2025人教版高中化学选择性必修1同步--分层作业4　反应热的计算（含解析）

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2025人教版高中化学选择性必修1
分层作业4　反应热的计算
A级 必备知识基础练
题组1.盖斯定律的理解及应用
1.盖斯定律指出:化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关,而与具体反应途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列错误的是(　　)
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=1
B.A→D,ΔH=-ΔH4
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=0
D.B→D,ΔH=ΔH2+ΔH3
2.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:
①2Cu(s)+O2(g) ===2CuO(s)　ΔH=-314 kJ·mol-1
②2Cu2O(s)+O2(g) ===4CuO(s)　ΔH=-292 kJ·mol-1
则CuO(s)+Cu(s) ===Cu2O(s)的ΔH等于(　　)
A.-11 kJ·mol-1 B.+11 kJ·mol-1
C.+22 kJ·mol-1 D.-22 kJ·mol-1
3.298 K、101 kPa时,根据6C(石墨,s)+3H2(g) ===C6H6(l)(苯)设计的反应路径如下:
上述条件下,石墨、氢气、苯的燃烧热依次为ΔH(石墨)、ΔH(H2)、ΔH(C6H6),下列说法正确的是(　　)
A.6×ΔH(石墨)+3×ΔH(H2)=ΔH2
B.1 mol C6H6(l)的能量一定高于6 mol CO2(g)和3 mol H2O(l)的能量
C.1 mol C6H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的ΔH>ΔH3
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
题组2.反应热的计算
4.已知:①C(s)+H2O(g) ===CO(g)+H2(g)　
ΔH=a kJ·mol-1
②2C(s)+O2(g) ===2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1
H—H、O==O和O—H的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a为(　　)
A.-332 B.-118
C.+350 D.+130
5.已知软脂酸燃烧的热化学方程式为
CH3(CH2)14COOH(s)+23O2(g) ===16CO2(g)+16H2O(l)　ΔH=-9 977 kJ·mol-1,若该反应中生成89.6 L(已换算成标准状况)CO2,则放出的热量为(　　)
A.9 977 kJ B.4 988.5 kJ
C.2 494.25 kJ D.1 247.12 kJ
6.(2024·湖南衡阳三校联考)已知下列反应的热化学方程式:
①C(s)+O2(g) ===CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②CH3COOH(l)+2O2(g) ===2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH2=-870.3 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH3=-285.8 kJ·mol-1
则2C(s)+2H2(g)+O2(g) ===CH3COOH(l)的反应热ΔH为(　　)
A.-488.3 kJ·mol-1
B.+488.3 kJ·mol-1
C.-244.15 kJ·mol-1
D.+244.15 kJ·mol-1
7.(1)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
4NH3(g)+3O2(g) ===2N2(g)+6H2O(g)　
ΔH1=-a kJ·mol-1　①
N2(g)+O2(g) ===2NO(g)　ΔH2=-b kJ·mol-1　②
若1 mol NH3还原NO生成N2,则该反应过程中的反应热ΔH3=　　　　 kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。
(2)已知下列热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g) ===2Fe(s)+3CO2(g)　
ΔH1=-25 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g) ===2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH2=-47 kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g) ===3FeO(s)+CO2(g)　
ΔH3=+640 kJ·mol-1
请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
B级 关键能力提升练
8.已知下列热化学方程式:
①H2O(g) ===H2O(l)　ΔH=Q1 kJ·mol-1;
②C2H5OH(g) ===C2H5OH(l)　ΔH=Q2 kJ·mol-1
③C2H5OH(g)+3O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(g)
ΔH=Q3 kJ·mol-1
则C2H5OH(l)+3O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(l)的ΔH等于(　　)
A.(3Q1+Q2+Q3) kJ·mol-1
B.-(3Q1+Q2+Q3) kJ·mol-1
C.-(3Q1+Q2-Q3) kJ·mol-1
D.(3Q1-Q2+Q3) kJ·mol-1
9.(2024·山东青岛模拟)下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法不正确的是(　　)
A.ΔH3<0
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
C.按照Cl、Br、I的顺序,ΔH2依次减少
D.一定条件下,拆开1 mol气态HX中的化学键需要吸收a kJ能量,则该条件下ΔH3=-2a kJ·mol-1
10.(2024·湖北武汉重点校联考)近日,我国科学家在合成气直接制烯烃研究领域获得重大突破。已知:
反应①　C(s)+O2(g) ===CO(g)　ΔH1
反应②　C(s)+H2O(g) ===CO(g)+H2(g)　ΔH2
反应③　CO(g)+2H2(g) ===CH3OH(g)　
ΔH3=-90.1 kJ·mol-1
反应④　2CH3OH(g) ===CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH4=-134.0 kJ·mol-1
反应⑤　3CH3OH(g) ===CH3CH==CH2(g)+3H2O(g)　ΔH5=-131.0 kJ·mol-1
下列说法正确的是(　　)
A.ΔH1-ΔH2>0
B.反应②为放热反应
C.3CH3OCH3(g) ===2CH3CH==CH2(g)+3H2O(g)
ΔH=+140.0 kJ·mol-1
D.3CO(g)+6H2(g) ===H3CH==CH2(g)+3H2O(g)　ΔH=-301.3 kJ·mol-1
11.(2024·山东聊城模拟)将2 mol Cl2和3 mol F2置于密闭容器中,在250 ℃下只发生如下两个放热反应:①F2+Cl2===2ClF　ΔH1=a kJ·mol-1;②Cl2+3F2===2ClF3　ΔH2=b kJ·mol-1。一段时间后,Cl2和F2恰好全部消耗,共放出303 kJ热量。已知:部分化学键的键能如下表所示:
化学键 F—F Cl—Cl F—Cl (ClF中) F—Cl (ClF3中)
157 243 248 x
则x的值为(　　)
A.172 B.208 C.256 D.371
12.(1)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
①3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
②2Fe3O4(s)+H2O(g)3Fe2O3(s)+H2(g)　ΔH2
则ΔH2=　　　　　 kJ·mol-1
(2)已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g) ===8CO2(g)+5H2O(g)　ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH==CH2(g)+10O2(g) ===8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g) ===H2O(g)　ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g) ===C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　　 kJ·mol-1。
13.有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源。
(1)在101 kPa下,1 g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量,请回答下列问题:
①该反应反应物总能量　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)生成物总能量。
②1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为　　　　　　　　。
③该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
④若1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水放出241 kJ的热量,已知H—O的键能为463 kJ·mol-1,O==O的键能为498 kJ·mol-1,计算H—H的键能为　　　　　　　　 kJ·mol-1。
(2)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
Mg(s)+H2(g) ===MgH2(s)　ΔH1=-74.5 kJ·mol-1;
Mg2Ni(s)+2H2(g) ===Mg2NiH4(s)　ΔH2=-64.4 kJ·mol-1;
Mg2Ni(s)+2MgH2(s) ===2Mg(s)+Mg2NiH4(s)
ΔH3。
则ΔH3=　　　　　　　　。
C级 学科素养拔高练
14.(1)氨热分解可制氢气。一定条件下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。相关化学键的键能数据如下:
化学键 N≡N H—H N—H
键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。
(2)天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6等烃类,是重要的燃料和化工原料。乙烷在一定条件可发生反应:C2H6(g) ===C2H4(g)+H2(g)　ΔH,相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
-1 560 -1 411 -286
则ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(3)基于CuO/Cu2O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下:
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为
①2Cu2O(s)+O2(g) ===4CuO(s)　ΔH1=-227 kJ·mol-1
②8CuO(s)+CH4(g) ===4Cu2O(s)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=-348 kJ·mol-1
则反应CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。
分层作业4　反应热的计算
1.A　解析 根据盖斯定律及图示可知,物质A经过一系列转化最终又得到物质A,所以始态和终态相同,反应热为0,则ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=0,A错误,C正确;A→D与D→A互为逆反应,则根据盖斯定律可得,A→D的ΔH=-ΔH4,B正确;如图所示B→D的ΔH=ΔH2+ΔH3,D正确。
2.A　解析 根据盖斯定律,由×(①-②)可得目标反应CuO(s)+Cu(s) ===Cu2O(s)。该反应的ΔH=×(-314 kJ·mol-1)-×(-292 kJ·mol-1)=-11 kJ·mol-1。
3.A　解析 已知:①C(石墨)+O2(g) ===CO2(g)　ΔH(石墨);②H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH(H2)　6×①+3×②得:6C(石墨,s)+3H2(g)+O2(g) ===6CO2(g)+3H2O(l)　ΔH2,则ΔH2=6×ΔH(石墨,s)+3×ΔH(H2),A正确;C6H6(l)与氧气反应生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,反应物还有O2(g),故不能判断1 mol C6H6(l)的能量与6 mol CO2(g)和3 mol H2O(l)的能量高低,B错误;等物质的量时,C6H6(g)的能量要高于C6H6(l),1 mol C6H6(g)完全燃烧时放出的能量要多一些,但是ΔH要更小,故1 mol C6H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的ΔH<ΔH3,C错误;根据题中图像,结合盖斯定律可得,ΔH2=ΔH1+ΔH3,D错误。
4.D　解析 根据盖斯定律由①×2-②可得2H2O(g) ===2H2(g)+O2(g)　ΔH=+(2a+220) kJ·mol-1,则有4×462 kJ·mol-1-2×436 kJ·mol-1-496 kJ·mol-1=(2a+220) kJ·mol-1,解得a=+130。
5.C　解析 标准状况下,89.6 L CO2的物质的量为4 mol,生成16 mol CO2时放出的热量为9 977 kJ,则生成4 mol CO2时放出的热量为9 977 kJ×=2 494.25 kJ。
6.A　解析 分析热化学方程式,根据盖斯定律,由①×2+③×2-②可得2C(s)+2H2(g)+O2(g) ===CH3COOH(l),则该反应的反应热ΔH=2ΔH1+2ΔH3-ΔH2=(-393.5 kJ·mol-1)×2+(-285.8 kJ·mol-1)×2-(-870.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·mol-1。
7.答案 (1)
(2)FeO(s)+CO(g) ===Fe(s)+CO2(g)　
ΔH=-218 kJ·mol-1
解析 (1)根据盖斯定律,由①-②×3可得4NH3(g)+6NO(g) ===5N2(g)+6H2O(g),该反应的焓变ΔH=ΔH1-3ΔH2=(3b-a) kJ·mol-1,若1 mol NH3还原NO生成N2,则该反应过程中的反应热ΔH3= kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,由①×-②×-③×可得FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式:FeO(s)+CO(g) ===Fe(s)+CO2(g)　ΔH=-218 kJ·mol-1。
8.D　解析 分析已知热化学方程式,根据盖斯定律,由3×①-②+③可得C2H5OH(l)+3O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(l),则有ΔH=3×ΔH1-ΔH2+ΔH3=(3Q1-Q2+Q3) kJ·mol-1。
9.B　解析 形成化学键放出能量,则2H(g)+2X(g) ===2HX(g)的ΔH3<0,A正确;由盖斯定律可知,ΔH1=ΔH2+ΔH3,则ΔH1-ΔH2-ΔH3=0,B错误;由于键能:Cl—Cl>Br—Br>I—I,断裂化学键时吸收能量,则吸收的能量逐渐减小,所以途径Ⅱ吸收的热量依次减小,即ΔH2依次减小,C正确;一定条件下,拆开1 mol气态HX需要吸收a kJ能量,即形成1 mol HX放出热量是a kJ,因此形成2 mol HX放出热量为2a kJ,该条件下ΔH3=-2a kJ·mol-1,D正确。
10.C　解析 根据盖斯定律,由①-②可得H2(g)+O2(g) ===H2O(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2,而该反应为放热反应,则有ΔH<0,从而推知ΔH1-ΔH2<0,A错误;反应②中C(s)与H2O(g)在高温下反应生成CO(g)和H2(g),该反应为吸热反应,B错误;根据盖斯定律,由⑤×2-④×3可得3CH3OCH3(g) ===2CH3CH==CH2(g)+3H2O(g),该反应的ΔH=(-131.0 kJ·mol-1)×2-(-134.0 kJ·mol-1)×3=+140.0 kJ·mol-1,C正确;根据盖斯定律,由③×3+⑤可得3CO(g)+6H2(g) ===CH3CH==CH2(g)+3H2O(g),则有ΔH=(-90.1 kJ·mol-1)×3+(-131.0 kJ·mol-1)=-401.3 kJ·mol-1,D错误。
11.A　解析 根据反应热与键能的关系,结合表中数据可得:ΔH1=(157+243) kJ·mol-1-2×248 kJ·mol-1=-96 kJ·mol-1=a kJ·mol-1,ΔH2=(243+157×3) kJ·mol-1-2×3x=(714-6x) kJ·mol-1=b kJ·mol-1,则有a=-96、b=714-6x。假设参与反应①的Cl2为m mol,同时消耗m mol F2,则剩余Cl2为(2-m) mol,剩余F2为(3-m) mol,由于Cl2和F2恰好全部消耗,结合反应②可得:,解得m=1.5。由于共放出303 kJ热量,则有1.5 mol×96 kJ·mol-1+0.5 mol×(6x-714) kJ·mol-1=303 kJ,解得x=172。
12.答案 (1)+6　(2)+118
解析 (1)根据盖斯定律,反应②=水煤气变换反应-反应①,则有ΔH2=ΔH-ΔH1=(-41.2 kJ·mol-1)-(-47.2 kJ·mol-1)=+6 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,反应④可由①-②-③得到,故ΔH4=ΔH1-ΔH2-ΔH3=(-4 386.9+4 263.1+241.8) kJ·mol-1=+118 kJ·mol-1。
13.答案 (1)①大于　②285.8 kJ
③2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1　④436　(2)84.6 kJ·mol-1
解析 (1)①该反应为放热反应,则反应物的总能量大于生成物的总能量;②1 mol氢气为2 g,完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量;③根据上面的分析可得热化学方程式为2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1;④若1 mol氢气完全燃烧生成1 mol气态水放出241 kJ的热量,已知H—O的键能为463 kJ·mol-1,O==O的键能为498 kJ·mol-1,根据燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g)　
ΔH=-482 kJ·mol-1;设1 mol H—H完全断裂时吸收热量为x kJ,2x+498-4×463=-482,解得x=436。(2)由盖斯定律得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s) ===2Mg(s)+Mg2NiH4(s)　ΔH3=-64.4 kJ·mol-1-2×(-74.5 kJ·mol-1)=84.6 kJ·mol-1,则ΔH3=84.6 kJ·mol-1。
14.答案 (1)+90.8　(2)+137　(3)-802
解析 (1)根据反应热与键能的关系,该反应的ΔH=ΣE(反应物)-ΣE(生成物)=6×390.8 kJ·mol-1-946 kJ·mol-1-3×436.0 kJ·mol-1=+90.8 kJ·mol-1。
(2)根据表中数据信息及燃烧热的定义可写出热化学方程式(ⅰ)C2H6(g)+O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 560 kJ·mol-1;(ⅱ)C2H4(g)+3O2(g) ===2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 411 kJ·mol-1;(ⅲ)H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-286 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由(ⅰ)-(ⅱ)-(ⅲ)可得C2H6(g) ===C2H4(g)+H2(g)　ΔH=+137 kJ·mol-1。
(3)根据盖斯定律,由①×2+②可得反应CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(g),则其ΔH=2ΔH1+ΔH2=2×(-227 kJ·mol-1)+(-348 kJ·mol-1)=-802 kJ·mol-1。
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