資源簡介

(共20張PPT)
第一節 反應熱
知識點 1 反應熱　焓變
1.反應熱和焓變
(1)反應熱:在等溫條件下,化學反應體系向環境釋放或從環境吸收的熱量,稱為化學反應的熱
效應,簡稱反應熱。
(2)焓變:在等壓條件下,化學反應過程中吸收或釋放的熱為反應的焓變,符號為ΔH,常用單位
為kJ·mol-1。
(3)理解焓變和反應熱的關系:等壓條件下,在體系僅做體積功,不做其他功的變化過程中,化學
反應的焓變等于反應熱。
必備知識 清單破
2.從宏觀和微觀的角度解釋化學反應過程中能量變化的原因
(1)宏觀角度
①放熱反應:體系向環境釋放能量,反應體系的焓減小,ΔH為負值,即ΔH<0。
②吸熱反應:體系從環境中吸收能量,反應體系的焓增大,ΔH為正值,即ΔH>0 。
(2)微觀角度
若Q1>Q2,為吸熱反應;若Q1知識拓展 鍵能指氣態分子中1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量,鍵能的單位是
kJ·mol-1。鍵能越大,斷開化學鍵時需要的能量越多,化學鍵越穩定。
3.ΔH的計算方法【詳見定點1】
知識點 2 中和反應反應熱的測定
1.實驗裝置

2.實驗步驟
(1)測量反應物溫度(t1 ℃):用量筒分別量取50 mL 0.50 mol·L-1鹽酸和50 mL 0.55 mol·L-1NaOH
溶液,測量兩溶液溫
度,并取其平均值記為t1 ℃。
(2)測量反應后體系溫度(t2 ℃):使鹽酸和NaOH溶液迅速在量熱計內筒中混合,并用玻璃攪拌
器攪拌,記錄混合溶液的最高溫度為t2 ℃。
(3)重復操作2次,取溫度差(t2-t1) ℃的平均值作為計算依據。
3.數據處理
　　所用鹽酸和NaOH溶液均為稀溶液,近似認為其密度為1 g·cm-3,即鹽酸和NaOH溶液的質
量均為50 g,反應后生成的溶液的比熱容c=4.18 J·g-1·℃-1,生成n(H2O)=0.50 mol·L-1×0.05 L=0.02
5 mol,則生成1 mol H2O時放出的熱量為 =
kJ。
4.實驗注意事項
(1)防止熱量散失。隔熱層隔熱效果要好,液體混合要迅速,不能用金屬棒代替玻璃攪拌器。
(2)實驗時使用強酸、強堿的稀溶液,且量取液體體積要準確。
(3)實驗中使用同一溫度計,測完一種溶液的溫度后,溫度計需水洗并擦干再去測量另一溶液
的溫度,以減小實驗誤差。
(4)數據處理時,應將誤差較大的數據舍去,通常取3次實驗數據的平均值,進行計算。
知識點 3 熱化學方程式
1.熱化學方程式
(1)概念:表明反應所釋放或吸收熱量的化學方程式。
(2)意義:表明了化學反應中的物質變化和能量變化。如N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-534 kJ·mol-1,表示在25 ℃、101 kPa下,1 mol N2H4(g)與1 mol O2(g)完全反應生成1 mol
N2(g)和2 mol H2O(g)時,放熱534 kJ。
特別提醒 對一個化學反應,ΔH的單位中“mol-1”不是指每摩爾具體物質,而是指每摩爾反
應。因此ΔH必須與化學方程式一一對應。
2.熱化學方程式的書寫與正誤判斷【詳見定點2】
知識點 4 燃燒熱
1.概念
　　在101 kPa時,1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時放出的熱量,叫做該物質的燃燒熱。
特別提醒 (1)可燃物的物質的量必須是1 mol;(2)可燃物燃燒的條件為101 kPa下完全燃燒;
(3)可燃物完全燃燒生成的產物必須為指定的物質,完全燃燒時不同的元素對應的指定物質:
N→N2(g),C→CO2(g),H→H2O(l)等。
2.表述方法
　　燃燒是放熱反應,用文字敘述燃燒熱時,用正值;用ΔH表示燃燒熱時,要加“-”。如CH4
的燃燒熱為890.3 kJ/mol或CH4的燃燒熱ΔH=-890.3 kJ/mol。
3.表示物質燃燒熱的熱化學方程式的書寫
　　書寫表示物質燃燒熱的熱化學方程式時,可燃物的化學計量數為1,以此來配平熱化學方
程式,其余物質的化學計量數可以為分數。如已知C2H2的燃燒熱為1 299.6 kJ/mol,則表示C2H2
燃燒熱的熱化學方程式為C2H2(g)+ O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299.6 kJ/mol。
知識辨析
1.化學反應的本質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成,所以化學反應的焓變就是化學反應
的反應熱,這種說法對嗎
2.常溫下就能進行的反應一定是放熱反應,需要加熱才能進行的反應一定是吸熱反應,這種說
法對嗎
3.弱酸、弱堿在水溶液中電離要吸收能量,若用等濃度和等體積的氨水代替NaOH溶液與0.5
0 mol/L鹽酸反應,進行中和反應反應熱的測定,那么所得生成1 mol水時的ΔH< -57.3 kJ·mol-1,
這種說法對嗎
4.已知C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 238.3 kJ/mol,據此可判斷C2H5OH的
燃燒熱為1 238.3 kJ/mol,這種說法對嗎
一語破的
1.不對。化學反應的反應熱與溫度、壓強等因素有關,熱化學研究表明,反應沒有電能、光能
等能量形式轉化時,在等壓條件下的反應熱等于焓變。
2.不對。常溫下就能進行的反應不一定是放熱反應,如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應屬于吸
熱反應;有些放熱反應需加熱才能進行,如碳的燃燒。
3.不對。由于NH3·H2O的電離吸熱,故所得生成1 mol水時的ΔH>-57.3 kJ·mol-1。
4.不對。表示燃燒熱時要生成指定的物質,而該熱化學方程式中生成H2O(g),故由該反應無法
判斷C2H5OH的燃燒熱。
關鍵能力 定點破
定點 1 ΔH 的計算方法
1.根據物質具有的能量計算
ΔH=E總(生成物)-E總(反應物)。
2.根據鍵能計算及注意事項
(1)ΔH=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出
的總能量。
(2)注意事項
①需明確反應中斷鍵和成鍵情況
　　如反應SiO2(s)+4HF(aq) SiF4(g)+2H2O(l)中,1 mol SiO2參加反應時,反應中斷裂Si—O
鍵、H—F鍵各4 mol,形成Si—F鍵、H—O鍵各4 mol。
②需明確各物質的結構式
　　如H2O的結構式為 ,NH3的結構式為 ,CH4的結構式為
,所以1 mol H2O、NH3、CH4中分別含有2 mol H—O鍵、3 mol N—H鍵、4 mol
C—H鍵。然后根據各物質的物質的量計算其鍵能之和。
③注意特殊物質的化學鍵(下表中化學鍵的物質的量均為1 mol物質所含)
常考物質 化學鍵 化學鍵的物質的量/mol
O2 O O 1
N2 1
CO2 C O 2
Si Si—Si 2
SiO2 Si—O 4
P4(白磷) P—P 6
N2H4 N—N 1
N—H 4
特別提醒 Si、SiO2和P4(白磷, )均為正四面體結構,但是1 mol上述三種物質中所含共
價鍵的物質的量不相同,在計算ΔH時,要注意化學鍵的物質的量,防止出錯。
典例 二氧化碳回收利用是環保科學研究的熱點課題。已知CO2經催化與H2反應可合成低碳
烯烴:2CO2(g)+6H2(g) CH2 CH2(g)+4H2O(g) ΔH
(1)幾種物質的能量如表所示(在標準狀況下,規定單質的能量為0,測得其他物質生成時的反
應熱為其具有的能量):
物質 CO2(g) H2(g) CH2 CH2(g) H2O(g)
能量/kJ·mol-1 -394 0 52 -242
ΔH=　　　 kJ·mol-1。
(2)幾種化學鍵的鍵能如表:
化學鍵 C O H—H C C H—C H—O
鍵能/kJ·mol-1 803 436 615 a 463
a=　　　 。
解析 (1)ΔH=生成物的總能量-反應物的總能量=(52-242×4-0+394×2) kJ·mol-1=-128 kJ·mol-1。
(2)ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=(803×4+436×6-615-4a-463×8) kJ·mol-1=-128 kJ·mol-1,解得a=409.25。
答案 (1)-128 (2)409.25
定點 2 熱化學方程式的書寫與正誤判斷
1.熱化學方程式的書寫

特別提醒 ①熱化學方程式一般不寫“點燃”“加熱”“高溫”等反應條件。由于已經注
明了物質的聚集狀態,故在熱化學方程式中不再用“↑”和“↓”來標記氣體生成物和難溶
生成物。
②熱化學方程式中各物質的化學計量數僅表示該物質的物質的量,并不表示物質的分子數,
因此化學計量數可以是整數也可以是分數。
③可逆反應中的“ΔH”表示的是完全反應時對應的焓變。由于可逆反應不能進行徹底,若
某可逆反應按該反應的化學計量數投料進行反應,那么實際吸收或放出的熱量一定比其ΔH
的絕對值小。
2.熱化學方程式的正誤判斷第一章　化學反應的熱效應
第一節　反應熱
第2課時　熱化學方程式　燃燒熱
基礎過關練
題組一　　熱化學方程式的書寫及正誤判斷
1.下列熱化學方程式書寫正確的是 (　　)
A.C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ
B.CH4+2O2 CO2+2H2O　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH=-269.8 kJ·mol-1
2.(易錯題)1 g H2燃燒生成液態水,放出142.9 kJ的熱量,下列熱化學方程式正確的是 (　　)
A.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-142.9 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
3.N2(g)與H2(g)反應生成NH3(g)的能量變化如圖所示,該反應的熱化學方程式是 (　　)
A.H2(g) NH3(l)　ΔH=(b+c-a) kJ·mol-1
B.H2(g) NH3(g)　ΔH=(a+b) kJ·mol-1
C.N2(g)+3H2(g) 2NH3(l)　ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1
D.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=2(b-a) kJ·mol-1
4.下列熱化學方程式正確的是 (　　)
選項 已知條件 熱化學方程式
A H2的燃燒熱為a kJ·mol-1 H2+Cl2 2HCl　ΔH=-a kJ·mol-1
B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反應,放出熱量98.3 kJ 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-98.3 kJ·mol-1
C H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH=-114.6 kJ·mol-1
D 31 g白磷固體比31 g紅磷固體能量多b kJ P4(白磷,s) 4P(紅磷,s)　ΔH=-4b kJ·mol-1
5.書寫下列反應的熱化學方程式。
(1)將1 g H2在Cl2中完全燃燒,放出92.4 kJ熱量:　　　　　　　。
(2)充分燃燒a g C2H2(g)時生成1 mol CO2(g)和0.5 mol H2O(l),放出b kJ熱量:　　　　　　　　　　　　。
(3)1 g碳單質與適量水蒸氣反應生成CO和H2,吸收10.94 kJ的熱量:　　　　　　　　　　　　。
(4)熱值指一定條件下單位質量的物質完全燃燒所放出的熱量,CH4(g)的熱值為55.625 kJ·g-1,則CH4(g)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)的熱化學方程式為:　　　　　　　　　　　。
題組二　　燃燒熱
6.依據如下反應可得知相應純物質的燃燒熱的是 (　　)
A.C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2CH4(g)+3O2(g) 2CO(g)+4H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH=-242 kJ·mol-1
D.2H2S(g)+O2(g) 2S(s)+2H2O(l)
ΔH=-632 kJ·mol-1
7.實驗測得H2和C3H8的燃燒熱分別為285.8 kJ·mol-1和2 220 kJ·mol-1,現有1 mol H2和C3H8的混合氣體,完全燃燒生成CO2和液態水時放出1 252.5 kJ的熱量,則混合氣體中H2和C3H8的物質的量之比是　 (　　)
A.2∶1　　　　B.1∶1
C.1∶2　　　　D.1∶4
8.甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理如下:
①CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　ΔH=+49.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2(g)　ΔH=-192.9 kJ·mol-1
下列說法正確的是 (　　)
A.CH3OH的燃燒熱為192.9 kJ·mol-1
B.反應①中的能量變化如圖所示
C.CH3OH轉變成H2的過程一定要吸收能量
D.根據②推知反應CH3OH(l)+O2(g) CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJ·mol-1
9.已知焦炭的燃燒熱為393.5 kJ·mol-1,氫氣的燃燒熱為285.8 kJ·mol-1,一氧化碳的燃燒熱為283.0 kJ·mol-1。某同學發現在灼熱的煤炭上灑少量水,煤爐中會產生淡藍色火焰,煤炭燃燒得更旺,因此該同學得出結論“煤炭燃燒時加少量水,可使煤炭燃燒放出更多的熱量”。下列有關說法不正確的是 (　　)
A.反應2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH>-571.6 kJ·mol-1
B.CO燃燒的熱化學方程式為2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566.0 kJ·mol-1
C.“煤炭燃燒得更旺”是因為少量固體碳與水反應生成了可燃性氣體
D.因285.8 kJ·mol-1+283.0 kJ·mol-1>393.5 kJ·mol-1,故該同學的結論是對的
10.乙烷、二甲醚的燃燒熱較大,可用作燃料,乙烷、二甲醚燃燒過程中的能量變化如圖所示。請回答下列問題:
(1)a=　　　　。
(2)乙烷的燃燒熱為　　　　kJ·mol-1。
(3)寫出表示二甲醚燃燒熱的熱化學方程式:　　　　　　　　　。
能力提升練
題組一　　熱化學方程式的書寫及正誤判斷
1.(易錯題)下列描述中正確的是 (　　)
A.甲烷的燃燒熱:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.已知稀鹽酸和稀NaOH溶液反應生成1 mol水的ΔH=-57.3 kJ·mol-1,則H2SO4溶液和Ba(OH)2溶液反應生成1 mol H2O時放出57.3 kJ的熱量
C.已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,則0.5 mol N2與1.5 mol H2在一定條件下充分反應,放出熱量為46.2 kJ
D.2C(s)+2O2(g) 2CO2(g)　ΔH1;2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH2,則ΔH1>ΔH2
2.(教材深研拓展)(1)0.25 mol N2H4(l)與N2O4(l)完全反應生成氮氣和氣態水時,放出131.1 kJ熱量。
①寫出反應的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
②N2H4和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為　　　　　　。
(2)航天燃料從液態變為固態,是一項重大的技術突破。鈹是高效率的火箭燃料,燃燒時放出巨大的能量,已知1 kg金屬鈹完全燃燒放出的熱量為62 700 kJ。則鈹燃燒的熱化學方程式是　　　　　　　。
題組二　　對燃燒熱的理解與應用
3.下表是一些常見有機物的燃燒熱數值表:
化合物 燃燒熱/(kJ·mol-1) 化合物 燃燒熱/(kJ·mol-1)
甲烷 890.3 正丁烷 2 878.0
乙烷 1 559.8 異丁烷 2 869.6
丙烷 2 219.9 異戊烷 3 531.3
根據表格分析,下列表述正確的是 (　　)
A.丙烷的燃燒熱為-2 219.9 kJ·mol-1
B.穩定性:正丁烷>異丁烷
C.乙烷燃燒的熱化學方程式為2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1
D.相同物質的量的烷烴CnH2n+2,n越大,燃燒放出的熱量越多
4.實驗室測定有機化合物(固態或液態)的燃燒熱常用彈式熱量計(裝置結構如圖所示)。實驗原理:間接法測定水吸收的熱量即物質燃燒釋放的熱量。
某實驗小組用該裝置測定萘[C10H8(s)]的燃燒熱,實驗步驟如下:常溫常壓下,用分析天平稱取0.64 g萘壓片并放入樣品盤中,密封后向鋼彈中充入過量氧氣,向熱量計中注入1.21 kg H2O(l),用電火花引發燃燒反應并立即打開攪拌器,記錄實驗數據,重復實驗三次。
回答下列問題:
(1)該裝置中缺少的實驗儀器是　　　　(填儀器名稱)。
(2)鋼彈(燃燒池)采用鋼制的原因是　　　　　　　　　　　　。
(3)樣品壓片壓太緊實會造成的結果是　　　　　　　 　　;若點火后沒有立即打開攪拌器(實驗儀器位置按圖示擺放的情況下),可能造成測得的物質燃燒熱的數值　　　　(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(4)該小組記錄實驗過程中溫度變化值為5.1 ℃,查得水的比熱容為4.18 J·g-1·℃-1,根據題給數據寫出表示萘燃燒熱的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(忽略電火花引燃時的熱量及萘本身的熱容誤差,焓變數據保留兩位小數)。
答案與分層梯度式解析
基礎過關練
1.D 2.D 3.C 4.D 6.A 7.B 8.D 9.D
1.D　ΔH的單位是kJ·mol-1,A錯誤;熱化學方程式中要標出各物質的聚集狀態,B錯誤;H2燃燒是放熱反應,ΔH小于0,C錯誤;硫在氧氣中燃燒是放熱反應,該熱化學方程式書寫正確,D正確。
2.D　本類題需注意三點:①ΔH與化學計量數的關系;②反應物、生成物的聚集狀態;③ΔH的“-”“+”。根據1 g H2燃燒生成液態水,放出142.9 kJ的熱量,則1 mol氫氣燃燒生成液態水放出285.8 kJ熱量,2 mol氫氣燃燒生成液態水放出571.6 kJ熱量,由此可知D正確。
3.C　由題圖可以看出, mol N2(g)和 mol H2(g)斷鍵吸收的能量為a kJ,1 mol N(g)和3 mol H(g)形成1 mol NH3(g)放出的能量為b kJ,所以N2(g)+H2(g) NH3(g)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1,而1 mol NH3(g)轉化為1 mol NH3(l)放出的熱量為c kJ,可知N2(g)+H2(g) NH3(l)　ΔH=(a-b-c) kJ·mol-1,N2(g)+3H2(g) 2NH3(l)　ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1。
4.D　在101 kPa時,1 mol H2完全燃燒生成H2O(l)時放出的熱量為H2的燃燒熱,而不是生成HCl,A項錯誤;ΔH數值應與方程式中各物質的化學計量數相對應,故2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=(-98.3 kJ·mol-1)×2=-196.6 kJ·mol-1,B項錯誤;H2SO4與Ba(OH)2反應生成BaSO4和H2O,故H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH<-114.6 kJ·mol-1,C項錯誤;31 g白磷的物質的量為0.25 mol,ΔH數值應與化學方程式中各物質的化學計量數相對應,故P4(白磷,s) 4P(紅磷,s)　ΔH=-4b kJ·mol-1,D項正確。
5.答案　(1)H2(g)+Cl2(g) HCl(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1
(2)2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-4b kJ·mol-1
(3)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.28 kJ·mol-1
(4)CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1
解析　(1)將1 g(0.5 mol)H2在Cl2中完全燃燒,放出92.4 kJ熱量,則H2(g)+Cl2(g) HCl(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
(2)解題導引:
則熱化學方程式為2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-4b kJ·mol-1。
(3)解題導引:
則熱化學方程式為C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.28 kJ·mol-1。
(4)解題導引:
則熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1。
6.A　燃燒熱是指在101 kPa時,1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量;可燃物中某些元素的指定產物:C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g)(易錯點),A正確。
7.B　設混合氣體中H2的物質的量為n,則C3H8的物質的量為1 mol-n,根據題意,有285.8 kJ·mol-1×n+2 220 kJ·mol-1×(1 mol-n)=1 252.5 kJ,解得n≈0.5 mol,則C3H8約為0.5 mol,所以混合氣體中H2和C3H8的物質的量之比是1∶1。
8.D　由②知CH3OH并不是完全燃燒,1 mol CH3OH(g)完全燃燒生成液態水和氣態二氧化碳時放出的熱量才是其燃燒熱,A錯誤;反應①的ΔH>0,而圖示的ΔH<0,B錯誤;由題給反應可知,反應①為吸熱反應,而反應②為放熱反應,C錯誤;同物質的量的同種物質,氣態時所具有的能量高于液態時所具有的能量,由②推知反應:CH3OH(l)+O2(g) CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJ·mol-1,D正確。
9.D　氫氣的燃燒熱為285.8 kJ·mol-1,則反應2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)的ΔH=-571.6 kJ·mol-1,由于液態水轉化為氣態水吸熱,則反應2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH>-571.6 kJ·mol-1,A正確;一氧化碳的燃燒熱為283.0 kJ·mol-1,2 mol一氧化碳燃燒放出566.0 kJ的熱量,則CO燃燒的熱化學方程式為2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566.0 kJ·mol-1,B正確;“煤炭燃燒得更旺”是因為少量固體碳在高溫下與水反應生成了可燃性氣體氫氣和CO,C正確;由于能量是守恒的,所以煤炭燃燒時加少量水,不可能使煤炭燃燒放出更多的熱量,故該同學的結論是錯誤的,D錯誤。
10.答案　(1)　
(2)1 560　
(3)CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 455 kJ·mol-1
解析　(1)以生成物1 mol H2O(l)作基準,確定a=,b=,c=1,d=。
(2)結合題圖及上述分析得C2H6(g)+O2(g) CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-520 kJ·mol-1,則乙烷的燃燒熱為520 kJ·mol-1×3=1 560 kJ·mol-1。
(3)結合題圖及上述分析可得CH3OCH3(g)+O2(g) CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-485 kJ·mol-1,則表示二甲醚燃燒熱的熱化學方程式為CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 455 kJ·mol-1。
能力提升練
1.A　判斷燃燒熱的熱化學方程式正誤時注意兩點:①可燃物的化學計量數是否為1;②是否生成指定的產物,如:C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g),A正確;在稀溶液中強酸和強堿反應生成1 mol水時的ΔH=-57.3 kJ·mol-1,酸堿中和反應的熱效應不僅與生成H2O的物質的量有關,還與酸、堿的強弱有關(易錯點),硫酸與氫氧化鋇反應生成硫酸鋇沉淀和水,有沉淀生成放出更多熱量,生成1 mol水放出的熱量大于57.3 kJ,B錯誤;N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1表示1 mol N2(g)與3 mol H2(g)完全反應生成2 mol NH3(g)時,放出熱量92.4 kJ,N2和H2生成NH3的反應為可逆反應,則0.5 mol N2和1.5 mol H2反應放出的熱量小于46.2 kJ,C錯誤;等量的C完全燃燒放出的熱量大于不完全燃燒放出的熱量,放熱反應的焓變為負值,則ΔH1<ΔH2,D錯誤。
2.答案　(1)①2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 048.8 kJ·mol-1　②反應放出熱量大、產生大量氣體　(2)Be(s)+O2(g) BeO(s)　ΔH=-564.3 kJ·mol-1
解析　(1)①N2H4(l)與N2O4(l)反應生成N2(g)和H2O(g),2 mol N2H4完全反應放出8×131.1 kJ=1 048.8 kJ的熱量,由此可寫出熱化學方程式。
(2)1 kg Be的物質的量為= mol,又因為1 kg Be完全燃燒放出的熱量為62 700 kJ,則1 mol Be完全燃燒放出的熱量為 kJ=564.3 kJ,Be與O2反應生成BeO固體,則其熱化學方程式為Be(s)+O2(g) BeO(s)　ΔH=-564.3 kJ·mol-1。
3.D　丙烷的燃燒熱為2 219.9 kJ·mol-1,A錯誤;正丁烷和異丁烷是同分異構體,等量的正丁烷比異丁烷燃燒放出的熱量多,說明正丁烷含有的能量高,物質含有的能量越高,物質越不穩定,所以穩定性:正丁烷<異丁烷,B錯誤;乙烷燃燒熱是1 559.8 kJ·mol-1,表示1 mol乙烷完全燃燒產生CO2氣體和液態水,放出1 559.8 kJ的熱量,則乙烷燃燒的熱化學方程式為2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-3 119.6 kJ·mol-1,C錯誤;相同物質的量的烷烴CnH2n+2,n越大,分子中含有的C、H原子數越多,物質完全燃燒放出的熱量越多,D正確。
4.答案　(1)溫度計　(2)鋼的導熱性好,使物質燃燒產生的熱量能及時傳遞給水(或其他合理答案)　(3)樣品燃燒不充分,實驗結果不準確　偏小
(4)C10H8(s)+12O2(g) 10CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-5 158.96 kJ·mol-1
解析　(1)該實驗需要測量溫度的變化,故缺少的實驗儀器是溫度計。
(2)鋼彈采用鋼制的原因是鋼的導熱性好,使物質燃燒產生的熱量能及時傳遞給水。
(3)樣品壓片壓太緊會導致樣品燃燒不充分,實驗結果不準確;未打開攪拌器熱量不能充分傳遞,溫度計測出的溫度偏低,燃燒熱的數值偏小。
(4)根據ΔH=-=
-×10-3 kJ·J-1≈
-5 158.96 kJ·mol-1,故表示萘燃燒熱的熱化學方程式為C10H8(s)+12O2(g) 10CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-5 158.96 kJ·mol-1。
14第一章　化學反應的熱效應
第一節　反應熱
第1課時　反應熱　焓變
基礎過關練
題組一　　化學反應與能量變化
1.《天工開物》中提到“明年,田有糞肥,土脈發燒,東南風助暖,則盡發炎火,大壞苗穗,此一災也。”下列反應中能量變化與上述不一致的是 (　　)
A.甲烷燃燒　　　　
B.鋁熱反應
C.碳酸鈣高溫分解　　　　
D.酸堿中和反應
2.下列民俗、詩句、諺語等包含吸熱反應的是 (　　)
A.千錘萬鑿出深山,烈火焚燒若等閑
B.民間焰火之最——確山打鐵花
C.只要功夫深,鐵杵磨成針
D.春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干
題組二　　反應熱與焓變
3.下列說法正確的是 (　　)
A.反應熱是1 mol物質參加反應時的能量變化
B.當反應放熱時ΔH>0,反應吸熱時ΔH<0
C.任何條件下,化學反應的焓變都等于化學反應的反應熱
D.在一定條件下,某一化學反應的熱效應取決于反應物和生成物總能量的相對大小
4.(易錯題)已知:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),反應過程中的能量變化情況如圖所示,曲線Ⅰ和曲線Ⅱ分別表示不使用催化劑和使用催化劑的兩種情況。下列判斷正確的是 (　　)
A.反應物的總能量低于生成物的總能量
B.該反應的ΔH=+91 kJ·mol-1
C.加入催化劑,該反應的ΔH變小
D.如果該反應生成液態CH3OH,則ΔH變小
題組三　　反應熱與化學鍵的關系
5.(教材習題改編)物質變化常常伴隨著能量變化,下圖表示N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中能量的變化情況,判斷下列說法錯誤的是 (　　)
A.該反應中反應物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量
B.2 mol氣態氧原子結合生成O2(g)時,能放出498 kJ能量
C.斷裂1 mol NO分子中的化學鍵,需要吸收632 kJ能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反應生成2 mol NO(g)的ΔH=-180 kJ·
mol-1
6.意大利羅馬大學的Fulvio Cacace等人獲得了極具理論研究意義的N4分子。N4分子的結構為,已知斷裂1 mol N—N鍵吸收193 kJ熱量,生成1 mol 鍵放出946 kJ熱量。根據以上信息和數據,則由N2氣體生成1 mol氣態N4的ΔH為　 (　　)
A.+734 kJ·mol-1　　　　B.+367 kJ·mol-1
C.-734 kJ·mol-1　　　　D.-367 kJ·mol-1
7.相關數據如下表:
化學鍵 N—H Cl—Cl H—Cl
斷裂1mol化學鍵需要吸收的能量/kJ 946 389 243 431
若反應2NH3(g)+3Cl2(g) N2(g)+6HCl(g)的反應熱為ΔH,下列有關說法正確的是 (　　)
A.ΔH=+450 kJ·mol-1
B.HCl比Cl2穩定
C.N—N鍵的鍵能約為315.3 kJ·mol-1
D.斷裂1 mol N—H鍵放出389 kJ能量
8.(經典題)已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量:鍵為946 kJ、OO鍵為498 kJ、N—N鍵為193 kJ、O—H鍵為463 kJ,則斷裂1 mol N—H鍵所需的能量是　 (　　)
A.194 kJ　 B.316 kJ　 C.391 kJ　 D.658 kJ
題組四　　中和反應反應熱的測定
9.在中和反應反應熱的測定實驗中,下列說法正確的是 (　　)
A.本實驗需要使用的儀器有容量瓶、量筒、燒杯、溫度計、玻璃攪拌器
B.最好使用2支溫度計,分別測量反應前酸與堿的初始溫度
C.實驗中用到的稀鹽酸和稀NaOH溶液濃度、體積均相等
D.測定中和反應反應熱時,使用玻璃攪拌器是為了加快反應速率,減小實驗誤差
10.某學生通過測定反應過程中所放出的熱量來計算中和反應的反應熱,將100 mL 0.5 mol·L-1的鹽酸與100 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應,回答下列問題:
已知:可以近似地認為酸堿稀溶液的密度、比熱容與水的相等,c=4.18 J·g-1·℃-1。
(1)從實驗裝置上看,圖中缺少的一種玻璃儀器是　　　　　　。
(2)簡易量熱計如果不蓋杯蓋,生成1 mol H2O(l)時所測得中和反應的反應熱(ΔH)將　　　　(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(3)實驗中改用80 mL 0.50 mol·L-1的鹽酸和80 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液進行反應,與上述實驗相比,二者所放出的熱量　　　　(填“相等”或“不相等”)。
(4)若用100 mL 0.5 mol·L-1的醋酸與100 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液進行上述實驗,發現體系溫度升高了3.0 ℃,該過程放出的熱量為　　　　。
(5)下列說法正確的是　　　　(填字母)。
A.向內筒中加入稀堿時,應當迅速加入
B.將用量筒量取好的稀鹽酸加入內筒后,應當快速用水沖洗量筒內壁剩余的稀鹽酸至內筒中,以免造成測量誤差
C.內筒洗凈后,未及時烘干,直接用該內筒進行實驗,對生成1 mol H2O(l)時所測得的中和反應的反應熱(ΔH)無影響
能力提升練
題組一　　從微觀和宏觀角度理解反應熱
1.研究表明,在一定條件下,氣態HCN(a)與CNH(b)兩種分子的互變反應過程能量變化如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.CNH(g)比HCN(g)穩定
B.HCN(g) CNH(g)為吸熱反應且反應條件一定為加熱
C.1 mol HCN(g)中的所有化學鍵全部斷開需要吸收186.5 kJ的能量
D.1 mol HCN(g)轉化為1 mol CNH(g)需要吸收59.3 kJ的能量
2.下列圖示與對應的敘述不相符的是 (　　)
(a)　　(b)
(c)　　(d)
A.(a)圖可表示鋅和稀硫酸反應過程中的能量變化
B.通過(b)圖可知石墨比金剛石穩定
C.由(c)圖可知,2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1
D.(d)圖是某反應A→C的能量變化曲線圖(E表示能量),反應中ΔH=E1+E3-E2-E4
題組二　　根據斷鍵、成鍵的能量變化計算ΔH
3.(經典題)已知:①SiCl4(g)+2H2(g) Si(g)+4HCl(g)　ΔH1;②Si(g)+O2(g) SiO2(g)　ΔH2。根據相關物質結構和表中提供的數據計算ΔH1、ΔH2分別為 (　　)
　
SiO2的晶體結構 單質硅的晶體結構
化學鍵 Si—Cl H—H Si—Si
鍵能/(kJ·mol-1) 360 436 176
化學鍵 H—Cl O O Si—O
鍵能/(kJ·mol-1) 431 498 460
A.+236 kJ·mol-1、-990 kJ·mol-1
B.-116 kJ·mol-1、-990 kJ·mol-1
C.-116 kJ·mol-1、-70 kJ·mol-1
D.+236 kJ·mol-1、-70 kJ·mol-1
4.已知某些共價鍵的鍵能(一定條件下,氣態分子中1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量)如表所示,下列說法不正確的是 (　　)
共價鍵 H—H F—F H—F H—Cl H—I
鍵能/(kJ·mol-1) 436 157 568 431 298
A.化學鍵的穩定性:H—IB.表中最易斷裂的共價鍵是F—F
C.H2(g)+F2(g) 2HF(g)　ΔH=+25 kJ·mol-1
D.431 kJ·mol-1>E(H—Br)>298 kJ·mol-1
答案與分層梯度式解析
基礎過關練
1.C 2.A 3.D 4.D 5.D 6.A 7.B 8.C
9.D
1.C　方法1:《天工開物》中的語句中涉及反應是放熱反應。甲烷的燃燒、鋁熱反應、酸堿中和反應皆為放熱反應,碳酸鈣高溫分解是吸熱反應,故選C。
方法2:可用排除法解題,分析選項A、B、D均為常見的放熱反應;C項碳酸鈣高溫分解為吸熱反應,與其他三項不同,故選C。
2.A　A項涉及碳酸鈣的分解,為吸熱反應;B項是鐵水燃燒發生化學反應,屬于放熱反應;C項涉及物質形態的變化,不是化學變化;D項涉及燃燒反應,為放熱反應。
名師點津　化學與傳統文化、科學技術、社會生活、環境問題密切相關,高考一般用傳統文化、科學先進技術、與社會生活聯系緊密的材料等作為載體命題,考查學生用化學知識解決問題的能力。
3.D　反應熱是指在等溫條件下,化學反應所吸收或釋放的熱量,對應的反應物不一定是1 mol,A錯誤;放熱反應的ΔH<0,吸熱反應的ΔH>0,B錯誤;恒壓條件下的反應熱等于焓變,C錯誤;一定條件下,若反應物總能量大于生成物的總能量,為放熱反應,反之為吸熱反應,D正確。
4.D　由題圖可知,該反應中反應物的總能量大于生成物的總能量,A錯誤;反應為放熱反應,而ΔH=生成物的總能量-反應物的總能量,焓變為負值,B錯誤;根據題圖,催化劑不影響反應的ΔH,C錯誤;反應為放熱反應,如果該反應生成液態CH3OH,會放出更多的熱量,放出熱量越多,ΔH越小,D正確。
易錯分析　比較ΔH大小時,應考慮“+”“-”,放出熱量越多,則ΔH越小;吸收熱量越多,則ΔH越大。
5.D　ΔH=(946+498-2×632) kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,該反應為吸熱反應,反應物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量,A項正確、D項錯誤;相同物質的量的同一化學鍵斷鍵時吸收的能量與成鍵時放出的能量相同,B、C項正確。
6.A　N2生成1 mol氣態N4的化學方程式為2N2(g) N4(g),根據ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量可得ΔH=(2×946-6×193) kJ·mol-1=+734 kJ·mol-1,A正確。
7.B　ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量=[(6×389+3×243)-(946+6×431)] kJ·mol-1=-469 kJ·mol-1,A錯誤;由斷裂1 mol化學鍵需要吸收的能量可推知HCl比Cl2穩定,B正確;斷裂1 mol N—N鍵需要吸收的能量不等于斷裂1 mol 鍵需要吸收的能量的,C錯誤;斷裂1 mol N—H鍵吸收389 kJ能量,D錯誤。
8.C　根據圖像信息,結合斷鍵、成鍵時的能量變化與ΔH的關系進行分析計算:
方法1:依據題圖分析,反應為N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g),反應的焓變ΔH1=-543 kJ·mol-1,反應的焓變=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量,設斷裂1 mol N—H鍵吸收的能量為x kJ,則[(193+4x+498)-(946+4×463)] kJ·mol-1=-543 kJ·mol-1,解得x=391。
方法2:根據圖示信息ΔH3=(-543 kJ·mol-1)-(-2 798 kJ·mol-1)=+2 255 kJ·mol-1,即斷裂1 mol N2H4(g)和1 mol O2(g)中化學鍵吸收的總能量為2 255 kJ,設斷裂1 mol N—H鍵吸收的能量為x kJ,1 mol N2H4中含有4 mol N—H鍵、1 mol N—N鍵,1 mol O2中含有1 mol O O鍵,可知4x+193+498=2 255,解得x=391。
9.D　該實驗中不需要容量瓶,A錯誤;為了減小實驗誤差,該實驗中最好使用同一支溫度計測定溫度,B錯誤;為確保鹽酸完全反應,實驗中NaOH溶液要稍過量,C錯誤;使用玻璃攪拌器是為了加快反應速率,使反應盡快完成,減少熱量的損失,減小實驗誤差,D正確。
10.答案　(1)玻璃攪拌器　(2)偏大　(3)不相等　(4)2.508 kJ　(5)A
解析　(1)根據簡易量熱計的構造可知該裝置缺少的儀器是玻璃攪拌器,它的作用是攪拌,使強酸和強堿充分反應,加快反應速率。
(2)簡易量熱計如果不蓋杯蓋,會有一部分熱量散失,但中和反應的焓變是負值,則生成1 mol H2O(l)時所測得中和反應的反應熱(ΔH)將偏大。
(3)反應放出的熱量和所用酸、堿的量有關,實驗中改用80 mL 0.50 mol·L-1的鹽酸和80 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液進行反應,與題述實驗相比,生成水的量減少,所放出的熱量減少。
(4)根據Q=cmΔt=4.18 J·g-1·℃-1×200 g×3 ℃=2 508 J=2.508 kJ,100 mL 0.5 mol·L-1的醋酸與100 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液反應生成0.05 mol水放出2.508 kJ熱量。
(5)向內筒中加入稀堿時,應當快速倒入,以減少熱量損失,A正確;將用量筒量取好的稀鹽酸加入內筒后,不能用水沖洗量筒內剩余的稀鹽酸至內筒,否則會導致鹽酸加入量增多,溶液質量增大,從而造成測量誤差,B錯誤;內筒中有殘留的水,導致溶液的最高溫度值偏低,從而對反應熱的測定造成影響,C錯誤。
能力提升練
1.D 2.A 3.A 4.C
1.D　等物質的量的CNH(g)的能量比HCN(g)高,則HCN(g)比CNH(g)穩定,A錯誤;據圖可知,HCN(g) CNH(g)為吸熱反應,但反應條件不一定是加熱,B錯誤;1 mol HCN(g)轉化成過渡態吸收186.5 kJ的能量,過渡態中有化學鍵存在,即1 mol HCN(g)中所有化學鍵全部斷開吸收的能量要大于186.5 kJ,C錯誤;據圖可知,1 mol HCN(g)轉化為1 mol CNH(g)需要吸收的能量為186.5 kJ-127.2 kJ=59.3 kJ,D正確。
2.A　(a)圖中生成物總能量高于反應物總能量,該反應為吸熱反應,而鋅和稀硫酸反應為放熱反應,A錯誤;(b)圖中金剛石的能量大于石墨,能量越低物質越穩定,則通過(b)圖可知石墨比金剛石穩定,B正確;由(c)圖可知,反應為吸熱反應,2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1,C正確;(d)圖是某反應A→C的能量變化曲線圖,反應中ΔH=E1+E3-E2-E4,D正確。
3.A　ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量,則ΔH1=[360×4+436×2-(176×2+431×4)] kJ·mol-1=+236 kJ·mol-1;ΔH2=(176×2+498-460×4) kJ·mol-1=-990 kJ·mol-1。
拓展延伸　以每個Si原子為研究對象,從題圖中不難看出1 mol SiO2中含4 mol Si—O鍵;在晶體硅中,每個Si—Si鍵由兩個硅原子形成,每個硅原子形成4個Si—Si鍵,所以1 mol Si中相當于含2 mol Si—Si鍵。
4.C　某化學鍵斷裂時需要吸收的能量越多,該化學鍵越穩定,即鍵能越大越穩定,化學鍵的穩定性:H—IE(H—Br)>298 kJ·mol-1,D正確。
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