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第二单元 化学反应中的热量
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基础达标·对点练
知识点一：化学反应中的能量变化
1．下列说法中正确的是( )
A．反应是放热还是吸热取决于反应物和生成物的总能量的相对大小
B．放热反应在常温下一定很容易发生
C．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
D．化学反应中的能量变化都表现为热能的变化
解析：反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量为吸热反应，故A正确；放热反应、吸热反应与反应条件无关，故B、C错误；化学反应中的能量变化可以表现为热能、电能等，故D错误。
答案：A
2．下列有关能量变化的说法中错误的是( )
A．若反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是吸热反应
B．1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的热能，则石墨比金刚石稳定
C．化学变化中的能量变化主要由化学键的变化引起
D．化学变化必然伴随发生能量变化
解析：反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应必为放热反应，选项A错误； 1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的能量，说明金刚石的能量比石墨高，而能量越高越不稳定，选项B正确；化学反应中的能量变化主要是旧键断裂需要吸热和形成新键放出热量引起的，选项C正确；任何化学反应都是断裂旧键形成新键的过程，化学键的断裂和生成会吸收能量和释放能量，选项D正确。答案选A。
答案：A
3．下列各图是表示相应变化的能量关系图，其中正确的是( )
解析：活泼金属与酸的反应为放热反应，反应物能量高于生成物，图象不符合，故A错误；植物光合作用是绿色植物把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的有机物中的过程，过程中反应物能量低于生成物，图象不符合，故B错误；天然气燃烧是放热反应，反应物的能量高于生成物，图象符合，故C正确；H2和Cl2的反应过程中断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，反应放出的能量高于吸收的能量，反应是放热反应，反应物能量高于生成物，图象不符合，故D错误。故选C。
答案：C
4.从能量的角度看，断开化学键要________， 形成化学键要________。已知拆开1 mol H—H键、1 mol I—I键、1 mol H—I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ，则由氢气和碘反应生成1 mol HI需要________(填“放出”或“吸收”)________kJ的热量。当反应物的总能量高于生成物总能量时，该反应为________反应；当反应物的总能量低于生成物总能量时，该反应为________反应。
解析：化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，从能量的角度看，断开化学键要吸收能量，形成化学键要释放能量。氢气与碘反应的化学方程式：H2＋I2===2HI，依据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，生成2 mol HI，ΔH＝436 kJ＋151 kJ－299 kJ×2＝－11 kJ/mol，则生成1 mol HI放出的热量为 kJ＝5.5 kJ；依据能量守恒定律：当反应物的总能量高于生成物总能量时，反应放热；当反应物的总能量低于生成物总能量时，反应吸热。
答案：吸收能量 放出能量 放出 5.5 放热 吸热
5．(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H2＋O2===2H2O。已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是________(填“A”或“B”)。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表所示：
化学键
H—H
O===O
H—O
键能kJ/mol
436
496
463
则生成1 mol水可以放出热量________kJ。
(2)以下反应：①木炭与水制备水煤气 ②氯酸钾分解 ③炸药爆炸 ④酸与碱的中和反应 ⑤生石灰与水反应制熟石灰 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体反应 ⑦气态水液化，属于放热反应的有：____________(填序号)，写出反应⑥的化学方程式___________________________________________________。
解析：(1)2H2＋O2===2H2O是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，能正确表示该反应中能量变化的是A；根据2H2＋O2===2H2O，反应放热2×436＋496－4×463＝484 kJ/mol，生成1 mol水可以放出热量242 kJ。(2)放热反应主要有化合反应、中和反应、燃烧反应；吸热反应主要有分解反应、以C为还原剂的氧化还原反应、铵盐与碱的反应。属于放热反应的有③炸药爆炸，④酸与碱的中和反应，⑤生石灰和水的化合反应；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应生成氯化钡、氨气、水，化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。
答案：(1)A 242 (2)③④⑤ Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
知识点二：热化学方程式
6．热化学方程式中要注明物质状态的原因是( )
A．便于判断性质
B．物质呈现的状态跟它所含能量有关
C．便于计算
D．为了区别一般的化学方程式
解析：物质呈现的状态跟它所含能量有关，因此热化学方程式中要注明物质状态，答案选B。
答案：B
7．已知在25 ℃，101 kPa下，57 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出2 758.80 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g) ΔH＝－48.40 kJ·mol－1
B．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 517.6 kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g) ΔH＝＋5 517.6 kJ·mol－1
D．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－48.40 kJ·mol－1
解析：57 g C8H18燃烧生成CO2和H2O(l)放出2 758.80 kJ热量，则1 mol C8H18燃烧生成CO2和H2O(l)放出×2 758.80 kJ＝5 517.6 kJ热量，反应放热，ΔH<0，故B正确。
答案：B
8．已知下列物质燃烧的热化学方程式分别为：
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283 kJ·mol－1
C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是( )
A．H2(g) B．CO(g)
C．C8H18(l) D．CH4(g)
解析：1 g H2放出的热量为＝142.9 kJ；1 g CO放出热量为≈10.1 kJ；1 g C8H18放出热量≈48.40 kJ；1 g CH4放出热量为＝55.6 kJ，所以等质量燃烧时，CO放出热量最少。
答案：B
9．下列关于热化学方程式和反应的热效应的叙述中，正确的是( )
A．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g) ΔH1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2
B．一定条件下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3放热19.3 kJ，热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1
C．已知OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀硫酸溶液与稀氢氧化钡溶液反应的反应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1
D．相同条件下，2 mol氢原子所具有的能量大于1 mol氢分子所具有的能量
解析：C完全燃烧放热多，放热越多ΔH越小，所以ΔH1<ΔH2，故A错误；合成氨是可逆反应，反应物0.5 mol N2和1.5 mol H2不能完全转化，而热化学方程式中是指完全转化时的能量变化，故B错误；稀硫酸溶液与稀氢氧化钡溶液反应时生成的盐为不溶盐，则其生成1 mol水放出的热不是中和热，故C错误；相同条件下，能量越小越稳定，H原子稳定性小于氢气分子，则相同条件下，2 mol氢原子所具有的能量大于1 mol氢分子所具有的能量，故D正确，答案为D。
答案：D
10．写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 366.8 kJ热量。
_______________________________________________________________。
(2)2 mol C2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2 599.2 kJ热量。
________________________________________________________________。
(3)1 mol C(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量。
_______________________________________________________________。
(4)4 g CO在氧气中燃烧生成CO2，放出9.6 kJ热量，写出CO燃烧的热化学方程式__________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(5)已知断裂1 mol H2(g)中的H—H键需要吸收436 kJ的能量，断裂1 mol O2中的共价键需要吸收496 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H—O键放出463 kJ的能量，则H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)的热化学方程式为__________________________________________________________________。
(6)2010年广州亚运会选用的“潮流”亚运会火炬，它将中国传统文化、奥运精神以及现代科技融为一体。火炬内熊熊火焰来源于丙烷的燃烧，丙烷是一种优良的燃料。根据下图所示的两个图写出相应的热化学方程式。
图1_______________________________________________，
图2________________________________________________。
解析：此题考查了热化学方程式的书写。热化学方程式的书写应注明物质的聚集状态，化学计量数与ΔH要匹配，以及通过化学键的键能，反应物和生成物总能量的高低来计算反应的ΔH，还应注意ΔH的正负值及单位kJ·mol－1。
答案：(1)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1
(2)2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－2 599.2 kJ·mol－1
(3)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1
(4)CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－67.2 kJ·mol－1
(5)H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－242 kJ·mol－1
(6)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2 215 kJ·mol－1
3CO2(g)＋4H2O(l)===C3H8(g)＋5O2(g)
ΔH＝＋2 215 kJ·mol－1
能力提升·速达标
1．H2和I2在一定条件下能发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，已知：
下列说法不正确的是( )
A．反应物的总能量高于生成物的总能量
B．向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ
C．断开2 mol H—I键所需能量约为(c＋b＋a)kJ
D．断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量大于断开2 mol H—I键所需能量
解析：H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，反应是放热反应，反应物能量高于生成物，A正确；反应是可逆反应不能进行彻底，依据焓变意义分析，向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ，B正确；ΔH＝反应物断裂化学键吸收的能量－生成物形成化学键放出的能量＝b kJ·mol－1＋c kJ·mol－1－2x＝－a kJ·mol－1，得到断开2 mol H—I键所需能量约为(a＋b＋c)kJ，C正确；断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，反应是放热反应，所以形成化学键放出的能量大于断裂化学键吸收的能量，断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量小于断开2 mol H—I键所需能量，D错误，答案选D。
答案：D
2．充分燃烧一定质量的丁烷(C4H10)放出的热量为yQ，经测定，完全吸收它生成的二氧化碳需消耗5 mol·L－1KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则燃烧1 mol丁烷放出的热量为( )
A．4yQ B．5yQ
C．8yQ D．16yQ
解析：CO2～2KOH～K2CO3，n(CO2)为0.25 mol，生成0.25 mol CO2所需C4H10为 mol，放出热量yQ，即C4H10～yQ,1 mol C4H10放出的热量为16yQ。
答案：D
3．研究表明，化学反应的能量变化与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单地理解为断开1 mol化学键时所需吸收的能量。下表是部分化学键的键能数据：
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能kJ·mol－1
197
360
499
X
已知白磷的燃烧方程式为P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s)，该反应放出热量2 378.0 kJ，且白磷分子结构为正四面体，4个磷原子分别位于正四面体的四个顶点，白磷完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中X为( )
A．434 B．335
C．237 D．188
解析：白磷燃烧的热化学方程式为P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH＝－2 378.0 kJ·mol－1，根据题意及P4O10的结构可知，1 mol P4分子中含有6 mol P—P键，1 mol P4O10分子中含有12 mol P—O键和4 mol P===O键，则有6×197 kJ·mol－1＋5×499 kJ·mol－1－4X kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－2 378 kJ·mol－1，解得X＝433.75。
答案：A
4．城市使用的燃料，现大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭和水蒸气反应制得，故又称水煤气。
(1)试写出制取水煤气的主要反应的化学方程式______________________________________。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2 220.0 kJ·mol－1
已知CO气体燃烧的热化学方程式为
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－282.57 kJ·mol－1
试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生热量的比值约为________。
(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
试比较同质量的氢气和丙烷燃烧，产生热量的比值约为________。
(4)氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是________。
解析：(1)制取水煤气的化学方程式为C＋H2O(g)CO＋H2。(2)同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生热量之比为≈。(3)相同质量的氢气和丙烷，它们的物质的量之比为22∶1，产生热量之比为≈。(4)氢气是未来最理想的能源，具有热值高、来源丰富、无污染等优点。
答案：(1)C＋H2O(g)CO＋H2
(2)39∶5 (3)14∶5 (4)来源丰富，无污染
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