专题四 反应热及热化学方程式

专题四+ 反应热及热化学方程式

一、利用反应热判断物质的稳定性

例1、一些烷烃的燃烧热如下表

A 、正戊烷的燃烧热大约在3540kJ/mol左右

B 、热稳定性：正丁烷

C 、乙烷燃烧的热化学方程式为2C 2H （+7O2(g)＝4CO 2(g) +6H2O(g)；△H ＝－1560.8kJ/mol 6g ）

D 、相同质量的烷烃， 碳的质量分数越大，燃烧放出的热量就越多。

例2、已知25℃，101kPa 下，石墨，金刚石燃烧的热化学方程式分别为

C(石墨) + O2（g ）＝CO 2（g ）；△H ＝－393.51kJ/mol

C(金刚石)+O2（g ）＝CO 2（g ）；△H ＝－395.41kJ/mol 据此判断，下列说法正确的是（ ）

A 、C （石墨）C （金刚石）；△H ＝+1 .9kJ/mol

B 、石墨不如金刚石稳定 C 、石墨与金刚石互为同位素

D 、12g 金刚石中含有2molC —C 键

例3、实验表明，在烃分子中去掉2个氢原子形成一个双键大约需吸收117~125kJ/mol的热量，但1,3—环已二烯失去2个氢原子变成苯却放出23 .4kJ/mol的热量, 以上事实说明( )

A 、1,3—环已二烯加氢是吸热反应 B 、苯加氢生成环己烷是吸热反应

C 、1,3—环已二烯比苯稳定 D 、苯比1,3—环已二烯稳定

二、概念比较及热化学方程式的书写

例4、已知反应：①101KPa 时：2C （s ）+O2（g ）=2CO（g ）△H=－221kJ/mol

－②稀溶液中 H +(aq)+OH(aq)=H2O （l ）；△H=－57.3kJ/mol

下列结论正确的是（ ）

-A 、碳的燃烧热大于110.5kJ/mol B 、①的反应热为221kJ ·mol 1

-C 、稀硫酸与稀NaOH 溶液反应的中和热为－57.3kJ ·mol 1

D 、稀醋酸和稀NaOH 溶液反应生成1mol 水放出57.3kJ 的热量。

例5、一种化学冰袋中含有Na 2SO 4·10H 2O 和NH 4NO 3，同时将它们混合并用手搓揉就可制冷，且制冷效果能维持一段时间。以下关于其制冷原因的推测肯定错误的是（ ）

A 、Na 2SO 4·10H 2O 脱水是吸热过程。

B 、较长时间制冷是由于Na 2SO 4·10H 2O 脱水是一个较慢的过程。

C 、铵盐在该条件下发生的复分解反应是吸热过程。

D 、NH 4NO 3溶于水会吸收热量。

例6、家用液化气的主要成分之一是丁烷，当10g 丁烷完全燃烧生成CO 2和液态水时，放出的热量为500KJ ，试写出丁烷燃烧的热化学方程式：

-丁烷的燃烧热为 kJ ·mol 1

已知1mol 液态水气化时需吸收44KJ 的热量，则C 4H 10(g)+13/2O2(g)＝4CO 2(g)+5H2O(g)；

-△H ＝ kJ ·mol 1

例7、将36gH 2O(g)与足量的焦炭充分反应，生成33.6gCO 和一定量H 2，同时吸收157.2kJ 的热量，写出该反应的热化学方程式： 例8、已知：H 2(g)+1/2O2(g)＝H 2O(l)；△H ＝－285.5kJ ·mol 1。H 2(g)＝H 2(l)；△H ＝－-

0.92kJ ·mol 1。O 2(g)＝O 2(l)；△H ＝－6.84kJ/mol。H 2O(l)＝H 2O(g)；△H ＝+44.0kJ·mol 1。 请写出液氢与液氧生成气态水的热化学方程式： --

三、求反应热及反应热大小比较。

例7、称取等质量（均为ag ）胆矾两份，把一份溶于b g水中，测知其溶解时吸收Q 1kJ 热量；把另一份脱水后溶于bg 水中，测得其溶解时放热Q 2kJ 。从以上数据可知，胆矾脱水 是 过程，1mol 胆矾脱水需 kJ 热量。

例8、通常人们把拆开1mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（△H ），化学反应的△H 等于反应中反应物总键能减生成物总键能（正负决定反应吸热或放热）。

请完成下列各题： （1）比较下列两组物质的熔点高低（填“”）：SiC Si ；SiCl 4SiO 2。

（2）如图所示立方体中心的“●”表示硅晶体中的一个原子, 请在立方体的顶点用“●”表示出与之紧邻的硅原子。

（3）工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl 4（g ）+2H2（g ）

高温

Si （s ）+4HCl（g ）该反应的反应热△H ＝·mol 1。 —

（4）SiO 2晶体中，一个硅原子与 个氧原子形成共价键，一个氧

原子与 个硅原子形成共价键。试写出晶体硅燃烧生成二氧化硅晶

体的热化学方程式 ；

—例9、已知：（1）H 2（g ）+1/2O2（g ）＝H 2O （g ）；△H 1＝akJ ·mol 1

—（2）2H 2（g ）+O2（g ）＝2H 2O （g ）；△H 2＝bkJ ·mol 1

—（3）2H 2（g ）+O2（g ）＝2H 2O （l ）；△H 3＝ckJ ·mol 1

—（4）H 2（g ）+1/2O2（g ）＝H 2O （l ）；△H 4＝dkJ ·mol 1

下列关系式中正确的是（ ）

A 、ad>0 C 、2a=b0

例10、在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q 2>Q1的是( )

A 、2H 2（g ）+O2（g ）＝2H 2O （l ）；△H ＝—Q 1kJ ·mol 1

-2H 2（g ）+O2（g ）＝2H 2O （g ）；△H ＝—Q 2kJ ·mol 1

-B 、S （g ）+O2（g ）＝SO 2（g ）；△H ＝—Q 1kJ ·mol 1

-S （s ）+O2（g ）＝SO 2（g ）；△H ＝—Q 2kJ ·mol 1

-C 、C （s ）+1/2O2（g ）＝CO （g ）；△H ＝—Q 1kJ ·mol 1

-C （s ）+O2（g ）＝CO 2（g ）；△H ＝—Q 2kJ ·mol 1

-D 、H 2（g ）+Cl2（g ）＝2HCl （g ）；△H ＝—

Q 1kJ ·mol 1

-1/2H2

（g ）+1/2Cl2（g ）＝HCl （g ）；△H ＝—Q 2kJ ·mol 1

四、利用反应热进行相关计算

例11、（1）已知白磷的分子是由4个磷原子构成的，

每个磷原子与其他3个磷原子以P －P 结合; 右图是磷在

空气中充分燃烧后的生成物结构的示意图, 立体结构. 由图可知该生成物的分子式 其分

子内的磷原子在空间的位置排列成 结构.

(2)研究表明, 化学反应的能量变化(△H) 与反应物和生成物的键能有关. 键能可以简单的理解为断开1mol 化学键时所吸收的能量. 下表是部分化学键的键能数据: -

已知白磷的燃烧热为2378.0kJ/mol,白磷完全燃烧的产物结构如上图所示, 则上表X ＝

例12、已知SO 2+O2 催化剂 加热 2SO 3；△H

A 、20％ B 、25％ C 、80％ D 、75％

例13、已知298K 时，2SO 2（g ）+O2（g ）2SO 3（g ）；△H=-197kJ/mol，在相同温度和体积下，向某密闭容器中通入2molSO 2和1molO 2，达平衡时放出热量Q 1，向另一相同的密闭容器中通入1molSO 2和0.5molO 2, 达到平衡时, 放出的热量为Q 2, 下列关系式正确的是( )

A 、Q 2=Q1/2 B 、Q 2>Q1/2 C 、Q 1=Q2=197kJ D 、 Q 2

( )

A 、甲中A 的转化率为75% B 、甲、乙中C 的体积分数相同

C 、达平衡后，再向乙中加入0.25molA,0.75molB.1.5molC, 平衡时向生成C 的方向移动

D 、乙中的热化学反应方程式为2C （g ）A （g ）+3B（g ）；△H=+Q2kJ/mol

例15、下列两个热化学方程式：2H 2（g ）+O2（g ）＝2H 2O （l ）；△H ＝－571.6kJ/mol C 3H 8（g ）+5O2（g ）＝3CO 2（g ）+4H2O （l ）；△H ＝－2220kJ/mol根据上面两个热化学方程式，试回答下列问题：

（1）H 2的燃烧热为 ，C 3H 8的燃烧热为 。

（2）现有H 2和C 3H 8的混合气体共5mol ，完全燃烧时放出热量3847kJ ，则在混合气体中H 2和C 3H 8的体积比为 。

五、中和热的测定

例16、某实验小组设计用50mL 1.0mol/L盐酸跟50mL

1.1mol/L氢氧化钠溶液在右图装置中进行中和反应。 通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。

试回答下列问题：

（1）实验装置中的错误有：（可不填满，也可补充）

① ；

② ；

③ 。

（2）本实验中用稍过量的NaOH 的原因，教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热数值将 （填“偏高”、“偏低”或“不变”）。

（3）本实验中用同一支温度计测量了三次温度：第一次在盐酸倒入小烧杯后，用温度计测出盐酸的温度；第二次在用水洗净温度计后，在量筒中测得NaOH 溶液的温度；第三次在 将NaOH 溶液倒入小烧杯中, 搅拌溶液, 测量反应后溶液的最高温度, 试问, 在第一次与第二次测量之间, 应该在何处用水洗净温度计？ ，此操作对测

得的中和热数值有何影响？ （填“偏高”、“偏低”或“不变”）。

（4

-已知盐酸、NaOH 溶液的密度近似为1.00g ·cm 3，中和后混合液的比热容C ＝4.18J/（g ·℃），

则该反应的中和热△H ＝ 。

（5）若用等浓度的醋酸与NaOH 溶液反应，则测得的中和热数值会 （填“偏高”、“偏低”或“不变”），其原因是 。

六、跟踪训练

1、下列有关能量转换的说法正确的是（ ）

A 、氢氧燃料电池是化学能转化为热量的过程

B 、化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能

C 、动物体内葡萄糖被氧化成CO 2是热量转变成化学能的过程

D 、植物通过光合作用将CO 2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程

2、下列说法不正确的是（ ）

A 、在化学反应进行的过程中放出或吸收的热能叫做反应热

B 、在稀溶液中，1mol 酸与1mol 碱发生中和反应所放出的热能叫做中和热

C 、对于吸热反应，反应物所具有的能量总是低于生成物所具有的能量

D 、在101kPa 时,1mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时, 所放出的热量叫该物质的燃烧热

3、下列说法正确的是（ ）

①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

②放热的反应在常温下一定很容易发生

③反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小

④放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行

A 、①②③④ B 、只有①② C 、只有③④ D 、②③④

4、下列关于热化学反应的描述中正确的是（ ）

A 、HCl 和NaOH 反应的中和热△H ＝－57.3kJ/mol，则H 2SO 4和Ca(OH)2反应的中和热 △H ＝2×(－57.3)kJ/mol

B 、CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO 2（g ）＝2CO （g ）+O（反应的△H ＝2×（+283.0）2g ）

kJ/mol

C 、需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

D 、1mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

5、灰锡(以粉未状态存在) 和白锡是锡的两种同素异形体. 已知:

①Sn(s,白) + 2HCl(aq)＝SnCl 2(aq) +H2(g) △H 1

②Sn(s,灰) + 2HCl(aq)＝SnCl 2(aq) +H2(g) △H 2 ③Sn(s,灰) Sn(s,白) △H 3＝+2.1kJ/mol

下列说法正确的是( )

A 、△H 1 > △H 2

B 、锡在常温下以灰锡状态存在。

C 、灰锡转化为白锡的反应是放热反应

D 、锡制器皿长期处在低于13.2℃的环境中，会自行毁坏。

6、已知：H 2(g) + F2(g)＝2HF(g) ；△H ＝－270kJ ·mol 1, 下列说法正确的是( )

A 2L氟化氢气体分解成1L 的氢气和1L 的氟气吸收270kJ 的热量

B 1mol氢气与1mol 氟气反应生成2mol 液态氟化氢放出的热量小于270kJ

C 在相同的条件下,1mol 氢气与1mol 氟气的能量总和大于2mol 氟化氢气体的能量

D 1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ 热量

7、已知H 2(g)、C 2H 4(g)和C 2H 5OH(l)的燃烧热分别是－285.5kJ ·mol -1、－1411.0kJ ·mol -1、和－1366.8kJ ·mol -1，则由C 2H 4(g)和H 2O(l)反应生成C 2H 5OH(l)的△H 为( )

A －44.2kJ ·mol -1 B +44.2 kJ·mol -1 C －330kJ ·mol -1 D +330kJ ·mol -1

8、已知Mg(s)+1/2O2(g)=MgO(s)；△H=Q1

2Hg(l)+O2(g)=2HgO(s):△H=Q2现有反应Mg(s)+HgO(s)=Hg(l)+MgO(s);△H=Q3。则Q 3应为

A 、Q 2－Q 1 B 、Q 2+Q1 C 、Q 1－1/2Q2 D 、2Q 1－Q 2

9、已知1g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ 。且氧气中1molO ＝O 键完全断裂时吸收热量496kJ ，水蒸气中1molH －O 键形成时放出热量463kJ ，则氢气中1molH －H 键断-裂时吸收热量为（ ）

A 、920kJ B 、557kJ C 、436kJ D 、188kJ

10、化学反应N 2+3H22NH 3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是（ ）

A 、N 2(g)+3H2(g)2NH 3(l)；△H ＝2(a－b －c)kJ/mol

B 、N 2(g)+3H2(g)2NH 3(g)；△H ＝2(b －a )kJ/mol

C 、1/2N2(g)+3/2H2(g)NH 3(l)；△H ＝(b+c－a )kJ/mol

D 、1/2N2(g)+3/2H2(g)NH 3(g)；△H ＝(a+b)kJ/mol

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2氢气完全燃烧生成液态水放出286kJ 热量；1 molCH4气体完全燃烧生成CO 2气体和液态水放出890kJ 热量。

（1）1molCH 4气体完全燃烧生成CO 2和水蒸气放出的热量 890kJ （填“”）。

（2）若将a molCH4、CO 和H 2的混合气体完全燃烧生成气体和液态水，则放出热量（Q ）的取值范围是 。

（3）若将a molCH4、CO 和H 2的混合气体完全燃烧生成气体和液态水，且二氧化碳和水的物质的量相等时，则放出热量（Q ）的取值范围是 。

（4）用CH 4催化还原NO x 可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH 4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H ＝－574kJ ·mol －1

CH 4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H ＝－1160kJ ·mol

若用标准状况下4.48L CH4还原NO 2至N 2，整个过程中转移的电子总数为 （阿伏加德罗常数用N A 表示），放出的热量为 kJ 。

（5）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C 3H 8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C 3H 6）。丙烷脱氢可得丙烯。已知：

-C 3H 8(g)→CH 4(g)+HC 2(g)；△H 1＝+156.6kJ·mol 1

-CH 3CH ＝CH 2(g) → CH 4(g)+HC ；△H 2＝+32.4kJ·mol 1

-则相同条件下，反应C 3H 8(g)→CH 3CH ＝CH 2(g)+ H2(g)的△H ＝·mol 1。

以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O 2和CO 2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 ；放电时，CO 32移向电池的 （填“正”或“负”）极。

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