高中化学 1_3化学反应热的计算练习 新人教版选修4

高中化学 1_3化学反应热的计算练习 新人教版选修4

‎1.3化学反应热的计算 ‎1．将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。‎ 已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)‎ ΔH＝＋140.5 kJ/mol C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g)　 ΔH＝－110.5 kJ/mol 则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s，石墨)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是(　　)‎ A．＋80.5 kJ/mol　　 B．＋30.0 kJ/mol C．－30.0 kJ/mol D．－80.5 kJ/mol ‎【解析】　按题干顺序给两个热化学方程式编号为①②，根据盖斯定律，①＋②×2，得到TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(石墨，s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－80.5 kJ/mol。 ‎ ‎【答案】　D ‎2．已知25 ℃、101 kPa条件下：‎ ‎(1)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)‎ ΔH＝－2 834.9 kJ·mol－1‎ ‎(2)4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)‎ ΔH＝－3 119.1 kJ·mol－1‎ 由此得出的正确结论是(　　)‎ A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应 B．等质量的O2比O3能量高，由O2变O3为放热反应 C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应 D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应 ‎【解析】　根据盖斯定律(2)－(1)得2O3(g)===3O2(g)　ΔH＝－284.2 kJ·mol－1，等质量的O2能量低。‎ ‎【答案】　A ‎3．已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH1＝－184.6 kJ/mol，则反应HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的ΔH为(　　)‎ A．＋184.6 kJ/mol B．－92.3 kJ/mol C．＋92.3 kJ D．＋92.3 kJ/mol ‎【解析】　ΔH＝＝＋92.3 kJ/mol，C项单位不对。‎ ‎【答案】　D ‎4．氧气(O2)和臭氧(O3)是氧元素的两种同素异形体，已知热化学方程式：‎ ‎4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH1‎ ‎4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)　ΔH2‎ ‎3O2(g)===2O3(g)　ΔH3则(　　)‎ A．ΔH1－ΔH2＝ΔH3 ‎ B．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3‎ C．ΔH2－ΔH1＝ΔH3 ‎ D．ΔH2＋ΔH1＋ΔH3＝0‎ ‎【解析】　第1个热化学方程式减去第2个热化学方程式，即得3O2(g)===2O3(g)，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，故A正确。‎ ‎【答案】　A ‎5．已知热化学方程式：‎ ‎①2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　 ΔH1＝＋571.6 kJ/mol ‎②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　 ΔH2＝－483.6 kJ/mol 当1 g液态水变为气态水时，其热量变化为(　　)‎ ‎①放出　②吸收　③2.44 kJ　④4.88 kJ　⑤88 kJ A．②⑤ B．①③‎ C．②④ D．②③‎ ‎【解析】　可得H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则1 g液态水变为气态水时，吸收的热量为≈2.44 kJ。‎ ‎【答案】　D ‎6．S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。‎ 已知：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)‎ ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1‎ ‎②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)‎ ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1‎ ‎③S(单斜，s)===S(正交，s)　ΔH3‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．ΔH3＝＋0.33 kJ·mol－1‎ B．单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应 C．S(单斜，s)===S(正交，s)　ΔH3<0，正交硫比单斜硫稳定 D．S(单斜，s)===S(正交，s)　ΔH3>0，单斜硫比正交硫稳定 ‎【解析】　由题意知，根据盖斯定律③＝①－②，即ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－297.16 kJ·mol－1－(－296.83 kJ·mol－1)＝－0.33 kJ·mol－1，所以S(单斜，s)===S(正交，s ‎)为放热反应，说明S(单斜，s)能量高，相对不稳定，S(正交，s)能量低，相对稳定，故选C。‎ ‎【答案】　C ‎7．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJ·mol－1、282.5 kJ·mol－1、726.7 kJ·mol－1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为 ‎(　　)‎ A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)‎ ΔH＝－127.4 kJ·mol－1‎ B．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)‎ ΔH＝＋127.4 kJ·mol－1‎ ‎ C．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)‎ ΔH＝－127.4 kJ·mol－1‎ D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)‎ ΔH＝＋127.4 kJ·mol－1‎ ‎【解析】　根据题给三种物质的燃烧热可以写出：‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)‎ ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1　①‎ CO(g)＋O2(g)===CO2(g)‎ ΔH2＝－282.5 kJ·mol－1　②‎ CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH3＝－726.7 kJ·mol－1　③‎ 运用盖斯定律进行计算，即①×2＋②－③可得：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)　ΔH＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝2×(－285.8 kJ·mol－1)＋(－282.5 kJ·mol－1)－(－726.7 kJ·mol－1)＝－127.4 kJ·mol－1。‎ ‎【答案】　A ‎8．已知下列热化学方程式：‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1‎ 现有0.2 mol的炭粉和氢气组成的气、固混合物在氧气中完全燃烧，共放出63.53 kJ热量，则炭粉与氢气的物质的量之比为 (　　)‎ A．1∶1 B．1∶2‎ C．2∶3 D．3∶2‎ ‎【解析】　设炭粉的物质的量为x，H2的物质的量为y，由题意知 解得x＝0.1 mol，y＝0.1 mol，则x∶y＝1∶1。‎ ‎【答案】　A ‎9．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。‎ ‎(1)在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为___。‎ ‎(2)若适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量，则表示该反应的热化学方程式为____。‎ ‎(3)用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量，则表示该反应的热化学方程式为____。‎ ‎(4)已知拆开1 mol H—H，1 mol N—H，1 mol NN分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为____。‎ ‎【解析】　(1)1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，则1 mol甲醇燃烧放热22.68 kJ×32＝725.76 kJ，甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－725.76 kJ/mol。‎ ‎(4)已知拆开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol NN分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝946 kJ/mol＋3×436 kJ/mol－6×391 kJ/mol＝－92 kJ/mol。‎ ‎【答案】　(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　‎ ‎ ΔH＝－725.76 kJ/mol ‎(2)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　 ΔH＝＋67.8 kJ/mol ‎(3)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)‎ ΔH＝－1 300 kJ/mol ‎(4)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　 ΔH＝－92 kJ/mol ‎10．(2014·重庆高考)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、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol－1，则a为(　　)‎ A．－332 B．－118‎ C．＋350 D．＋130‎ ‎【解析】　根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学方程式：‎ ‎③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝(2×436＋496－4×462)kJ·mol－1，即③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－480 kJ·mol－1，题中②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220 kJ·mol－1，(②－③)×得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×，即a＝(－220＋480)×＝130，选项D正确。‎ ‎【答案】　D ‎11．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P　a kJ·mol－1、P—O　b kJ·mol－1、P===O　c kJ·mol－1、O===O　d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　)‎ A．(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1‎ B．(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1‎ C．(4c＋12b－4a－5d)kJ·mol－1‎ D．(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1‎ ‎【解析】　由键能求反应热的公式为ΔH＝反应物断键吸收能量总和－生成物断键吸收能量总和，则ΔH＝6×a kJ·mol－1＋5×d kJ·mol－1－(12×b kJ·mol－1＋4×c kJ·mol－1)＝(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1，A项正确。‎ ‎【答案】　A ‎12．物质的生成热可定义为：由稳定单质生成1 mol物质所放出的热量，如CO2气体的生成热就是1 mol C完全燃烧生成CO2气体时放出的热量，已知下列几种化合物的生成热分别是 化合物 葡萄糖 H2O(l)‎ CO2‎ 生成热(kJ/mol)‎ ‎1 259.8‎ ‎285.8‎ ‎393.5‎ 则1 kg葡萄糖在人体内完全氧化生成CO2气体和液态水，最多可提供的能量为 (　　)‎ A．3 225 kJ B．2 816 kJ C．6 999 kJ D．15 644 kJ ‎【解析】　根据生成热的定义得下面三个热化学方程式：6C(s)＋3O2(g)＋6H2(g)===C6H12O6(s)‎ ΔH＝－1 259.8 kJ/mol　①‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－393.5 kJ/mol②‎ O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol③‎ 由：②×6＋③×3－①得：‎ C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2(l)‎ ΔH＝－2 816 kJ·mol－1‎ 故1 kg C6H12O6(s)完全氧化时放出的热量为：‎ ‎2 816× kJ≈15 644 kJ。‎ ‎【答案】　D ‎13．在一定条件下，当80 g SO2气体被氧化成SO3气体时，放出热量98.3 kJ，已知SO2在此条件下转化率为80%，据此，下列热化学方程式正确的是(　　)‎ A．SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　 ΔH＝－98.3 kJ/mol B．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(l)　 ΔH＝－196.6 kJ/mol C．SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　 ΔH＝－78.64 kJ/mol D．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　 ΔH＝＋196.6 kJ/mol ‎【解析】　SO2的转化率为80%，所以参加反应的SO2为1 mol，即1 mol SO2气体完全转化成SO3时的热效应为98.3 kJ，所以相应的热化学方程式为SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ/mol。‎ ‎【答案】　A ‎14．液态肼(N2H4)和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料，它们混合时发生反应，生成N2和水蒸气，并放出大量的热。已知1 g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20 kJ。‎ ‎(1)H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1，写出液态肼与液态双氧水反应生成N2和液态水的热化学方程式：____。‎ ‎(2)以N2和H2为原料通过一定途径可制得N2H4，已知断裂1 mol N—N键、N≡N键、N—H键、H—H键所需的能量分别为193 kJ·mol－1、946 kJ·mol－1、390.8 kJ·mol－1、436 kJ·mol－1，试写出由N2、H2合成气态肼(N2H4)的热化学方程式为____。‎ ‎(3)温度在150 ℃以上时，H2O2便迅速分解为H2O和O2，发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理，‎ 已知：‎ ‎①H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)‎ ΔH1＝－134.3 kJ·mol－1；‎ ‎②H2O(l)===H2(g)＋O2(g)‎ ΔH2＝＋286 kJ·mol－1。‎ 则反应③H2O2(l)===H2O(l)＋O2(g)的ΔH＝________。‎ ‎【解析】　(1)①N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－32×20 kJ·mol－1＝－640 kJ·mol－1；②H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1，根据盖斯定律，①－4×②可得，N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－816 kJ·mol－1。‎ ‎(2)N2(g)＋2H2(g)===N2H4(g)，断键吸收的能量为946 kJ＋2×436 kJ＝1 818 kJ；成键时释放的能量为4×390.8 kJ＋193 kJ＝1 756.2 kJ，故ΔH＝(1 818－1 756.2)kJ·mol－1＝＋61.8 kJ·mol－1。(3)根据盖斯定律：－(①＋②)可得③，ΔH＝－(＋286－134.3) kJ·mol－1＝－151.7 kJ·mol－1。‎ ‎【答案】　(1)N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l)‎ ΔH＝－816 kJ·mol－1‎ ‎(2)N2(g)＋2H2(g)===N2H4(g)‎ ΔH＝＋61.8 kJ·mol－1‎ ‎(3)－151.7 kJ·mol－1‎ ‎15．参考下列图表和有关要求回答问题。‎ ‎(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：__；‎ 图Ⅰ ‎(2)下表是部分化学键的键能数据：‎ 化学键 P—P P—O O===O P===O 键能/(kJ/mol)‎ a b c x 已知白磷的燃烧热ΔH＝－d kJ/mol，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则上表中x＝________(用含有a、b、c、d的代数式表示)。‎ 图Ⅱ ‎【解析】　(1)观察图形，1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ/mol。‎ ‎(2)由反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和与燃烧热概念可得等式6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，‎ 可得x＝(d＋6a＋5c－12b)。‎ ‎【答案】　(1)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)‎ ΔH＝－234 kJ/mol ‎(2)(d＋6a＋5c－12b)[或－(12b－d－6a－5c)]‎ ‎16．(1)(2014·广东高考节选)用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，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。‎ ‎①1/4CaSO4(s)＋CO(g)1/4CaS(s)＋CO2(g)‎ ΔH1＝－47.3 kJ·mol－1‎ ‎②CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)‎ ΔH2＝＋210.5 kJ·mol－1‎ ‎③CO(g)1/2C(s)＋1/2CO2(g)‎ ΔH3＝－86.2 kJ·mol－1‎ 反应2CaSO4(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。‎ ‎(2)(2014·新课标全国卷Ⅰ节选)已知 甲醇脱水反应 ‎2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)‎ ΔH1＝－23.9 kJ·mol－1‎ 甲醇制烯烃反应 ‎2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)‎ ΔH2＝－29.1 kJ·mol－1‎ 乙醇异构化反应 C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)‎ ΔH3＝＋50.7 kJ·mol－1‎ 则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是__。‎ ‎【解析】　(1)利用盖斯定律可以计算出所给反应的焓变，要学会利用所给方程式中化学计量数和反应物、中间产物的关系进行解答。根据盖斯定律，由①×4＋②＋③×2可得目标热化学方程式，故有ΔH＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3。‎ ‎(2)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)‎ ΔH1＝－23.9 kJ·mol－1　①‎ ‎2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)‎ ΔH2＝－29.1 kJ·mol－1　②‎ C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)‎ ΔH3＝＋50.7 kJ·mol－1　③‎ 根据盖斯定律，由①－②－③得，C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)　ΔH＝－45.5 kJ·mol－1。‎ 浓H2SO4具有强氧化性，在反应中可能会发生副反应，生成有害气体。所以气相直接水合法的优点是污染小、腐蚀性小等。‎ ‎【答案】　(1)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3‎ ‎(2)－45.5　污染小，腐蚀性小等 ‎