mol H2O(l)所放出的熱量定義的，故書寫中和熱的熱化學(xué)方程式時，應(yīng)以生成1 mol H2O(l)為標(biāo)準(zhǔn)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，故答案為D。
3．在一定條下，充分燃燒一定量的丁烷放出熱量為Q kJ(Q>0)，經(jīng)測定完全吸收生成的CO2需消耗 5 mol•L－1的OH溶液100 mL，恰好生成正鹽，則此條下反應(yīng)C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH為( )
A．＋8Q kJ•mol－1 B．＋16Q kJ•mol－1
C．－8Q kJ•mol－1 D．－16Q kJ•mol－1
答案 D
解析 建立關(guān)系式：
C4H10 ～ 4CO2 ～ 8OH ～ ΔH
1 mol 4 mol 8 mol ΔH
5 mol•L－1×0.1 L QkJ
則ΔH＝－8 mol×Q kJ•mol－10.5 mol＝－16Q kJ•mol－1
4．已知：(1)Fe2O3(s) ＋32C(s)===32CO2(g)＋2Fe(s) ΔH1＝＋234.1 kJ•mol－1
(2)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ•mol－1
則2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s) 的ΔH是( )
A．－824.4 kJ•mol－1 B．－627.6 kJ•mol－1
C．－744.7 kJ•mol－1 D．－169.4 kJ•mol－1
答案 A
解析 32×(2)－(1)就可得2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)，則ΔH＝32ΔH2－ΔH1＝－824.4 kJ•mol－1。
5．能問題是人類社會面臨的重大題，H2、CO、CH3OH都是重要的能物質(zhì)，它們的燃燒熱依次為－285.8 kJ•mol－1、－282.5 kJ•mol－1、－726.7 kJ•mol－1。已知CO和H2在一定條下可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)。則CO與H2反應(yīng)合成甲醇的熱化學(xué)方程式為( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－127.4 kJ•mol－1
B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝127.4 kJ•mol－1
C．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－127.4 kJ•mol－1
D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝127.4 kJ•mol－1
答案 A
解析 根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)與三種反應(yīng)熱的關(guān)系，利用蓋斯定律，首先計算出目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝2×(－285.8 kJ•mol－1)＋(－282.5 kJ•mol－1)－(－726.7 kJ•mol－1)＝－127.4 kJ•mol－1。
練方法技巧
6．將V1 mL 1.00 mol/L HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實驗結(jié)果如圖所示(實驗中始終保持V1＋V2＝50 mL)。下列敘述正確的是( )
A．做該實驗時環(huán)境溫度為22 ℃
B．該實驗表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能
C．NaOH溶液的濃度約為1.00 mol•L－1
D．該實驗表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)
答案 B
解析 從圖中曲線可以看出，溫度為22 ℃時，V1為5 mL，則V2為45 mL，此時已經(jīng)開始發(fā)生反應(yīng)，所以22℃一定不是室溫，A錯；曲線隨V1增多而升高，隨反應(yīng)的進(jìn)行，溶液溫度升高，說明反應(yīng)放熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，B正確；當(dāng)V1＝30 mL時溫度最高，說明此時兩者恰好完全反應(yīng)，則c(NaOH)＝30 mL×1.00 mol•L－120 mL＝1.5 mol•L－1，C錯；該實驗不能證明有水生成的其他反應(yīng)也是放熱的。
7．已知下列熱化學(xué)方程式：
①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－26.7 kJ•mol－1
②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－50.75 kJ•mol－1
③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝－36.5 kJ•mol－1
則反應(yīng)FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)的焓變?yōu)? )
A．7.28 kJ•mol－1 B．－7.28 kJ•mol－1
C．43.68 kJ•mol－1 D．－43.68 kJ•mol－1
解析 根據(jù)蓋斯定律，首先考慮目標(biāo)反應(yīng)與三個已知反應(yīng)的關(guān)系，三個反應(yīng)中，F(xiàn)eO、CO、Fe、CO2是要保留的，而與這四種物質(zhì)無關(guān)的Fe2O3、Fe3O4要通過方程式的疊加處理予以消去：因此將①×3－②－③×2得到：
6FeO(s)＋6CO(g)＝6Fe(s)＋6CO2(g) ΔH＝43.65 kJ•mol－1
化簡：FeO(s)＋CO(g)＝Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝7.28 kJ•mol－1
答案 A
8．比較下列各組熱化學(xué)方程式中ΔH的大小關(guān)系。
(1)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2
ΔH1______ΔH2
(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2
ΔH1______ΔH2
(3)煤作為燃料有兩種途徑：
途徑1——直接燃燒
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
途徑2——先制水煤氣
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2>0
再燃燒水煤氣：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的關(guān)系式是_________________________________________。
答案 (1)> (2)<
(3)ΔH1＝ΔH2＋12(ΔH3＋ΔH4)
解析 ①反應(yīng)熱的大小與反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)物的多少有關(guān)。
②比較ΔH時，應(yīng)包括符號，對于放熱反應(yīng)，熱值越大，ΔH越小。
練綜合拓展
9．(1)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ•mol－1�；卮鹩嘘P(guān)中和反應(yīng)的問題。
(1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液與足量稀硝酸反應(yīng)，能放出________kJ熱量。
(2)如圖裝置中儀器A的名稱是_____________________________________________，
作用是_______________________________________________________________；
儀器B的名稱是________，作用是__________________________________________；
碎泡沫塑料的作用是_______________________________________________________。
(3)若通過實驗測定中和熱的ΔH，其結(jié)果常常大于－57.3 kJ•mol－1，其原因可能是________________________________________________________________________。
(4)用相同濃度和體積的氨水(NH3•H2O)代替NaOH溶液進(jìn)行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會________(填“偏大”、“偏小”、“無影響”)。
答案 (1)11.46
(2)環(huán)形玻璃攪拌棒 攪拌，使溶液充分混合 溫度計 測量溫度 減少實驗過程中的熱量損失
(3)實驗中不可避免有少量熱量損失 (4)偏小
解析 (1)根據(jù)中和熱的含義：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ•mol－1，所以0.1 mol Ba(OH)2稀溶液與足量稀硝酸反應(yīng)時生成0.2 mol H2O(l)，故放出熱量為11.46 kJ。
(2)由實驗裝置知，A為環(huán)形玻璃攪拌棒，作用是攪拌，使溶液充分混合；B為溫度計，作用是測量溫度；碎泡沫塑料的作用是減少實驗過程中的熱量損失。
(3)在測定中和熱的實驗中，減少熱量損失是實驗的關(guān)鍵，而在實驗中會不可避免有少量熱量損失，導(dǎo)致結(jié)果常常大于－57.3 kJ•mol－1。
(4)用氨水代替NaOH(aq)，會使測得的中和熱數(shù)值偏小，因為氨水(NH3•H2O)是弱，電離時需吸收熱量。
10．(10分)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是通過化學(xué)方法將煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料的方法之一。煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為C(s)＋H2O(g)=====高溫CO(g)＋H2(g)。
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ•mol－1
H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－242.0 kJ•mol－1
CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283.0 kJ•mol－1
請回答：
(1)請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出C(s)與水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。
(2)比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和，比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量________(填“多”或“少”)。
甲同學(xué)據(jù)此認(rèn)為：“煤炭燃燒時加少量水，可以使煤炭燃燒放出更多的熱量。”
乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律作出了下列循環(huán)圖：
Cs＋H2Og＋O2g??→ΔH1CO2g＋H2Og
ΔH2 ΔH4
COg＋O2g＋H2g??→ΔH3COg＋H2Og＋12O2g
乙同學(xué)據(jù)此認(rèn)為：“將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量，最多與直接燃燒煤放出的熱量相同�！闭埛治觯杭�、乙兩同學(xué)觀點(diǎn)正確的是________(填“甲”或“乙”)同學(xué)，另一同學(xué)出現(xiàn)錯誤觀點(diǎn)的原因是________________________________________。
答案 (1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝131.5 kJ•mol－1
(2)多 ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 乙 甲同學(xué)忽視了生成水煤氣的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
解析 (2)由于C(s)與水蒸氣反應(yīng)要吸熱，所以1 mol CO和1 mol H2的能量比1 mol C(s)和1 mol H2O(g)的能量多，燃燒后放出的能量同樣也多；反應(yīng)的總能量是守恒的，所以甲同學(xué)的說法不正確的，原因是他忽視了反應(yīng)C(s)＋H2O(g)=====高溫CO(g)＋H2(g)為吸熱反應(yīng)，已經(jīng)從環(huán)境中吸收了能量，而能量在轉(zhuǎn)化過程中往往會有損失，所以乙同學(xué)說得對，即使沒有損失也只能與直接燃燒煤放出的熱量相同。
第4時 能的充分利用
[目標(biāo)要求] 1.理解燃燒熱的概念。2.了解化學(xué)在解決能危機(jī)中的重要作用，知道節(jié)約能、提高能量利用率的實際意義。
一、燃燒熱
1．概念
101_kPa時，1_mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，單位kJ•mol－1。
2．燃燒熱與中和熱的重要區(qū)別
(1)反應(yīng)環(huán)境的區(qū)別：燃燒熱必須是燃燒反應(yīng)而且是完全燃燒，有O2參加；而中和熱是稀溶液中的酸堿中和反應(yīng)。
(2)反應(yīng)實質(zhì)不同：燃燒反應(yīng)是；中和反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)。
(3)規(guī)定物質(zhì)不同：燃燒熱是1 mol純物質(zhì)被燃燒；中和熱是生成1_mol_H2O。
二、能
1．能是能提供能量的資，它包括化石燃料(煤、石油、天然氣)、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。
2．解決能危機(jī)的方法
(1)科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒，提高能的使用效率。
(2)尋找新的能，現(xiàn)正探索的新能有太陽能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮�、海洋能和生物質(zhì)能等，它們資豐富，可以再生，沒有污染或很少有污染。
知識點(diǎn)一 燃燒熱
1．下列關(guān)于燃燒熱的說法中正確的是( )
A．1 mol物質(zhì)燃燒所放出的熱量
B．常溫下，可燃物燃燒放出的熱量
C．在25 ℃、1.01×105 Pa時，1 mol物質(zhì)燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量
D．燃燒熱隨化學(xué)方程式前的化學(xué)計量數(shù)的改變而改變
答案 C
2．下列熱化學(xué)方程式中ΔH的數(shù)值表示可燃物燃燒熱的是( )
A．CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ•mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ•mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ•mol－1
答案 A
解析 根據(jù)燃燒熱的概念知應(yīng)是1 mol燃料生成常溫常壓下穩(wěn)定的氧化物，H2O在上述情況下液態(tài)穩(wěn)定。
3．已知H2的燃燒熱為－285.8 kJ•mol－1，CO的燃燒熱為－282.8 kJ•mol－1；現(xiàn)有H2和CO組成的混合氣體 5.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，經(jīng)充分燃燒后，放出總熱量為71.15 kJ，并生成液態(tài)水。下列說法正確的是( )
A．CO燃燒的熱化學(xué)方程式為2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－282.8 kJ•mol－1
B．H2燃燒的熱化學(xué)方程式為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
C．燃燒前混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)為60%
D．燃燒后的產(chǎn)物全部與足量的過氧化鈉作用可產(chǎn)生0.125 mol O2
答案 D
解析 根據(jù)H2、CO的燃燒熱數(shù)據(jù)判斷
A項：ΔH應(yīng)為－565.6 kJ•mol－1，A項錯；
B項：應(yīng)為液態(tài)水，B項錯；
C項：CO的體積應(yīng)進(jìn)行計算。
設(shè)H2、CO物質(zhì)的量分別為x、y
則x＋y＝5.6 L22.4 L•mol－1＝0.25 mol①
H2燃燒放熱為285.8x kJ，CO燃燒放熱為282.8y kJ
則：285.8 x＋282.8y＝71.15 kJ②
解①②聯(lián)立方程得x＝0.15 mol，y＝0.1 mol
故CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，C選項錯。
根據(jù)元素守恒H2、CO燃燒后生成H2O、CO2，與燃燒前H2、CO總物質(zhì)的量相等，與Na2O2反應(yīng)生成的O2是H2O和CO2總物質(zhì)的量的一半。
知識點(diǎn)二 能
4．關(guān)于能，以下說法中不正確的是( )
A．煤、石油、天然氣等燃料的最初都可追溯到太陽能
B．柴草燃燒時釋放的能量是生物能
C．核能和地?zé)崮茏缘厍蜃陨?br>D．潮汐能于月球引力做功
答案 B
解析 B選項中，柴草燃燒是劇烈的氧化反應(yīng)，燃燒時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，而柴草具有的化學(xué)能的最初也可追溯到太陽能，因為綠色植物的生長過程必須依靠陽光，通過光合作用，葉綠素將H2O和CO2制成淀粉，在此過程中，太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能貯存在植物中，通過燃燒，又釋放出。故B選項錯誤。
5．形成節(jié)約能和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是人類與自然和諧發(fā)展的重要保證，你認(rèn)為下列行為中有悖于這一保證的是( )
A．開發(fā)太陽能、水能、風(fēng)能等新能，減少使用煤、石油等化石燃料
B．研究采煤、采油新技術(shù)，提高產(chǎn)量以滿足工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展
C．在農(nóng)村推廣使用沼氣
D．減少資消耗、增加資的重復(fù)使用和資的循環(huán)再生
答案 B
練基礎(chǔ)落實
1．根據(jù)以下3個熱化學(xué)方程式
2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ•mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ•mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g) ΔH＝－Q3kJ•mol－1
判斷Q1、Q2、Q3三者關(guān)系正確的是( )
A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2 C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3
答案 A
2．已知化學(xué)反應(yīng)：C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH1<0
CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2<0
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3<0；
下列說法正確的是(相同條下)( )
A．56 g CO和32 g O2所具有的總能量小于88 g CO2所具有的總能量
B．碳的燃燒熱是ΔH3
C．ΔH1<ΔH3
D．28 g CO的總能量比44 g CO2的總能量高
答案 B
解析 CO燃燒是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，A錯；D選項中忽略了O2的能量，D錯；比較ΔH時必須帶符號比較，C錯。
3．已知反應(yīng)：①101 kPa時，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ•mol－1；②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ•mol－1，下列結(jié)論正確的是( )
A．碳的燃燒熱大于110.5 kJ•mol－1
B．①的反應(yīng)熱為221 kJ•mol－1
C．稀H2SO4與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為－57.3 kJ•mol－1
D．稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水，放出57.3 kJ•mol－1的熱量
答案 A
4．下列敘述中正確的是( )
A．在稀溶液中，1 mol酸和1 mol堿完全反應(yīng)所放出的熱量，叫做中和熱
B．在101 kPa時，1 mol物質(zhì)燃燒時所放出的熱量叫做該物質(zhì)的燃燒熱
C．熱化學(xué)方程式中，各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)
D．如果反應(yīng)物所具有的總能量小于生成物所具有的總能量，則發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)
答案 C
解析 A、B兩項要注意對中和熱、燃燒熱概念的理解，前者是以稀的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)生成1 mol H2O為標(biāo)準(zhǔn)，后者是以1 mol純可燃物完全燃燒，生成穩(wěn)定的氧化物為標(biāo)準(zhǔn)；D項中反應(yīng)物總能量低于生成物總能量，反應(yīng)過程中需吸收能量，即為吸熱反應(yīng)。
5．下列說法或表示法不正確的是( )
A．等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，前者放出熱量多
B．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ•mol－1，則H2的燃燒熱為－285.8 kJ•mol－1
C．在稀溶液中：H＋＋OH－===H2O ΔH＝－57.3 kJ•mol－1，若將含1 mol CH3COOH的醋酸溶液與含1 mol Ba(OH)2的溶液混合，放出的熱量小于57.3 kJ
D．在101 kPa、25 ℃時，2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8 kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式表示為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝＋285.8 kJ•mol－1
答案 D
6．甲醇屬于可再生能，可代替汽油作為汽車的燃料。已知常溫下32 g甲醇完全燃燒放出736.3 kJ的熱量，下列能正確表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式的是( )
A．CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝736.3 kJ•mol－1
B．CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－736.3 kJ•mol－1
C．CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－675.3 kJ•mol－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 472.6 kJ•mol－1
答案 B
解析 燃燒為放熱反應(yīng)，ΔH<0，A選項不正確；燃燒熱表示1 mol純物質(zhì)燃燒放出的熱量，D選項不正確；生成穩(wěn)定氧化物，C選項H2O(g)不符合題意。
練方法技巧
7．燃燒熱是指1 mol可燃物充分燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量。已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃燒熱分別是－285.8 kJ•mol－1、－1 411.0 kJ•mol－1和－1 366.8 kJ•mol－1，則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的ΔH為( )
A．－44.2 kJ•mol－1 B．44.2 kJ•mol－1
C．－330 kJ•mol－1 D．330 kJ•mol－1
答案 A
解析 解決本題要抓住兩點(diǎn)：燃燒熱的意義和蓋斯定律。合理運(yùn)用熱化學(xué)方程式的加減進(jìn)行計算，注意改變反應(yīng)方向時相應(yīng)的反應(yīng)熱的符號也要改變。
依據(jù)題意：①H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ•mol－1，
②C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1 411.0 kJ•mol－1，
③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 366.8 kJ•mol－1，
則后兩個方程式相減，便得到
C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH＝－44.2 kJ•mol－1。
8．一些烷烴的燃燒熱如下表：
化合物ΔH/(kJ•mol－1)化合物ΔH/(kJ•mol－1)
甲烷－891.0正丁烷－2 878.0
乙烷－1 560.8異丁烷－2 869.6
丙烷－2 221.52甲基丁烷－3 531.3
下列說法正確的是( )
A．正戊烷的燃燒熱大約是－3 540 kJ•mol－1
B．熱穩(wěn)定性：正丁烷>異丁烷
C．乙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為
2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 560.8 kJ•mol－1
D．相同質(zhì)量的烷烴，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，燃燒放出的熱量越多
答案 A
解析 由正丁烷和異丁烷的燃燒熱數(shù)據(jù)可推出正戊烷比2甲基丁烷的燃燒熱略大些，A正確；正丁烷和異丁烷燃燒生成等量的相同的物質(zhì)，即生成新化學(xué)鍵時所放出的熱量相等，1 mol正丁烷完全燃燒放出的熱量比1 mol異丁烷完全燃燒放出的熱量多，即1 mol正丁烷與O2反應(yīng)時斷鍵所吸收的能量比1 mol異丁烷與O2反應(yīng)時斷鍵所吸收的能量少，從而說明正丁烷的熱穩(wěn)定性小于異丁烷；C項中的ΔH＝－3 121.6 kJ•mol－1 且H2O應(yīng)為液態(tài)；D項1 g CH4燃燒放出55.69 kJ的熱量，1 g C2H6燃燒放出52.03 kJ的熱量，D項錯誤。
9．在25°C、101 kPa下，1 g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22.68 kJ，下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A．CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝725.8 kJ•mol－1
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 452 kJ•mol－1
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－725.8 kJ•mol－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝1 452 kJ•mol－1
答案 B
解析 本題考查熱化學(xué)方程式的書寫及有關(guān)的計算。因1 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水，放出22.68 kJ•g－1×32 g＝725.8 kJ熱量，所以2 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水的ΔH＝－1 452 kJ•mol－1。
練綜合拓展
10．(1)在101 kPa時，H2在1 mol O2中完全燃燒生成2 mol液態(tài)水，放出571.6 kJ的熱量，H2的燃燒熱為________，表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式為___________________。
(2)1.00 L 1.00 mol•L－1硫酸與2.00 L 1.00 mol•L－1 NaOH溶液完全反應(yīng)，放出114.6 kJ的
熱量，該反應(yīng)的中和熱為____________，表示其中和熱的熱化學(xué)方程式為____________。
答案 (1)－285.8 kJ•mol－1 H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ•mol－1
(2)－57.3 kJ•mol－1 12H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===
12Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ•mol－1
點(diǎn)撥 抓概念要點(diǎn)：燃燒熱含義，中和熱含義，1 mol，穩(wěn)定氧化物等關(guān)鍵詞。
11．(1)在101 kPa時，4.0 g硫粉在氧氣中完全燃燒生成二氧化硫，放出27 kJ的熱量，硫的燃燒熱為________，硫燃燒的熱化學(xué)方程式為________________________________。
(2)在101 kPa時，氫氣在1.0 mol氧氣中完全燃燒，生成2.0 mol液態(tài)水，放出571.6 kJ的熱量，氫氣的燃燒熱為________，表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為
________________________________________________________________________。
答案 (1)－216 kJ•mol－1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)； ΔH＝－216 kJ•mol－1
(2)－285.8 kJ•mol－1 H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)； ΔH＝－285.8 kJ•mol－1
解析 (1)4.0 g硫粉的物質(zhì)的量為18 mol，在O2中完全燃燒時放出27 kJ的熱量，1 mol硫在O2中完全燃燒時放出的熱量為27 kJ•mol－1×8 mol＝216 kJ，故硫的燃燒熱為216 kJ•mol－1，硫燃燒的熱化學(xué)方程式為S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－216 kJ•mol－1。(2)1 mol H2在O2中完全燃燒時，消耗O2的物質(zhì)的量為12 mol，故H2的燃燒熱為571.62 kJ•mol－1＝285.8 kJ•mol－1，表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ•mol－1。
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