高中化学第1章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应2反应焓变的计算练习含解析鲁科版选择性必修1

高中化学第1章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应2反应焓变的计算练习含解析鲁科版选择性必修1

反应焓变的计算 ‎(30分钟　50分)‎ 一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)‎ ‎1.(2020·石家庄高二检测)已知热化学方程式:‎ ‎①C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)　‎ ΔH1=-1 301.0 kJ·mol-1‎ ‎②C(s)+O2(g)CO2(g)‎ ΔH2=-393.5 kJ·mol-1‎ ‎③H2(g)+O2(g)H2O(l)‎ ΔH3=-285.8 kJ·mol-1‎ 则反应④2C(s)+H2(g)C2H2(g)的ΔH为 (　　)‎ 世纪金榜导学号 A.+228.2 kJ·mol-1　　　　 B.-228.2 kJ·mol-1‎ C.+1 301.0 kJ·mol-1 D.+621.7 kJ·mol-1‎ ‎【解析】选A。热化学方程式①②③和④之间存在如下关系:‎ ‎2×②+③-①=④。‎ 所以2ΔH2+ΔH3-ΔH1=ΔH=-2×393.5 kJ·mol-1‎ ‎-285.8 kJ·mol-1+1 301.0 kJ·mol-1=+228.2 kJ·mol-1。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎1.(2020·泰安高二检测)已知25℃、101 kPa条件下:‎ ‎①4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s)　‎ ΔH=-2 834.9 kJ·mol-1‎ ‎②4Al(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能量低,由O2变O3为放热反应 C.O3比O2稳定,由O2变O3为吸热反应 - 7 -‎ D.O2比O3稳定,由O2变O3为放热反应 ‎【解析】选A。据盖斯定律,①式-②式得:‎ ‎3O2(g)2O3(g)　ΔH=284.2 kJ·mol-1‎ 即等质量的O2比O3能量低,O2比O3稳定,O2变O3为吸热反应。‎ ‎2.肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料,它与N2O4反应时N2O4为氧化剂,反应生成N2和水蒸气。已知:‎ ‎①N2(g)+2O2(g)N2O4(g)‎ ΔH=+8.7 kJ·mol-1‎ ‎②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　‎ ΔH=-534 kJ·mol-1‎ 下列表示N2H4和N2O4反应的热化学方程式,正确的是 (　　)‎ A.2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　‎ ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1‎ B.N2H4(g)+N2O4(g)N2(g)+2H2O(g)‎ ΔH=-542.7 kJ·mol-1‎ C.2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)‎ ΔH=-542.7 kJ·mol-1‎ D.2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(l)　‎ ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1‎ ‎【解析】选A。根据盖斯定律,把已知两个反应相加减,可求得反应的ΔH。将②×2-①得2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g),ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1。‎ ‎2.(2020·西城区高二检测)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引起的。N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化如图所示:‎ N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化 下列说法正确的是 (　　)‎ A.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量大于2 mol NO(g)具有的总能量 - 7 -‎ B.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ热量 C.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接反应生成NO(g)‎ D.数据不足,不能确定反应热的大小 ‎【解析】选B。反应热是断裂化学键吸收的能量和形成化学键放出的能量的差值。由题意可知,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应的反应热为946 kJ·mol-1+‎ ‎498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,所以该反应是吸热反应,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量,A选项错误,B选项正确;N2(g)和O2(g)需要在放电的条件下才能化合生成NO(g),C选项错误;利用题给键能数据能计算出反应热的大小,D选项错误。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎　　(2020·济南高二检测)已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,其他相关数据如下表:‎ H2(g)‎ Br2(g)‎ HBr(g)‎ ‎1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ ‎436‎ a ‎369‎ 则下列说法正确的是 (　　)‎ A.2HBr(g)H2(g)+Br2(l)　ΔH<0‎ B.Br2(l)Br2(g)　ΔH=-30 kJ·mol-1‎ C.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)‎ ΔH=-42 kJ·mol-1‎ D.a=200‎ ‎【解析】选D。A项,2HBr(g)H2(g)+Br2(l)应为吸热反应,ΔH>0;B项,液体变成气体,应吸收热量,ΔH>0,故B项错误;已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　‎ ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,则有H2(g)+Br2(g)2HBr(g)　ΔH=-102 kJ·mol-1,C项错误;由436 kJ+a kJ-2×‎ ‎369 kJ=-102 kJ,得a=200,故D项正确。‎ ‎3.锡是大名鼎鼎的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一。早在远古时代,人们便发现并使用锡了。‎ 灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。‎ - 7 -‎ 已知:①Sn(s,白)+2HCl(aq)SnCl2(aq)+H2(g)　ΔH1‎ ‎②Sn(s,灰)+2HCl(aq)SnCl2(aq)+H2(g)　ΔH2‎ ‎③Sn(s,灰)Sn(s,白)　ΔH3=2.1 kJ·mol-1‎ 下列说法正确的是 (　　)‎ A.ΔH1>ΔH2‎ B.锡在常温下以灰锡状态存在 C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应 D.锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中,会自行毁坏 ‎【解析】选D。由③知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的,当温度低于13.2 ℃时Sn(白)自动转化为Sn(灰),所以A、B、C都错,只能选D。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎(2020·泰安高二检测)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 (　　)‎ A.已知NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则含 ‎40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出小于57.3 kJ的热量 B.已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1,则氢气的燃烧热为 ‎241.8 kJ·mol-1‎ C.已知①2C(s)+2O2(g)2CO2(g)　ΔH=a kJ·mol-1,②2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=b kJ·mol-1　则a>b D.已知P(白磷,s)P(红磷,s)　ΔH<0,则白磷比红磷稳定 ‎【解析】选A。A、醋酸是弱酸,电离时吸收热量,酸碱中和时放出的热量少,正确;B、燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物,水应为液态,错误;C、反应①为碳完全燃烧,反应②为不完全燃烧,完全燃烧放热多,但a、b数值都为负值,错误;D、红磷的能量低,所以红磷稳定,错误。‎ 二、非选择题(本题包括1小题,共14分)‎ ‎4.(2020·信阳高二检测)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。 世纪金榜导学号 - 7 -‎ ‎(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图,请写出1 mol N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式:_ __________________________。 ‎ ‎(2)若已知下列数据:‎ 化学键 H—H N≡N 键能/kJ·mol-1‎ ‎435‎ ‎943‎ 根据表中及图中数据计算N—H键的键能是 ________________kJ·mol-1。‎ ‎(3)用NH3催化还原NO,还可以消除氮氧化物的污染。已知:‎ ‎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 求:若1 mol NH3还原NO至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)。 ‎ ‎【解析】(1)由图象可知,该反应为放热反应,且生成1 mol NH3(g)时,放出的热量为(300-254)kJ =46 kJ。故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1。‎ ‎(2)设N—H键的键能为x,故反应热ΔH=-92 kJ·mol-1=(3×435+943) kJ·mol-1‎ ‎-6×x,解得x=390 kJ·mol-1。‎ ‎(3)将②×3,反写,然后再与①相加,可得4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g),故其反应热ΔH=3b-a,故1 mol NH3还原NO至N2,反应热为 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)‎ ΔH=-92 kJ·mol-1‎ ‎(2)390　(3)‎ ‎【补偿训练】‎ - 7 -‎ ‎　　在环境污染和能源危机日益严重的情况下,氢气作为很有发展前景的新型能源备受青睐,获取氢气的方式有很多。‎ ‎(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:‎ 已知:①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)　ΔH1‎ ‎②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g)　‎ ΔH2=-119 kJ·mol-1‎ ‎③H2(g)+O2(g)H2O(g)　‎ ΔH3=-242 kJ·mol-1‎ 计算反应①的ΔH1。‎ ‎(2)下图为两种制备氢气的方法。‎ ‎①书写系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式。‎ ‎②若制得等量H2时,比较两种系统所需能量的大小。‎ ‎【解析】(1)②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g)　ΔH2=-119 kJ·mol-1‎ ‎③H2(g)+O2(g)H2O(g)　‎ ΔH3=-242 kJ·mol-1‎ ‎②-③得C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)　‎ ΔH1=+123 kJ·mol-1。‎ ‎(2)系统(Ⅰ)涉及水的分解,系统(Ⅱ)涉及硫化氢的分解,利用盖斯定律分别将系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)的热化学方程式相加,可得到水、硫化氢分解的热化学方程式。根据系统(Ⅰ)、系统(Ⅱ)的热化学方程式可知:每反应产生1 mol 氢气,后者吸收的热量比前者少,所以制取等量的H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。‎ 答案:(1)+123 kJ·mol-1‎ ‎(2)①H2O(l)H2(g)+O2(g)　‎ ΔH=+286 kJ·mol-1;‎ H2S(g)H2(g)+S(s)　ΔH=+20 kJ·mol-1‎ - 7 -‎ ‎②系统(Ⅱ)需要的能量比系统(Ⅰ)需要的能量小 非选择题(本题包括1小题,共18分)‎ ‎5.(2020·宣城高二检测)红磷P(s)与Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol 产物的数据)。 世纪金榜导学号 根据图示回答下列问题:‎ ‎(1)P与Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为 ___________________。  ‎ ‎(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为 ___________________。 ‎ ‎(3)P与Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3=_______________,P与Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4____________(填“>”“<”或“=”)ΔH3。  ‎ ‎【解析】(1)由题图看出,1 mol P在Cl2中燃烧生成PCl3(g)放出的热量为306 kJ,所以P与Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为P(s)+Cl2(g)PCl3(g)　‎ ΔH=-306 kJ·mol-1。‎ ‎(2)中间产物PCl3和未完全反应的Cl2的总能量高于最终产物PCl5的能量,其 ΔH=-93 kJ·mol-1,所以PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)　ΔH=+93 kJ·mol-1。(3)由盖斯定律可知,一步生成PCl5和两步生成PCl5的热效应相等,即ΔH3=ΔH4=ΔH1+ΔH2=-399 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)P(s)+Cl2(g)PCl3(g)‎ ΔH=-306 kJ·mol-1‎ ‎(2)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)‎ ΔH=+93 kJ·mol-1‎ ‎(3)-399 kJ·mol-1　=‎ - 7 -‎