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文档介绍
高中化学第1章化学反应与能量第3节化学反应热的计算课后提能层级练新人教版选修4
第三节 化学反应热的计算 课后提能 层级练 1.下列关于盖斯定律描述不正确的是( ) A.化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关,也与反应的途径有关 B.盖斯定律遵守能量守恒定律 C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热 D.利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热 解析:选A 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。 2.假定反应体系的始态为S,终态为L,它们之间变化如图所示:SL,则下列说法不正确的是( ) A.若ΔH1<0,则ΔH2>0 B.若ΔH1<0,则ΔH2<0 C.ΔH1和ΔH2的绝对值相等 D.ΔH1+ΔH2=0 解析:选B 正、逆反应的ΔH数值相等,符号相反。若ΔH1<0,则ΔH2一定大于0,B错误。 3.根据以下三个热化学方程式: 2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q1 kJ·mol-1 2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(l) ΔH=-Q2 kJ·mol-1 2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(g) ΔH=-Q3 kJ·mol-1 判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( ) A.Q1>Q2>Q3 B.Q1>Q3>Q2 C.Q3>Q2>Q1 D.Q2>Q1>Q3 解析:选A 设已知三个方程式分别为①②③,则①②相比,可知①为H2S完全燃烧的热化学方程式,故放出热量比②多,即Q1>Q2;②③相比,H2O的状态不同,因为等量的水,H2O(l)比H2O(g)能量低,故放出热量Q2>Q3,则有Q1>Q2>Q3。 4.已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJ/mol,当它氧化生成1 g水时放出的热量是( ) A.26.0 kJ B.51.9 kJ C.155.8 kJ D.467.3 kJ 解析:选A 葡萄糖的燃烧热的热化学方程式: C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 804 kJ/mol,由此可知,生成6 mol×18 g/mol=108 g水放出2 804 kJ热量,则生成1 g水时放出的热量为2 804 7 kJ÷108≈26.0 kJ。 5.已知热化学方程式: H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH=+241.8 kJ/mol H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol 当1 g液态水变为水蒸气时,其热量变化是( ) A.ΔH=+88 kJ/mol B.ΔH=+2.44 kJ/mol C.ΔH=-4.98 kJ/mol D.ΔH=-44 kJ/mol 解析:选B 将两式相加得H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44 kJ/mol,所以每1 g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为 kJ=2.44 kJ。 6.已知:①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+130 kJ·mol-1 ②2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1 断开1 mol H—H键、O===O键分别需要吸收436 kJ、496 kJ的热量,则断开1 mol O—H键需要吸收的热量为( ) A.332 kJ B.118 kJ C.462 kJ D.360 kJ 解析:选C 热化学方程式①×2-热化学方程式②得2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH=[(+130)×2-(-220)] kJ·mol-1=+480 kJ·mol-1=4E(O—H)-E(O===O)-2E(H—H)=4E(O—H)-496 kJ·mol-1-2×436 kJ·mol-1,解得E(O—H)=462 kJ·mol-1,C正确。 7.某同学发现在灼热的煤炭上洒少量水,煤炉中会产生淡蓝色火焰,煤炭燃烧更旺,因此该同学得出结论“煤炭燃烧时加少量水,可使煤炭燃烧放出更多的热量。”(已知煤炭的燃烧热ΔH为-393.15 kJ·mol-1,氢气的燃烧热ΔH为-242 kJ·mol-1,一氧化碳的燃烧热ΔH为-283 kJ·mol-1) (1)写出该同学看到燃烧现象所涉及的所有反应的热化学方程式: ________________________________________________________________。 (2)你认为该同学的结论是否正确,请简要说明其理由:________________。 答案:(1)C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.15 kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-242 kJ·mol-1 CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1 C(g)+H2O(l)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.85 kJ·mol-1 (2)不正确。根据盖斯定律,反应过程中的热效应与途径无关,只与反应物和生成物的状态有关 7 8.(2019·安泽高二检测)红磷P(s)和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)。 根据图回答下列问题: (1)P和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和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3=________,P和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360 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 = 1.在同温同压下,下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是( ) A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-Q1 kJ/mol,2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-Q2 kJ/mol B.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-Q1 kJ/mol,S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-Q2 kJ/mol C.C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-Q1 kJ/mol,C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-Q2 kJ/mol D.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-Q1 kJ/mol,H2(g)+Cl2(g)===HCl(g) ΔH=-Q 7 2 kJ/mol 解析:选C A项,生成H2O(l)放出热量多,Q1>Q2;B项,S(g)燃烧生成SO2(g)放出热量多,Q1>Q2;C项,碳燃烧生成CO2比生成CO时放出热量多,Q1<Q2;D项,生成2 mol HCl比生成1 mol HCl时放出热量多,Q1>Q2。 2.灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知: ①Sn(白,s)+2HCl(aq)===SnCl2(aq)+H2(g) ΔH1 ②Sn(灰,s)+2HCl(aq)===SnCl2(aq)+H2(g) ΔH2 ③Sn(灰,s)Sn(白,s) 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,ΔH3=ΔH2-ΔH1>0,则ΔH2>ΔH1,当温度低于13.2 ℃时Sn(白)自动转化为Sn(灰),而灰锡是以粉末状存在,所以A、B、C都错,只能选D。 3.已知:①2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1;②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1。则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)的ΔH为( ) A.+262.6 kJ·mol-1 B.-131.3 kJ·mol-1 C.-352.3 kJ·mol-1 D.+131.3 kJ·mol-1 解析:选D ①-②得2C(s)+2H2O(g)===2H2(g)+2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1-(-483.6 kJ·mol-1)=+262.6 kJ·mol-1,则C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)的ΔH=(+262.6 kJ·mol-1)÷2=+131.3 kJ·mol-1。 4.根据下列热化学方程式: ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol ②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ/mol ③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-870.3 kJ/mol 可以计算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( ) A.ΔH=+244.1 kJ/mol B.ΔH=-488.3 kJ/mol C.ΔH=-996.6 kJ/mol D.ΔH=+996.6 kJ/mol 解析:选B 由①×2+②×2-③可得2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l) ΔH=2ΔH1+2ΔH2-ΔH3=2×(-393.5 kJ/mol)+2×(-285.8 kJ/mol)-(-870.3 7 kJ/mol)=-488.3 kJ/mol。 5.用CH4催化还原NOx,可以消除氮氧化物的污染。例如: ①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1 ②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 160 kJ·mol-1 下列说法不正确的是( ) A.若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气,放出的热量为173.4 kJ B.由反应①可推知:CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH<-574 kJ·mol-1 C.反应①②转移的电子数相同 D.反应②中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol 解析:选D 根据盖斯定律,将①②相加得到如下热化学方程式:CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1,标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol,放出的热量为0.2 mol×867 kJ·mol-1=173.4 kJ;由于气态水生成液态水会放出热量,所以生成液态水的反应放出的热量多,放热越多,则ΔH越小,即ΔH<-574 kJ·mol-1;反应②中每1 mol CH4反应完全时转移的电子总数为8 mol,4.48 L CH4的物质的量无法求算,因为没有指明气体的温度和压强。 6.肼(N2H4)可作为火箭发动机的燃料。有关肼化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1 mol 化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O===O为500、N—N为154,计算断裂 1 mol N—H键所需的能量。 解析:由图知N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1 设断裂1 mol N—H键所需能量为x, 则有154 kJ+4x+500 kJ-2 752 kJ=-534 kJ, 求得x=391 kJ。 答案:391 kJ 7.试运用盖斯定律回答下列问题: (1)已知:H2O(g)===H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol 7 C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ/mol C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ/mol 若使46 g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为________kJ。 (2)碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO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、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)将方程式依次编号为①②③,则①×3+③-②可得C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH4=-(3Q1-Q2+Q3) kJ/mol 所以若使46 g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,整个过程中放出的热量为(3Q1-Q2+Q3) kJ。 (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)3Q1-Q2+Q3(2)碳和CO的燃烧热 8.将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。炼铁高炉中发生的关键反应如下: C(s)+O2(g)=== CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH=+172.46 kJ/mol Fe2O3+CO―→Fe+CO2 若已知:2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH=-824.21 kJ/mol 根据上面三个热化学方程式,回答下列问题: (1)CO的燃烧热为________;写出其热化学方程式_________________。 (2)高炉内Fe2O3被CO还原为Fe的热化学方程式为__________________。 (3)炼制1 t(吨)含铁96%的生铁所需焦炭的理论用量是________t,实际生产中所需焦炭远高于理论用量,其原因是____________________________________。 解析:由题意:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol ②CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2=+172.46 kJ/mol ③2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3=-824.21 kJ/mol ④CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH4 ⑤Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH5 根据盖斯定律: 7 (1)④=(①-②),所以ΔH4=(ΔH1-ΔH2)= (-393.5 kJ/mol-172.46 kJ/mol)=-282.98 kJ/mol。 (2)⑤=3×④-③,所以ΔH5=ΔH4×3-ΔH3=(-282.98 kJ/mol)×3-(-824.21 kJ/mol)=-24.73 kJ/mol。 (3)设CO的质量为x, Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 84 112 x 0.96 t x=0.72 t 设C的质量为y, 2C+O22CO 24 56 y 0.72 t y≈0.31 t, 在实际生产中焦炭没有被充分利用,所以实际生产中所需焦炭远高于理论用量。 答案:(1)282.98 kJ/mol CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.98 kJ/mol (2)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.73 kJ/mol (3)0.31 焦炭没有被充分利用(或其他合理说法也正确) 7查看更多