第六章化學反應與能量電化學基礎第一講化學反應的熱效應一、選擇題1．下列說法錯誤的是()A．化學反應中的能量變化都表現為熱量變化B．需要加熱才能發生的反應不一定是吸熱反應C．向醋酸鈉溶液中滴入酚酞試液，加熱后若溶液紅色加深，則說明鹽類水解是吸熱的D．反應物和生成物所具有的總能量決定了反應是放熱還是吸熱解析化學反應中的能量變化除了表現為熱量變化外，還可以表現為電能和光能等。答案A2．已知化學反應A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示，判斷下列敘述中正確的是()。 A．每生成2分子AB吸收bkJ熱量 B．該反應熱ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1 C．該反應中反應物的總能量高于生成物的總能量 D．斷裂1molA—A和1molB—B鍵，放出akJ能量 解析由圖示可知生成物總能量高于反應物總能量，C錯；1molA2(g)與1molB2(g)反應生成2molAB(g)吸收(a－b)kJ熱量，A錯，B正確；化學鍵斷裂吸收能量，D錯。 答案B3．已知下列熱化學方程式：①H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2＝bkJ·mol－1③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)ΔH3＝ckJ·mol－1④2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH4＝dkJ·mol－1下列關系式中正確的是()A．a<c<0 B．b>d>0C．2a＝b<0 D．2c＝解析H2的燃燒反應都是放熱反應，ΔH<0，a、b、c、d都小于0，B、D錯；反應③與反應①相比較，產物的狀態不同，H2O(g)轉化為H2O(l)為放熱反應，所以a>c，A錯；反應②的化學計量數是①的2倍，反應熱②也是①的2倍，b＝2a答案C4．已知熱化學方程式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－QkJ·mol－1(Q＞0)。下列說法正確的是()。 A．相同條件下，2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量小于2molSO3(g)所具有的能量 B．將2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密閉容器中充分反應后，放出熱量為QkJ C．增大壓強或升高溫度，該反應過程放出更多的熱量 D．如將一定量SO2(g)和O2(g)置于某密閉容器中充分反應后放熱QkJ，則此過程中有2molSO2(g)被氧化 解析由于SO2和O2反應放熱，所以相同條件下，2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量大于2molSO3(g)所具有的能量，A錯誤。SO2和O2的反應是可逆反應，將2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密閉容器中充分反應后，參加反應的SO2小于2mol，放出的熱量小于QkJ，B錯誤。增大壓強，該平衡向正反應方向移動，放出熱量更多，升高溫度，該平衡向逆反應方向移動，放出熱量減少，C錯誤。 答案D5．為探究NaHCO3、Na2CO3和鹽酸(以下鹽酸濃度均為1mol·L－1)反應過程中的熱效應，實驗測得如下數據：序號35mL試劑固體混合前溫度/℃混合后溫度/℃①水2.5gNaHCO3②水3.2gNa2CO3③鹽酸2.5gNaHCO3④鹽酸3.2gNa2CO3 由此得出的結論正確的是()。 A．Na2CO3溶液與鹽酸的反應是吸熱反應 B．NaHCO3溶液與鹽酸的反應是放熱反應 C．20.0℃時，含3.2gNa2CO3的飽和溶液和35mL鹽酸混合后的溫度將低于 D．20.0℃時，含2.5gNaHCO3于16.2 解析實驗②④說明Na2CO3溶液與鹽酸的反應是放熱反應，A錯誤；實驗①③說明NaHCO3溶液與鹽酸的反應是吸熱反應，B錯誤；由實驗②可知，碳酸鈉固體溶于水會放熱，而C項缺少了這個放熱的過程，因而放出的熱量少于實驗④，則溫度低于25.1℃，該項正確；同理，由實驗①③ 答案C6．將TiO2轉化為TiCl4是工業冶煉金屬鈦的主要反應之一。已知： TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋O2(g) ΔH＝＋kJ·mol－1C(s，石墨)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g) ΔH＝－kJ·mol－1 則反應TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s，石墨)=TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是()。 A．＋kJ·mol－1 B．＋kJ·mol－1 C．－kJ·mol－1 D．－kJ·mol－1 解析認真觀察已知反應和目標反應，將已知反應分別記為①、②，應用蓋斯定律，由反應①＋②×2即可解題。答案D7．肼(N2H4)是火箭發動機的燃料，它與N2O4反應時，N2O4為氧化劑，生成氮氣和水蒸氣。已知：N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g)ΔH＝＋kJ/mol，N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－kJ/mol，下列表示肼跟N2O4反應的熱化學方程式，正確的是()A．2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－kJ/molB．2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1kJ/molC．2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1kJ/molD．N2H4(g)＋eq\f(1,2)N2O4(g)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1kJ/mol解析N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g)ΔH＝＋kJ/mol①，N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－kJ/mol②，將熱化學方程式②×2－①就可以得到肼與N2O4反應的熱化學方程式，則ΔH＝－kJ/mol×2－kJ/mol＝－1kJ/mol，選項C正確。答案C二、非選擇題8．(1)已知： ①Fe(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=FeO(s) ΔH1＝－kJ·mol－1； ②2Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s) ΔH2＝－1kJ·mol－1。 Al和FeO發生鋁熱反應的熱化學方程式是_______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 某同學認為，鋁熱反應可用于工業煉鐵，你的判斷是________(填“能”或“不能”)，你的理由是___________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)反應物與生成物均為氣態的某可逆反應在不同條件下的反應歷程分別為A、B，如圖所示。 ①據圖判斷該反應是________(填“吸”或“放”)熱反應，當反應達到平衡后，其他條件不變，升高溫度，反應物的轉化率將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 ②其中B歷程表明此反應采用的條件為________(填字母)。 A．升高溫度 B．增大反應物的濃度 C．降低溫度 D．使用催化劑 解析(1)該鋁熱反應的化學反應方程式為3FeO(s)＋2Al(s)=Al2O3(s)＋3Fe(s)，可由②－①×3得到，故ΔH＝ΔH2－ΔH1×3＝－1－(－×3＝－(kJ·mol－1)。鋁比鐵價格高，故用鋁熱反應煉鐵經濟上不合算。(2)結合圖像，反應物的能量低于產物能量，該反應為吸熱反應，升溫平衡向正反應方向移動，反應物的轉化率增大。 答案(1)3FeO(s)＋2Al(s)=Al2O3(s)＋3Fe(s) ΔH＝－kJ·mol－1不能該反應為引發反應，需消耗大量能量，成本較高(2)①吸增大②D9．甲醇是人們開發和利用的一種新能源。已知：①2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH1＝－kJ·mol－1；②CH3OH(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH2＝－kJ·mol－1(1)甲醇蒸氣完全燃燒的熱化學方程式為_____________________________________________________________________________。(2)反應②中的能量變化如圖所示，則ΔH2＝________。(3)H2(g)的燃燒熱為________。(4)請你分析H2(g)作為能源比甲醇蒸氣作為能源的優點：____________________________________________________________________________________________________(寫出兩點即可)。解析(1)根據蓋斯定律，反應①＋反應②整理可得甲醇蒸氣完全燃燒的熱化學方程式為：CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1。(2)反應的最終能量變化只與始態、終態能量有關，與中間狀態無關，故ΔH2＝E1－E2。(3)根據燃燒熱的定義可知，H2(g)的燃燒熱為kJ·mol－1。(4)氫氣的燃燒產物對環境無影響，而且熱值高。答案(1)CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1(2)E1－E2(3)kJ·mol－1(4)H2燃燒的產物對環境無任何污染；等質量的H2完全燃燒放出的熱量比CH3OH(g)的高(其他合理答案也可)10．實驗室用50mLmol·L－1鹽酸、50mLmol·L－1NaOH溶液和下圖所示裝置進行測定中和熱的實驗，得到表中的數據：實驗次數起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃鹽酸NaOH溶液123 試完成下列問題： (1)實驗時用環形玻璃棒攪拌溶液的方法是________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 不能用銅絲攪拌棒代替環形玻璃棒的理由是_______________________________________________________________。 (2)經數據處理，t2—t1＝3.4℃。則該實驗測得的中和熱ΔH＝________[鹽酸和NaOH溶液的密度按1g·cm－3計算，反應后混合溶液的比熱容(c)按J·(g·℃)－1 (3)若將NaOH溶液改為相同體積、相同濃度的氨水，測得中和熱為ΔH1，則ΔH1與ΔH的關系為：ΔH1________ΔH(填“＜”、“＞”或“＝”)，理由是________________________________________________________________。 解析(1)對于本實驗，讓氫氧化鈉和鹽酸盡可能地完全反應是減小誤差的一個方面，所以實驗時用環形玻璃棒上下攪動，以防將溫度計損壞。減少熱量散失是減小誤差的另一個重要方面，所以選用玻璃棒，而不用銅絲。 (2)ΔH＝－[100g××10－3kJ·(g·℃)－1×3.4℃]÷mol＝－kJ·mol (3)因弱電解質的電離過程是吸熱的，將NaOH溶液改為相同體積、相同濃度的氨水反應后放出的熱量少，所以ΔH1＞ΔH。 答案(1)上下攪動(或輕輕攪動)Cu傳熱快，防止熱量損失(2)－kJ·mol－1(3)＞NH3·H2O屬于弱電解質，電離吸熱11．當前環境問題是一個全球重視的問題，引起環境問題的氣體常見的有溫室氣體CO2、污染性氣體NOx、SOx等。如果對這些氣體加以利用就可以成為重要的能源，既解決了對環境的污染，又解決了部分能源危機問題。(1)二氧化碳是地球溫室效應的罪魁禍首，目前人們處理二氧化碳的方法之一是使其與氫氣反應合成甲醇，甲醇是汽車燃料電池的重要燃料。CO2與H2反應制備CH3OH和H2O的化學方程式為_________________________________________________________________________________________________________________________(2)在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質硫。已知：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－kJ·mol－1②CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH2＝＋kJ·m