2018-2019學年高中化學 第01章 化學反應與能量 專題1.1.2 熱化學方程式試題 新人教版選修4.doc

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專題1.1.2 熱化學方程式 一、熱化學方程式 1. 概念及表示意義 概念：能表示參加反應的__________和__________的關系的化學方程式，叫熱化學方程式。 意義：熱化學方程式不僅表明了化學反應中的________變化，也表明了化學反應中的_______變化。 ：H2(g)+O2(g)H2O（1） ΔH=?285. 8 kJmol?1，表示在25℃，101 kPa下，____ H2與____ O2完全反應生成____態(tài)水時______的熱量是285. 8 kJ。 2. 書寫 熱化學方程式各物質前的化學計量數(shù)只表示_________，不表示_________，因此，它可以是______數(shù)，也可以是_________或_________。對于相同物質的反應，當化學計量數(shù)不同時，其ΔH_________。即使化學計量數(shù)相同，當反應物、生成物的狀態(tài)不同時，ΔH_________。 二、中和熱 【答案】一、1．物質的量 反應熱 物質 能量 1 mol mol 液 放出 2．物質的量 分子（數(shù)） 整 小數(shù) 分數(shù) 不同 也不同 二、1．1 mol H2O ?57.3 kJmol?1 1．熱化學方程式的書寫 步驟1 寫方程——寫出配平的化學方程式； 步驟2 標狀態(tài)——用“s”、“l(fā)”、“g”、“aq”標明物質的聚集狀態(tài)； 步驟3 標條件——標明反應物的溫度和壓強(101 kPa、25 ℃時可不標注)； 步驟4 標ΔH——在方程式后寫出ΔH，并根據(jù)信息注明ΔH的“+”或“?”； 步驟5 標數(shù)值——根據(jù)化學計量數(shù)計算寫出ΔH的數(shù)值及單位。ΔH的單位一般為kJmol?1。 2．熱化學方程式正誤判斷的“四看” 一看：化學反應原理是否正確，化學方程式是否符合客觀事實。 二看：各物質的聚集狀態(tài)是否注明。 三看：ΔH的“?”和“+”是否正確。 四看：反應熱的數(shù)值與化學計量數(shù)是否相對應。 書寫熱化學方程式的注意事項 （1）注意測定的條件：需注明反應熱測定的溫度和壓強，如不注明條件，即指25℃，1.01105 Pa。 （2）注意ΔH的標注：化學方程式的右邊必須寫上ΔH，若為吸熱反應，ΔH為“+”，若為放熱反應，ΔH為“?”，單位一般為kJ/mol或kJmol?1；根據(jù)焓的性質，若化學方程式中各物質的系數(shù)加倍，則ΔH的數(shù)值也加倍；若反應逆向進行，則ΔH改變符號，但絕對值不變。 （3）注意物質的聚集狀態(tài)：反應熱的數(shù)值和符號與反應物和生成物的聚集狀態(tài)有關，因此必須注明物質的聚集狀態(tài)（s、l、g、aq）才能完整地體現(xiàn)出熱化學方程式的意義。熱化學方程式中不需要標出“↑”和“↓”。 （4）注意化學計量數(shù)：熱化學方程式中化學計量數(shù)表示參加反應的各物質的物質的量，可為整數(shù)或分數(shù)；而普通化學方程式中化學計量數(shù)宏觀上表示各物質的物質的量，微觀上表示原子分子數(shù)目，只能為整數(shù)，不能為分數(shù)。 （5）注意ΔH單位的意義：熱化學方程式中，ΔH的單位為kJmol?1。這里的“mol?1”不表示具體物質，而是表示“1 mol反應”或“1 mol反應進度”，指“1 mol特定的反應組合”。如“H2(g)+O2(g)H2O（1） ΔH=?285. 8 kJmol?1”，“1 mol反應”指“1 mol H2(g)與mol O2(g)生成1 mol H2O(l)”這一特定反應組合。 （6）注意可逆反應ΔH的意義：不論化學反應是否可逆，熱化學方程式中的ΔH都表示反應進行到底時的能量變化。 在25℃、101 kPa下，1 g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22.68 kJ，下列熱化學方程式正確的是 A．CH3OH(l)＋O2(g)CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋725.76 kJ/mol B．2CH3OH(l)＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝?1451.52 kJ/mol C．2CH3OH(l)＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝?725.76 kJ/mol D．2CH3OH(l)＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋1451.52 kJ/mol 【思路點撥】 【答案】B 化學方程式 熱化學方程式 化學計量數(shù) 整數(shù)，既可以表示微粒個數(shù)，又可以表示物質的量 既可以是整數(shù)也可以是分數(shù)，只表示該物質的物質的量 物質狀態(tài) 不要求注明 必須在化學式后注明 正負號及單位 無 必須注明 意義 表明了化學反應中的物質變化 不僅表明化學反應中的物質變化，還表明了化學反應中的能量變化 遵循規(guī)律 質量守恒 質量守恒和能量守恒 2.中和熱的測定 反應熱的數(shù)據(jù)可以運用理論計算求得，也可以通過實驗測得。測定反應熱的儀器——量熱計，如下圖所示。 【實驗目的】 測定強酸與強堿反應的反應熱，體驗化學反應的熱效應。 【實驗原理】 通過測定一定量的酸、堿溶液在反應前后溫度的變化，計算反應放出的熱量，由此得中和熱。 【實驗裝置】 【實驗用品】 大燒杯（500 mL）、小燒杯（100 mL)、環(huán)形玻璃攪拌棒、量筒（50 mL)兩個、溫度計、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個小孔）、鹽酸（0.50 molL?1）、氫氧化鈉溶液（0. 55 molL?1） 【實驗說明】 （1）中和熱的測定實驗中，NaOH溶液的濃度稍大于鹽酸的濃度是確保HCl反應完全。若采用的酸、堿濃度相等，可采用堿體積稍過量的方法達到這個目的。 （2）中和熱的計算公式 ΔH= kJ/mol （3）實驗中若用弱酸（或弱堿）代替強酸（或強堿），因弱酸（或弱堿）電離出H+（或OH?）需要吸收熱量，故測定的中和熱的數(shù)值偏?。蝗粲脻饬蛩崤c強堿反應測定中和熱，因濃硫酸稀釋要放熱，故測定的中和熱的數(shù)值偏大。 【實驗步驟】 【誤差分析】 誤差分析依據(jù) 各因素主要影響（）。若（）偏大，則|ΔH |偏大；若（）偏小，則|ΔH |偏小。 誤差分析 引起誤差的實驗操作 t終?t始 |ΔH | 保溫措施不好 偏小 偏小 攪拌不充分 偏小 偏小 所用酸、堿濃度過大 偏大 偏大 用同濃度的氨水代替NaOH溶液 偏小 偏小 用同濃度的醋酸代替鹽酸 偏小 偏小 用等濃度的NaOH溶液和鹽酸實驗 偏小 偏小 中和熱是反應熱的一種，其ΔH<0；中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質的溶解熱、電解質電離吸收的熱量等。 只有強酸和強堿的稀溶液才能保證H＋(aq)＋OH?(aq)H2O(l)的中和熱為57.3 kJ/mol，因為濃酸和濃堿在稀釋時會放熱，而弱酸和弱堿在中和反應中電離時吸收能量，其中和熱一般小于57.3 kJ/mol，。 中和熱通常是由實驗測得的。在書寫表示中和熱的熱化學方程式時，應以生成1 mol H2O為基準，配平其余物質的化學計量數(shù)。 寫中和熱的熱化學方程式時生成的水必須為1 mol，而寫中和反應的熱化學方程式時生成水的物質的量可為任意值。 50 mL 0.50 molL?1鹽酸與50 mL 0.55 mol L?1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應，通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}： （1）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是________________________________。 （2）燒杯間填滿碎紙條的作用是______________。 （3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 （4）實驗中改用60 mL 0.50 mol L?1鹽酸跟50 mL 0.55 mol L?1 NaOH溶液進行反應，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”)，簡述理由：__________________________。 （5）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”，下同)；用50 mL 0.50 mol L?1 NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會__________。 【答案】 （1）環(huán)形玻璃攪拌棒 （2）減少實驗過程中的熱量損失 （3）偏小 （4）不相等 相等 因為中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O所放出的熱量，與酸堿的用量無關 （5）偏小 偏小 1．在進行中和熱的測定中，下列操作錯誤的是 A．反應前酸、堿溶液的溫度要相同 B．測量溶液的溫度計要一直插在溶液中 C．為了使反應均勻進行，可以向酸(堿)中分次加入堿(酸) D．為了使反應更完全，可以使酸或堿適當過量 2．為了測定酸堿反應的中和熱，計算時至少需要的數(shù)據(jù)是 ①酸溶液的濃度和體積 ②堿溶液的濃度和體積 ③比熱容 ④反應后溶液的質量(單位：g) ⑤生成水的物質的量 ⑥反應前后溫度變化 ⑦操作所需的時間 A．①②③⑥ B．①③④⑤ C．③④⑤⑥ D．全部 3．下列熱化學方程式書寫不正確的是 A．2SO2+O22SO3 ΔH=?196.6 kJmol?1 B．H2(g)+O2(g)H2O（1） ΔH=?285.8 kJ mol?1 C．2H2(g)+O2(g)2H2O（1） ΔH=?571.6 kJ mol?1 D．C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=?393.5 kJ mol?1 4．含有11.2 g KOH的稀溶液與1 L 0.1 mol/L的H2SO4溶液反應，放出11.46 kJ的熱量，表示該反應中和熱的熱化學方程式為 A．KOH(aq)＋H2SO4(aq)K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝+57.3 kJ/mol B．2KOH(aq)＋H2SO4(aq)K2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝+114.6 kJ/mol C．2KOH(aq)＋H2SO4(aq)K2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝?114.6 kJ/mol D．KOH(aq)＋H2SO4(aq)K2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝?57.3 kJ/mol 5．利用簡易量熱計測量室溫下鹽酸與氫氧化鈉溶液中和反應的反應熱，下列措施不能提高實驗精度的是 A．利用移液管(精確至0.01 mL)代替量筒(精確至0.1 mL)量取反應液 B．快速將兩溶液混合，勻速攪拌并記錄最高溫度 C．在內(nèi)、外筒之間填充隔熱物質，防止熱量損失 D．用量程為500℃的溫度計代替量程為100℃的溫度計測量反應液溫度 6．將V1 mL 1.00 molL－1 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．該實驗表明化學能可以轉化為熱能 C．NaOH溶液的濃度約為1.00 molL－1 D．該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應 7．50 mL 1.0 molL－1鹽酸跟50 mL 1.1 molL－1氫氧化鈉溶液在圖示裝置中進行中和反應，并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。試回答下列問題： （1）大小燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是________________________________________。 （2）________(填“能”或“不能”)將環(huán)形玻璃攪拌棒改為環(huán)形銅棒，其原因是________________________。 （3）大燒杯上如不蓋泡沫塑料蓋板，對求得反應熱數(shù)值的影響是________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。 （4）如果改用60 mL 1.0 molL－1鹽酸跟50 mL 1.1 molL－1氫氧化鈉溶液進行反應，則與上述實驗相比，所放出熱量__________(填“增加”、“減少”或“不變”)，理由是________________________________。 8．[2018北京卷]我國科研人員提出了由CO2和CH4轉化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催化反應歷程。該歷程示意圖如下。 下列說法不正確的是 A．生成CH3COOH總反應的原子利用率為100% B．CH4→CH3COOH過程中，有C―H鍵發(fā)生斷裂 C．①→②放出能量并形成了C―C鍵 D．該催化劑可有效提高反應物的平衡轉化率 9．[2017北京節(jié)選]TiCl4是由鈦精礦（主要成分為TiO2）制備鈦（Ti）的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCl4的流程示意圖如下： （1）氯化過程：TiO2與Cl2難以直接反應，加碳生成CO和CO2可使反應得以進行。 已知：TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJmol-1 2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=?220.9 kJmol-1 ① 沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學方程式：_______________________。 ② 氯化過程中CO和CO2可以相互轉化，根據(jù)如圖判斷：CO2生成CO反應的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判斷依據(jù)：________________________________________。 1．【答案】C 【解析】分次加入混合時，容易造成熱量損失，使測試結果不準確。 2．【答案】C 【解析】根據(jù)ΔH＝－ kJmol－1可知，C正確。 3．【答案】A 【解析】書寫熱化學方程式要注明反應物和生成物的狀態(tài)。 4．【答案】D 5．【答案】D 【解析】A項，提高所用試劑量的準確度可提高測量反應熱的精確度；B、C項都能減少熱量散失，可提高實驗精度；D項，溫度計用500℃量程，最小刻度變大，測定溫度不準確，使實驗精度降低。 6．【答案】B 【解析】實驗所測量的溫度不是環(huán)境溫度，而是反應后溶液的溫度；根據(jù)圖像，當V1＝30 mL時，反應混合液溫度最高，說明此時二者恰好完全反應，V2＝20 mL，1.00 molL－130 mL＝c(NaOH)20 mL，c(NaOH)＝1.5 molL－1；NH4Cl(s)與Ba(OH)28H2O(s)的反應也有水生成，但該反應是吸熱反應。 7．【答案】（1）減少熱量散失 （2）不能 銅棒傳導熱的能力較強，使熱量散失較多 （3）偏低 （4）增加 反應消耗的酸、堿增多，放出熱量增加 8．【答案】D 【解析】A項，根據(jù)圖示CH4與CO2在催化劑存在時生成CH3COOH，總反應為CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一種生成物，原子利用率為100%，A項正確；B項，CH4選擇性活化變?yōu)棰龠^程中，有1個C-H鍵發(fā)生斷裂，B項正確；C項，根據(jù)圖示，①的總能量高于②的總能量，①→②放出能量，對比①和②，①→②形成C-C鍵，C項正確；D項，催化劑只影響化學反應速率，不影響化學平衡，不能提高反應物的平衡轉化率，D項錯誤；答案選D。 9．【答案】（1）①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=-45.5 kJ/mol ②> 隨溫度升高，CO含量增大，說明生成CO的反應是吸熱反應 【解析】（1）①生成TiCl4和CO的反應方程式為TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，兩式相加，ΔH進行相應的加減，得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=ΔH1+ΔH2=(?220.9 kJmol-1)+(+175.4 kJmol-1)= ?45.5 kJmol?1。 ②根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，CO的濃度增加，CO2濃度降低，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，即ΔH>0。 空氣凈化器 空氣凈化器又稱空氣清潔器、空氣清新機、凈化器，是指能夠吸附、分解或轉化各種空氣污染物（一般包括PM2.5、粉塵、花粉、異味、甲醛之類的裝修污染、細菌、過敏原等），有效提高空氣清潔度的家電產(chǎn)品，主要分為家用、商用、工業(yè)、樓宇。 空氣凈化器中有多種不同的技術和介質，使它能夠向用戶提供清潔和安全的空氣。常用的空氣凈化技術有：吸附、負（正）離子、催化、光觸媒技術等；材料技術主要有：光觸媒、活性炭、合成纖維、HEAP高效材料、負離子發(fā)生器等?，F(xiàn)有的空氣凈化器多采用復合型，即同時采用了多種凈化技術和材料介質。