2024人教版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第2课时　反应热的计算（含解析）

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2024人教版新教材高中化学选择性必修1
第2课时　反应热的计算
基础过关练
题组一　反应热的大小比较
1.已知:H2S与不足量的O2反应时,生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(l)　ΔH1　①
2H2S(g)+O2(g) 2S(s)+2H2O(l)　ΔH2　②
2H2S(g)+O2(g) 2S(s)+2H2O(g)　ΔH3　③
ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系正确的是(　　)
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1　　　　
B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3　　　　
D.ΔH2>ΔH1>ΔH3
2.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成可溶性盐的热化学方程式可表示为H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,又知弱电解质的电离是吸热过程。向1 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液中分别加入下列物质:①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸,恰好完全反应时的焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是(　　)
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3　　　　
B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2　　　　
D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
3.(2022湖北高中协作体期中联考)已知下列热化学方程式:
Ⅰ.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=a kJ/mol
Ⅱ.C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=b kJ/mol
Ⅲ.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=c kJ/mol
Ⅳ.C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=d kJ/mol
则下列关系正确的是(　　)
A.b>a　　　B.c>b
C.d>c　　　D.b>d
题组二　反应热的计算
4.(2021福建福州检测)已知丙烷(C3H8)的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水,则放出的热量约为(　　)
A.55 kJ　　　　　B.220 kJ　　
C.550 kJ　　　　　D.1 108 kJ
5.已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1,CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况下),使其完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),若实验测得反应放热3 845.8 kJ,则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　)
A.1∶1　　　　　　B.1∶3　　　　　　
C.1∶4　　　　　　D.2∶3
6.已知:一定条件下,由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气时放出60.45 kJ的热量。
(1)写出该条件下H2在O2中燃烧的热化学方程式:　　　　　　　　　　　。
(2)该条件下50 g H2燃烧生成水蒸气时放出的热量为　　　　kJ。
能力提升练
题组一　化学反应中的热量变化与比较
1.已知H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,CO的燃烧热为282.8 kJ·mol-1。现有H2和CO组成的混合气体56.0 L(标准状况),经充分燃烧后,一共放出热量710.0 kJ,并生成液态水。下列说法正确的是(　　)
A.CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=+282.8 kJ·mol-1
B.H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=
-571.6 kJ·mol-1
C.燃烧前的混合气体中,H2的体积分数为40%
D.混合气体燃烧后的产物与足量过氧化钠反应,转移电子总数为2NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
2.使18 g焦炭发生不完全燃烧,所得气体中CO占体积,CO2占体积,已知:C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH=-Q1 kJ/mol,CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-Q2 kJ/mol,与这些焦炭完全燃烧相比较,损失的热量是(　　)
A.Q2 kJ　　　　　　　B.Q1 kJ
C.Q2 kJ　　　 D.(Q1+Q2)kJ
3.已知:A(g)+C(g) D(g)　ΔH=-Q1 kJ/mol,B(g)+C(g) E(g)　ΔH=-Q2 kJ/mol,Q1、Q2均大于0,且Q1>Q2,若A与B组成的混合气体
1 mol与足量的C反应,放热为Q3 kJ,则原混合气体中A与B物质的量之比为(　　)
A.　　　　　B.　　　
C.　　　　　D.
4.(2022江苏徐州期中)碳碳双键加氢时放出热量,并且放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比。1,3-环己二烯脱氢生成苯是放热反应。相同温度和压强下,关于下列反应的ΔH,判断正确的是(　　)
(g)+H2(g)(g)　ΔH1
(g)+2H2(g)(g)　ΔH2
(g)+3H2(g)(g)　ΔH3
(g)+H2(g)(g)　ΔH4
A.ΔH1>0,ΔH2>0
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
题组二　反应热的综合计算
5.部分化学键的键能如下表所示:
化学键 C—H CO N—H C—N H—O
键能 (kJ·mol-1) a b c d e
甲醛的结构式为,甲醛制备乌洛托品(C6H12N4)的反应如图所示,该反应的ΔH为(　　)
A.6(a+b+c-d-e) kJ·mol-1
B.6(d+e-a-b-c) kJ·mol-1
C.6(b+2c-2d-2e) kJ·mol-1
D.6(2d+2a+2e-b-3c) kJ·mol-1
6.(2021四川成都月考)工业上,冶炼铁的有关热化学方程式如下:
①C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1;
②CO2(g)+C(s) 2CO(g)　ΔH2=b kJ·mol-1;
③Fe2O3(g)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH3=c kJ·mol-1;
④2Fe2O3(g)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g)　ΔH4=d kJ·mol-1;
上述热化学方程式中,a、b、c、d均不等于0。下列说法不正确的是(　　)
A.b>a
B.d=3b+2c
C.C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH= kJ·mol-1
D.CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH7.(2021辽宁协作体联考)苯乙烯()常用来合成橡胶,还广泛应用于制药、染料、农药等行业,是石化行业的重要基础原料,苯乙烯与各物质之间反应的能量变化如下:
Ⅰ.(g)+HCl(g)(g)　ΔH1=-54 kJ·mol-1
Ⅱ.(g)+H2(g) (g)　ΔH2=
-121 kJ·mol-1
Ⅲ.(g)+Cl2(g) (g)+HCl(g)　ΔH3
Ⅳ.H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)　ΔH4=-185 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)①根据上述反应计算得ΔH3=　　　　kJ·mol-1。
②设NA为阿伏加德罗常数的值。反应Ⅱ每生成5.3 g苯乙烷,放出的热量为　　　kJ,转移的电子数为　　　　NA。
(2)相关化学键的键能数据如下表所示。
化学键 Cl—Cl H—Cl H—H
键能/ kJ·mol-1 243 x 436
①x=　　　　。
②完全燃烧5.2 g苯乙烯,消耗氧气　　　　　mol。
答案全解全析
基础过关练
1.A　H2S与O2的反应为放热反应,等量的H2S反应越完全,放出的热量越多,ΔH越小,故ΔH2>ΔH1;反应②生成的为H2O(l),反应③生成的为H2O(g),故ΔH3>ΔH2。
2.D　醋酸是弱酸,电离时吸热,浓硫酸溶于水时会放出较多热量,故发生中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸),又因放热反应的焓变为负值,所以ΔH2<ΔH3<ΔH1。
3.B　利用图像解答本题,注意乙醇燃烧是放热反应,ΔH为负值,放热越多,ΔH越小。
等质量相同物质的液态具有的能量比其气态具有的能量低,根据热化学方程式中各种物质的状态,确定其能量高低,分析ΔH大小。
方法技巧
(1)ΔH的大小比较时包含“+”“-”。(2)先画出物质的能量变化图,比较热量的大小,再根据吸、放热加上“+”“-”进行比较。(3)可逆反应不能反应完全,按化学计量数投料时反应吸收或放出的能量一般小于|ΔH|。
4.A　丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,1 mol丙烷燃烧会产生4 mol水,放热2 215 kJ。丙烷完全燃烧产生1.8 g水,生成H2O的物质的量为0.1 mol,消耗丙烷的物质的量为0.025 mol,所以反应放出的热量是0.025 mol×2 215 kJ·mol-1≈55 kJ,A正确。
5.C　由题给信息可知,混合气体的物质的量为=5 mol。设混合气体中含有x mol H2,则CH4的物质的量为(5-x) mol,x+890×(5-x)=3 845.8,得x=1,即H2的物质的量为1 mol,CH4的物质的量为4 mol,C项正确。
6.答案　(1)2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1　(2)6 045
解析　(1)已知生成4.5 g水蒸气(0.25 mol)时放出60.45 kJ的热量,设生成2 mol H2O(g)时放出x kJ热量,则有:,x=483.6,所以热化学方程式为2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1。
(2)50 g H2的物质的量为=25 mol,50 g H2燃烧生成H2O(g)时放出的热量为25 mol× kJ·mol-1=6 045 kJ。
能力提升练
1.C　A项,应为1 mol CO(g)燃烧生成1 mol CO2(g)放热282.8 kJ,且ΔH<0,错误;B项,由于题目中已知的是H2的燃烧热数据,因此生成的H2O应为液态,错误;C项,设56.0 L(标准状况)混合气体中含H2的物质的量为x,CO的物质的量为y,则x+y==2.5 mol　①,
285.8 kJ·mol-1×x+282.8 kJ·mol-1×y=710.0 kJ　②,联立①②解得x=1 mol,则H2的体积分数为×100%=40%,正确;D项,混合气体燃烧后生成H2O、CO2共2.5 mol,与足量的过氧化钠反应能产生1.25 mol O2,转移电子总数为2.5NA,错误。
2.A　碳不完全燃烧损失的热量为生成的一氧化碳燃烧放出的热量。18 g碳的物质的量为=1.5 mol,故生成CO、CO2总的物质的量为1.5 mol,CO的物质的量为1.5 mol×=0.5 mol,由于CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-Q2 kJ/mol,所以0.5 mol CO燃烧放出的热量为Q2 kJ/mol×0.5 mol=0.5Q2 kJ,即18 g碳不完全燃烧损失的热量为Q2 kJ。
3.A　1 mol A与C完全反应放出的热量为Q1 kJ,1 mol B与C完全反应放出的热量为Q2 kJ,设混合气体中A的物质的量为x mol,B的物质的量为y mol,则①x+y=1,再根据放出的热量可以知道②xQ1+yQ2=Q3,根据①和②计算得出x=、y=,则A和B的物质的量之比为∶。
反思升华　　根据热化学方程式计算的技巧
　　热化学方程式可以左右颠倒,同时改变ΔH的正、负号,各物质的化学计量数及ΔH的数值可以同时乘以或除以相同的数。
4.C　将题目涉及的四个反应依次编号为①②③④,反应①和②都是碳碳双键和氢气加成,是放热反应,所以ΔH1<0,ΔH2<0,,A错误。将反应①和②相加不能得到反应③,所以ΔH3≠ΔH1+ΔH2,B错误。反应①和②都是放热反应,ΔH<0,根据加氢放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比可得ΔH1>ΔH2;将反应②和④相加得到反应③,所以ΔH3=ΔH2+ΔH4,反应④是1,3-环己二烯脱氢生成苯的逆反应,是吸热反应,所以ΔH4>0,ΔH3>ΔH2,C正确、D错误。
5.C　根据题中所给化学键的键能可得该反应的反应热ΔH=(a×12+b×6+c×12-d×12-a×12-e×12) kJ·mol-1=6(b+2c-2d-2e) kJ·mol-1。
6.D　①为放热反应,ΔH1<0,②为吸热反应,ΔH2>0,故b>a,A项正确;根据盖斯定律,②×3+③×2得④,即ΔH4=(3b+2c) kJ·mol-1=d kJ·mol-1,则d=3b+2c,B项正确;根据盖斯定律,(①+②)×得C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH= kJ·mol-1,C项正确;C(s)不完全燃烧生成CO(g)时放出热量,且等量的C(s)完全燃烧放出的热量多于不完全燃烧放出的热量,由于ΔH为负值,故CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH>a kJ·mol-1,D项错误。
7.答案　(1)①-118　②6.05　0.1　(2)①432　②0.5
解析　(1)①根据盖斯定律可知,反应Ⅲ可由反应Ⅰ+反应Ⅳ-反应Ⅱ得到,则ΔH3=ΔH1+ΔH4-ΔH2=-54 kJ·mol-1-185 kJ·mol-1+121 kJ·mol-1=-118 kJ·mol-1。②苯乙烷的相对分子质量为106,每生成1 mol苯乙烷,转移电子2 mol,则反应Ⅱ每生成5.3 g苯乙烷,放出的热量为121 kJ·mol-1×=6.05 kJ;转移电子数目为0.1NA。
(2)①反应焓变=反应物化学键的键能总和-生成物化学键的键能总和,根据反应Ⅳ及表格中的数据可得:436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-2x kJ·mol-1=-185 kJ·mol-1,解得x=432。②苯乙烯与氧气反应的化学方程式为+10O2 4H2O+8CO2,苯乙烯的相对分子质量为104,5.2 g苯乙烯的物质的量为0.05 mol,则完全燃烧5.2 g苯乙烯消耗氧气0.5 mol。
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