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△Hx）；
根据“盖斯定律”， △H2 = △H1 +△Hx
，△Hx = 。
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O2-，每个O2-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。