选修4 化学反应原理第一章 化学反应与能量综合与测试教学设计

这是一份选修4 化学反应原理第一章 化学反应与能量综合与测试教学设计，共10页。教案主要包含了焓变与反应热，放热反应与吸热反应，燃烧热，热化学方程式，盖斯定律等内容，欢迎下载使用。


二、放热反应与吸热反应
三、燃烧热、中和热
eq \a\vs4\al(燃,烧,热)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(定义：在101 kPa时，① 纯物质完全燃烧,生成② 时所放出的热量,“稳定氧化物”具体含义：C→③ 、,H→④ 、S→⑤ ))
eq \a\vs4\al(中,和,热)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(定义：在稀溶液里，强酸与强碱发生中和反应生成,⑥ H2O时所放出的热量。,热化学方程式表示为：⑦ 。,中和热测定：ΔH＝\f(mΔt×10－3,nH2O)))
四、热化学方程式
热化学方程式
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(定义：表示参加反应物质的量和① 的关,系的化学方程式,书写方法\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(1一定要注明物质的聚集状态，否则反应热无,实际意义,2ΔH值一定要与方程式中的化学计量数,成比例，且要注明② ,3热化学方程式的化学计量数只表示,③ ，可以为④ ,4一般来说热化学方程式必须注明反应条,件，如不注明反应的温度和压强，则应将,温度和压强分别视为25 ℃和101 kPa))))
五、盖斯定律
化学反应的反应热只与①_________________________________________
有关，而与反应的②________无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。
【答案】 一、①ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)
②恒压 ③放出或吸收 ④kJ·ml－1
二、①> ②< ③E1－E2 ④< ⑤>
三、①1 ml ②稳定的氧化物 ③CO2(g) ④H2O(l) ⑤SO2(g) ⑥1 ml液态水 ⑦H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
四、①反应热
②正、负和单位
③物质的量 ④分数或整数
五、①反应体系的始态和终态 ②途径
章末综合测评(一)
(时间45分钟，满分100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列变化属于吸热反应的是( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④KClO3分解制取O2 ⑤生石灰与水反应生成熟石灰 ⑥CaCO3高温分解 ⑦CO2＋Ceq \(=====,\s\up10(高温),\s\d5( ))2CO ⑧Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合 ⑨C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up10(高温),\s\d5( ))CO＋H2 ⑩Al与盐酸反应
A．①②④⑥⑦⑧⑨ B．②④⑥⑦⑧⑨
C．①③④⑤⑥⑧⑩D．①②④⑧⑨
【解析】 ③⑤两项变化均放出能量，ΔH<0。
【答案】 B
2．下列关于反应热的叙述正确的是( )
A．当ΔH<0时，表示该反应为吸热反应
B．由C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)的反应热为110.5 kJ·ml－1，可知碳的燃烧热为110.5 kJ·ml－1
C．反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关
D．1 ml NaOH分别和1 ml CH3COOH、1 ml HNO3反应放出的热量：CH3COOH【解析】 A项，ΔH<0时表示反应为放热反应；B项，CO(g)不是稳定的氧化物；C项，反应热等于反应物总能量与生成物总能量的差值，故与二者的能量有关；D项，CH3COOH电离时吸热，故正确。
【答案】 D
3．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·ml－1
B．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g) ΔH＝a，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝b，则a＞b
C．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量小于57.3 kJ
D．已知P (白磷，s)===P (红磷，s) ΔH＜0，则白磷比红磷稳定
【解析】 氢气的燃烧热必须是生成液态水的过程所放出的热量，液态水变为气态水是吸热的，氢气的燃烧热小于241.8 kJ·ml－1，A错误；焦炭完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量，焓变是负值，即a＜b，B错误；中和热是指稀的强酸和强碱溶液发生中和反应生成1 ml水时所放出的热量，醋酸是弱酸，其电离过程是吸热过程，40.0 g即1 ml NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3 kJ的热量，C正确；P (白磷，s)===P (红磷，s)ΔH＜0，所以红磷的能量低于白磷的能量，所以白磷不如红磷稳定，D错误。
【答案】 C
4．已知下列热化学方程式：
Zn(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===ZnO(s) ΔH＝－Q1 kJ·ml－1①
Hg(l)＋eq \f(1,2)O2(g)===HgO(s) ΔH＝－Q2 kJ·ml－1②
Zn(s)＋HgO(s)===Hg(l)＋ZnO(s)
ΔH＝－Q3 kJ·ml－1 ③ ③中的Q3值为( )
A．Q2－Q1B．Q1＋Q2
C．Q1－Q2D．－Q1－Q2
【解析】 根据盖斯定律①式－②式得：ΔH＝－Q1－(－Q2) kJ·ml－1，即－Q3＝Q2－Q1⇒Q3＝Q1－Q2。
【答案】 C
5．S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。
已知：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH1＝－297.16 kJ·ml－1
②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH2＝－296.83 kJ·ml－1
③S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3
下列说法正确的是( )
A．ΔH3＝＋0.33 kJ·ml－1
B．单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应
C．S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3<0，正交硫比单斜硫稳定
D．S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3>0，单斜硫比正交硫稳定
【解析】 由题意知，根据盖斯定律③＝①－②，即ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－297.16 kJ·ml－1－(－296.83 kJ·ml－1)＝－0.33 kJ·ml－1，所以S(单斜，s)===S(正交，s)为放热反应，说明S(单斜，s)能量高，相对不稳定，S(正交，s)能量低，相对稳定，故选C。
【答案】 C
6．通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是( )
①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH1＝571.6 kJ·ml－1
②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2＝131.3 kJ·ml－1
③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH3＝206.1 kJ·ml－1
A．反应①中电能转化为化学能
B．反应②为放热反应
C．反应③使用催化剂，ΔH3减小
D．反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝74.8 kJ·ml－1
【解析】 反应①是太阳能转化为化学能，A不正确；反应②中ΔH2>0，是吸热反应，B不正确；反应③使用催化剂不能改变反应的焓变，ΔH不变，C不正确；D项中，由盖斯定律，反应③－②可得CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH＝74.8 kJ·ml－1，D正确。
【答案】 D
7．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
H2S(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1
2H2S(g)＋SO2(g)===eq \f(3,2)S2(g)＋2H2O(g) ΔH2
H2S(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3
2S(g)===S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )
A．ΔH4＝eq \f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
B．ΔH4＝eq \f(2,3)(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)
C．ΔH4＝eq \f(3,2)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
D．ΔH4＝eq \f(3,2)(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)
【解析】 根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。
将前三个热化学方程式分别标为①、②、③，根据盖斯定律，由eq \f(2,3)×①＋eq \f(2,3)×②－2×③可得：2S(g)===S2(g) ΔH4＝eq \f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。
【答案】 A
8．NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能：
下列说法中正确的是( )
A．过程N2(g)―→2N(g)放出能量
B．过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)放出能量
C．反应N2(g)＋3F2(g)―→2NF3(g)的ΔH＞0
D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应
【解析】 断裂化学键的过程，吸收能量，A错误；形成化学键的过程，放出能量，B正确；C项，反应的ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，则ΔH＝946 kJ/ml＋3×154.8 kJ/ml－6×283.0 kJ/ml＝－287.6 kJ/ml，因此ΔH<0，C错误；化学反应过程中必有化学键的断裂与生成，所以D错误。
【答案】 B
9．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋49.0 kJ·ml－1
②CH3OH(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
ΔH＝－192.9 kJ·ml－1
下列说法正确的是( )
A．CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·ml－1
B．反应①中的能量变化如右图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②推知反应：CH3OH(l)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH>－192.9 kJ·ml－1
【解析】 A项，据盖斯定律得①②两式合并得不到生成H2O(l)的热化学方程式，故无法确定CH3OH的燃烧热；B项，反应①为吸热反应，1 ml CH3OH(g)和1 ml H2O(g)的总能量应小于1 ml CO2(g)和3 ml H2(g)的总能量；C项，由题意知反应②CH3OH(g)→H2(g)放出能量，故错；D项，由CH3OH(l)→CH3OH(g) ΔH>0，故CH3OH(l)→H2(g)比CH3OH(g)→H2(g)放出热量少，CH3OH(l)→H2(g)ΔH更大。
【答案】 D
10．1 ml CH4气体完全燃烧放出的热量为802 kJ，但当不完全燃烧生成CO和H2O时，放出的热量为519 kJ。如果1 ml CH4与一定量O2燃烧生成CO、CO2、H2O，并放出731.25 kJ的热量，则一定量O2的质量为( )
A．40 gB．56 g
C．60 gD．64 g
【解析】 设CO、CO2的物质的量分别为x、y，则
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x＋y＝1 ml据C原子守恒,519 kJ/ml·x＋802 kJ/ml·y＝731.25 kJ))
解得：x＝0.25 ml y＝0.75 ml，
则n(O2)＝eq \f(1,2)n(CO)＋n(CO2)＋eq \f(1,2)n(H2O)＝eq \f(0.25 ml,2)＋0.75 ml＋1 ml＝1.875 ml，m(O2)＝n(O2)×M(O2)＝1.875 ml×32 g/ml＝60 g。
【答案】 C
二、非选择题(本题包括2小题，共50分)
11．(25分)用“>”、“<”或“＝”填空：
(1)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，在光照和点燃条件下的ΔH(化学计量数相同)分别为ΔH1、ΔH2，则ΔH1________ΔH2。
(2)相同条件下，2 ml氢原子所具有的能量________1 ml氢分子所具有的能量。
(3)已知常温下红磷比白磷稳定，比较下列反应中(反应条件均为点燃)ΔH的大小：ΔH1________ ΔH2。
①P4(白磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1，
②4P(红磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2。
(4)已知：101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·ml－1，则碳的燃烧热数值________110.5 kJ·ml－1。
(5)已知：稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 ml水，放出的热量________57.3 kJ；稀硫酸和稀氢氧化钡溶液中和生成1 ml 水放出的热量________57.3 kJ。
(6)已知一定条件下合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.0 kJ·ml－1，相同条件下将1 ml N2和3 ml H2放在一密闭容器中充分反应，测得反应放出的热量(假定热量无损失)________92.0 kJ。
【解析】 (1)同温同压下，氢气和氯气生成氯化氢气体的焓变与过程、反应条件无关，只与反应始态、终态有关。
(2)2 ml氢原子合成1 ml氢分子时形成化学键，要放出热量，故前者能量大。
(3)红磷比白磷稳定，红磷的能量比白磷低，红磷燃烧时放出的热量少，带负号比较时，后者大。
(4)CO燃烧时还能放出热量，所以碳的燃烧热值大于110.5 kJ·ml－1。
(5)浓硫酸稀释时能放出热量，故与稀NaOH溶液反应生成1 ml水，放出的热量大于57.3 kJ；稀硫酸和稀氢氧化钡溶液反应时生成硫酸钡，还需形成化学键，放出能量，故中和时生成1 ml水放出的热量大于57.3 kJ。
(6)合成氨反应是可逆反应，1 ml N2和3 ml H2放在一密闭容器中不能全部反应，故放出的热量小于92.0 kJ。
【答案】 (1)＝ (2)> (3)< (4)>
(5)> > (6)<
12．(25分)随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。
(1)如图为C及其氧化物的变化关系图，若①变化是置换反应，则其化学方程式可以是__________________。
(2)把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径 Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＜0 ①
途径 Ⅱ：先制成水煤气：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2＞0 ②
再燃烧水煤气：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＜0 ③
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4＜0 ④
则途径 Ⅰ 放出的热量__________(填“大于”“等于”或“小于”)途径 Ⅱ 放出的热量；ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是____________________。
(3)甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用如下方法合成甲醇：
方法一 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
方法二 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇完全燃料放热22.68 kJ，写出甲醇燃烧热的热化学方程式_________________________________________________________
________________________________________________________________。
(4)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)＋O3(g)===3Ag2O(s) ΔH＝―235.8 kJ·ml―1
已知：2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g) ΔH＝＋62.2 kJ·ml―1
则O3转化为O2的热化学方程式为__________________________________。
【解析】 (1)①是置换反应可以是碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，或与金属氧化物反应，反应的化学方程式为C＋CuOeq \(=====,\s\up10(高温))Cu＋CO↑。
(2)由盖斯定律可知：若一个反应可以分步进行，则各步反应的吸收或放出的热量总和与这个反应一次发生时吸收或放出的热量相同；根据盖斯定律，①＝②＋③×1/2＋④×1/2，所以ΔH1＝ΔH2＋1/2(ΔH3＋ΔH4)。
(3)在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ,32 g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为725.76 kJ；则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH4O(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76 kJ·ml―1。
(4)Ⅰ.6Ag(s)＋O3(g)===3Ag2O(s) ΔH＝－235.8 kJ·ml―1
Ⅱ.2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g) ΔH＝＋62.2 kJ·ml―1
根据盖斯定律可知Ⅰ×2＋Ⅱ×3可得到，2O3(g)===3O2(g)，则反应热ΔH＝(－235.8 kJ·ml－1)×2＋(＋62.2 kJ·ml－1)×3＝－285 kJ·ml―1。
【答案】 (1)C＋CuOeq \(=====,\s\up10(高温))Cu＋CO↑
(2)等于 ΔH1＝ΔH2＋1/2(ΔH3＋ΔH4)
(3)CH4O(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76 kJ·ml―1
(4)2O3(g)===3O2(g) ΔH＝－285 kJ·ml―1
化学键
N≡N
F—F
N—F
键能/kJ·ml－1
946
154.8
283.0