内容正文:
第二单元 化学反应中的热
第1课时 放热反应与吸热反应 热化学方程式
一、必备知识基础
1.下列反应过程中的能量变化不符合图示的是( )
A.石灰石分解
B.灼热的炭与二氧化碳反应
C.氢氧化钡晶体和氯化铵的反应
D.铁与盐酸的反应
2.下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是( )
A.凡是需要加热的反应都是吸热反应
B.放热反应在常温下一定很容易发生
C.化学反应中的能量变化都表现为热量的变化
D.化学反应中一定伴随着能量变化
3.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个氟化氢分子放出270 kJ热量
4.下列热化学方程式书写正确的是( )
A.2SO2+O22SO3 ΔH=-196.6 kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ
D.C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=393.5 kJ·mol-1
5.某化学兴趣小组进行了如下实验探究化学反应中的能量变化。
实验一:在一支试管中加入2 mL 2 mol·L-1的盐酸,再插入用砂纸打磨过的镁条,观察到有气泡产生,同时试管外壁发热。
实验二:将Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体一起放入小烧杯中,用玻璃棒搅拌,闻到有刺激性气味的气体产生,同时发现小烧杯外壁温度明显降低。
(1)实验一的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,写出该反应的离子方程式: 。
(2)实验二的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,写出该反应的化学方程式: 。
(3)从上述实验可以得出的结论是 。
6.判断吸热反应与放热反应。
(1)反应A+B→C(放热)分两步进行①A+B→X(吸热);②X→C(放热)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是 。
(2)写出298 K时,下列反应的热化学方程式:
①1 mol HgO(s)分解为液态汞和氧气,吸热90.7 kJ: 。
②16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量: 。
③2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6 kJ的热量: 。
二、能力素养提升
7.下列反应中,既属于吸热反应又属于氧化还原反应的是( )
A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
B.铝与稀盐酸
C.灼热的炭与水蒸气生成一氧化碳和氢气的反应
D.铝热反应
8.已知热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH1=-241.8 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2
③H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol-1
④2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH4
下列关系正确的是( )
A.ΔH1<ΔH3 B.ΔH2>ΔH4
C.ΔH1=2ΔH2 D.ΔH3<ΔH4
9.在一定条件下,将64 g二氧化硫气体氧化成三氧化硫气体时,实验测得放出的热量为78.64 kJ,已知二氧化硫在此条件下的转化率为80%。下列热化学方程式书写正确的是( )
A.SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.3 kJ· mol-1
B.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(l) ΔH=-196.6 kJ· mol-1
C.SO2(g)+O2(g) SO3(g) ΔH=-78.64 kJ· mol-1
D.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=196.6 kJ· mol-1
10.一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-128.8 kJ·mol-1,测得反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量
B.升温能增大正反应速率,减小逆反应速率
C.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)
ΔH=-128.8 kJ·mol-1
D.1 mol H2(g)完全反应生成CH3OH(g)时放出的热量是128.8 kJ
11.(1)已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)H2O(l)
ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1
则由气态水转化为液态水时的热化学方程式为 ,
该过程是 (填“放热”或“吸热”)过程。
(2)已知1 mol白磷(P4,s)完全燃烧生成P4O10(s)放出2 983.2 kJ热量,1 mol红磷(P,s)完全燃烧生成P4O10(s)放出738.5 kJ热量,则白磷转化为红磷的热化学方程式为 ,
由此可知,白磷和红磷中较稳定的是 。
12.白磷(P4)与氯气反应的能量变化如图所示。回答下列问题:
(1)白磷在氯气中燃烧的反应是放热反应,但是启动反应时需要点燃或加热,其原因是 。
(2)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH= kJ·mol-1。
(3)写出白磷蒸气在氯气中反应生成五氯化磷气体的热化学方程式: 。
(4)在密闭容器中充入1 mol PCl3(g)和3 mol Cl2(g),发生反应:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),放出热量Q的范围为 。
(5)白磷在氯气中燃烧,开始引燃之后,停止加热,反应持续进行至一种或两种物质完全反应,其原因是 。
参考答案
1.D 解析 图中生成物总能量高于反应物总能量,为吸热反应。石灰石分解、灼热的炭与二氧化碳反应、氢氧化钡晶体与氯化铵反应都为吸热反应,铁与盐酸的反应为放热反应。
2.D 解析 有些放热反应也需要加热,如铝热反应,A错误;放热反应在常温下不一定容易发生,如氢气和氧气的反应,需要点燃,B错误;化学反应中的能量变化除了表现为热量变化,还可能表现为电能、光能等,C错误;化学反应中一定伴随着能量变化,D正确。
3.C 解析 热化学方程式中的化学计量数表示物质的量,A、D错误;生成液态氟化氢时放出热量更多,B错误;该反应放热,所以反应物总能量大于生成物总能量,C正确。
4.B 解析 A项未注明物质的状态,错误;C项反应热的单位错误,应为kJ·mol-1;D项该反应为放热反应,ΔH应为负值。
5.答案 (1)放热 Mg+2H+Mg2++H2↑
(2)吸热 Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O
(3)化学反应中伴随着能量变化,有的反应放热,有的反应吸热
6.答案 (1)D
(2)①HgO(s)Hg(l)+O2(g) ΔH=90.7 kJ·mol-1
②S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1
③C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 294.8 kJ·mol-1
解析 (1)①为吸热反应,②为放热反应,只有D项符合。(2)①1 mol HgO(s)分解为液态汞和氧气,吸热90.7 kJ,热化学方程式为HgO(s)Hg(l)+O2(g) ΔH=90.7 kJ·mol-1。②16 g固体硫的物质的量为 mol=0.5 mol,根据题意,1 mol固体硫完全燃烧时放出148.4×2 kJ=296.8 kJ的热量,热化学方程式为S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1。③2.00 g C2H2气体的物质的量为 mol= mol,根据题意,1 mol C2H2完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6×13 kJ=1 294.8 kJ的热量,热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 294.8 kJ·mol-1。
7.C 解析 Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应,但不是氧化还原反应,A错误;铝与稀盐酸、铝热反应是放热反应且是氧化还原反应,B、D错误;灼热的炭与水蒸气生成一氧化碳和氢气的反应,既是吸热反应又是氧化还原反应,C正确。
8.B 解析 液态水变为气态水需要吸收热量,所以生成液态水放出的热量更多,ΔH更小,即ΔH1>ΔH3,ΔH2>ΔH4,A错误,B正确;反应②的化学计量数是①的2倍,所以ΔH2=2ΔH1,C错误;同理,ΔH4=2ΔH3,所以ΔH3>ΔH4,D错误。
9.A 解析 64 g SO2气体的物质的量是=1 mol,由于其转化率是80%,发生反应的SO2的物质的量是1 mol×80%=0.8 mol,0.8 mol SO2发生反应转化为SO3气体放出的热量为78.64 kJ,则1 mol SO2气体与O2反应转化为SO3气体时放出的热量为=98.3 kJ,所以该反应的热化学方程式为SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·mol-1,故合理选项是A。
10.A 解析 由图知,该反应中反应物总能量大于生成物总能量,A正确;升高温度,正、逆反应速率都增大,B错误;CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)是反应能量变化图所示反应的逆反应,反应后能量升高,是吸热反应,正确的热化学方程式为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=128.8 kJ·mol-1,C错误;能量变化图表示的是2 mol H2和1 mol CO完全反应生成1 mol CH3OH放热128.8 kJ,则1 mol H2(g)完全反应生成CH3OH(g)时放出的热量是64.4 kJ,D错误。
11.答案 (1)H2O(g)H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1 放热
(2)P4(s)4P(s) ΔH=-29.2 kJ·mol-1 红磷
解析 (1)由①-②可得气态水转化为液态水的热化学方程式:H2O(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1-(-241.8 kJ·mol-1)=-44 kJ·mol-1<0,所以该过程是放热过程。(2)根据已知信息可写出:P4(s)+5O2(g)P4O10(s) ΔH1=-2 983.2 kJ·mol-1①,4P(s)+5O2(g)P4O10(s) ΔH2=-4×738.5 kJ·mol-1=-2 954 kJ·mol-1②,①-②得白磷转化为红磷的热化学方程式:P4(s)4P(s) ΔH=ΔH1-ΔH2=-2 983.2 kJ·mol-1-(-2 954 kJ·mol-1)=-29.2 kJ·mol-1,因为白磷转化为红磷是放热反应,所以红磷能量更低,红磷更稳定。
12.答案 (1)断开旧化学键需要吸收能量 (2)88
(3)P4(g)+10Cl2(g)4PCl5(g) ΔH=-1 559 kJ·mol-1
(4)0<Q<88 kJ
(5)白磷与氯气反应放出的热量能维持反应持续进行
解析 (1)大多数放热反应都需要提供能量,引发反应是否加热与反应放热、吸热无关,是因为化学反应是旧化学键断裂新化学键形成的过程,旧化学键断裂需要吸收能量,故启动反应需要点燃或者加热。
(2)由图像知PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=88 kJ·mol-1。
(3)由图像得P4(g)+10Cl2(g)4PCl5(g) ΔH=-1 559 kJ·mol-1。
(4)依题意,三氯化磷与氯气反应是可逆反应,1 mol PCl3(g)和3 mol Cl2(g)反应生成PCl5(g)的物质的量小于1 mol,所以放出的热量小于88 kJ。
(5)白磷在氯气中燃烧的反应是放热反应,启动反应后,放出的热量可以维持该反应持续进行至一种或两种物质完全反应。
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