1.2 反应热的计算 课时同步训练 2021-2022学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

1.2课时
反应的计算
一、选择题（本大题共14小题，每小题所给的4个选项，只有一个答案符合题目要求。）
1．科学家已获得了极具理论研究意义的分子，其结构为正四面体（如图所示），与白磷分子的结构相似。已知断裂键吸收热量，断裂键吸收热量，则下列说法正确的是（
）
A．是一种新型化合物
B．转化为的反应的
C．比更稳定
D．转化为的反应的
2．已知：。某些化学键的键能数据如表所示：
化学键
键能/
436
243
432
255
339
下列说法正确的是
A．与反应生成时放出热量
B．与反应生成的热化学方程式为
C．反应的焓变生成物的键能之和-反应物的键能之和
D．分解吸收的热量比分解吸收的热量多，所以比稳定
3．是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在键。已知：转化为气态硫原子吸收的能量为，断裂键、键需吸收的能量分别为、。则的反应热为
A．
B．
C．
D．
4．已知①，
②，
③，
且、、均大于0．常温下取体积比为4：1的甲烷和氢气的混合气体(已折合成标准状况)，经完全燃烧恢复到常温，放出的热量为
A．
B．
C．
D．
5．已知在101
kPa、298
K条件下，2
mol
H2(g)完全燃烧生成水蒸气放出484
kJ热量，下列热化学方程式正确的是(　　)
A．H2O(g)===H2(g)＋1/2O2(g)　
ΔH(298
K)＝+242
kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH(298
K)＝－484
kJ·mol－1
C．H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)　
ΔH(298
K)＝＋242
kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH(298
K)＝＋484
kJ·mol－1
6．根据下表键能数据，估算反应的为（
）
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能
413
489
565
155
A．
B．
C．
D．
7．已知：
①；
②；
③；
④；
⑤。
下列叙述正确的是
A．
B．
C．
D．
8．已知25℃、下，水蒸发为水蒸气需要吸热
则反应的反应热为
A．
B．
C．
D．
9．已知：2H2O(l)=
2H2(g)+O2(g)△H=+571.0kJ/mol。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：
过程Ⅰ：2Fe3O4(s)=
6FeO(s)+O2(g)△H=+313.2kJ/mol
过程Ⅱ：……
下列说法不正确的是
A．过程Ⅰ中每消耗232g
Fe3O4转移2mol电子
B．过程Ⅱ热化学方程式为：3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s)△H=+128.9kJ/mol
C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是：太阳能→化学能→热能
D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
10．通常人们把拆开1mol某化学键所消耗的能量看作是该化学键的键能。键能的大小可衡量化学键的强弱。下表为某些化学键的键能：
化学键
N—N
O=O
N≡N
N—H
键能()
154
500
942
a
已知火箭燃料肼燃烧过程中有关化学反应的能量变化如图所示，则下列说法错误的是
A．N2比O2稳定
B．
C．表中的
D．图中的
11．下列关于反应热的描述正确的是（
）
A．的燃烧热为，则反应的
B．已知与结合生成时放热。和反应的中和反应反应热，则含和的稀溶液反应的反应热
C．反应热△H全部是正值
D．甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
12．已知：、，则下列叙述正确的是
A．键的键长小于键
B．表示甲烷燃烧热的热化学方程式
C．
D．当和的物质的量之比为时，其混合物完全燃烧生成和时放出的热量为，则该混合物中的物质的量为
13．已知在25℃时：
①
②
③
下列说法正确的是
A．HF电离的热化学方程式为
B．在氢氧化钠溶液与盐酸的反应中，盐酸的量一定，氢氧化钠溶液的量越多，中和反应的反应热越大
C．题干中是强酸和强碱在稀溶液中反应生成1mol和可溶盐的中和反应的反应热
D．稀硫酸与稀氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为
14．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。
已知：几种物质中化学键的键能如表所示。
化学键
键
键
键
键
键能/()
467
498
436
138
若反应过程中分解了，则下列说法不正确的是
A．总反应为
B．过程Ⅰ吸收了能量
C．过程Ⅱ放出了能量
D．过程Ⅲ属于放热反应
二、非选择题（本大题共5小题）
15．甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备。甲醛与气态甲醇之间转化的能量关系如图所示。
(1)甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应；过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热______(填“相同”或“不同”)
(2)写出甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学方程式_________；
(3)甲醇催化脱氢转化为甲醛的过程中，如果要使反应温度维持在700℃，需向体系中通入空气，通过计算确定进料甲醇与空气的物质的量理论比值为_________(假设：H2(g)＋O2(g)=H2O(g)　
ΔH＝－a
kJ·mol－1，空气中氧气含量为20%)
16．(1)石墨转变成金刚石需要吸收的热量，该反应的热化学方程式为____。
(2)在、下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量，其燃烧生成的用过量饱和澄清石灰水吸收可得沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________。
(3)已知下列热化学方程式：
①
②
③
写出被还原成和的热化学方程式：________。
17．(1)用代替与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①
②
③
反应的_____(用、和表示)。
(2)将氧化成的过程由3步反应组成：
①
②
③
总反应的热化学方程式为_____________________。
(3)捕碳技术(主要指捕获)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前和已经被用作工业捕碳剂，它们与可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
与、之间的关系是_________。
(4)白磷()可由、焦炭和在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：
则_________。
18．研究化学反应中的能量变化有重要意义。请根据学过的知识回答下列问题。
（1）依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知常温下：
①
②
③
时反应的焓变_________。
（2）已知铝热反应是放热反应。又知，常温下：4Al（s）+3O2（g）?2Al2O3（s）△H1
4Fe（s）+3O2（g）?2Fe2O3（s）△H2；下面关于△H1、△H2的比较正确的是
：_____
A．
B．
C．
D．无法计算
19．、、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式分别为
①
②
③
(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷气体与作用产生的能量存活，甲烷细菌使甲烷气体与反应生成气体与液态水，放出的能量_____(填“＞”“＜”或“=”)。
(2)甲烷气体与可用于合成水煤气(主要成分是一氧化碳和氢气)：，完全反应可释放热量，则能表示该反应过程中能量变化的是_____(填标号)。
A．
B．
C．
D．
(3)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出的反应热______。
(4)目前对于上述物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述物质的研究方向中可行的是_____(填标号)。
A．寻找优质催化剂，使与反应生成与，并放出热量
B．寻找优质催化剂，在常温常压下使分解生成与
C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的与海底开采的合成水煤气
D．将固态碳合成为，以作为燃料
参考答案
1．D
【解析】A.是由氮元素形成的单质，不是化合物，故A错误；
B.从图中可以看出，一个分子中含有6个键，根据可知，反应的，故B错误；
C.根据上述分析可知：为放热反应，所以的能量比高，所以比稳定，故C错误；
D.从图中可以看出，一个分子中含有6个键，根据可知，反应的，所以转化为的反应的，故D正确；
故答案：D。
2．B
【解析】A．反应的，当与反应时，只有参加反应，所以放出的热量为，故A不正确；
B．根据表中键能数据可得热化学方程式：，结合可得热化学方程式：，故B正确；
C．反应物的键能之和-生成物的键能之和，故C不正确；
D．由于键的键能大于键，所以比稳定，故D不正确；
故选B。
3．B
【解析】化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，旧键的断裂吸收能量，新键的生成放出能量，两个能量变化的总体效应即为反应的热效应。的反应过程中旧键断裂吸收的总能量为，新键生成放出的总能量为，则反应放出的能量，即，故答案为B。
4．D
【解析】甲烷和氢气的混合气体11.2L?(已折合成标准状况)，所以甲烷和氢气的混合气体的总的物质的量为：n=..=0.5mol。甲烷和氢气的体积比为4:1，所以甲烷的物质的量为0.5mol=0.4mol，氢气的物质的量为0.5mol-0.4mol=0.1mol。由CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-Q1
kJ/mol可以知道，0.4mol甲烷燃烧放出的热量为0.4molQ1k.J/mol=0.4Q1kJ；由H2(g)?+O2(g)=?H2O(l)
△H3=-Q3
kJ/mol，可以知道0.1mol氢气燃烧生成液态水放出的热量为0.1molQ3kJ/mol=0.1Q3
kJ，所以放出的热量为(0.4Q1+0.1Q3)
kJ，所以D选项是正确的；
故答案：D。
5．A
【解析】已知在101KPa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，因此1mol水蒸气分解生成2mol氢气和1mol氧气吸收242kJ热量，则反应的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH(298
K)＝－484
kJ·mol－1、H2O(g)===H2(g)＋1/2O2(g)　
ΔH(298
K)＝+242
kJ·mol－1，故答案选A。
6．D
【解析】由表格中键能及CH4(g)+4F2(g)=CF4(g)+4HF(g)可知，反应物的键能总和－生成物的键能总和，D正确；答案为D。
7．C
【解析】A．为完全燃烧生成时放出的热量，为1molC不完全燃烧生成CO时放出的热量，则反应①放出的热量比反应②放出的热量多，又放热反应的为负值，所以，故A错误；
B．为完全燃烧生成时放出的热量，为1molC不完全燃烧生成CO时放出的热量，则反应①放出的热量比反应②放出的热量多，又放热反应的为负值，所以＜0，
△H1＜△H2，故B错误；
C．根据盖斯定律，由2×②-①得，故C正确；
D．根据盖斯定律，由3×①-3×②-×④+⑤得，②
任何反应的，故D错误；
故选C。
8．D
【解析】已知25℃、下，水蒸发为水蒸气需要吸热，则
I、
II、
III，根据盖斯定律III-×II+I得，则反应的反应热为，故D正确；
故选D。
9．C
【解析】A．过程Ⅰ为2Fe3O4(s)=
6FeO(s)+O2(g)，方程式显示当有2mol
Fe3O4分解时生成1mol
O2，转移4mol电子，232g
Fe3O4的物质的量为1mol，故转移2mol电子，故A正确；
B．已知反应2H2O(l)=
2H2(g)+O2(g)△H=+571.0kJ/mol①，过程Ⅰ反应2Fe3O4(s)=
6FeO(s)+O2(g)△H=+313.2kJ/mol②，根据盖斯定律，将(①-②)可得过程Ⅱ热化学方程式为3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s)△H=(+571.0kJ/mol
-313.2kJ/mol)=+128.9kJ/mol，故B正确；
C．过程Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，故不存在将化学能转化为热能的过程，故C错误；
D．反应3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s)的产物中，H2为气体，Fe3O4为固体，故铁氧化合物循环制H2的产物易分离，且由廉价易得的太阳能做能源，成本低，故D正确；
答案选C。
10．C
【解析】A.键的键能为，O＝O键的键能为，键能越大，分子能量越低，越稳定，则N2比O2稳定，故A正确；
B.从图可知，1mol和1molO2(g)反应生成1mol和2mol放出534kJ热量，反应的热化学方程式为
，故B正确；
C.由图可知，则由题给数据可得关系式，解得，故C错误；
D.图中的，故D正确；
故选C。
11．A
【解析】A．反应热与计量数成正比，方程式反写时，反应热的符号相反，CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的△H=+2×283.0kJ/mol，故A正确；
B．含和的稀溶液反应生成，与结合成时会放出热量，则反应热△H小于，故B错误；
C．吸热反应，△H为正值，放热反应，△H为负值，故C错误；
D．燃烧热概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，生成气态水不是稳定氧化物，故D错误；
答案为A。
12．C
【解析】A.
碳原子的原子半径大于氢原子，则键的键长大于键，A项错误；
B.
热化学方程式中生成的不是液态，B项错误；
C.
①、②，根据盖斯定律可知，(①-②)×2得，C项正确；
D.
设和的物质的量分别为和，则由题中的热化学方程式可知，，则，D项错误；
答案选C。
13．C
【解析】A.根据盖斯定律，由①-②可得，＜0，故A错误；
B.中和反应的反应热是指在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol时的反应热，与反应物的量无关，故B错误；
C.中和热是稀的强酸和稀的强碱反应生成1mol水放出的热量，故C正确；
D.根据盖斯定律，由②×2＋③可得
，故D错误；
故选：C。
14．D
【解析】A.由图可知，总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的化学方程式为：，故A正确；
B.过程Ⅰ为变成原子和吸收的总能量为，故B正确；
C.过程Ⅱ为原子和生成和，放出的总能量为，故C正确；
D.过程Ⅲ为变成和，即断开键和键，形成键和键，
吸收的总能量为，放出的总能量为，吸收的总能量大于放出的总能量，故过程Ⅲ为吸热反应，故D错误；
故选：D。
15．吸热
相同
CH3OH(g)=HCHO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋(E2－E1)
kJ·mol-1
n(CH3OH)∶n(空气)＝2a∶5(E2－E1)
【解析】(1)根据图像分析甲醇催化脱氢转化为甲醛，反应物总能量低于生成物总能量，因此该反应是吸热反应；反应热与反应物和生成物的总能量有关，与反应途径无关，因此过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热相同；故答案为：吸热；相同。
(2)根据图像得到甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学方程式CH3OH(g)=HCHO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋(E2－E1)
kJ·mol-1；故答案为：CH3OH(g)=HCHO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋(E2－E1)
kJ·mol-1。
(3)甲醇催化脱氢转化为甲醛的过程中，如果要使反应温度维持在700℃，即反应吸收的热量等于氢气燃烧放出的热量，根据CH3OH(g)=HCHO(g)＋H2(g)
ΔH＝＋(E2－E1)
kJ·mol-1，则反应吸收的热量为n(CH3OH)×(E2－E1)
kJ·mol-1，根据H2(g)＋O2(g)=H2O(g)　
ΔH＝－a
kJ·mol－1，反应放出的热量为，则有n(CH3OH)×(E2－E1)
kJ·mol-1=，解得n(CH3OH)∶n(空气)＝2a∶5(E2－E1)；故答案为：n(CH3OH)∶n(空气)＝2a∶5(E2－E1)。
16．
【解析】(1)石墨转变成金刚石需要吸收的热量，该反应的热化学方程式为。
(2)因生成的用过量饱和澄清石灰水完全吸收，可得沉淀，则的物质的量是，由碳元素守恒可知，二氧化碳的物质的量也为，即无水乙醇完全燃烧生成二氧化碳放出的热量为，而完全燃烧无水乙醇时生成二氧化碳，则放出的热量为，热化学方程式为。
(3)依据盖斯定律可知，得
，则被还原成和的热化学方程式为。
17．
【解析】(1)已知：
①
②
③
根据盖斯定律，由①×4+②+③×2即得目标热化学方程式，故。
(2)已知：
①
②
③
根据盖斯定律，①+②+③可得总反应的热化学方程式为。
(3)已知：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
根据盖斯定律，反应Ⅱ反应Ⅰ=反应Ⅲ，故。
(4)已知：
①
②
根据盖斯定律，①+②×6即得到。
18．
B
【解析】(1)目标反应为，根据盖斯定律，目标热化学方程式可由得到，则；
(2)将已知的两个热化学方程式依次编号为①②，由盖斯定律可知，可得，铝热反应为放热反应，即，所以，B项正确。
19．=
D
C
【解析】(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的物质的量和状态，与反应途径无关，则甲烷细菌使甲烷气体与反应生成气体与液态水，放出的能量仍等于；
(2)完全反应可释放热量，则完全反应放出的热量为，则该反应为放热反应，和的能量之和大于和的能量之和，符合条件的只有选项D；
(3)根据盖斯定律，由得；
(4)A.
已知
，则与反应生成与的反应是吸热反应，故A不可行；
B.
分解生成与的反应为吸热反应，常温下不能发生，故B不可行；
C.
利用太阳能使大气中的与海底开采的合成水煤气是合理的，故C可行；
D.
将固态碳合成为，以作为燃料，既没有经济效益也没有实际意义，故D不可行；
答案选C。