专题三：化学反应中的能量变化

1．（06年浙江湖州）下列各图中，表示正反应是吸热反应的是(      )

答案：A。

解析：吸热反应是由于反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，从图象来看，符合题意的只有A。

评价：此题旨在考查对“吸热反应”概念的掌握和图象识别能力，属于容易题。

2．（06年南师大附中）“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即能制冷。该化学物质是（    ）

　　A．氯化钠      B．生石灰      C．氢氧化钠      D．硝酸铵

答案：D。

解析：将该物质和水混合后摇动即能制冷，说明此物质溶于水时，可以吸收大量的热。四个选项中，氯化钠溶解时没有明显的放热或吸热现象；生石灰和氢氧化钠溶解时均能放出大量的热；只有硝酸铵溶解时，吸收大量的热，能起到致冷作用。

评价：此题旨在考查对“溶质在水中溶解时的热量变化”的认识，属于容易题。

3．（06年重庆）下列热化学方程式中的ΔH能表示物质燃烧热的是（　　）

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：“燃烧热”的定义是：在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的能量；热化学方程式中的化学计量数表示物质的量。A、C项中CO、H₂的物质的量是2 mol，不行；D项H₂不是在氧气中燃烧，不符合燃烧热的定义。

评价：此题旨在考查对“燃烧热”概念的理解，属于容易题。

4．（06年湖南简阳）已知H⁺(aq) + OH^-(aq) = H₂O(l)  ΔH = - 57.3 kJ?mol^-1。以下四个化学反应方程式：

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)。

其中反应热为57.3 kJ?mol^-1的是（   ）

A．①和②    B．③    C．④    D．以上都不对

答案：D。

解析：此题与“中和热”概念有关，“中和热”是指在稀溶液中，酸和碱发生中和反应，生成1 mol水时放出的热量。H⁺(aq) + OH^-(aq) = H₂O(l)  ΔH = - 57.3 kJ?mol^-1表示强酸和强碱反应时的中和热。反应①、②中，都生成2 mol水, 反应热一定大于57.3 kJ?mol^-1；③中NH₃•H₂O是弱碱，电离时吸热，HCl和NH₃•H₂O反应的中和热小于57.3 kJ?mol^-1；④中CH₃COOH是弱酸，NH₃•H₂O是弱碱，电离时吸热，CH₃COOH和NH₃•H₂O反应的中和热小于57.3 kJ?mol^-1，因此①、②、③、④都不对。

评价：此题旨在考查对“中和热”概念的理解和判断，属于容易题。

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

H₂SO₄(浓)+ NaOH(aq)=Na₂SO₄(aq)+ H₂O(l)  △H₂ = m,下列说法正确的是(   )

A.上述热化学方程式中的计量数表示分子个数   B. △H₁>△H₂

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

答案：B。

解析：热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，A项不对；浓H₂SO₄在稀释时放热，含0.5 mol H₂SO₄的浓H₂SO₄与1 mol NaOH反应放出的热量应等于浓硫酸稀释时放出的热量和中和热之和，因此，△H₂ < △H₁ < 0，且|△H₁| > |△H₂|。

评价：此题旨在考查对“热化学方程式的意义”的理解和对“中和热”概念的掌握，属于容易题。

6．（06年湖南石门）在下列各说法中，正确的是

A．△H > 0表示放热反应，△H < 0表示吸热反应

    B．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数

    C．1 mol H₂SO₄与1 mol Ba(OH)₂反应生成BaSO₄沉淀时放出的热叫做中和热

    D．1 mol H₂与0.5 mol O₂反应放出的热就是H₂的燃烧热

答案：B。

解析：A项，△H > 0表示吸热反应，△H < 0表示放热反应；C项，“中和热”是指在稀溶液中，酸和碱发生中和反应，生成1 mol水时放出的热量。1 mol H₂SO₄与1 mol Ba(OH)₂反应生成2 mol水，放出的热大于中和热；D项，在101 kPa时，1 mol H₂与0.5 mol O₂反应，生成液态水时放出的热才是H₂的燃烧热；题中没有说明生成的水的聚集状态，不行。

评价：此题旨在考查对“热化学方程式的意义”的理解和对“中和热”、“燃烧热”概念的掌握，属于中等偏易题。

11．（06年江苏淮阴）据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是

A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料

B．硅的来源丰富，易于开采，且可再生

C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制

D．寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术

答案：D。

解析：A项，硅是固体，从安全角度考虑，不必考虑泄露的问题，便于运输、贮存，说法正确；B项，硅元素在自然界中的含量居第二位，来源丰富，说法也对：C项，硅燃烧，生成的二氧化硅是固体，说法也对；D项，理论上，制备硅不需要催化剂，说法不对。

评价：此题旨在讨论硅作新型燃料的特点和硅能源开发利用的优势，属于容易题。

7．（06年南开中学）已知31 g 白磷变成红磷放出 18.39 kJ 热量，下列两反应中：

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

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

    则下列说法中正确的是(    )

    A.Q₁ > Q₂，白磷比红磷稳定       B.Q₁ > Q₂，红磷比白磷稳定

    C.Q₁ < Q₂，白磷比红磷稳定       D.Q₁ < Q₂，红磷比白磷稳定

答案：D。

解析：根据白磷变成红磷放出 18.39 kJ热量可知，白磷所含的能量高，红磷所含的能量低，红磷比白磷稳定；红磷转化为白磷的反应是吸热反应。根据“盖斯定律”，将两方程式叠加得：P₄(s) = 4 P(红,s)，△H =(Q₁ - Q₂)kJ?mol^-1＜0，因此Q₁<Q₂。

评价：此题旨在考查对“放热反应”概念的理解和对“盖斯定律” 在化学反应中有关反应热的计算中的运用，属于中等难度题。

9.（06年广东惠州）根据热化学方程式：S(s) + O₂(g)= SO₂(g)  △H = -297.23 kJ?mol^-1，下列说法正确的是:　　　　

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

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

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的燃烧热的热化学方程式。根据“放热反应的实质是反应物的总能量高于生成物的总能量”可知，1 mol SO₂(g)的能量总和小于1 mol S(s)和1 mol O₂(g)的能量总和，则A项正确，B项错误；根据“盖斯定律”，S(s) + O₂(g)=SO₂(g)可以看作是通过“S(s)= S(g)（此过程是吸热的，设焓变为△H₁，则△H₁>0） ”与“S(g) + O₂(g) = SO₂(g)（△H = -Q kJ?mol^-1）”两个过程实现，反应热等于两个过程的热效应的叠加，即：- 297.23 kJ?mol^-1 = -Q kJ?mol^-1+△H₁，则：Q > 297.23。

评价：此题以硫的燃烧热为例，旨在考查对“热化学方程式的意义”的理解、对“燃烧热”概念的掌握和“盖斯定律”的运用，属于中等难度题。

10．（06年江苏东海）工业由粗硅制取纯硅有以下反应：

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

②SiHCl₃(g) + H₂(g)Si(s) + 3 HCl(g)；

下列关于上述反应的说法中不正确的是

A．反应①、②均为氧化还原反应        B．反应①、②均为置换反应

C．若反应①放热，则反应②一定吸热    D．欲提高SiHCl₃产率，可减压或升温

答案：D。

解析：从化学反应的形式来看，反应①、②均为置换反应，都属于氧化还原反应，A、B两项的结论都对；反应①、②互为逆过程，反应①放热，则反应②一定吸热，C项结论正确；反应①既是放热反应，又是气体体积缩小的反应，欲提高SiHCl₃产率，根据平衡移动原理，应采取减压或降温的措施，D项结论错误。

评价：此题旨在考查对“化学反应类型”、“化学反应中的能量变化”的相关知识的掌握以及“平衡移动原理”的应用，属于中等难度题。

11．(06年广东深圳)1840年前后，俄国科学家盖斯(Hess)指出，一个化学反应的热效应，仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定理”。现已知，在101 KPa下，CH₄(g)、H₂(g)、C(s)的燃烧热分别为890.83 kJ?mol^－1、285.83 kJ?mol^－1和393.51 kJ?mol^－1,则反应C(s) + 2 H₂(g) = CH₄(g)的反应热△H =＿＿＿＿，根据以上信息，你认为“盖斯定理”在我们确定一些化学反应的反应热时有何重要意义＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

答案：△H = - 74.81 kJ?mol^－1；对于一些很难用实验方法直接测定热量的化学反应的反应热可以用“盖斯定理”间接测定。

    解析：CH₄(g)、H₂(g)、C(s)在101 KPa下燃烧的热化学方程式分别为：

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

根据“盖斯定理”，③ + ② × 2 - ① 得：

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

评价：此题旨在考查“盖斯定理”的运用，属于容易题。

12．（06年东阳）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 写出液态水转化为气态水的热化学方程式      。

  ⑵ CO和H ₂分别燃烧生成CO₂(g)和H ₂O(g)，欲得到相同热量，所需CO和H ₂的体积比是     。

答案： ⑴ H₂O(l) = H₂O(g)；    ⑵

解析：⑴ 2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(l)可以看作由以下两个过程组成：

2 H₂(g) + O₂(g) = 2 H₂O(g)  △H₁；

H₂O(l) = H₂O(g) （焓变设为△H_x）；

根据“盖斯定律”， △H₂ = △H₁ +△H_x ，△H_x = 。

 ⑵根据2 H₂(g) + O₂(g ) = 2 H₂O (g) (△H₁), 2 CO(g) + O₂(g) = 2 CO₂(g) (△H₃)可知：欲得到相同热量，所需CO和H ₂的物质的量之比等于，同温同压下,二者体积比等于物质的量之比，等于。

评价：此题旨在考查“盖斯定律”的运用和有关“燃烧热”的计算，属于中等难度题。

13．（06年安徽宿迁）在化学反应中，只有

极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生

碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活

化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最

低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ?mol^-1

表示。请认真观察右图，然后回答问题。

   （1）图中所示反应是________(填“吸热”

或“放热”)反应，该反应_______(填“需要”或“不需要”)加热，该反应的△H =________

(用含E₁、E₂的代数式表示）。

   （2）已知热化学方程式：H₂(g)＋ O₂(g) = H₂O(g)  △H = - 241.8 kJ?mol^-1，该反应的活化能为167.2 kJ?mol^-1，则其逆反应的活化能为____________________。

   （3）对于同一反应，图中虚线（Ⅱ）与实线（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是_________________________。

答案：（1）放热；      需要；     -(E₁ - E₂) kJ?mol^-1

（2）409 kJ?mol^-1；       （3）使用了催化剂。

解析：（1）据图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，反应热为：△H = -(E₁ - E₂) kJ?mol^-1；由于反应物的总能量低于活化分子的最低能量，因此反应需要加热。

（2）由图可知，在反应H₂(g)＋O₂（g）= H₂O（g） △H = - 241.8 kJ?mol^-1中，活化分子的最低能量比反应物分子的能量高241.8 kJ?mol^-1；该反应是放热反应，反应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；逆过程是吸热反应；活化能高于原反应的活化能,应等于原反应中活化分子的最低能量与生成物分子的能量差，即409 kJ?mol^-1。

（3）催化剂在化学反应中起催化作用的原理是：加入催化剂，改变了反应历程，降低了反应的活化能，因此，降低反应活化能的唯一途径是使用催化剂。

评价：本题利用图象的形式，旨在考查对“化学反应中的能量变化”的判断与有关化学反应中“活化能”的计算，在理论上有深度，属于难题。

14．（06年湖南长沙） 1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。

(1)下列热化学方程中，能直接表示出氯化钠晶体格能的是                   。

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)写出△Q₁与△Q、△Q₂、△Q₃、△Q₄、△Q₅之间的关系式                      。

(3)若氧化亚铁晶体结构氯化钠晶体结构相似，则：氧化亚铁晶体中，跟二价铁离子紧邻且等距的氧离子个数是                  。

(4)若氧化亚铁晶体中有3 n个二价铁离子被2 n个三价铁离子所替代，该晶体中氧离子的数目将______           （填“减少”、“增多”或“保持不变”）。

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

解析：(1)根据“1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能”， Na⁺(g) + Cl^-(g) → NaCl(s)中的反应热△Q就能直接表示出氯化钠晶体格能；

(2) Na(s)+ Cl₂(g) → NaCl(s)可以看作是由以下几个过程组成：

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

(3) 氯化钠晶体是正六面体结构，晶体中每个氯离子周围有6个钠离子，每个钠离子周围有6个氯离子。氧化亚铁晶体结构氯化钠晶体结构相似，因此，每个Fe²⁺周围有6个O^2-，每个O^2-周围有6个Fe²⁺。

(4)根据电荷守恒，3n个Fe²⁺和2n个Fe³⁺所带电荷数相等，若氧化亚铁晶体中有3n个二价铁离子被2n个三价铁离子所替代，晶体中氧离子的数目将不变。

评价：此题以氯化钠晶体为例，考查了有关“晶体结构”的知识；以求氯化钠的晶格能为例，考查了“盖斯定律”的运用，属于难题。