化学选修4 化学反应原理第一节 化学反应与能量变化第2课时课后作业题

第2课时　热化学方程式

[目标要求]　1.知道热化学方程式的意义。2.知道影响反应热大小的因素。3.会写热化学方程式。4.能熟练判断热化学方程式的正误。5.了解中和热的含义及测定方法。

一、热化学方程式

1．概念

能表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式叫做热化学方程式。

2．表示意义

(1)热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的热量变化。

(2)热化学方程式中物质的化学计量数，表示实际参加反应的反应物的物质的量和实际生成的生成物的物质的量。

(3)热化学方程式中的反应热与反应物、生成物的物质的量相对应。

3．书写热化学方程式的注意事项

(1)注明物质的聚集状态；

(2)标出对应的反应热；

(3)标明反应所处的外界条件(常温常压时，可不注明)。

二、中和热的测定

1．实验原理

在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol_H2O，这时的反应热叫做中和热。

2．注意事项

(1)碱液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和。

(2)操作时动作要快目的是尽量减少热量的损失。

(3)实验中若使用了弱酸或弱碱，会使测得中和热的数值偏小。

知识点一　热化学方程式的概念和意义

1．下列说法正确的是(　　)

A．书写热化学方程式时，只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可

B．凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应

C．表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式

D．氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－483.6 kJ

答案　C

解析　A项，热化学方程式还应注明各物质的聚集状态；B项，放热反应有时在点燃或加热时才能发生；D项，ΔH的单位错误。

2．热化学方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1表示(　　)

A．碳和水反应吸收131.3 kJ能量

B．1 mol碳和1 mol水反应生成1 mol一氧化碳和1 mol氢气并吸收131.3 kJ热量

C．1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气并吸收131.3 kJ热量

D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kJ

答案　C

解析　依据反应热的概念，表示按照热化学方程式计量数的物质的量反应时吸收或放出的热量，单位是kJ·mol－1，该热化学方程式表示1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气并吸收131.3 kJ的热量，特别要指明水的状态。

知识点二　热化学方程式的书写及正误判断

3.分析图中的能量变化情况，下列正确的是(　　)

A．2A＋B===2C　ΔH<0                 B．2C===2A＋B　ΔH<0

C．2A(g)＋B(g)===2C(g)　ΔH<0          D．2A(g)＋B(g)===2C(g)　ΔH>0

答案　D

解析　A、B选项没注明物质状态，且ΔH的符号错误，均不正确。根据图象先确定物质总能量的相对关系，再确定放热：2C(g)===2A(g)＋B(g)　ΔH<0或吸热：2A(g)＋B(g)

===2C(g)　ΔH>0。

4．已知在1×105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是(　　)

A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)      ΔH＝＋242 kJ·mol－1

B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)     ΔH＝－484 kJ·mol－1

C．H2(g)＋O2(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　氢气燃烧是放热反应，其ΔH应为负值，故C、D错误；2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，而B是生成液态水，所以B也是错误的；反应逆向进行，ΔH符号相反，因此A是正确的。

知识点三　中和热

5.50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题：

(1)大小烧杯间填满碎纸条的作用是

________________________________________________________________________。

(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。结合日常生活的实际该实验在______中进行效果更好。

(3)实验中改用60 m L 0.50 mol·L－1盐酸与 50 m L 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，简述理由__________________________________________。

(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________；用50 m L 0.5 mol·L－1 NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会

________________________________________________________________________。

(均填“偏大”、“偏小”或“无影响”)

答案　(1)减少实验过程中的热量损失　(2)偏小　保温杯　(3)不相等　相等　因中和热是在稀溶液中，1 mol H＋和1 mol OH－发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，与酸碱的用量无关　(4)偏小　偏小

解析　要掌握实验操作要点：①量热计保温效果要好；②酸碱溶液的浓度要小；③酸碱一方要过量；④操作迅速准确，减少热量损失；⑤及时准确记录数据。中和热是在稀溶液中，1 mol H＋和1 mol OH－发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，强酸与强碱反应的实质是H＋＋OH－===H2O，计算出来的中和热是相同的。

练基础落实

1．已知热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1＝－571.6 kJ·mol－1，则关于热化学方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH2＝？的说法中正确的是(　　)

A．热化学方程式中化学计量数表示分子数

B．该反应ΔH2大于零

C．该反应的ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1

D．该反应可表示36 g水分解时的热效应

答案　B

解析　ΔH2与ΔH1符号相反，数值相等，故ΔH2＝＋571.6 kJ·mol－1；D选项没有指明36 g水的状态，故D项错误。

2．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　)

A．2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量

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

C．在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol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个氟化氢气体分子放出270 kJ热量

答案　C

解析　A项中用L做单位是错误的，因为热化学方程式的化学计量数表示物质的量；B项中放出热量小于270 kJ是错误的，应大于270 kJ；D项中说几个分子间反应是错误的；C项正确。

3．已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是(　　)

A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)    ΔH＝－4b kJ·mol－1

B．C2H2(g)＋O2(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　乙炔燃烧是放热反应，ΔH＜0，则排除B、D两选项；又因反应生成1 mol二氧化碳气体时，放出热量为b kJ，则生成4 mol CO2(g)应放出热量4b kJ，故A正确，C不正确。

4．已知强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示为

H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)   ΔH＝－57.3 kJ·mol－1

对下列反应：

CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1

H2SO4(浓)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－Q2 kJ·mol－1

HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－Q3 kJ·mol－1

上述反应均在溶液中进行，则下列Q1、Q2、Q3的关系正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　

A．Q2>Q3>Q1           B．Q2>Q1>Q3        C．Q1＝Q2＝Q3       D．Q2＝Q3>Q1

答案　A

解析　由题意知，HNO3和NaOH反应放出的热量为中和热，醋酸中存在电离平衡，其电离过程要吸收热量，故Q1<Q3，而浓H2SO4稀释放热，Q2>Q3，故Q1<Q3<Q2。

5．已知：

(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1

(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1

(3)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝c kJ·mol－1

(4)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH4＝d kJ·mol－1

下列关系式中正确的是(　　)

A．a<c<0          B．b>d>0             C．2a＝b<0            D．2c＝d>0

答案　C

解析　抓比较的关键。该反应是放热反应，ΔH<0；(1)与(2)是生成H2O的状态一样，但物质的计量数是2倍关系，2a＝b；同理比较(3)、(4)得：2c＝d，由于H2O(g)===H2O(l)是放热反应，ΔH<0，故c<a，d<b，综合考虑，仅C选项符合题意。

练方法技巧

可逆反应的反应热分析技巧

6．工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3气体，已知该反应为放热反应。现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则下列热化学方程式正确的是(　　)

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)＋O2(g) SO3(g)    ΔH＝＋98.3 kJ·mol－1

D．SO2(g)＋O2(g) SO3(g)    ΔH＝－196.6 kJ·mol－1

答案　A

练综合拓展

7．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6 kJ·mol－1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于(　　)

A．－67.7 kJ·mol－1                    B．－43.5 kJ·mol－1

C．＋43.5 kJ·mol－1                    D．＋67.7 kJ·mol－1

答案　C

解析　强酸和强碱反应的中和热为55.6 kJ·mol－1，当氢氰酸与氢氧化钠反应时，由于氢氰酸为弱酸，存在氢氰酸的电离反应，该反应为吸热反应，故两者反应时放出的热量较强酸和强碱反应放出的热量少，两者的差值(55.6－12.1＝43.5)就是氢氰酸在水溶液中电离吸收的热量的数值，电离反应吸热，ΔH为正值，故C项正确。

8．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

现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3 695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　)

A．1∶1             B．1∶3            C．1∶4            D．2∶3

答案　B

解析　设112L即5 mol混合气体中H2的物质的量为x，则285.8x＋890(5－x)＝3 695，解得：x＝1.25 mol。则n(H2)∶n(CH4)＝1.25 mol∶3.75 mol＝1∶3。

9．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol－1

某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.76 kJ热量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量分别为______________。

答案　0.2 mol、0.2 mol

解析　由题意知：反应生成3.6 g H2O(l)，故H2的物质的量为＝0.2 mol。

0.2 mol H2完全燃烧放出的热量为×0.2 mol＝57.16 kJ，故CO完全燃烧放

出的热量为113.76 kJ－57.16 kJ＝56.6 kJ，所以CO的物质的量为＝0.2

mol。