2020-2021学年高二化学重难点训练：化学反应热的计算

2020-2021学年高二化学重难点训练：化学反应热的计算

2020-2021 学年高二化学重难点训练：化学反应热的计算 一、选择题（每小题只有一个正确选项，共 10*6 分） 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 【答案】A 【解析】A. 化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，A 错误；B. 盖斯定律也遵 守能量守恒定律，B 正确；C. 利用盖斯定律可间接计算通过实验难以测定的反应的反应热，C 正确；D. 利 用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热，D 正确；答案选 A。 2．已知氟化氢气体中有平衡关系： ①2H3F3(g) 3H2F2(g) ΔH1＝＋a kJ·mol－1 ②H2F2(g) 2HF(g) ΔH2＝＋b kJ·mol－1 已知 a、b 均大于 0，则可推测反应 H3F3(g)===3HF(g)的ΔH 为( ) A．＋(a＋b) kJ·mol-1 B．＋(a－b) kJ·mol－1 C．＋(a＋3b) kJ·mol－1 D．＋(0.5a＋1.5b) kJ·mol－1 【答案】D 【解析】根据盖斯定律可得，由 1 2 ×①＋ 3 2 ×②得：H3F3(g)===3HF(g) ΔH＝ ΔH1＋ ΔH2＝＋ （ a+ b）kJ·mol－1＝＋(0.5a＋1.5b) kJ·mol－1，故答案选 D。 3．已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1①，3H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH2②，2Fe(s)＋ 3/2O2(g)=Fe2O3(s) ΔH3③，2Al(s)＋3/2O2(g)=Al2O3(s) ΔH4④，2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s) Δ H5 ⑤，下列关于上述反应焓变的判断正确的是 A．ΔH1<0，ΔH3>0 B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3 C．ΔH1=ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3=ΔH4＋ΔH5 【答案】B 【解析】A. 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) 该反应为放热反应，故ΔH1<0，2Fe(s)＋3/2O2(g)===Fe2O3(s)为放热 反应，故ΔH3<0，故 A 错误；B. 2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)反应为放热反应，故ΔH5<0，根据盖 斯定律分析，有④-③=⑤，则ΔH4-ΔH3=ΔH5<0，故正确；C.根据盖斯定律分析，有 2（②+③）/3=①，则 有 2（ΔH2+ΔH3）/3=ΔH1，故错误；D. 根据盖斯定律分析，有④-③=⑤，则ΔH4-ΔH3=ΔH5，故错误。故选 B。 4．氢气和氧气反应生成水的能量关系如图所示： 下列说法正确的是 A．△H5＜0 B．△H1＞△H2+△H3+△H4 C．△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=0 D．O-H 键键能为△H1 【答案】B 【解析】A. 液态水转化为气态水需要吸热，则△H5＞0，A 错误；B. 根据盖斯定律可知△H1＝△H2+△H3+△ H4+△H5，由于△H5＞0，因此△H1＞△H2+△H3+△H4，B 正确；C. 根据盖斯定律可知△H1＝△H2+△H3+△H4+△ H5，则△H2+△H3+△H4+△H5-△H1=0，C 错误；D. O-H 键键能为△H1/2，D 错误； 答案选 B。 5．已知下列热化学方程式： (1)CH3COOH(l)＋2O2(g)= 2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－870.3 kJ/mol (2)C(s)＋O2(g)= CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ/mol (3)H2(g)＋ 1 2 O2(g)= H2O(l) ΔH3＝－285.8 kJ/mol 则反应 2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)= CH3COOH(l)的焓变为( ). A．－488.3 kJ/mol B．－244.15 kJ/mol C．488.3 kJ/mol D．244.15 kJ/mol 【答案】A 【解析】由盖斯定律可知，（2）×2+（3）×2-（1）可得热化学方程式 2C（s）+2H2（g）+O2（g）═CH3COOH （l），则ΔH=2ΔH2+2ΔH3-ΔH1=2×（ -393.5kJ/mol）+2×（ -285.8kJ/mol）-（-870.3kJ/mol）=-488.3KJ/mol， 故选 A。 6．NH3·H2O(aq)与 H2SO4(aq)反应生成 1 mol (NH4)2SO4 的ΔH＝－24.2 kJ·mol－1；强酸、强碱的稀溶液反应 的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。则 NH3·H2O 在水溶液中电离的ΔH 等于 A．＋45.2 kJ·mol－1 B．－45.2 kJ·mol－1 C．＋69.4 kJ·mol－1 D．－69.4 kJ·mol－1 【答案】A 【解析】NH3·H2O(aq)与 H2SO4(aq)反应生成 1 mol (NH4)2SO4 的ΔH＝－24.2 kJ·mol－1，则 2NH3·H2O(aq)+ H2SO4(aq)= (NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH＝－24.2 kJ·mol－1，即：2NH3·H2O(aq)+ 2H+ (aq)= 2NH4 +(aq)+2H2O(l) ΔH＝－24.2 kJ·mol－1，整理可得：①NH3·H2O(aq)+ H+ (aq)= H2O(l) ΔH＝－12.1 kJ·mol －1，②H+ (aq)+OH-(aq)= H2O(l) ΔH＝－57.3kJ·mol－1，①-②可得 NH3·H2O(aq)= NH4 +(aq)+OH-(aq) ΔH＝ +45.2kJ·mol－1，所以氨水在水溶液中电离的ΔH 为+45.2 kJ·mol－1。故选 A。 7．H2 与 ICl 的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是 A．反应①、反应②均为放热反应 B．反应①、反应②均为氧化还原反应 C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关 D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH=－218kJ·mol-1 【答案】C 【解析】A、反应物的总能量大于生成物的总能量，说明此反应是放热反应，根据图像，故说法正确；B、 反应①中 H 的化合价由 0 价→＋1 价，部分 I 的化合价降低，属于氧化还原反应，反应②中，I 的化合价发 生变化，属于氧化还原反应，故说法正确；C、反应①比反应②慢，说明反应①中正反映的活化能较小，反 应②中正反应的活化能较大，故说法错误；D、根据盖斯定律，只与始态和终态有关，与反应的途径无关， 因此△H=－218kJ·mol－1，故说法正确。 8．通过以下反应均可获取 H2。下列有关说法正确的是( ) ①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1 ②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)= CO(g)＋H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1 ③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－1 A．反应①中电能转化为化学能 B．反应②为放热反应 C．反应③使用催化剂，ΔH3 不变 D．反应 CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝－74.8 kJ·mol－1 【答案】C 【解析】A、太阳光催化分解水制氢气，是光能转化为化学能，故 A 错误；B、反应的△H2＞0，故该反应为 吸热反应，故 B 错误；C、催化剂不能改变反应热的大小，只能改变化学反应速率，故 C 正确；D、根据盖 斯定律，目标反应 CH4（g）═C（s）+2 H2（g）相当于③-②，故△H=△H3－△H2，△H=+206.1kJ·mol－1- （+131.3kJ·mol－1）=+74.8kJ·mol－1，故 D 错误。故选 C。 9．肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，200 ℃时在 Cu 表面分解的机理如图甲所示。已知 200 ℃时： 反应Ⅰ：3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g) ΔH1＝－32.9 kJ·mol－1 反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g) ΔH2＝－41.8 kJ·mol－1 下列说法中不正确的是 ( ) A．图所示过程①、②都是放热反应 B．反应Ⅱ的能量过程示意图如图所示 C．断裂 3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成 1 mol N2(g)和 4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量 D．200 ℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为 N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋50.7 kJ·mol－1 【答案】A 【解析】A.过程①是 N2H4 分解生成 N2 和 NH3,已知热化学方程式 I 中△H 为负值,所以图示过程①为放热反应, 过程②根据盖斯定律：(I)−2×(II)得 N2H4(g)═N2(g)+2H2(g)△H═−32.9kJ⋅mol−1−2×(−41.8kJ⋅mol− 1)=+50.7kJ⋅mol−1，为吸热反应，A 项错误；B.反应 II:N2H4(g)+H2(g)═2NH3(g)△H2=−41.8KJ/mol，反应为放 热反应，反应物能量高于生成物，B 项正确；C.反应 I:3N2H4(g)═N2(g)+4NH3(g)△Hl=−32.9KJ/mol,反应为放 热反应,断开 3molN2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成 1moIN2(g)和 4molNH3(g)中的化学键释放的能量，C 项正确；D.根据盖斯定律：(I)−2×(II)得 N2H4(g)═N2(g)+2H2(g)△H═−32.9kJ⋅mol−1−2×(−41.8kJ⋅mol− 1)=+50.7kJ⋅mol−1，D 项正确；答案选 A。 10．已知 A、B、C、D 均为中学化学常见的纯净物，A 是单质，它们有如图反应关系。下列说法错误的是 A．若 A 是大气中含量最多的气体，C、D 是氧化物且会造成光化学污染。则 D 转化成 C 的反应化学方程为 3NO2+H2O=2HNO3+NO B．若 A、B、C 分别为 C(s)、CO(g)和 CO2(g)，且通过与 O2(g)反应实现图示的转化。在同温同压且消耗含碳 物质均为 1mol 时，反应①、②、③的焓变依次为△H 1、△H 2、△H 3，则它们之间的关系为△H 2=△H 1+△H 3 C．若 C 为一元强碱且阴、阳离子所含的电子数相同，D 为日常生活中常用的调味品，工业上用 D 制备 A 的 化学方程式 2Na2O(熔融) 4Na+O2↑ D．若 A 是应用最广泛的金属。④反应用到 A，②、⑤反应均用到同一种气态非金属单质，实验室保存 D 溶 液的方法是加入适量铁粉与适量盐酸 【答案】C 【解析】A．若 A 是大气中含量最多的气体为 N2，C、D 是氧化物且会造成光化学污染，C 为 NO，D 为 NO2，B 为 NH3；D 转化成 C 的反应化学方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO，故 A 正确；B．若 A、B、C 分别为 C(s)、CO(g) 和 CO2(g)，且通过与 O2(g)反应实现图示的转化．在同温同压且消耗含碳物质均为 1mol 时，反应①、②、 ③的焓变依次为△H1、△H2、△H3，得到：C(s)+ 1 2 O2(g)=CO(g)△H1，C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2， CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H3；依据盖斯定律得到△H1+△H3 =△H2，故 B 正确；C．若 C 为一元强碱且阴、阳离 子所含的电子数相同，判断 C 为 NaOH，D 为日常生活中常用的调味品为 NaCl，A 为 Na，B 为 Na2O2 或 Na2O，D 制备 A 是电解熔融氯化钠得到，反应的化学方程式为：2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑，故 C 错误；D．若 A 是 应用最广泛的金属．推断为 Fe，④反应用到 A，②⑤反应均用到同一种非金属单质．推断为 Cl2，判断 C 为 FeCl3，D 为 FeCl2，保存 FeCl2 时为防止被氧化和水解，应加入少量铁粉和稀盐酸，故 D 正确；故选 C。 二、主观题（共 3 小题，共 40 分） 11．（ 13 分）“嫦娥三号”探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射，实现月球软着陆和月面 巡视勘察。“长征”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，生成氮气和二氧化碳气体。 （1）写出反应的化学方程式：_____________________________________________。 （2）该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应，反应物的总能量________(填“大于”“小于”或“等 于”)生成物的总能量，断开化学键________的总能量小于形成化学键________的总能量（填“吸收”或“放 出”）。 （3）如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的， 这个规律称为盖斯定律。据此回答下列问题。 已知：Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)＋10H2O(g)ΔH1＝＋532.36kJ·mol－1 Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g) ΔH2＝＋473.63kJ·mol－1 写出 Na2CO3·H2O 脱水反应的热化学方程式____________________。 【答案】⑴C2H8N2＋2N2O4 2CO2↑＋3N2↑＋4H2O（2 分）⑵放热（2 分） 大于（2 分） 吸收（2 分） 放出（2 分） ⑶Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g) ΔH＝＋58.73 kJ/mol（3 分） 【解析】⑴“长征”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，生成氮气和二氧化碳气体， 因此反应的化学方程式：C2H8N2＋2N2O4 点燃 2CO2↑＋3N2↑＋4H2O；故答案为：C2H8N2＋2N2O4 2CO2↑＋ 3N2↑＋4H2O。 ⑵燃烧放出大量热，因此该反应是放热反应，ΔH= 生成物总能量−反应物总能量 = 断键吸收的能量−成键放 出的能量＜0，因此反应物的总能量大于生成物的总能量，断开化学键吸收的总能量小于形成化学键放出的 总能量；故答案为：放热；大于；吸收；放出。 ⑶将第 1 个方程式减去第 2 个方程式得到 Na2CO3·H2O 脱水反应的热化学方程式 Na2CO3·H2O(s) = Na2CO3(s) ＋H2O(g) ΔH＝＋58.73 kJ·mol−1；故答案为：Na2CO3·H2O(s) = Na2CO3(s)＋H2O(g) ΔH＝＋58.73 kJ·mol −1。 12.（15 分）(1)运动会中的火炬一般采用丙烷(C3H8)为燃料。丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。 试回答下列问题： ①如图是一定量丙烷完全燃烧生成 CO2 和 1mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋” 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。1mol 二甲醚完全燃烧生成 CO2 和液态水放出 1455 kJ 热量。若 1mol 丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成 CO2 和液态水共放出 1645kJ 热量，则混合气体中，丙 烷和二甲醚的物质的量之比为________。 (2)盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回 答下列问题： ①已知：H2O(g)=H2O(l) ΔH1= -Q1kJ/mol(a) C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH2= -Q2kJ/mol(b) C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+H2O(g) ΔH3= -Q3kJ/mol(c) 若使 46g 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)+1/2O2(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________。 【答案】（每空 3 分）（1）① - ②C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH= -2215.0kJ/mol ③1∶3 (2) ①3Q1-Q2+Q3 ② 碳和 CO 的燃烧热 【解析】（1）①丙烷完全燃烧生成 CO2 和 1mol H2O(l)的过程放热，ΔH 为“-”； ②燃烧热是将 1mol 物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为 C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH= -2215.0 kJ/mol； ③n(二甲醚)×1455kJ/mol+[1mol-n(二甲醚)]×2215.0kJ/mol=1645kJ，解得 n(二甲醚)=0.75mol，n(丙 烷)=0.25mol，故丙烷和二甲醚的物质的量比为 1：3； （2）①由①×③+③-②可得 C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH4= -(3Q1-Q2+Q3)kJ/mol，所以使 46g 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)+ 1 2 O2(g)=CO(g)的ΔH，需要测得的实验数据有碳和 CO 的燃烧热。 13．（ 12 分）（1）（ 2020 全国 1 卷高考真题节选）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的 关键工序是 SO2 的催化氧化：SO2(g)+ 1 2 O2(g) 钒催化剂SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答下列问题： 钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与 SO2(g)反应生成 VOSO4(s)和 V2O4(s)的热化学方程式为： _________。 （2）（ 2020 全国 2 卷高考真题节选）乙烷在一定条件可发生如下反应：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) 燃烧热ΔH/( kJ·mol−1) -1560 -1411 -286 则ΔH=_________kJ·mol−1。 （3）（ 2020 山东高考真题节选）以 CO2、H2 为原料合成 CH3OH 涉及的主要反应如下： Ⅰ. 2232CO (g)3H (g)CH OH(g)H O(g) 1 1 49.5kJmolH   Ⅱ. 23CO(g) 2H (g) CH OH(g) 1 2 90.4kJmolH   Ⅲ. 222CO (g)H (g)CO(g)H O(g) 3H 则 3Δ =H _________ 1kJmol  。 【答案】（每空 4 分）（1）2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s) ∆H= -351 kJ∙mol-1 （2）137 （3）+40.9 【解析】(1)由题中信息可知： ①SO2(g)+ 1 2 O2(g)⇌ SO3(g) ∆H= -98kJ∙mol-1 ②V2O4(s)+ SO3(g)⇌ V2O5(s)+ SO2(g) ∆H2= -24kJ∙mol-1 ③V2O4(s)+ 2SO3(g)⇌ 2VOSO4(s) ∆H1= -399kJ∙mol-1 根据盖斯定律可知，③-②2 得 2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s)，则∆H= ∆H1-2∆H2=( -399kJ∙ mol-1)-( -24kJ∙mol-1)2= -351kJ∙mol-1，所以该反应的热化学方程式为：2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s) ∆H= -351 kJ∙mol-1； (2)①由表中燃烧热数值可知： ①C2H6(g)+ 7 2 O2(g)=2CO2(g) +3H2O(l) ∆H1= -1560kJ∙mol-1；②C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g) +2H2O(l) ∆H2= -1411kJ ∙mol-1；③ H2(g)+ 1 2 O2(g)=H2O(l) ∆H3= -286kJ∙mol-1；根据盖斯定律可知，①-②-③得 C2H6(g) =C2H4(g) + H2(g)， 则∆H= ∆H1-∆H2-∆H3=( -1560kJ∙mol-1)-( -1411kJ∙mol-1)- ( -286kJ∙mol-1)=137kJ∙mol-1，故答案为 137； (3)根据反应 I-II=III，则△H3=△H1-△H2=-49.5kJ∙mol-1-(-90.4 kJ∙mol-1)=+40.9 kJ∙mol-1；