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專題三：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

1．（06年浙江湖州）下列各圖中，表示正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是( )

答案：A。

解析：吸熱反應(yīng)是由于反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量，從圖象來看，符合題意的只有A。

評價：此題旨在考查對“吸熱反應(yīng)”概念的掌握和圖象識別能力，屬于容易題。

2．（06年南師大附中）“搖搖冰”是一種即用即冷的飲料。吸食時將飲料罐隔離層中的化學(xué)物質(zhì)和水混合后搖動即能制冷。該化學(xué)物質(zhì)是（）

　　A．氯化鈉 B．生石灰 C．氫氧化鈉 D．硝酸銨

答案：D。

解析：將該物質(zhì)和水混合后搖動即能制冷，說明此物質(zhì)溶于水時，可以吸收大量的熱。四個選項中，氯化鈉溶解時沒有明顯的放熱或吸熱現(xiàn)象；生石灰和氫氧化鈉溶解時均能放出大量的熱；只有硝酸銨溶解時，吸收大量的熱，能起到致冷作用。

評價：此題旨在考查對“溶質(zhì)在水中溶解時的熱量變化”的認識，屬于容易題。

3．（06年重慶）下列熱化學(xué)方程式中的ΔH能表示物質(zhì)燃燒熱的是（　　）

A. 2 CO(g) + O₂(g) = 2 CO₂(g) ΔH = - 566 KJ?mol^-1

B. CH₄(g) + 2 O₂(g) = CO₂(g) + 2 H₂O(l) ΔH = - 890 KJ?mol^-1

C. 2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(l) ΔH = - 571.6 KJ?mol^-1

D. H₂(g) + Cl₂(g) = 2 HCl(g) ΔH = - 184.6 KJ?mol^-1

答案：B。

解析：“燃燒熱”的定義是：在101 kPa時，1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的能量；熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)表示物質(zhì)的量。A、C項中CO、H₂的物質(zhì)的量是2 mol，不行；D項H₂不是在氧氣中燃燒，不符合燃燒熱的定義。

評價：此題旨在考查對“燃燒熱”概念的理解，屬于容易題。

4．（06年湖南簡陽）已知H⁺(aq) + OH^-(aq) = H₂O(l) ΔH = - 57.3 kJ?mol^-1。以下四個化學(xué)反應(yīng)方程式：

① H₂SO₄(aq) +2 NaOH(aq) = Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)；

② H₂SO₄(aq) + Ba(OH)₂(aq) = BaSO₄(s) + 2 H₂O(l)；

③ HCl(aq) + NH₃•H₂O(aq) = NH₄Cl(aq) + H₂O(l)；

④ CH₃COOH(aq) + NH₃•H₂O(aq) = CH₃COONH₄(aq) + H₂O(l)。

其中反應(yīng)熱為57.3 kJ?mol^-1的是（）

A．①和② B．③ C．④ D．以上都不對

答案：D。

解析：此題與“中和熱”概念有關(guān)，“中和熱”是指在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1 mol水時放出的熱量。H⁺(aq) + OH^-(aq) = H₂O(l) ΔH = - 57.3 kJ?mol^-1表示強酸和強堿反應(yīng)時的中和熱。反應(yīng)①、②中，都生成2 mol水, 反應(yīng)熱一定大于57.3 kJ?mol^-1；③中NH₃•H₂O是弱堿，電離時吸熱，HCl和NH₃•H₂O反應(yīng)的中和熱小于57.3 kJ?mol^-1；④中CH₃COOH是弱酸，NH₃•H₂O是弱堿，電離時吸熱，CH₃COOH和NH₃•H₂O反應(yīng)的中和熱小于57.3 kJ?mol^-1，因此①、②、③、④都不對。

評價：此題旨在考查對“中和熱”概念的理解和判斷，屬于容易題。

4.（06年天津）已知：H⁺(aq)+OH^-(aq)= H₂O △H₁ = - 57.3 kJ?mol^-1，

H₂SO₄(濃)+ NaOH(aq)=Na₂SO₄(aq)+ H₂O(l) △H₂ = m,下列說法正確的是( )

A.上述熱化學(xué)方程式中的計量數(shù)表示分子個數(shù) B. △H₁>△H₂

C.△H₂ = - 57.3 kJ?mol^-1 D. |△H₁|>|△H₂|

答案：B。

解析：熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)表示物質(zhì)的量，A項不對；濃H₂SO₄在稀釋時放熱，含0.5 mol H₂SO₄的濃H₂SO₄與1 mol NaOH反應(yīng)放出的熱量應(yīng)等于濃硫酸稀釋時放出的熱量和中和熱之和，因此，△H₂ < △H₁ < 0，且|△H₁| > |△H₂|。

評價：此題旨在考查對“熱化學(xué)方程式的意義”的理解和對“中和熱”概念的掌握，屬于容易題。

6．（06年湖南石門）在下列各說法中，正確的是

A．△H > 0表示放熱反應(yīng)，△H < 0表示吸熱反應(yīng)

B．熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，可以是分數(shù)

C．1 mol H₂SO₄與1 mol Ba(OH)₂反應(yīng)生成BaSO₄沉淀時放出的熱叫做中和熱

D．1 mol H₂與0.5 mol O₂反應(yīng)放出的熱就是H₂的燃燒熱

答案：B。

解析：A項，△H > 0表示吸熱反應(yīng)，△H < 0表示放熱反應(yīng)；C項，“中和熱”是指在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1 mol水時放出的熱量。1 mol H₂SO₄與1 mol Ba(OH)₂反應(yīng)生成2 mol水，放出的熱大于中和熱；D項，在101 kPa時，1 mol H₂與0.5 mol O₂反應(yīng)，生成液態(tài)水時放出的熱才是H₂的燃燒熱；題中沒有說明生成的水的聚集狀態(tài)，不行。

評價：此題旨在考查對“熱化學(xué)方程式的意義”的理解和對“中和熱”、“燃燒熱”概念的掌握，屬于中等偏易題。

11．（06年江蘇淮陰）據(jù)《參考消息》報道，有科學(xué)家提出硅是“21世紀的能源”、“未來的石油”的觀點。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用，關(guān)于其有利因素的下列說法中，你認為不妥當(dāng)?shù)氖?/p>

A．硅便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料

B．硅的來源豐富，易于開采，且可再生

C．硅燃燒放出的熱量大，且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染程度低，容易有效控制

D．尋找高效新催化劑，使硅的生產(chǎn)耗能很低，是硅能源開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)

答案：D。

解析：A項，硅是固體，從安全角度考慮，不必考慮泄露的問題，便于運輸、貯存，說法正確；B項，硅元素在自然界中的含量居第二位，來源豐富，說法也對：C項，硅燃燒，生成的二氧化硅是固體，說法也對；D項，理論上，制備硅不需要催化劑，說法不對。

評價：此題旨在討論硅作新型燃料的特點和硅能源開發(fā)利用的優(yōu)勢，屬于容易題。

7．（06年南開中學(xué)）已知31 g 白磷變成紅磷放出 18.39 kJ 熱量，下列兩反應(yīng)中：

P₄(s)+ 5 O₂(g)= 2 P₂O₅(s)，△H = Q₁ kJ?mol^-1

4 P(紅,s)+ 5 O₂(g)= 2 P₂O₅ (s)，△H = Q₂ kJ?mol^-1

則下列說法中正確的是( )

A.Q₁ > Q₂，白磷比紅磷穩(wěn)定 B.Q₁ > Q₂，紅磷比白磷穩(wěn)定

C.Q₁ < Q₂，白磷比紅磷穩(wěn)定 D.Q₁ < Q₂，紅磷比白磷穩(wěn)定

答案：D。

解析：根據(jù)白磷變成紅磷放出 18.39 kJ熱量可知，白磷所含的能量高，紅磷所含的能量低，紅磷比白磷穩(wěn)定；紅磷轉(zhuǎn)化為白磷的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。根據(jù)“蓋斯定律”，將兩方程式疊加得：P₄(s) = 4 P(紅,s)，△H =(Q₁ - Q₂)kJ?mol^-¹＜0，因此Q₁<Q₂。

評價：此題旨在考查對“放熱反應(yīng)”概念的理解和對“蓋斯定律” 在化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)反應(yīng)熱的計算中的運用，屬于中等難度題。

9.（06年廣東惠州）根據(jù)熱化學(xué)方程式：S(s) + O₂(g)= SO₂(g) △H = -297.23 kJ?mol^-1，下列說法正確的是:　　　　

A．1 mol SO₂ (g)的能量總和大于1 mo S(s)和1 mol O₂(g)的能量總和

B．1 mol SO₂(g)的能量總和小于1 mol S(s)和1 mol O₂(g)的能量總和

C．S(g) + O₂(g) = SO₂(g) △H = -Q kJ?mol^-1；Q的值大于297.23

D．S(g) + O₂(g)= SO₂(g) △H = -Q kJ?mol^-1；Q的值等于297.23

答案：BC。

解析：S(s) + O₂(g)= SO₂(g) △H = -297.23 kJ?mol^-1是表示S的燃燒熱的熱化學(xué)方程式。根據(jù)“放熱反應(yīng)的實質(zhì)是反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量”可知，1 mol SO₂(g)的能量總和小于1 mol S(s)和1 mol O₂(g)的能量總和，則A項正確，B項錯誤；根據(jù)“蓋斯定律”，S(s) + O₂(g)=SO₂(g)可以看作是通過“S(s)= S(g)（此過程是吸熱的，設(shè)焓變?yōu)椤鱄₁，則△H₁>0） ”與“S(g) + O₂(g) = SO₂(g)（△H = -Q kJ?mol^-1）”兩個過程實現(xiàn)，反應(yīng)熱等于兩個過程的熱效應(yīng)的疊加，即：- 297.23 kJ?mol^-1 = -Q kJ?mol^-1+△H₁，則：Q > 297.23。

評價：此題以硫的燃燒熱為例，旨在考查對“熱化學(xué)方程式的意義”的理解、對“燃燒熱”概念的掌握和“蓋斯定律”的運用，屬于中等難度題。

10．（06年江蘇東海）工業(yè)由粗硅制取純硅有以下反應(yīng)：

①Si(s) + 3 HCl(g)SiHCl₃(g) + H₂(g)；△H = -318 kJ?mol^-l

②SiHCl₃(g) + H₂(g)Si(s) + 3 HCl(g)；

下列關(guān)于上述反應(yīng)的說法中不正確的是

A．反應(yīng)①、②均為氧化還原反應(yīng) B．反應(yīng)①、②均為置換反應(yīng)

C．若反應(yīng)①放熱，則反應(yīng)②一定吸熱 D．欲提高SiHCl₃產(chǎn)率，可減壓或升溫

答案：D。

解析：從化學(xué)反應(yīng)的形式來看，反應(yīng)①、②均為置換反應(yīng)，都屬于氧化還原反應(yīng)，A、B兩項的結(jié)論都對；反應(yīng)①、②互為逆過程，反應(yīng)①放熱，則反應(yīng)②一定吸熱，C項結(jié)論正確；反應(yīng)①既是放熱反應(yīng)，又是氣體體積縮小的反應(yīng)，欲提高SiHCl₃產(chǎn)率，根據(jù)平衡移動原理，應(yīng)采取減壓或降溫的措施，D項結(jié)論錯誤。

評價：此題旨在考查對“化學(xué)反應(yīng)類型”、“化學(xué)反應(yīng)中的能量變化”的相關(guān)知識的掌握以及“平衡移動原理”的應(yīng)用，屬于中等難度題。

11．(06年廣東深圳)1840年前后，俄國科學(xué)家蓋斯(Hess)指出，一個化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，僅與反應(yīng)物的最初狀態(tài)及生成物的最終狀態(tài)有關(guān)，而與中間步驟無關(guān)，這就是著名的“蓋斯定理”�，F(xiàn)已知，在101 KPa下，CH₄(g)、H₂(g)、C(s)的燃燒熱分別為890.83 kJ?mol^－1、285.83 kJ?mol^－1和393.51 kJ?mol^－1,則反應(yīng)C(s) + 2 H₂(g) = CH₄(g)的反應(yīng)熱△H =＿＿＿＿，根據(jù)以上信息，你認為“蓋斯定理”在我們確定一些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱時有何重要意義＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

答案：△H = - 74.81 kJ?mol^－1；對于一些很難用實驗方法直接測定熱量的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用“蓋斯定理”間接測定。

解析：CH₄(g)、H₂(g)、C(s)在101 KPa下燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：

① CH₄(g) + 2 O₂(g) = CO₂(g) + 2 H₂O(l)，ΔH₁= -890.36 kJ?mol^-1

② H₂(g) +O₂(g) = 2 H₂O(l)，ΔH₂ = -285.83 kJ?mol^-1

③ C(s) + O₂(g) = CO₂(g)，ΔH₃ = -393.51 kJ?mol^-1

根據(jù)“蓋斯定理”，③ + ② × 2 - ① 得：

④ C(s) + 2 H₂(g) = CH₄(g)，ΔH = ΔH₃ + 2 ΔH₂?ΔH₁= -74.81 kJ?mol^－1

評價：此題旨在考查“蓋斯定理”的運用，屬于容易題。

12．（06年東陽）已知：2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(g) △H₁；

2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(l) △H₂；

2 CO(g) + O₂(g) = 2 CO₂(g) △H₃。

⑴ 寫出液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式。

⑵ CO和H₂分別燃燒生成CO₂(g)和H₂O(g)，欲得到相同熱量，所需CO和H₂的體積比是。

答案： ⑴ H₂O(l) = H₂O(g)； ⑵

解析：⑴ 2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(l)可以看作由以下兩個過程組成：

2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(g) △H₁；

H₂O(l) = H₂O(g) （焓變設(shè)為△H_x）；

根據(jù)“蓋斯定律”， △H₂ = △H₁ +△H_x ，△H_x= 。

⑵根據(jù)2 H₂(g) + O₂(g ) = 2 H₂O (g) (△H₁), 2 CO(g) + O₂(g) = 2 CO₂(g) (△H₃)可知：欲得到相同熱量，所需CO和H₂的物質(zhì)的量之比等于，同溫同壓下,二者體積比等于物質(zhì)的量之比，等于。

評價：此題旨在考查“蓋斯定律”的運用和有關(guān)“燃燒熱”的計算，屬于中等難度題。

13．（06年安徽宿遷）在化學(xué)反應(yīng)中，只有

極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生

碰撞時才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些分子被稱為活

化分子。使普通分子變成活化分子所需提供的最

低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJ?mol^-1

表示。請認真觀察右圖，然后回答問題。

（1）圖中所示反應(yīng)是________(填“吸熱”

或“放熱”)反應(yīng)，該反應(yīng)_______(填“需要”或“不需要”)加熱，該反應(yīng)的△H =________

(用含E₁、E₂的代數(shù)式表示）。

（2）已知熱化學(xué)方程式：H₂(g)＋ O₂(g) = H₂O(g) △H = - 241.8 kJ?mol^-1，該反應(yīng)的活化能為167.2 kJ?mol^-1，則其逆反應(yīng)的活化能為____________________。

（3）對于同一反應(yīng)，圖中虛線（Ⅱ）與實線（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子百分數(shù)增多，反應(yīng)速率加快，你認為最可能的原因是_________________________。

答案：（1）放熱；需要； -(E₁ - E₂) kJ?mol^-1

（2）409 kJ?mol^-1；（3）使用了催化劑。

解析：（1）據(jù)圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為：△H = -(E₁ - E₂) kJ?mol^-1；由于反應(yīng)物的總能量低于活化分子的最低能量，因此反應(yīng)需要加熱。

（2）由圖可知，在反應(yīng)H₂(g)＋O₂（g）= H₂O（g） △H = - 241.8 kJ?mol^-1中，活化分子的最低能量比反應(yīng)物分子的能量高241.8 kJ?mol^-1；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物分子的能量又比生成物分子的能量高167.2 kJ?mol^-1，因此活化分子的最低能量比生成物分子的能量高(241.8 +167.2) kJ?mol^-1=409 kJ?mol^-1；逆過程是吸熱反應(yīng)；活化能高于原反應(yīng)的活化能,應(yīng)等于原反應(yīng)中活化分子的最低能量與生成物分子的能量差，即409 kJ?mol^-1。

（3）催化劑在化學(xué)反應(yīng)中起催化作用的原理是：加入催化劑，改變了反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)的活化能，因此，降低反應(yīng)活化能的唯一途徑是使用催化劑。

評價：本題利用圖象的形式，旨在考查對“化學(xué)反應(yīng)中的能量變化”的判斷與有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中“活化能”的計算，在理論上有深度，屬于難題。

14．（06年湖南長沙） 1 mol氣態(tài)鈉離子和1 mol氣態(tài)氯離子結(jié)合生成1 mol氯化鈉晶體釋放出的熱能為氯化鈉晶體的晶格能。

(1)下列熱化學(xué)方程中，能直接表示出氯化鈉晶體格能的是。

A．Na⁺(g) + Cl^－(g) → NaCl(s)； △Q

B．Na(s) + Cl₂(g) → NaCl(s)；△Q₁

C．Na(s) → Na(g)； △Q₂

D．Na(g)－e^－→ Na⁺(g)； △Q₃

E．Cl₂(g) → Cl(g)；△Q₄

F．Cl(g) + e^－→ Cl^－(g)；△Q₅

(2)寫出△Q₁與△Q、△Q₂、△Q₃、△Q₄、△Q₅之間的關(guān)系式。

(3)若氧化亞鐵晶體結(jié)構(gòu)氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)相似，則：氧化亞鐵晶體中，跟二價鐵離子緊鄰且等距的氧離子個數(shù)是。

(4)若氧化亞鐵晶體中有3 n個二價鐵離子被2 n個三價鐵離子所替代，該晶體中氧離子的數(shù)目將______ （填“減少”、“增多”或“保持不變”）。

答案：(1)A； (2)ΔQ₁ = ΔQ＋ΔQ₂＋ΔQ₃＋ΔQ₄＋ΔQ₅； (3)6； (4)保持不變。

解析：(1)根據(jù)“1 mol氣態(tài)鈉離子和1 mol氣態(tài)氯離子結(jié)合生成1 mol氯化鈉晶體釋放出的熱能為氯化鈉晶體的晶格能”， Na⁺(g) + Cl^-(g) → NaCl(s)中的反應(yīng)熱△Q就能直接表示出氯化鈉晶體格能；

(2) Na(s)+ Cl₂(g) → NaCl(s)可以看作是由以下幾個過程組成：

Na(s) → Na(g)→ Na⁺(g)，Cl₂(g) → Cl(g)→ Cl^-(g)，Na⁺(g) + Cl^-(g) → NaCl(s)。根據(jù)“蓋斯定律”， ΔQ₁=ΔQ＋ΔQ₂＋ΔQ₃＋ΔQ₄＋ΔQ₅。

(3) 氯化鈉晶體是正六面體結(jié)構(gòu)，晶體中每個氯離子周圍有6個鈉離子，每個鈉離子周圍有6個氯離子。氧化亞鐵晶體結(jié)構(gòu)氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)相似，因此，每個Fe²⁺周圍有6個O²^-，每個O²^-周圍有6個Fe²⁺。

(4)根據(jù)電荷守恒，3n個Fe²⁺和2n個Fe³⁺所帶電荷數(shù)相等，若氧化亞鐵晶體中有3n個二價鐵離子被2n個三價鐵離子所替代，晶體中氧離子的數(shù)目將不變。

評價：此題以氯化鈉晶體為例，考查了有關(guān)“晶體結(jié)構(gòu)”的知識；以求氯化鈉的晶格能為例，考查了“蓋斯定律”的運用，屬于難題。

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