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本章整合
突破一
突破二
盖斯定律在计算ΔH中的应用
典例1(1)(2018全国Ⅱ,27节选)CH4—CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知:
C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75
kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394
kJ·mol-1
该催化重整反应的ΔH=
kJ·mol-1。?
(2)(2018全国Ⅰ,28节选)已知:2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=-4.4
kJ·mol-1
2NO2(g)=N2O4(g) ΔH2=-55.3
kJ·mol-1
突破一
突破二
(3)(2018全国Ⅲ,28节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。SiHCl3在催化剂作用下发生反应:
2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) ΔH1=+48
kJ·mol-1
3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3(g) ΔH2=-30
kJ·mol-1
则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH为
kJ·mol-1。?
(4)(2018江苏卷,20节选)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=-116.1
kJ·mol-1
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=+75.9
kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=
kJ·mol-1。?
突破一
突破二
答案:(1)+247 (2)+53.1 (3)+114 (4)-136.2
解析:(1)将已知热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,③×2-①-②,得到CH4—CO2催化重整反应的ΔH=+247
kJ·mol-1。
突破一
突破二
1.利用叠加法书写热化学方程式或计算反应热的一般步骤
(1)若目标热化学方程式中的某种反应物在某个已知热化学方程式中作生成物(或目标方程式中的某种生成物在某个已知热化学方程式中作反应物),可把该已知热化学方程式的反应物和生成物颠倒,相应的ΔH改变符号。
(2)将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数,使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该反应物或生成物的化学计量数一致。热化学方程式中的ΔH也进行相应的换算。
(3)将已知热化学方程式进行叠加,相应的热化学方程式中的ΔH也进行叠加。
突破一
突破二
2.利用盖斯定律书写热化学方程式的思维模型
突破一
突破二
对点训练1-1黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x
kJ·mol-1
已知:碳的燃烧热ΔH1=
a
kJ·mol-1
S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b
kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c
kJ·mol-1
则x为( )
A.3a+b-c
B.c-3a-b
C.a+b-c
D.c-a-b
答案:A
解析:由碳的燃烧热可得热化学方程式:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=a
kJ·mol-1 ①,对题目中的热化学方程式依次编号为②③④,根据盖斯定律,②=①×3+③-④,则ΔH=ΔH1×3+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c,故A项正确。
突破一
突破二
对点训练1-2在1
200
℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
答案:A
突破一
突破二
反应热的大小比较
典例2比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小(填“>”“<”或“=”)。
突破一
突破二
答案:①< ②> ③>
解析:对于①组,1
mol
C(s)完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,即|ΔH1|>|ΔH2|
,但ΔH1、ΔH2均小于0,所以ΔH1<ΔH2;对于②组,ΔH4=2ΔH3<0,所以ΔH3>ΔH4;对于③组,石灰石的分解是吸热反应,而生石灰与水的化合反应是放热反应,即ΔH5>0、ΔH6<0,所以ΔH5>ΔH6。
突破一
突破二
反应热大小的比较
(1)根据反应规律和影响ΔH大小的因素直接进行比较
①比较“反应热”或ΔH的大小时,必须带“+”“-”符号;比较反应吸收或放出的热量的多少时,只需比较ΔH的绝对值的大小即可。
②参加反应的物质的物质的量不同,则反应热的数值也会发生相应的变化,如相同条件下,1
mol
H2完全燃烧生成液态水时放出285.8
kJ的热量,2
mol
H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6
kJ的热量。
③同一反应中物质的聚集状态不同,反应热数值大小也不同。例如,S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1=-Q1
kJ·mol-1,S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2=-Q2
kJ·mol-1,可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化,而由固态到气态是需要吸收能量的,所以Q1>Q2、ΔH1<ΔH2,故当同一反应中只由于物质聚集状态不同比较吸收或放出热量的多少时,对于放热反应而言,反应物为固态时放出的热量比气态、液态时少,当生成物为固态时放出的热量比气态、液态时多。
突破一
突破二
(2)根据反应进行的程度比较
对于可逆反应,如3H2(g)+N2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4
kJ·mol-1,是指生成2
mol
NH3(g)时放出92.4
kJ的热量,而不是指3
mol
H2和1
mol
N2在一定条件下混合反应就可放出92.4
kJ的热量,实际上3
mol
H2和1
mol
N2在一定条件下混合反应放出的热量小于92.4
kJ,因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。
(3)根据反应物的性质比较
等物质的量的不同物质与同一种物质反应时,物质性质不同其反应热不同。如等物质的量的不同金属(或非金属)与同一种物质反应,金属(或非金属)越活泼反应越容易进行,放出的热量越多,对应的ΔH越小。例如Mg(s)+2HCl(aq)=MgCl2(aq)+H2(g) ΔH1,Ca(s)+2HCl(aq)=CaCl2(aq)+H2(g) ΔH2,ΔH1>ΔH2。
突破一
突破二
对点训练2-1下列各组反应中的ΔH大小比较正确的是( )
答案:A
突破一
突破二
对点训练2-2室温下,将1
mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1
mol
的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2,CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为:CuSO4·5H2O(s)
CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3
B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2
D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
答案:B 第一章测评
一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.“能源分类相关图”如图,下列选项中的能源全部符合图中阴影部分的是( )
A.煤炭、石油、潮汐能
B.水能、生物质能、天然气
C.太阳能、风能、生物质能
D.地热能、海洋能、核能
解析煤炭、石油、天然气均不是新能源;核能、地热能不是来自太阳的能量;太阳能、风能、生物质能符合要求,故C项正确。
答案C
2.下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )
A.生成物总能量一定小于反应物总能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
解析根据生成物总能量和反应物总能量的相对大小,把化学反应分为吸热反应和放热反应,吸热反应的生成物总能量大于反应物总能量,放热反应的生成物总能量小于反应物总能量;反应速率是单位时间内物质浓度的变化,与反应的吸热、放热无关;同温同压下,H2(g)和Cl2(g)的总能量与
HCl(g)的总能量的差值不受光照和点燃条件的影响,所以该反应在光照和点燃条件下的ΔH相同。
答案C
3.下列关于反应热的说法正确的是( )
A.可逆反应“CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)”的ΔH小于0,说明此反应为吸热反应
B.已知S(s)+O2(g)SO3(g)的反应热ΔH=-385.5
kJ·mol-1,说明硫的燃烧热为385.5
kJ·mol-1
C.一个化学反应的反应热等于反应物的总能量减去生成物的总能量
D.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关
答案D
4.已知25
℃、101
kPa时,碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是393.5
kJ·mol-1、285.8
kJ·mol-1、1
411.0
kJ·mol-1、2
800
kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-393.5
kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=+571.6
kJ·mol-1
C.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1
411.0
kJ·mol-1
D.C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1
400
kJ·mol-1
解析A项中碳燃烧应生成CO2,错误;B、C项中H2O应为液态,且B项为放热反应,ΔH<0,错误;D项中C6H12O6(s)的燃烧热为2
800
kJ·mol-1,则
mol
C6H12O6(s)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出的热量为1
400
kJ,正确。
答案D
5.下列关于反应能量的说法正确的是( )
A.Zn(s)+CuSO4(aq)ZnSO4(aq)+Cu(s) ΔH=-216
kJ·mol-1,则反应物总能量>生成物总能量
B.相同条件下,如果1
mol氢原子所具有的能量为E1,1
mol
氢分子所具有的能量为E2,则2E1=E2
C.101
kPa时,2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ·mol-1,则H2的燃烧热为571.6
kJ·mol-1
D.氧化还原反应一定是放热反应
解析A项正确,因为所给反应为放热反应;B项错误,因为分子变成原子要破坏化学键,吸收能量,则2E1>E2;C项错误,H2的燃烧热是指101
kPa下,1
mol氢气充分燃烧生成液态水时放出的热量;D项错误,如C+CO22CO,此反应是氧化还原反应,但是属于吸热反应。
答案A
6.在标准状况下,气态分子断开1
mol化学键的焓变称为键焓。已知几种化学键的键焓如下表所示:
化学键
C—C
CC
C≡C
C—H
H—H
Cl—Cl
H—Cl
347.7
615.0
812.0
413.4
436.0
242.7
431
下列说法正确的是( )
A.CH2CH2(g)+H2(g)CH3CH3(g) ΔH=+123.5
kJ·mol-1
B.CH≡CH(g)+2H2(g)CH3CH3(g) ΔH=-317.3
kJ·mol-1
C.稳定性:H—HD.由上表数据可计算乙烷与氯气发生一氯代反应的焓变(ΔH)
解析焓变等于断裂化学键的键焓总和与形成化学键的键焓总和之差。A项,ΔH=(615.0+413.4×4+436.0-413.4×6-347.7)
kJ·mol-1=-123.5
kJ·mol-1,错误;B项,ΔH=(812.0+413.4×2+436.0×2-413.4×6-347.7)
kJ·mol-1=-317.3
kJ·mol-1,正确;C项,化学键的键焓越大,化学键越稳定,错误;D项,由于缺少C—Cl的键焓,不能计算乙烷与氯气发生取代反应的焓变,错误。
答案B
7.根据碘与氢气反应的热化学方程式:
(1)I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH=-9.48
kJ·mol-1
(2)I2(s)+H2(g)2HI(g) ΔH=+26.48
kJ·mol-1
下列判断正确的是( )
A.254
g
I2(g)中通入2
g
H2(g),反应放热9.48
kJ
B.1
mol固态碘与1
mol气态碘所含的能量相差17.00
kJ
C.反应(1)的产物比反应(2)的产物稳定
D.反应(2)的反应物的总能量比反应(1)的反应物的总能量低
解析因H2(g)+I2(g)2HI(g)为可逆反应,故254
g
I2(g)与2
g
H2(g)不可能完全反应生成2
mol
HI(g),放出的热量小于9.48
kJ,A项错误;1
mol固态碘与1
mol气态碘所含的能量差为26.48
kJ-(-9.48
kJ)=35.96
kJ,B项错误;产物均为HI,稳定性一致,C项错误;因反应物中氢气的状态相同,而固态碘比气态碘所含的能量低,故D项正确。
答案D
8.下列说法或表示方法中正确的是( )
A.等质量的硫蒸气和固态硫分别完全燃烧,后者放出的热量多
B.氢气的燃烧热为285.8
kJ·mol-1,则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O22H2O(l) ΔH=-285.8
kJ·mol-1
C.Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) ΔH<0
D.已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1
mol
H2O的ΔH=-57.3
kJ·mol-1,若将含0.5
mol
H2SO4的浓硫酸与含1
mol
NaOH的溶液混合,放出的热量要大于57.3
kJ
答案D
9.化学反应N2(g)+H2(g)NH3(l)的能量变化如图所示,则该反应的ΔH等于( )
A.+(a-b-c)
kJ·mol-1
B.+(b-a)
kJ·mol-1
C.+(b+c-a)
kJ·mol-1
D.+(a+b)
kJ·mol-1
解析由题图可得,①N2(g)+H2(g)N(g)+3H(g) ΔH=+a
kJ·mol-1,②NH3(g)N(g)+3H(g) ΔH=+b
kJ·mol-1,③NH3(l)NH3(g) ΔH=+c
kJ·mol-1。
①-②-③得:N2(g)+H2(g)NH3(l) ΔH=+(a-b-c)
kJ·mol-1。
答案A
10.下列热化学方程式或有关叙述正确的是( )
A.1
mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气,放出534
kJ的热量:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=+534
kJ·mol-1
B.12
g石墨转化为CO(g)时,放出110.5
kJ的热量:2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-110.5
kJ·mol-1
C.已知:H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-286
kJ·mol-1,则:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)的ΔH=+572
kJ·mol-1
D.已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4
kJ·mol-1,则在一定条件下向密闭容器中充入0.5
mol
N2(g)和1.5
mol
H2(g)充分反应放出46.2
kJ的热量
解析A项,放热反应的ΔH<0,错误;B项,12
g石墨中碳原子的物质的量为1
mol,则2
mol石墨反应的ΔH=-221.0
kJ·mol-1,错误;C项,已知反应为放热反应,则其逆反应为吸热反应,ΔH为“+”,ΔH的绝对值与化学计量数成正比,正确;D项,所给反应是可逆反应,0.5
mol
N2和1.5
mol
H2不能完全反应,错误。
答案C
二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意)
11.下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
据此判断下列说法中正确的是( )
A.石墨转变为金刚石是吸热反应
B.S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH1,S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH2,则ΔH1<ΔH2
C.白磷比红磷稳定
D.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH>0
解析质量相同时,金刚石的能量高于石墨,所以石墨转变为金刚石是吸热反应,A项正确;质量相同时,固态S的能量低于气态S的能量,所以气态S燃烧放出的热量多,但放热越多,ΔH越小,B项正确;质量相同时,白磷的能量高于红磷的能量,所以红磷比白磷稳定,C项不正确;根据图示,D项反应应该是放热反应,D项不正确。
答案AB
12.已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ·mol-1;CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3
kJ·mol-1。
现有H2与CH4的混合气体112
L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3
696
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
解析设原混合气体中H2、CH4的物质的量分别为n1、n2。
解得:n1=1.25
mol,n2=3.75
mol,n1∶n2=1∶3。
答案B
13.已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1
②CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2
③2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3
④4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s) ΔH4
⑤3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH3<0
B.ΔH2>0,ΔH4>0
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
解析燃烧反应及金属的氧化都是放热反应,ΔH1、ΔH3、ΔH4都小于0,CO2与C的反应是吸热反应,ΔH2大于0,A、B两项错误;由盖斯定律及题给热化学方程式可得①=②+③,则ΔH1=ΔH2+ΔH3,C项正确;同理可得ΔH3=(ΔH4+2ΔH5),D项错误。
答案C
14.在25
℃、101
kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5
kJ·mol-1、285.8
kJ·mol-1、870.3
kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为( )
A.-488.3
kJ·mol-1
B.+488.3
kJ·mol-1
C.-191
kJ·mol-1
D.+191
kJ·mol-1
解析由题意可知:
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5
kJ·mol-1①
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8
kJ·mol-1②
CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3
kJ·mol-1③
根据盖斯定律,①×2+②×2-③可得
2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l) ΔH=-488.3
kJ·mol-1。
答案A
15.H2和I2在一定条件下能发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-a
kJ·
mol-1。
已知:
(a、b、c均大于零)
下列说法不正确的是( )
A.反应物的总能量高于生成物的总能量
B.断开1
mol
H—H和1
mol
I—I所需能量大于断开2
mol
H—I所需能量
C.断开2
mol
H—I所需能量约为(c+b+a)
kJ
D.向密闭容器中加入2
mol
H2和2
mol
I2,充分反应后放出的热量等于2a
kJ
解析H2和I2在一定条件下能发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-a
kJ·
mol-1,该反应是放热反应,反应物能量高于生成物,故A正确;断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,该反应是放热反应,所以形成化学键放出的能量大于断裂化学键吸收的能量,断开1
mol
H—H和1
mol
I—I所需能量小于断开2
mol
H—I所需能量,故B错误;ΔH=反应物断裂化学键需要的能量-生成物形成化学键放出的能量=(b+c)
kJ·
mol-1-2E(H—I)=-a
kJ·
mol-1,得到断开2
mol
H—I所需能量约为(a+b+c)
kJ,故C正确;该反应是可逆反应,不能进行彻底,依据焓变意义分析,向密闭容器中加入2
mol
H2和2
mol
I2,充分反应后放出的热量小于2a
kJ,故D错误。
答案BD
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)已知一些烷烃的燃烧热如下表:
烷烃
烷烃
甲烷
(CH4)
890.31
正丁烷
(C4H10)
2
878.0
乙烷
(C2H6)
1
559.8
异丁烷
(C4H10)
2
869.6
丙烷
(C3H8)
2
219.9
异戊烷
(C5H12)
3
531.3
(1)热稳定性:正丁烷 (填“>”或“<”)异丁烷。?
(2)写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式: 。?
(3)相同物质的量的烷烃,分子中碳原子数越多,燃烧放出的热量越 (填“多”或“少”)。?
(4)有同学估计“正戊烷(C5H12)的燃烧热在3
540
kJ·mol-1左右”,你认为合理吗? 。理由是 。?
解析(1)物质所具有的能量越低越稳定。1
mol的正丁烷和异丁烷分别燃烧时,正丁烷放出的热量多,说明正丁烷所具有的能量高,因此,异丁烷比正丁烷稳定。
(3)由表中提供的数据可以推出,烷烃分子中所含碳原子数越多,燃烧放出的热量越多。
(4)由表中数据可以推知,正丁烷的燃烧热略大于异丁烷的燃烧热,所以正戊烷的燃烧热也应略大于异戊烷的燃烧热。
答案(1)<
(2)C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1
559.8
kJ·mol-1
(3)多
(4)合理 正丁烷的燃烧热比异丁烷的略大,所以正戊烷的燃烧热也应略大于异戊烷
17.(12分)煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体,它由煤炭与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气。
(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式: 。?
(2)液化石油气的主要成分是丙烷,丙烷燃烧的热化学方程式为:
C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2
220.0
kJ·mol-1
已知CO气体燃烧的热化学方程式为:
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0
kJ·mol-1
试比较相同物质的量的C3H8和CO燃烧,产生热量的比值约为 。?
(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ·mol-1。
试比较同质量的氢气和丙烷燃烧,产生的热量比值约为 。?
(4)氢气是未来的理想能源,除产生的热量多之外,还具有的优点是 。?
解析(1)由题意“它由煤炭与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气”及“煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体”知,化学方程式为C+H2O(g)CO+H2。
(2)同物质的量的C3H8和CO燃烧,产生热量的比值为2
220∶283。
答案(1)C+H2O(g)CO+H2
(2)2
220∶283 (3)14∶5
(4)来源丰富,产物无污染等
18.(12分)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态H2O2。当它们混合发生反应时,立即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.4
mol液态肼与足量液态H2O2反应,生成水蒸气和氮气,放出256.652
kJ的热量。
(1)该反应的热化学方程式为 。?
(2)已知H2O(l)H2O(g) ΔH=+44
kJ·mol-1,则16
g液态肼与足量液态H2O2反应生成液态水时放出的热量是
kJ。?
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是 。?
(4)发射卫星可用肼为燃料,二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和水蒸气。已知:
N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH=+66.4
kJ·mol-1①
N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534
kJ·mol-1②
肼和二氧化氮反应的热化学方程式为 。?
解析(1)0.4
mol液态N2H4反应放热256.652
kJ,则1
mol
N2H4(l)反应放热641.63
kJ。(2)16
g
N2H4的物质的量为0.5
mol,由方程式知生成水的物质的量n(H2O)=0.5
mol×4=2
mol,则16
g
N2H4与H2O2反应生成H2O(l)放热641.63
kJ×0.5
mol+2
mol×44
kJ·mol-1=408.815
kJ。(3)肼与H2O2反应的生成物为N2(g)和H2O,无污染。(4)根据盖斯定律,由热化学方程式②-①×可得肼与二氧化氮反应的热化学方程式。
答案(1)N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63
kJ·mol-1
(2)408.815
(3)生成物不会造成环境污染
(4)N2H4(l)+NO2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-567.2
kJ·mol-1
19.(12分)(1)运动会中的火炬一般采用丙烷为燃料。丙烷燃烧放出的热量大,污染较小,是一种优良的燃料。试回答下列问题:
①一定量的丙烷完全燃烧生成CO2和1
mol
H2O(l)过程中的能量变化曲线如图所示,请在图中的括号内填“+”或“-”。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:?
。?
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。1
mol二甲醚完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出1
455
kJ热量。若1
mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和H2O(l)时共放出1
645
kJ热量,则混合气体中丙烷和二甲醚的物质的量之比为
。?
(2)运用盖斯定律回答下列问题:
碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO的同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应C(s)+O2(g)CO(g)的ΔH。但可设计实验,并利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有 。?
解析(1)①丙烷完全燃烧生成CO2和1
mol
H2O(l)时放热,ΔH为负值。②表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2
215.0
kJ·
mol-1。③n(二甲醚)×1
455
kJ·
mol-1+[1
mol-n(二甲醚)]×2
215.0
kJ·
mol-1=1
645
kJ,解得n(二甲醚)=0.75
mol,n(丙烷)=0.25
mol。则丙烷和二甲醚的物质的量之比为1∶3。
(2)利用盖斯定律计算反应C(s)+O2(g)CO(g)的ΔH,需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。
答案(1)①- ②C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2
215.0
kJ·
mol-1 ③1∶3
(2)碳和CO的燃烧热
20.(12分)(1)(2017全国Ⅱ,27节选)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:
①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g) ΔH1
已知:②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g)
ΔH2=-119
kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH3=-242
kJ·mol-1
反应①的ΔH1为
kJ·mol-1。?
(2)(2017全国Ⅲ,28节选)已知:As(s)+H2(g)+2O2(g)H3AsO4(s) ΔH1
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH2
2As(s)+O2(g)As2O5(s) ΔH3
则反应As2O5(s)+3H2O(l)2H3AsO4(s)的ΔH= 。?
(3)(2017全国Ⅰ,28节选)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为
、?
,?
制得等量H2所需能量较少的是
。?
解析(1)根据盖斯定律,②式-③式可得①式,因此ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119
kJ·mol-1+242
kJ·mol-1=+123
kJ·mol-1。
(2)将题给热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,①×2-②×3-③可得目标热化学方程式,则ΔH=2ΔH1-3ΔH2-ΔH3。
(3)热化学方程式的书写应注意标明各物质的聚集状态和ΔH的单位。将题中热化学方程式依次编号为①②③④,依据盖斯定律,①+②+③可得:
H2O(l)H2(g)+O2(g) ΔH=+286
kJ·mol-1
②+③+④可得:H2S(g)H2(g)+S(s) ΔH=+20
kJ·mol-1
由两个热化学方程式比较可知,制得等量H2系统(Ⅱ)所需热量较少。
答案(1)+123 (2)2ΔH1-3ΔH2-ΔH3
(3)H2O(l)H2(g)+O2(g) ΔH=+286
kJ·mol-1
H2S(g)H2(g)+S(s) ΔH=+20
kJ·mol-1 系统(Ⅱ)
