2023-2024学年高中化学人教版2019选择性必修1课后习题 第一章第二节 反应热的计算（含解析）
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年高中化学人教版2019选择性必修1课后习题 第一章第二节 反应热的计算（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 182.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-11 15:39:39 | ||
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文档简介
第二节 反应热的计算
A级 必备知识基础练
1.(2022湖南沅陵县第一中学高二开学考试)如图所示,E1=393.5 kJ·mol-1,E2=395.0 kJ·mol-1,下列说法或热化学方程式正确的是( )
A.断裂1 mol石墨的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石的化学键吸收的能量少
B.石墨与金刚石之间的转化是物理变化
C.金刚石的稳定性强于石墨的稳定性
D.C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=
+1.5 kJ·mol-1
2.(2022河南高二期末)工业上常用CH4在复合组分的催化剂作用下还原大气污染物SO2,生成S固体,同时生成CO2和液态H2O。已知:H2(g)、CH4(g)、S(s)的燃烧热(ΔH)分别是-285.8 kJ·mol-1、-890.3 kJ·mol-1、-297.2 kJ·mol-1。下列说法正确的是( )
A.1 mol S(s)燃烧生成SO3(l),放出297.2 kJ的热量
B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) ΔH=-295.9 kJ·mol-1
D.同一条件下,单位质量的CH4完全燃烧放出的热量比H2多
3.氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O,已知反应:2Cu(s)+O2(g)2CuO(s) ΔH=-314 kJ·mol-1;2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s) ΔH=
-292 kJ·mol-1。则Cu2O(s)CuO(s)+Cu(s)的ΔH等于( )
A.-135 kJ·mol-1
B.+11 kJ·mol-1
C.+168 kJ·mol-1
D.-303 kJ·mol-1
4.已知断开1 mol H2(g)中H—H需要吸收436 kJ能量,根据能量变化示意图,下列说法或热化学方程式错误的是( )
A.断开1 mol HCl(g)中H—Cl要吸收432 kJ能量
B.生成1 mol Cl2(g)中的Cl—Cl放出243 kJ能量
C.HCl(g)H2(g)+Cl2(g) ΔH=+92.5 kJ·mol-1
D.H2(g)+Cl2(g)2HCl(l) ΔH(ΔH>-185 kJ·mol-1)
5.已知在10.8 g碳不完全燃烧所得气体中,CO占体积,CO2占体积且C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-110 kJ·mol-1;CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-280 kJ·mol-1。与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是( )
A.39 kJ B.248 kJ
C.84 kJ D.326 kJ
6.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g)2CO(g)
ΔH=-220 kJ·mol-1,H—H、OO和O—H的键能分别为436 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1和462.8 kJ·mol-1,则a为( )
A.-332 B.-118
C.+350 D.+130.95
7.已知:H2O(l)H2O(g) ΔH=+Q1 kJ·mol-1
2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH=+Q2 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q3 kJ·mol-1
则H2和CH4的燃烧热的比值为( )
A. B.
C. D.
8.回答下列问题:
(1)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示:
NH3NONO2HNO3NH4NO3
已知:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 745.2 kJ·mol-1;
6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+
6H2O(g) ΔH=-1 925.2 kJ·mol-1。
则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为 。
(2)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+
H2O(l) ΔH=-271 kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)
Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=
-937 kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求
9.(2021黑龙江大庆高二开学考试)向Na2CO3溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如图所示,下列说法不正确的是( )
A.反应HC(aq)+H+(aq)CO2(g)+H2O(l)为吸热反应
B.ΔH1<ΔH2,ΔH2<ΔH3
C.C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l)
ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3
D.H2CO3(aq)CO2(g)+H2O(l),若使用催化剂,则ΔH3变小
10.一些烷烃的燃烧热如下表:
化合物 化合物
甲烷 -891.0 正丁烷 -2 878.0
乙烷 -1 560.8 异丁烷 -2 869.6
丙烷 -2 221.5 2-甲基丁烷 -3 531.3
下列说法正确的是( )
A.正戊烷的燃烧热大约是-3 540 kJ·mol-1
B.热稳定性:正丁烷>异丁烷
C.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
D.相同质量的烷烃,氢的质量分数越大,燃烧放出的热量越多
11.(2021北京高三一模)甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法,且具有良好的应用前景。依据图示关系,下列说法不正确的是( )
A.甲醇与水蒸气发生的反应是吸热反应
B.1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)总能量
C.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
D.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
12.已知甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1,但当1 mol CH4不完全燃烧生成CO和H2O(l)时,放出的热量为607 kJ,如果1 mol CH4与一定量O2燃烧生成CO、CO2、H2O(l),并放出819.25 kJ的热量,则一定量O2的质量为( )
A.40 g B.56 g
C.60 g D.无法计算
13.为了合理利用化学能,确保安全生产,进行化工设计时需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定,也可通过理论进行推算。
(1)实验测得,5 g液态甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量,则1 mol液态甲醇充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为 。
(2)现有如下两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
则a (填“>”“<”或“=”)b。
(3)从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键断裂和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中,断裂化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=a kJ·mol-1,根据下表中所列键能数据可计算出a= 。
化学键 H—H N—H N≡N
键能/(kJ·mol-1) 436 390.8 946
14.(2021湖南长沙高二开学考试)化学反应中的能量变化,是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同所致。
(1)键能也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH),下表是部分化学键的键能数据:
化学键 P—P P—O OO PO
172 335 497.3 x
已知白磷的燃烧热为2 378.0 kJ·mol-1,白磷完全燃烧的产物结构如图所示,则上表中x= 。
(2)1840年,俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应热效应的基础上,总结出一条规律:“一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相同的。”这个规律被称为盖斯定律。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可以利用盖斯定律间接计算求得。
①已知:Ⅰ.C(石墨,s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
Ⅲ.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2 599.2 kJ·mol-1
则由C(石墨,s)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的热化学方程式为 。
②已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧至反应物耗尽,放出x kJ热量。已知单质碳的燃烧热为y kJ·mol-1,则1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH为 。
C级 学科素养拔高练
15.2022年,第24届冬奥会在中国北京、张家口两地举办。中国绿色碳汇基金会发起“我们的冬奥碳汇林”众筹项目,计划在张家口市崇礼区种植小树。碳汇,是指通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施,利用植物光合作用吸收大气中的二氧化碳[6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g)],并将其固定在植被和土壤中,从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。已知利用植物的光合作用每吸收1 mol CO2需要吸收的能量约为470 kJ。请回答下列问题:
(1)碳汇过程中能量的转化形式为 能转化为 能;有资料表明,某块林木通过光合作用大约吸收了1.88×107 kJ能量,则吸收的CO2为 kg。
(2)工业废气中的CO2可用碱液吸收。已知:
①CO2(g)+2NaOH(aq)Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1;
②CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-b kJ·mol-1。
反应CO2(g)+H2O(l)+Na2CO3(aq)2NaHCO3(aq)的ΔH= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
(3)生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3和CO2一样,也是一种温室气体,其在大气中能够稳定存在数百年。下表是几种化学键的键能:
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol-1) 946.0 157.0 283.0
①关于反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g),下列说法不正确的是 (填字母)。
A.过程N2(g)2N(g)放出能量
B.反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)放出能量
C.使用催化剂能减小反应的ΔH
②用NF3对半导体硅进行蚀刻时,在蚀刻物表面不留任何残留物,试写出蚀刻的反应方程式: 。
第二节 反应热的计算
1.D 根据题意可得:①C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-395.0 kJ·mol-1,②C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律,将②-①可得:C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1,为吸热反应,可说明石墨总能量较低,金刚石不如石墨稳定,石墨所含共价键键能较大,则断裂1 mol石墨中的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石中的化学键吸收的能量多,故A、C错误,D正确;石墨和金刚石是两种不同的单质,故石墨和金刚石之间的转化是化学变化,故B错误。
2.C S(s)的燃烧热是指1 mol S(s)燃烧生成SO2(g)所放出的热量,A项错误;根据燃烧热的概念,应该生成液态水,B项错误;S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297.2 kJ·mol-1,CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=
-890.3 kJ·mol-1,由盖斯定律计算出CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) ΔH=-295.9 kJ·mol-1,C项正确;根据燃烧热计算出单位质量的氢气完全燃烧放出的热量更高,D项错误。
3.B 已知反应:①2Cu(s)+O2(g)2CuO(s) ΔH=-314 kJ·mol-1;②2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s) ΔH=
-292 kJ·mol-1,根据盖斯定律:×(②-①)可得,Cu2O(s)CuO(s)+Cu(s) ΔH=+11 kJ·mol-1,答案选B。
4.D 根据图示可知,2 mol H(g)和2 mol Cl(g)结合成2 mol HCl(g)放出864 kJ能量,则断开2 mol HCl(g)中H—Cl需要吸收864 kJ能量,由此推出断开1 mol HCl(g)中H—Cl要吸收432 kJ能量,A项正确;断裂1 mol H2(g)中的H—H和1 mol Cl2(g)中Cl—Cl吸收679 kJ能量,断裂1 mol H—H吸收436 kJ能量,则断裂1 mol Cl—Cl吸收679 kJ-436 kJ=243 kJ能量,因此生成1 mol Cl2(g)中的Cl—Cl放出243 kJ能量,B项正确;根据图示知,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=679 kJ·mol-1-864 kJ·mol-1=-185 kJ·mol-1,则HCl(g)H2(g)+Cl2(g) ΔH=+92.5 kJ·mol-1,C项正确;HCl由气态变为液态要放出热量,所以生成2 mol液态HCl放出的热量大于185 kJ,即H2(g)+Cl2(g)2HCl(l) ΔH<-185 kJ·mol-1,D项错误。
5.C 10.8 g碳的物质的量为n==0.9 mol,不完全燃烧所得气体中,CO占体积,根据碳原子守恒,求得CO的物质的量为0.9 mol×=0.3 mol,根据CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-280 kJ·mol-1,所以10.8 g碳不完全燃烧生成0.3 mol CO损失的热量为280 kJ·mol-1×0.3 mol=84 kJ。故选C。
6.D 由于题中没有告诉C(s)中C—C的键能,因此将两个热化学方程式分别标为①、②,则根据盖斯定律可知②-①×2消去C(g),即得到热化学方程式O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH=-(220+2a) kJ·mol-1。则
497.3 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1-2×2×462.8 kJ·mol-1=-(220+2a) kJ·mol-1,解得a=+130.95,答案选D。
7.C 根据2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=
-Q2 kJ·mol-1,H2O(g)H2O(l) ΔH=-Q1 kJ·mol-1。根据燃烧热的定义,可得:H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=- kJ·mol-1,则H2的燃烧热为 kJ·mol-1,CH4的燃烧热为Q3 kJ·mol-1,则H2和CH4的燃烧热的比值为,综上所述故选C。
8.答案 (1)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
ΔH=-1 025.2 kJ·mol-1
(2)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ·mol-1
解析 (1)将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为①和②,根据盖斯定律由①×5-②×4得:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025.2 kJ·mol-1。
(2)设已知中两个反应分别为①、②,根据盖斯定律,①×5-②得,Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ·mol-1。
9.CD 由题图可得,HC(aq)+H+(aq)的能量小于CO2(g)+H2O(l)的能量,所以反应HC(aq)+H+(aq)CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A正确;ΔH1和ΔH2都小于0,ΔH3>0,且|ΔH1|>|ΔH2|,所以ΔH1<ΔH2,ΔH2<ΔH3,B正确;由题图可得,C(aq)+2H+(aq)HC(aq)+H+(aq) ΔH1,HC(aq)+H+(aq)H2CO3(aq) ΔH2,H2CO3(aq)CO2(g)+H2O(l) ΔH3,根据盖斯定律,C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,C错误;一个化学反应的焓变与反应过程无关,使用催化剂不会改变ΔH3,D错误。
10.AD 由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据可推出正戊烷比2-甲基丁烷的燃烧热数值略大些,A正确;1 mol正丁烷完全燃烧放出的热量比1 mol异丁烷完全燃烧放出的热量多,则正丁烷转化成异丁烷放出能量,从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷,B错误;乙烷燃烧的热化学方程式应为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-3 121.6 kJ·mol-1,C错误;根据表格中燃烧热数值分析可知,1 g CH4燃烧放出约55.69 kJ的热量,1 g C2H6燃烧放出约52.03 kJ的热量,D正确。
11.D 甲醇与水蒸气发生反应,ΔH1或ΔH3均是正值,是吸热反应,A正确;ΔH2=ΔH3-ΔH1=49.5 kJ·mol-1-90.7 kJ·mol-1=-41.2 kJ·mol-1,故1 mol CO(g)、2 mol H2(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)总能量,所以1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)总能量,B正确,D错误;根据盖斯定律,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,C正确。
12.C 设1 mol CH4与一定量O2燃烧生成CO、CO2的物质的量分别为x mol、y mol,生成水的物质的量为2 mol,则根据碳原子守恒可知x+y=1,根据放出819.25 kJ的热量可得607x+890y=819.25,解得x=0.25,y=0.75,则n(O2)=n(CO)+n(CO2)+n(H2O)=+0.75 mol+1 mol=1.875 mol,m(O2)=n(O2)×M(O2)=1.875 mol×32 g·mol-1=60 g,答案选C。
13.答案 (1)CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.4 kJ·mol-1
(2)>
(3)-90.8
解析 (1)5 g液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ热量,故32 g(1 mol)液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出热量×113.5 kJ=726.4 kJ,则1 mol液态甲醇充分燃烧生成CO2气体和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.4 kJ·mol-1。
(2)将两个热化学方程式进行比较,由于H2O由气态变成液态放出热量,故ΔH1>ΔH2,则a>b。
(3)由焓变与键能的关系知,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=946 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1×3-390.8 kJ·mol-1×6=-90.8 kJ·mol-1,故a=-90.8。
14.答案 (1)469.1
(2)①2C(石墨,s)+H2(g)C2H2(g) ΔH=+226.8 kJ·mol-1 ②-(5x-0.5y) kJ·mol-1
解析 (1)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2P4O10,1 mol P4完全燃烧需拆开6 mol P—P、5 mol OO,形成12 mol P—O、4 mol PO,所以(6 mol×172 kJ·mol-1+5 mol×497.3 kJ·mol-1)-(12 mol×335 kJ·mol-1+4 mol×x kJ·mol-1)=-2 378.0 kJ,解得x≈469.1。
(2)①由C(石墨,s)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)的反应2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)可以根据Ⅰ×2+Ⅱ×-Ⅲ×得到,所以反应焓变ΔH=2×(-393.5 kJ·mol-1)+(-571.6 kJ·mol-1)×-(-2 599.2 kJ·mol-1)×=+226.8 kJ·mol-1,则热化学方程式为2C(石墨,s)+H2(g)C2H2(g) ΔH=+226.8 kJ·mol-1。
②碳在氧气中燃烧,氧气不足发生反应2C+O22CO,氧气足量发生反应C+O2CO2;3.6 g碳的物质的量为=0.3 mol,6.4 g氧气的物质的量为=0.2 mol,n(C)∶n(O2)=3∶2;介于2∶1与1∶1之间,所以上述反应都发生。
设生成的CO为a mol,CO2为b mol。
根据碳元素守恒有a+b=0.3,根据氧元素守恒有a+2b=0.2×2,联立方程,解得a=0.2,b=0.1;单质碳的燃烧热为y kJ·mol-1,所以生成0.1 mol CO2放出的热量为0.1 mol×y kJ·mol-1=0.1y kJ,因此生成0.2 mol CO放出的热量为x kJ-0.1y kJ。由于碳燃烧为放热反应,所以反应热ΔH的符号为“-”,故1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH=-=-(5x-0.5y) kJ·mol-1。
15.答案 (1)太阳 化学 1 760
(2)a-2b
(3)①AC ②4NF3+3Si3SiF4+2N2
解析 (1)根据题意,碳汇过程中能量的转化形式为太阳能转化为化学能;某块林木通过光合作用大约吸收了1.88×107 kJ能量,则吸收的二氧化碳的物质的量为=4×104 mol,其质量为4×104 mol×44 g·mol-1=1.76×106 g=1 760 kg。
(2)根据盖斯定律,由②×2-①得:CO2(g)+H2O(l)+Na2CO3(aq)2NaHCO3(aq) ΔH=(a-2b) kJ·mol-1。
(3)①N22N(g)为化学键的断裂过程,吸收能量,故A错误;反应热=反应物的键能和-生成物的键能和,则反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)的ΔH=(946.0+3×157.0-283.0×6) kJ·mol-1=-281.0 kJ·mol-1,放出能量,故B正确;使用催化剂不能改变反应的ΔH,故C错误。
A级 必备知识基础练
1.(2022湖南沅陵县第一中学高二开学考试)如图所示,E1=393.5 kJ·mol-1,E2=395.0 kJ·mol-1,下列说法或热化学方程式正确的是( )
A.断裂1 mol石墨的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石的化学键吸收的能量少
B.石墨与金刚石之间的转化是物理变化
C.金刚石的稳定性强于石墨的稳定性
D.C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=
+1.5 kJ·mol-1
2.(2022河南高二期末)工业上常用CH4在复合组分的催化剂作用下还原大气污染物SO2,生成S固体,同时生成CO2和液态H2O。已知:H2(g)、CH4(g)、S(s)的燃烧热(ΔH)分别是-285.8 kJ·mol-1、-890.3 kJ·mol-1、-297.2 kJ·mol-1。下列说法正确的是( )
A.1 mol S(s)燃烧生成SO3(l),放出297.2 kJ的热量
B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) ΔH=-295.9 kJ·mol-1
D.同一条件下,单位质量的CH4完全燃烧放出的热量比H2多
3.氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O,已知反应:2Cu(s)+O2(g)2CuO(s) ΔH=-314 kJ·mol-1;2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s) ΔH=
-292 kJ·mol-1。则Cu2O(s)CuO(s)+Cu(s)的ΔH等于( )
A.-135 kJ·mol-1
B.+11 kJ·mol-1
C.+168 kJ·mol-1
D.-303 kJ·mol-1
4.已知断开1 mol H2(g)中H—H需要吸收436 kJ能量,根据能量变化示意图,下列说法或热化学方程式错误的是( )
A.断开1 mol HCl(g)中H—Cl要吸收432 kJ能量
B.生成1 mol Cl2(g)中的Cl—Cl放出243 kJ能量
C.HCl(g)H2(g)+Cl2(g) ΔH=+92.5 kJ·mol-1
D.H2(g)+Cl2(g)2HCl(l) ΔH(ΔH>-185 kJ·mol-1)
5.已知在10.8 g碳不完全燃烧所得气体中,CO占体积,CO2占体积且C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-110 kJ·mol-1;CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-280 kJ·mol-1。与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是( )
A.39 kJ B.248 kJ
C.84 kJ D.326 kJ
6.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g)2CO(g)
ΔH=-220 kJ·mol-1,H—H、OO和O—H的键能分别为436 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1和462.8 kJ·mol-1,则a为( )
A.-332 B.-118
C.+350 D.+130.95
7.已知:H2O(l)H2O(g) ΔH=+Q1 kJ·mol-1
2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH=+Q2 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q3 kJ·mol-1
则H2和CH4的燃烧热的比值为( )
A. B.
C. D.
8.回答下列问题:
(1)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示:
NH3NONO2HNO3NH4NO3
已知:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 745.2 kJ·mol-1;
6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+
6H2O(g) ΔH=-1 925.2 kJ·mol-1。
则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为 。
(2)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+
H2O(l) ΔH=-271 kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)
Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=
-937 kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求
9.(2021黑龙江大庆高二开学考试)向Na2CO3溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如图所示,下列说法不正确的是( )
A.反应HC(aq)+H+(aq)CO2(g)+H2O(l)为吸热反应
B.ΔH1<ΔH2,ΔH2<ΔH3
C.C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l)
ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3
D.H2CO3(aq)CO2(g)+H2O(l),若使用催化剂,则ΔH3变小
10.一些烷烃的燃烧热如下表:
化合物 化合物
甲烷 -891.0 正丁烷 -2 878.0
乙烷 -1 560.8 异丁烷 -2 869.6
丙烷 -2 221.5 2-甲基丁烷 -3 531.3
下列说法正确的是( )
A.正戊烷的燃烧热大约是-3 540 kJ·mol-1
B.热稳定性:正丁烷>异丁烷
C.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
D.相同质量的烷烃,氢的质量分数越大,燃烧放出的热量越多
11.(2021北京高三一模)甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法,且具有良好的应用前景。依据图示关系,下列说法不正确的是( )
A.甲醇与水蒸气发生的反应是吸热反应
B.1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)总能量
C.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
D.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
12.已知甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1,但当1 mol CH4不完全燃烧生成CO和H2O(l)时,放出的热量为607 kJ,如果1 mol CH4与一定量O2燃烧生成CO、CO2、H2O(l),并放出819.25 kJ的热量,则一定量O2的质量为( )
A.40 g B.56 g
C.60 g D.无法计算
13.为了合理利用化学能,确保安全生产,进行化工设计时需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定,也可通过理论进行推算。
(1)实验测得,5 g液态甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量,则1 mol液态甲醇充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为 。
(2)现有如下两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
则a (填“>”“<”或“=”)b。
(3)从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键断裂和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中,断裂化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=a kJ·mol-1,根据下表中所列键能数据可计算出a= 。
化学键 H—H N—H N≡N
键能/(kJ·mol-1) 436 390.8 946
14.(2021湖南长沙高二开学考试)化学反应中的能量变化,是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同所致。
(1)键能也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH),下表是部分化学键的键能数据:
化学键 P—P P—O OO PO
172 335 497.3 x
已知白磷的燃烧热为2 378.0 kJ·mol-1,白磷完全燃烧的产物结构如图所示,则上表中x= 。
(2)1840年,俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应热效应的基础上,总结出一条规律:“一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相同的。”这个规律被称为盖斯定律。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可以利用盖斯定律间接计算求得。
①已知:Ⅰ.C(石墨,s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
Ⅲ.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2 599.2 kJ·mol-1
则由C(石墨,s)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的热化学方程式为 。
②已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧至反应物耗尽,放出x kJ热量。已知单质碳的燃烧热为y kJ·mol-1,则1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH为 。
C级 学科素养拔高练
15.2022年,第24届冬奥会在中国北京、张家口两地举办。中国绿色碳汇基金会发起“我们的冬奥碳汇林”众筹项目,计划在张家口市崇礼区种植小树。碳汇,是指通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施,利用植物光合作用吸收大气中的二氧化碳[6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g)],并将其固定在植被和土壤中,从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。已知利用植物的光合作用每吸收1 mol CO2需要吸收的能量约为470 kJ。请回答下列问题:
(1)碳汇过程中能量的转化形式为 能转化为 能;有资料表明,某块林木通过光合作用大约吸收了1.88×107 kJ能量,则吸收的CO2为 kg。
(2)工业废气中的CO2可用碱液吸收。已知:
①CO2(g)+2NaOH(aq)Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1;
②CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-b kJ·mol-1。
反应CO2(g)+H2O(l)+Na2CO3(aq)2NaHCO3(aq)的ΔH= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
(3)生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3和CO2一样,也是一种温室气体,其在大气中能够稳定存在数百年。下表是几种化学键的键能:
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol-1) 946.0 157.0 283.0
①关于反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g),下列说法不正确的是 (填字母)。
A.过程N2(g)2N(g)放出能量
B.反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)放出能量
C.使用催化剂能减小反应的ΔH
②用NF3对半导体硅进行蚀刻时,在蚀刻物表面不留任何残留物,试写出蚀刻的反应方程式: 。
第二节 反应热的计算
1.D 根据题意可得:①C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-395.0 kJ·mol-1,②C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律,将②-①可得:C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.5 kJ·mol-1,为吸热反应,可说明石墨总能量较低,金刚石不如石墨稳定,石墨所含共价键键能较大,则断裂1 mol石墨中的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石中的化学键吸收的能量多,故A、C错误,D正确;石墨和金刚石是两种不同的单质,故石墨和金刚石之间的转化是化学变化,故B错误。
2.C S(s)的燃烧热是指1 mol S(s)燃烧生成SO2(g)所放出的热量,A项错误;根据燃烧热的概念,应该生成液态水,B项错误;S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297.2 kJ·mol-1,CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=
-890.3 kJ·mol-1,由盖斯定律计算出CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) ΔH=-295.9 kJ·mol-1,C项正确;根据燃烧热计算出单位质量的氢气完全燃烧放出的热量更高,D项错误。
3.B 已知反应:①2Cu(s)+O2(g)2CuO(s) ΔH=-314 kJ·mol-1;②2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s) ΔH=
-292 kJ·mol-1,根据盖斯定律:×(②-①)可得,Cu2O(s)CuO(s)+Cu(s) ΔH=+11 kJ·mol-1,答案选B。
4.D 根据图示可知,2 mol H(g)和2 mol Cl(g)结合成2 mol HCl(g)放出864 kJ能量,则断开2 mol HCl(g)中H—Cl需要吸收864 kJ能量,由此推出断开1 mol HCl(g)中H—Cl要吸收432 kJ能量,A项正确;断裂1 mol H2(g)中的H—H和1 mol Cl2(g)中Cl—Cl吸收679 kJ能量,断裂1 mol H—H吸收436 kJ能量,则断裂1 mol Cl—Cl吸收679 kJ-436 kJ=243 kJ能量,因此生成1 mol Cl2(g)中的Cl—Cl放出243 kJ能量,B项正确;根据图示知,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=679 kJ·mol-1-864 kJ·mol-1=-185 kJ·mol-1,则HCl(g)H2(g)+Cl2(g) ΔH=+92.5 kJ·mol-1,C项正确;HCl由气态变为液态要放出热量,所以生成2 mol液态HCl放出的热量大于185 kJ,即H2(g)+Cl2(g)2HCl(l) ΔH<-185 kJ·mol-1,D项错误。
5.C 10.8 g碳的物质的量为n==0.9 mol,不完全燃烧所得气体中,CO占体积,根据碳原子守恒,求得CO的物质的量为0.9 mol×=0.3 mol,根据CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-280 kJ·mol-1,所以10.8 g碳不完全燃烧生成0.3 mol CO损失的热量为280 kJ·mol-1×0.3 mol=84 kJ。故选C。
6.D 由于题中没有告诉C(s)中C—C的键能,因此将两个热化学方程式分别标为①、②,则根据盖斯定律可知②-①×2消去C(g),即得到热化学方程式O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH=-(220+2a) kJ·mol-1。则
497.3 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1-2×2×462.8 kJ·mol-1=-(220+2a) kJ·mol-1,解得a=+130.95,答案选D。
7.C 根据2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=
-Q2 kJ·mol-1,H2O(g)H2O(l) ΔH=-Q1 kJ·mol-1。根据燃烧热的定义,可得:H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=- kJ·mol-1,则H2的燃烧热为 kJ·mol-1,CH4的燃烧热为Q3 kJ·mol-1,则H2和CH4的燃烧热的比值为,综上所述故选C。
8.答案 (1)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
ΔH=-1 025.2 kJ·mol-1
(2)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ·mol-1
解析 (1)将已知的两个热化学方程式从上到下依次标记为①和②,根据盖斯定律由①×5-②×4得:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025.2 kJ·mol-1。
(2)设已知中两个反应分别为①、②,根据盖斯定律,①×5-②得,Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) ΔH=-418 kJ·mol-1。
9.CD 由题图可得,HC(aq)+H+(aq)的能量小于CO2(g)+H2O(l)的能量,所以反应HC(aq)+H+(aq)CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A正确;ΔH1和ΔH2都小于0,ΔH3>0,且|ΔH1|>|ΔH2|,所以ΔH1<ΔH2,ΔH2<ΔH3,B正确;由题图可得,C(aq)+2H+(aq)HC(aq)+H+(aq) ΔH1,HC(aq)+H+(aq)H2CO3(aq) ΔH2,H2CO3(aq)CO2(g)+H2O(l) ΔH3,根据盖斯定律,C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,C错误;一个化学反应的焓变与反应过程无关,使用催化剂不会改变ΔH3,D错误。
10.AD 由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据可推出正戊烷比2-甲基丁烷的燃烧热数值略大些,A正确;1 mol正丁烷完全燃烧放出的热量比1 mol异丁烷完全燃烧放出的热量多,则正丁烷转化成异丁烷放出能量,从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷,B错误;乙烷燃烧的热化学方程式应为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-3 121.6 kJ·mol-1,C错误;根据表格中燃烧热数值分析可知,1 g CH4燃烧放出约55.69 kJ的热量,1 g C2H6燃烧放出约52.03 kJ的热量,D正确。
11.D 甲醇与水蒸气发生反应,ΔH1或ΔH3均是正值,是吸热反应,A正确;ΔH2=ΔH3-ΔH1=49.5 kJ·mol-1-90.7 kJ·mol-1=-41.2 kJ·mol-1,故1 mol CO(g)、2 mol H2(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)总能量,所以1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)的总能量高于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)总能量,B正确,D错误;根据盖斯定律,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,C正确。
12.C 设1 mol CH4与一定量O2燃烧生成CO、CO2的物质的量分别为x mol、y mol,生成水的物质的量为2 mol,则根据碳原子守恒可知x+y=1,根据放出819.25 kJ的热量可得607x+890y=819.25,解得x=0.25,y=0.75,则n(O2)=n(CO)+n(CO2)+n(H2O)=+0.75 mol+1 mol=1.875 mol,m(O2)=n(O2)×M(O2)=1.875 mol×32 g·mol-1=60 g,答案选C。
13.答案 (1)CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.4 kJ·mol-1
(2)>
(3)-90.8
解析 (1)5 g液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ热量,故32 g(1 mol)液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出热量×113.5 kJ=726.4 kJ,则1 mol液态甲醇充分燃烧生成CO2气体和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.4 kJ·mol-1。
(2)将两个热化学方程式进行比较,由于H2O由气态变成液态放出热量,故ΔH1>ΔH2,则a>b。
(3)由焓变与键能的关系知,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=946 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1×3-390.8 kJ·mol-1×6=-90.8 kJ·mol-1,故a=-90.8。
14.答案 (1)469.1
(2)①2C(石墨,s)+H2(g)C2H2(g) ΔH=+226.8 kJ·mol-1 ②-(5x-0.5y) kJ·mol-1
解析 (1)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2P4O10,1 mol P4完全燃烧需拆开6 mol P—P、5 mol OO,形成12 mol P—O、4 mol PO,所以(6 mol×172 kJ·mol-1+5 mol×497.3 kJ·mol-1)-(12 mol×335 kJ·mol-1+4 mol×x kJ·mol-1)=-2 378.0 kJ,解得x≈469.1。
(2)①由C(石墨,s)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)的反应2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)可以根据Ⅰ×2+Ⅱ×-Ⅲ×得到,所以反应焓变ΔH=2×(-393.5 kJ·mol-1)+(-571.6 kJ·mol-1)×-(-2 599.2 kJ·mol-1)×=+226.8 kJ·mol-1,则热化学方程式为2C(石墨,s)+H2(g)C2H2(g) ΔH=+226.8 kJ·mol-1。
②碳在氧气中燃烧,氧气不足发生反应2C+O22CO,氧气足量发生反应C+O2CO2;3.6 g碳的物质的量为=0.3 mol,6.4 g氧气的物质的量为=0.2 mol,n(C)∶n(O2)=3∶2;介于2∶1与1∶1之间,所以上述反应都发生。
设生成的CO为a mol,CO2为b mol。
根据碳元素守恒有a+b=0.3,根据氧元素守恒有a+2b=0.2×2,联立方程,解得a=0.2,b=0.1;单质碳的燃烧热为y kJ·mol-1,所以生成0.1 mol CO2放出的热量为0.1 mol×y kJ·mol-1=0.1y kJ,因此生成0.2 mol CO放出的热量为x kJ-0.1y kJ。由于碳燃烧为放热反应,所以反应热ΔH的符号为“-”,故1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH=-=-(5x-0.5y) kJ·mol-1。
15.答案 (1)太阳 化学 1 760
(2)a-2b
(3)①AC ②4NF3+3Si3SiF4+2N2
解析 (1)根据题意,碳汇过程中能量的转化形式为太阳能转化为化学能;某块林木通过光合作用大约吸收了1.88×107 kJ能量,则吸收的二氧化碳的物质的量为=4×104 mol,其质量为4×104 mol×44 g·mol-1=1.76×106 g=1 760 kg。
(2)根据盖斯定律,由②×2-①得:CO2(g)+H2O(l)+Na2CO3(aq)2NaHCO3(aq) ΔH=(a-2b) kJ·mol-1。
(3)①N22N(g)为化学键的断裂过程,吸收能量,故A错误;反应热=反应物的键能和-生成物的键能和,则反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)的ΔH=(946.0+3×157.0-283.0×6) kJ·mol-1=-281.0 kJ·mol-1,放出能量,故B正确;使用催化剂不能改变反应的ΔH,故C错误。