高二化学寒假作业同步练习题化学反应与能量变化含解析

化学反应与能量变化

一、焓变　反应热

1．化学反应过程中能量变化的原因

H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)反应的能量变化如图所示：

由图可知：

①1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ；

②1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ；

③2 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是862 kJ；

④H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ。

2．焓变和反应热的概念

（1）焓变

焓(H)是与物质内能有关的物理量。焓变是变化前后物质的焓值差，化学反应的焓变，为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差，即ΔH＝H(生成物)－H(反应物)，单位：kJ·mol－1或kJ/mol。

（2）反应热

化学反应热的简称，是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应的焓变等于反应热，因此常用ΔH表示反应热。

（3）焓变(ΔH)的计算方法

①ΔH＝H总(生成物)－H总(反应物)

②ΔH＝E总(生成物)－E总(反应物)

③ΔH＝E总(断键)－E总(成键)

二、放热反应和吸热反应

三、热化学方程式

1．热化学方程式的概念及意义

（1）热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

（2）热化学方程式的意义：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能量变化。

（3）实例：H2(g)＋O2(g)＝H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1表示的意义是：在25 ℃、101 kPa下，1 mol气态H2与 mol 气态O2反应生成1 mol液态水时，放出的热量是285.8 kJ。

2．热化学方程式的书写方法

（1）写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数。

（2）标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa，该条件可以不标注，但其他条件必须标注。

（3）标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。

（4）标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。

（5）计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol－1。

【温馨提示】

（1）热化学方程式书写的注意事项：

①热化学方程式中不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。

②热化学方程式中不再用“↑”“↓”来标记气体生成物和难溶生成物。

③热化学方程式中一般用“＝”(可逆反应中用“”)，即便是有机反应的热化学方程式中也不用“―→”。

（2）热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，若化学计量数加倍，则ΔH的数值也要加倍。

1．下列说法正确的是

A．反应热是1 mol物质参加反应时的能量变化

B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0

C．任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热

D．在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于反应物和生成物总能量的相对大小

【答案】D

【详解】化学反应过程中放出或吸收的能量称为反应热，A项错误；当反应放热时ΔH＜0，反应吸热时ΔH＞0，B项错误；只有在等压条件下，化学反应的焓变才等于化学反应的反应热，C项错误；在一定条件下，一个化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于反应物和生成物总能量的相对大小，若反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，反之为吸热反应，D项正确。答案选D。

2．已知反应X＋Y＝M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是

A．X的能量一定低于M的能量

B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行

C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量

D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量

【答案】D

【解析】该反应为吸热反应，则X、Y的总能量小于M、N的总能量，但无法确定X与M的能量大小，A项错误；该反应为吸热反应，与反应条件无关，该反应可能需要加热，也可能不需要加热，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应为吸热反应，常温就可以进行，B项错误；该反应为吸热反应，则破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C项错误；反应X＋Y＝M＋N为吸热反应，则X、Y的总能量低于M、N的总能量，D项正确。答案选D。

3．某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。下列说法错误的是

A．过渡态是该历程中能量最高的状态

B．HCHO在反应过程中，C-H键全部断裂

C．CO2分子中的氧原子全部来自O2

D．该反应可表示为：HCHO＋O2CO2＋H2O

【答案】C

【解析】过渡态是指反应物体系转变成产物体系过程中，经过的能量最高状态，则过渡态是该历程中能量最高的状态，A项正确；由图示可知，HCHO在反应过程中，甲醛分子中的两个C-H键全部断裂，B项正确；根据图知，CO2分子中的氧原子一部分来自O2，另一部分还来自于甲醛，C项错误；该反应中反应物是甲醛和氧气，生成物是二氧化碳和水，HAP为催化剂，反应方程式为：HCHO＋O2CO2＋H2O，D项正确。答案选C。

4．下列反应的热效应变化符合如图所示的是

A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 B．乙醇燃烧

C．铁粉与稀硫酸反应 D．NaOH溶液与盐酸反应

【答案】A

【解析】根据图像可知，反应物总能量小于生成物总能量，说明是吸热反应。

【详解】Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应，A项符合题意；乙醇燃烧反应生成二氧化碳和水，是放热反应，B项不符合题意；铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，是放热反应，C项不符合题意；NaOH溶液与盐酸反应生成氯化钠和水，是放热反应，D项不符合题意。答案选A。

5．下列说法错误的是

A．热化学方程式未注明温度和压强时，∆H表示标准状况下的数据

B．热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只代表物质的量

C．同一化学反应，化学计量数不同，∆H不同；化学计量数相同而状态不同，∆H也不相同

D．化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比

【答案】A

【解析】热化学方程式未注明温度和压强时，∆H表示在25℃，101kPa条件下测定的数据，A项错误；热化学方程式中的化学计量数只表示反应物或生成物的物质的量，不表示微粒数，系数可以用分数表示，B项正确；化学反应的焓变(∆H)只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，∆H的单位是kJ/mol，与热化学方程式的化学计量数成正比，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其∆H不同，与反应条件无关，所以同一化学反应反应条件不同，只要热化学方程式的化学计量数一定，∆H值一定，C项正确；化学反应放热、吸热关键看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小或生成新化学键所释放的能量与断裂旧化学键所吸收的能量的相对大小，与化学反应发生的条件无关，化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比，D项正确。答案选A。

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

A．氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应

B．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ

C．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF气体的能量

D．该反应中的能量变化可用如图来表示

【答案】C

【解析】由题给热化学方程式可知，H2和F2反应生成HF是放热反应，则HF分解生成H2和F2的反应为吸热反应，A项错误；HF(g)转变为HF(l)的过程为放热过程，则1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF，放出的热量应大于270 kJ，B项错误；由题给热化学方程式可知，H2和F2反应生成HF是放热反应，则反应物的总能量高于反应产物的总能量，C项正确；图示反应的生成物高于反应物的能量，为吸热反应示意图，D项错误。答案选C。

7．已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，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＝－2b kJ·mol-1

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

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

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

【答案】C

【解析】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，由物质的物质的量与反应放出的热量成正比可知，生成2 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量2b kJ，或生成4mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量4b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式为C2H2(g)＋O2(g)＝2CO2(g)＋H2O(l) △H＝－2b kJ/mol或2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－4bkJ/mol。答案选C。

8．50mL 0.50mol/L盐酸与50mL 0.55mol/L NaOH 溶液进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热，下列说法正确的是

A．在测定中和热的实验中，至少需要测定并记录的温度是3次

B．大烧杯上如不盖硬纸板，测得的中和热△H会偏大

C．用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验，测得中和热△H会偏小

D．测定中和热的实验中，环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热△H < -57.3 kJ/mol

【答案】B

【解析】在测定中和热的实验中，每一组要记录3次温度，而我们实验时至少要做3组，所以至少要记录9次温度，A项错误；大烧杯上如不盖硬纸板，会使一部分热量散失，求得放热数值将会减小，中和反应为放热反应，△H会偏大，B项正确；一水合氨为弱碱，电离过程为吸热过程，所以用氨水代替稀氢氧化钠溶液反应，反应放出的热量偏小，中和反应为放热反应，测得中和热△H会偏大，C项错误；测定中和热的实验中，环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，铜导热性较强，导致热量散失较多，则测量出的中和热数值偏小，中和反应为放热反应，则△H＞−57.3 kJ⋅mol−1，D项错误。答案选B。

9．写出下列反应的热化学方程式：

（1）1 mol气态H2与1 mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl，放出183 kJ的热量__________：

（2）1 mol N2(g)与适量O2(g)反应生成NO(g)，需吸收68 kJ的热量_________；

（3）64 g 铜粉 与适量O2(g)反应生成氧化铜，放出157 kJ的热量_________；

（4）1 g 硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36 kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式_______：

（5）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__________。

【答案】（1）H2(s)＋Cl2(g)＝2HCl(g)   △H＝－183kJ/mol   

（2）N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)   △H＝+68kJ/mol   

（3）Cu(s)＋O2(g)＝CuO(s)   △H＝－157kJ/mol   

（4）S(s)＋O2(g)＝SO2(g)   △H＝－299.52kJ/mol   

（5）CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)   △H＝－67.2kJ/mol   

【解析】热化学方程式中的化学计量数代表的是物质的量，放热反应的△H为“－”，吸热反应的△H为“+”。

【详解】（1）1 mol气态H2与1 mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl，放出183 kJ的热量，反应的热化学方程式为：H2(s)＋Cl2(g)＝2HCl(g)   △H＝－183kJ/mol ；

（2）1 mol N2(g)与适量O2(g)反应生成NO(g)，需吸收68 kJ的热量，反应的热化学方程式为：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)   △H＝+68kJ/mol ；

（3）64 g Cu粉与适量O2(g)反应生成氧化铜固体，放出157 kJ的热量，64 g Cu即为1 mol，故反应的热化学方程式：Cu(s)＋O2(g)＝CuO(s)   △H＝－157kJ/mol；

（4）1 mol硫粉为32 g，1 g 硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36 kJ热量，所以32 g 硫粉在氧气中充分燃烧放出的热量为9.36×32=299.52 kJ，则硫燃烧的热化学方程式为：S(s)＋O2(g)＝SO2(g)   △H＝－299.52kJ/mol ；

（5）4 g CO的物质的量为＝mol，4 g CO在氧气中燃烧生成CO2，放出9.6 kJ热量，则1 mol CO在氧气中燃烧生成CO2放出的热量为9.6×7=67.2 kJ，CO燃烧的热化学方程式为：CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)   △H＝－67.2kJ/mol 。

10．（1）在25℃、101kPa下，1g甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出55kJ的热量，写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式：                        。

（2）已知2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2(g)氧化为1molSO3的ΔH＝－99kJ·mol-1。请回答下列问题：

①图中A、C分别表示_____、_____。

②E的大小对该反应的反应热有无影响？_____。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？_____理由是_____。

③图中△H＝_____kJ·mol-1。

【答案】（1）CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－880kJ/mol   

（2）①反应物能量    生成物能量    ②无    降低    因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低    ③－198   

【详解】（1）燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，由概念书写热化学方程式，标物质聚集状态和对应焓变，在25 °C、101kPa下，1g甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出55kJ的热量，1mol甲烷燃烧生成稳定氧化物放热880kJ，表示甲烷燃烧热的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－880kJ/mol； 

 （2）①根据图象可知，A为反应物能量，C为生成物的总能量，故答案为：反应物能量；生成物总能量；

②反应的反应热取决与反应物和生成物总能量的差值，与正逆反应的活化能无关，即E的大小不影响反应热；催化剂能参与反应，改变反应的路径，降低反应的活化能，故能使B点降低，故答案为：无：降低；因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低；

③因1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的△H＝－99 kJ/mol，所以2molSO2(g)氧化为2molSO3的△H＝－198 kJ/mol，则2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g) △H＝－198 kJ/mol。

1．已知：① 2NO2(g)N2O4(g) △H1＜0；② 2NO2(g)N2O4(l) △H2＜0；下列能量变化示意图中，正确的是

A．  B．  C． D．

【答案】A

【解析】根据两个热化学方程式可知，NO2转化为N2O4为放热反应，说明2molNO2具有的能量大于1molN2O4具有的能量，又因为气态N2O4的能量高于液态N2O4的能量，只有A选项中的图象符合题意；答案选A。

2．下列化学用语的表述正确的是

A．H+(aq)＋OH-(aq)＝H2O(l)　ΔH＝-a kJ·mol-1，故1 mol NaOH固体与足量的稀盐酸反应，放出热量大于a kJ

B．因CuSO4·5H2O(s)＝CuSO4(s)＋5H2O(l)　ΔH＝＋b kJ·mol-1，故1 mol CuSO4(s)溶于水放出热量b kJ

C．氢气的燃烧热为c kJ·mol-1，电解水的热化学方程式为2H2O(l)＝2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋c kJ·mol-1

D．因N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝-d kJ·mol-1，故在某容器中通入1 mol N2与3 mol H2充分反应后，放出热量等于于d kJ

【答案】A

【解析】H+(aq)＋OH-(aq)＝H2O(l)　ΔH＝-a kJ·mol-1，表示酸碱中和反应的反应热为a kJ·mol-1，但由于NaOH固体溶解于水时放热，所以1 mol NaOH固体与足量的稀盐酸反应，放出热量大于a kJ，A项正确；因CuSO4·5H2O(s)＝CuSO4(s)＋5H2O(l)　ΔH＝＋b kJ·mol-1，1 mol CuSO4(s)与水反应生成CuSO4·5H2O放出热量b kJ，生成的CuSO4·5H2O溶于水时吸热，B项错误；氢气的燃烧热为c kJ·mol-1，故电解水的热化学方程式为2H2O(l)＝2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋2c kJ·mol-1，C项错误；反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝-d kJ·mol-1，表示每摩尔的该反应发生，放出热量为d kJ，由于该反应是可逆反应，故在某容器中通入1 mol N2与3 mol H2不可能完全反应，所以放出热量小于d kJ，D项错误。答案选A。

3．将V1 mL 1.00 mol·L-1HCl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，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是

A．该实验在甲图装置中完成

B．做该实验时环境温度为22℃

C．该实验可分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中

D．NaOH溶液的浓度约为1.50 mol·L-1

【答案】D

【解析】装置甲中缺少环形玻璃搅拌棒，且大小烧杯口不相平，该实验不能在甲图装置中完成，A项错误；从图示观察起始温度即为实验时环境温度，因此该实验开始时温度是21℃左右，B项错误；该实验如果分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中，会导致热量损失，C项错误；恰好反应时参加反应的盐酸体积为30mL，则碱的体积为20mL，c(NaOH)＝＝1.5mol/L，D项正确。答案选D。

4．如图是某同学设计的放热反应的观察装置，其实验操作是：①按图所示将实验装置连接好；②在U形管内加入少量红墨水，打开T形管螺旋夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再夹紧螺旋夹；③在中间的试管里盛1g氧化钙，当滴入2mL左右的蒸馏水后，即可观察。试回答：

（1）实验中观察到的现象是_______。

（2）该实验之前必须进行的一步操作是________。

（3）实验中发生反应的化学方程式为_________。

（4）说明CaO、H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系：________。

【答案】（1）U形管里的红墨水会沿开口端上升   

（2）检查装置气密性   

（3）CaO＋H2O＝Ca(OH)2   

（4）1molCaO和1 mol H2O的总能量大于1molCa(OH)2的能量   

【解析】（1）根据压强原理可知，气体受热体积增大。从装置图可以看出，CaO与水反应放出热量，使大试管中的空气受热膨胀，压强变大，引起红墨水在U形管中的位置不再相平，U形玻璃管里的红墨水左侧液面下降，而右侧开口端液面上升，故答案：U形管里的红墨水会沿开口端上升。

（2）因为该装置是利用气体压强原理进行观察，所以实验前要检查装置的气密性，故答案：检查装置气密性。

（3）氧化钙与水反应生成氢氧化钙，其反应方程式为：CaO+H2O=Ca(OH)2，故答案：CaO+H2O=Ca(OH)2。

（4）因为CaO与水反应放出热量，所以1 mol的CaO和1 mol的H2O的能量和大于1 mol的Ca(OH)2的能量，答案为1molCaO和1 mol H2O的总能量大于1molCa(OH)2的能量。

5．中和热的测定实验中取0.55mol/L的NaOH溶液50mL与0.25mol/L的硫酸50mL置于如图所示的装置中进行中和热的测定实验，回答下列问题：

（1）从实验装置看，其中尚缺少的一种玻璃用品是____，除此之外，装置中的一个明显错误是__，烧杯间填满碎纸条的作用是___。

（2）若改用60mL0.25mol·L--1H2SO4和50mL0.55mol·L--1NaOH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”）

（3）近似认为0.55mol/LNaOH溶液和0.25mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)，通过以上数据计算中和热ΔH＝___(结果保留小数点后一位)。

（4）上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)___。

a.实验装置保温、隔热效果差

b.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

【答案】（1）环形玻璃搅拌棒    小烧杯口未用硬纸板盖住（或大烧杯内碎纸条塞少了，未将小烧杯垫的足够高）    减少实验中的热量损失   

（2）不相等  

（3）-56.8kJ/mol  

（4）abc   

【解析】（1）由量热计的构造可知该装置中缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒；为了减少热量的损失，大烧杯杯口与小烧杯杯口相平，即图示装置中错误是：小烧杯口未用硬纸板盖住（或大烧杯内碎纸条塞少了，未将小烧杯垫的足够高）；该实验关键是尽可能减少热量损失，则烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验中的热量损失；

（2）反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，改用60mL0.25mol·L-1H2SO4和50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应与上述实验相比，生成水的量增多，所放出的热量偏高，故答案为：不相等；

（3）4次温度差分别为：3.4℃，5.1℃，3.3℃，3.5℃，第2组数据无效，温度差平均值=3.4℃；50mL0.25mol/L硫酸与50mL0.55mol/L NaOH溶液进行中和反应生成水的物质的量为0.05L×0.25mol/L×2=0.025mol，溶液的质量为：100mL×1g/mL=100g，温度变化的值为△T=3.4℃，则生成0.025mol水放出的热量为Q=m•c•△T=100g×4.18J/（g•℃）×3.4℃=1421.2J，即1.4212kJ，所以实验测得的中和热△H=-1.4212kJ÷0.025mol=-56.8kJ/mol；

（4）装置保温、隔热效果差，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，a项正确；用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度，酸碱反应放热，导致硫酸的起始温度偏高，温度差偏小，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，b项正确；分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，热量散失较多，测得温度偏低，中和热的数值偏小，c项正确。答案为abc