化学·选修4(人教版)
第一节 化学反应与能量的变化
第1课时 化学反应与能量变化
某同学的亲戚从上海买回几包叫“一拉热”的食品，上层是冷糕点，下层有一根线，一拉动线头，过了一会儿，盒内糕点就热气腾腾。该同学对这一包装产生了兴趣，于是将盒子拆开，发现该产品是由上下两层构成的，盒子下层套内放置加温加热装置，在盒外侧有一根拉线，拉动该拉线，可使装置内一包白色固体和一小包水相遇，从而产生热量对食品进行加热，在几分钟内可使食品达到80°C。你能解释其中的原理，并设计实验检验该白色固体是什么吗？
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1．(2014·广州市培正中学高二期中)下列变化过程，属于放热反应的是( )
①液态水变成水蒸气 ②酸碱中和反应 ③浓H2SO4稀释 ④固体NaOH溶于水 ⑤H2在Cl2中燃烧
A．②③④⑤ B．②③④
C．②⑤ D．①③⑤
解析：液态水变成水蒸气、浓H2SO4稀释、固体NaOH溶于水均为放热过程，酸碱中和反应、H2在Cl2中燃烧均为放热反应，故答案为C。
答案：C
2．下列说法正确的是( )
A．反应条件是加热的反应都是吸热反应
B．化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化
C．物质燃烧不一定是放热反应
D．放热的化学反应不需要加热都能发生
解析：从吸热反应和放热反应的概念可以看出，一个反应发生了，若周围环境的温度得以升高，这个反应就是放热反应；若周围环境的温度因此降低，这个反应就是吸热反应。不管反应放热，还是吸热，与反应起始的条件都没有关系。如：在空气中加热木炭，木炭就会发生燃烧，反应的结果是放出热量；而在CO2环境中加热木炭，二者反应生成CO，同时吸收热量，可见，A、D两项均错误。从燃烧的概念可知，燃烧是发光放热的剧烈的化学反应。即燃烧一定放热，因而C项错误。化学反应有两大变化，一是有新物质生成，二是伴随能量的变化；故B项正确。
答案：B
3．已知化学反应2C(s)＋O2(g)2CO(g)，2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)都是放热反应，据此判断，下列说法中不正确的是(其他条件相同)( )
A．12 g碳所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量
B．56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
C．12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量
D．将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
答案：A
4．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( )
A．NH4Cl晶体受热分解
B．木炭燃烧
C．钠与水反应
D．酸碱中和反应
解析：木炭燃烧、钠与水反应、酸碱中和反应的过程都是放热的，因此根据能量守恒的原则，这三个过程的生成物能量都低于反应物，而NH4Cl受热分解需吸收能量，故选A。
答案：A
5．已知在1.01×105 Pa、298 K条件下，2 mol H2燃烧生成水蒸气时放出484 kJ热量。下列热化学方程式中正确的是( )
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．H2O(g) ＋O2(g)＝H2O(g)
ΔH ＝ ＋242 kJ·mol－1
D．2H2(g) ＋ O2(g)===2H2O(g)
ΔH ＝ ＋484 kJ·mol－1
解析：正反应放热，逆反应一定吸热，再考虑水的状态为气态，答案应选A。
答案：A
6．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)若适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量，则表示N2和O2反应生成NO2的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)已知拆开1 mol H—H键，1 mol N—H键，1 mol N≡N键分别需要吸收的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_____________________________________。
解析：(1)首先写出CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)，然后计算，n(CH3OH)＝，所以1 mol CH3OH燃烧放热725.76 kJ；(3)首先写出N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，发生上述反应断裂1 mol N≡N键、3 mol H—H键，形成6 mol N—H键，放出热量＝(391 kJ×6－436 kJ×3－946 kJ)＝92 kJ。
答案：(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76 kJ·mol－1
(2)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝＋67.8 kJ·mol－1
(3)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
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7．已知H—H键键能为436 kJ/mol，HN键键能为391 kJ/mol。根据热化学方程式3H2(g)＋N2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol，则NN键的键能是( )
A．431 kJ/mol B．946 kJ/mol
C．649 kJ/mol D．896 kJ/mol
解析：ΔH＝3×EHH＋ENN－2×3ENH＝－92.4 kJ/mol，
ENN＝2×3×391 kJ/mol－3×436 kJ/mol－92.4 kJ/mol＝945.6 kJ/mol，即NN键的键能是946 kJ/mol。
答案：B
9．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，则：
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a：________________________________________________________________________
________________；
b：________________________________________________________________________；
c：________________________________________________________________________。
(2)该反应是____________反应(填“吸热”或“放热”)，ΔH________0(填“＞”或“＜”)，ΔH＝________。
答案：(1)旧键断裂吸收的能量 生成新键放出的能量 反应热
(2)放热 ＜ a－b或－c
10．如右图所示，把试管放入盛有25°C饱和澄清石灰水溶液的烧杯中，试管中开始放入几块镁条，再用滴管滴入5 mL的盐酸于试管中。试回答下列问题：
(1)实验中观察到的现象是______________________________。
(2)产生上述实验现象的原因是__________________________。
(3)写出有关的离子方程式：_____________________________。
(4)由实验推知，MgCl2和H2的总能量________(填“大于”、“等于”或“小于”)镁条和盐酸的总能量。
(5)如将本题中“25°C澄清石灰水饱和溶液”换成“20°C碳酸饮料”进行探究实验，实验(1)中观察到的另一现象是________；其原因是______________________________________________。
答案：(1)镁条上产生大量气泡；镁条逐渐溶解；烧杯中析出白色固体(或溶液变浑浊)
(2)镁与盐酸反应产生H2，该反应属于放热反应，而Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小，因此析出白色的Ca(OH)2固体
(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ (4)小于
(5)烧杯中液体放出气泡的速率逐渐加快 气体的溶解度随着温度的升高而减小
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第2课时 中和反应反应热的测定(实验探究课)
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1．实验室进行中和热的测定的实验时除需要大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)外，其他所用的仪器和试剂均正确的一组是( )
A．0.50 mol/L盐酸，0.50 mol/L NaOH溶液，100 mL量筒1个
B．0.50 mol/L盐酸，0.55 mol/L NaOH溶液，100 mL量筒2个
C．0.50 mol/L盐酸，0.55 mol/L NaOH溶液，50 mL量筒1个
D．0.50 mol/L盐酸，0.55 mol/L NaOH溶液，50 mL量筒2个
解析：本实验中为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被中和，采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍过量，故A项不符合；所需酸、碱量均为50 mL，故B项不符合；酸、碱分别用不同的量筒量取，故C项不符合。
答案：D
2．强酸和强碱在稀溶液里反应的热化学方程式可表示为：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol。
已知：CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ/mol；
HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ/mol；
CH3COOH(aq)＋NH3·H2O(aq)===CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－Q3 kJ/mol。
上述均是在溶液中进行的反应，Q1、Q2、Q3的关系正确的是( )
A．Q1＝Q2＝Q3＝57.3 B．Q1＞Q2＞Q3＞57.3
C．Q3＜Q1＜Q2＝57.3 D．无法确定
解析：CH3COOH、NH3·H2O是弱电解质，大部分以分子形式存在于溶液中，发生中和反应时，要发生电离，而电离过程是吸热的，故Q3＜Q1＜Q2。
答案：C
3．下列说法正确的是( )
A．中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量
B．1 mol酸与1 mol碱完全反应放出的热量是中和热
C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热叫做中和热
D．表示中和热的离子方程式为：H＋＋OH－===H2O ΔH＝－57.3 kJ/mol
答案：C
4．
实验室利用如右图装置进行中和热的测定。回答下列问题：
(1)该图中有一处未画出，它是________。
(2)在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是________。
(3)如果用0.50 mol/L的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的“中和热”将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)；原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)由装置图可知，该装置中缺少搅拌使用的环形玻璃搅拌棒。
(2)该实验的关键是温度的测定，在操作正确的前提下，提高中和热测定的准确性的关键是提高装置的保温效果。
(3)因为固体NaOH溶于水放热，所以如果用0.50 mol/L的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的“中和热”将偏大。
答案：(1)环形玻璃搅拌棒
(2)提高装置的保温效果
(3)偏大 固体NaOH溶于水放热
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5．下列热化学方程式书写正确的是( ΔH的绝对值均正确)( )
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)
ΔH＝＋1367.0 kJ/mol
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋57.3 kJ/mol
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH＝－296.8 kJ/mol
D．2NO2===O2＋2NO
ΔH＝＋116.2 kJ/mol
解析：A项可燃物燃烧为放热反应，ΔH＜0，A项错误；中和反应是放热反应，ΔH＜0，B项错误；热化学反应方程式要注明物质在反应时的状态，D项错误；故选C。
答案：C
6．
将V1 mL 1.00 mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如右图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是( )
A．做该实验时环境温度为22°C
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约是1.00 mol/L
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析：从图中曲线可以看出，温度为22°C时，V1为5 mL，则V2为45 mL，此时已经开始发生反应，所以22°C一定不是室温，A错。从曲线随V1的增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高说明反应放热，化学能转化为热能，B正确。当V1＝30 mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c(NaOH)＝＝1.5 mol/L，C错。该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的，D错。
答案：B
7．中和热的测定实验(如下图)。
(1)量取反应物时，取50mL0.50mol·L－1的盐酸，还应加入的试剂是________(填序号)。
A．50 mL 0.50 mol·L－1 NaOH溶液
B．50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液
C．1.0 g NaOH固体
(2)在实验过程中，该同学需要测定并记录的实验数据有________(填序号)。
A．盐酸的浓度
B．盐酸的温度
C．氢氧化钠溶液的浓度
D．氢氧化钠溶液的温度
E．水的比热容
F．反应后混合溶液的终止温度
(3)若用50mL0.5mol·L－1醋酸溶液代替上述盐酸测定中和热，所得数据________。(填“偏大”或“偏小”或“不变”)
解析：(1)为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量，故选项B符合要求；
(2)根据公式Q＝0.418(t2－t1)kJ，在实验过程中，该同学需要测定并记录的实验数据有盐酸的温度、氢氧化钠溶液的温度、反应后混合溶液的终止温度，而A、C、E的都是已知的数据。
(3)若用50 mL 0.5 mol·L－1醋酸溶液代替上述盐酸测定中和热，所得数据偏小，因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。
答案：(1)B (2)B、D、F (3)偏小
