PAGE14-化學反應熱的計算 (40分鐘70分)一、選擇題(本題包括9小題,每小題6分,共54分)1.已知25℃、101kPa(1)4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s)ΔH=-2834.9kJ·mol-1(2)4Al(s)+2O3(g)2Al2O3(s)ΔH=-3119.1kJ·mol-1由此得出的正確結論是 ()A.等質量的O2比O3能量低,由O2變為O3為吸熱反應B.等質量的O2比O3能量高,由O2變為O3為放熱反應C.O3比O2穩定,由O2變為O3為吸熱反應D.O2比O3穩定,由O2變為O3為放熱反應【解析】選A。依據蓋斯定律(2)-(1)得2O3(g)3O2(g)ΔH=-284.2kJ·mol-1,等質量的O2能量低,O2比O3穩定。【補償訓練】(2024·鄭州高二檢測)已知幾種物質的相對能量如下表所示:物質NO2(g)NO(g)SO2(g)SO3(g)相對能量/kJ429486990工業上,常利用下列反應處理廢氣:NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)ΔH等于 ()A.+42kJ·mol-1 B.-42kJ·mol-1C.-84kJ·mol-1 D.+84kJ·mol-1【解析】選B。反應熱等于產物總能量與反應物總能量之差,ΔH=(486+0-99-429)kJ·mol-1=-42kJ·mol-1,故選B。2.物質的生成熱可定義為:由穩定單質生成1mol物質所放出的熱量,如CO2氣體的生成熱就是1molC完全燃燒生成CO2氣體時放出的熱量,已知下列幾種化合物的生成熱分別是化合物葡萄糖H2O(l)CO2生成熱(kJ·mol-1)1259.8285.8393.5則1kg葡萄糖在人體內完全氧化生成CO2氣體和液態水,最多可供應的能量為 A.3225kJ B.2816kJC.6999kJ D.15644kJ【解析】選D。依據生成熱的定義得下面三個熱化學方程式:6C(s)+3O2(g)+6H2(g)C6H12O6(s)ΔH=-1259.8kJ·mol-1①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1②O2(g)+2H2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1③由:②×6+③×3-①得:C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2816kJ·mol-1故1kgC6H12O6(s)完全氧化時放出的熱量為2816×1000180kJ≈15644【互動探究】(1)依據水的生成熱數據,計算生成9g液態水時放出的熱量為_____提示:9g液態水為0.5mol,放熱0.5mol×285.8kJ·mol-1=142.9(2)生成1kg葡萄糖釋放出的熱量為_________與1kg葡萄糖在人體內完全氧化釋放的能量相同嗎?提示:生成1kg葡萄糖釋放出的熱量為1259.8×1000180kJ≈6999kJ。不相同3.(2024·洛陽高二檢測)工業上,冶煉鐵的有關熱化學方程式如下①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=akJ·mol-1②CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH2=bkJ·mol-1③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH3=ckJ·mol-1④2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g)ΔH4=dkJ·mol-1(上述熱化學方程式中,a,b,c,d均不等于0)下列說法不正確的是 世紀金榜導學號()A.b>aB.d=3b+2cC.C(s)+12O2(g)CO(g)ΔH=a+b2kJD.CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH<akJ·mol-1【解析】選D。A項,①C(s)+O2(g)CO2(g)為放熱反應,ΔH1=akJ·mol-1<0,②CO2(g)+C(s)2CO(g)為吸熱反應,ΔH2=bkJ·mol-1>0,因此b>a,故A正確;B項,②CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH2=bkJ·mol-1,③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH3=ckJ·mol-1,依據蓋斯定律,將②×3+③×2得:2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g)ΔH4=dkJ·mol-1=(3b+2c)kJ·mol-1,故B正確;C項,①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=akJ·mol-1,②CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH2=bkJ·mol-1,依據蓋斯定律,將(①+②)×12得:C(s)+12O2(g)CO(g)ΔH=a+b2kJ·mol-1,故C正確;D項,因為碳燃燒生成CO時放出熱量,所以,1molC完全燃燒放出熱量大于1molCO完全燃燒放出熱量,而反應熱包括負號和數值,故CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH>akJ·mol4.室溫下,將1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低,熱效應為ΔH1,將1mol的CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度上升,熱效應為ΔH2;CuSO4·5H2O受熱分解的化學方程式為CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),熱效應為ΔH3。則下列推斷正確的是 ()A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3【解析】選B。依據題意知,CuSO4·5H2O(s)溶于水溫度降低,反應為CuSO4·5H2O(s)Cu2+(aq)+SO42-(aq)+5H2O(l)ΔH1>0,CuSO4(s)溶于水溫度上升,反應為CuSO4(s)Cu2+(aq)+SO42-(aq)ΔH2<0,依據蓋斯定律知,CuSO4·5H2O受熱分解的熱化學方程式為CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)ΔH3=ΔH1-ΔH2>0。ΔH2<0,ΔH3>0,所以A錯誤;由ΔH1=ΔH3+ΔH2可知B正確,C【補償訓練】如圖是金屬鎂和鹵素反應的能量改變圖(反應物和產物均為298K時的穩定狀態)。下列選項中不正確的是 ()A.在所給出的鹵化鎂中MgI2最不穩定B.MgF2(s)+Br2(l)MgBr2(s)+F2(g)ΔH=+600kJ·mol-1C.MgBr2與Cl2反應的ΔH<0D.化合物的熱穩定性依次:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2【解析】選D。A、據圖知,鹵化鎂中MgI2的能量最高,最不穩定,正確;B、Mg(s)+F2(g)MgF2(s)ΔH=-1124kJ·mol-1,Mg(s)+Br2(l)MgBr2(s)ΔH=-524kJ·mol-1,將其次個方程式與第一方程式相減得MgF2(s)+Br2(l)MgBr2(s)+F2(g)ΔH=+600kJ·mol-1,故正確;C、氯化鎂的能量小于溴化鎂的能量,氯氣的能量大于溴的能量,所以MgBr2與Cl2反應是放熱反應,即ΔH<0,故正確;D、能量越小的物質越穩定,所以化合物的熱穩定性依次為MgI2<MgBr2<MgCl2<MgF2,故錯誤。5.(2024·鄭州高二檢測)已知:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH22CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH32Cu(s)+O2(g)2CuO(s)ΔH4CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)ΔH5下列關于上述反應焓變的推斷正確的是 ()A.ΔH1>0,ΔH3<0 B.ΔH2<0,ΔH4>0C.ΔH2=ΔH1-ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5【解析】選C。燃燒反應都是放熱反應,ΔH1<0,ΔH3<0,ΔH4<0,反應CO2(g)+C(s)2CO(g)為吸熱反應,ΔH2>0,故A、B錯誤;①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1;②CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH2;③2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH3;④2Cu(s)+O2(g)2CuO(s)ΔH4;⑤CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)ΔH5;由反應可知②=①-③,由蓋斯定律得ΔH2=ΔH1-ΔH3,故C正確;由反應可知④+2×⑤=③,由蓋斯定律得ΔH3=ΔH4+2ΔH5,故D錯誤。6.已知:Mn(s)+O2(g)MnO2(s)ΔH1S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH2Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)ΔH3下列表述正確的是 ()A.ΔH2>0B.Mn+SO2MnO2+SΔH=ΔH1-ΔH2C.ΔH3>ΔH1D.MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s) ΔH=ΔH3-ΔH2-ΔH1【解析】選D。A、硫的燃燒是放熱反應,即ΔH2<0,故A錯誤;B、物質沒有指明狀態,故B錯誤;C、反應放出熱量多少未知,無法推斷ΔH3和ΔH1大小,故C錯誤;D、依據蓋斯定律,MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)ΔH=ΔH3-ΔH2-ΔH1,故D正確。7.(2024·泰州高二檢測)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx,會污染大氣。采納NaClO、Ca(ClO)2溶液作為汲取劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝,下列說法正確的是()①SO2(g)+2OH-(aq)SO32-(aq)+HΔH1=akJ·mol-1②ClO-(aq)+SO32-(aq)SO4ΔH2=bkJ·mol-1③CaSO4(s)Ca2+(aq)+SO42-(aq) ΔH3=ckJ·④SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)ΔH4=dkJ·mol-1A.隨著汲取反應的進行,汲取劑溶液的pH漸漸減小B.反應①、②均為氧化還原反應C.反應Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)CaSO4(s)+2H2O(l)的ΔH=-ckJ·mol-1D.d=a+b+c【解析】選A。由反應①和④可知,隨著汲取反應的進行,不斷消耗OH-,因此導致汲取劑溶液的pH漸漸減小,A正確;反應①沒有發生化合價的改變,不是氧化還原反應,B錯誤;反應Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)CaSO4(s)+2H2O的離子方程式為Ca2++SO42-+2OH-+2H+CaSO4↓+2H2O(l),該離子反應不是反應③的逆反應,因此ΔH≠-ckJ·mol-1,C錯誤;依據蓋斯定律可知④=①+②-③,所以d=a+b-c,D8.已知:CH3OH(l)的燃燒熱為726.6kJ·mol-1,HCHO(g)的燃燒熱為563.6kJ·mol-1。反應CH3OH(l)+12O2(g)HCHO(g)+H2O(l)的反應熱為ΔH。有關推斷正確的是 ()A.0<ΔH<+563.6kJ·mol-1B.+726.6kJ·mol-1>ΔH>+563.6kJ·mol-1C.ΔH>0D.ΔH=-163kJ·mol-1【解析】選D。由題意知:CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-726.6kJ·mol-1①,HCHO(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)ΔH=-563.6kJ·mol-1②,由蓋斯定律①式-②式:CH3OH(l)+12O2(g)HCHO(g)+H2O(l)ΔH=-163kJ·mol-1。9.(2024·六安高二檢測)已知:P4(s)+6Cl2(g)4PCl3(g)ΔH=akJ·mol-1、P4(s)+10Cl2(g)4PCl5(g)ΔH=bkJ·mol-1。P4具有正四面體結構,PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJ·mol-1,PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1.2ckJ·mol-1,下列敘述正確的是 世紀金榜導學號()A.P-P鍵和P-Cl鍵均屬于極性共價鍵B.PCl3比PCl5更穩定C.Cl—Cl鍵的鍵能為b-a+5.6D.P-P鍵的鍵能為5a-3b+12【解析】選C。同種原子形成的共價鍵是非極性共價鍵,不同種原子形成的共價鍵是極性共價鍵,所以P—P鍵是非極性鍵,A錯誤;PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJ·mol-1,PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1.2ckJ·mol-1,這說明五氯化磷中的鍵能高于三氯化磷中的鍵能,因此PCl5比PCl3更穩定,B錯誤;①P4(g)+6Cl2(g)4PCl3(g)ΔH=akJ·mol-1,②P4(g)+10Cl2(g)4PCl5(g)ΔH=bkJ·mol-1,依據蓋斯定律分析,(②-①)/4即可得反應Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(g)的反應熱為(b-a)/4kJ·mol-1,則Cl—Cl鍵的鍵能為[(b-a)/4-3×1.2c+5c]kJ·mol-1=b-a+5.6c4kJ·mol-1,C正確;依據C選項中的Cl—Cl鍵的鍵能計算,假設白磷中的P—P鍵鍵能為xkJ·mol-1,則有6x+6×b3b+12c)/12,D錯誤。【補償訓練】已知斷裂1molH—H要汲取的能量為436kJ,形成1molH—N放出391kJ的能量,氨氣的結構如圖,依據化學方程式N2+3H22NH3,1molN2與3molH2反應時放熱92kJ,則斷裂1molN≡N所須要的能量為 ()A.431kJB.698kJC.946kJD.394kJ【解析】選C。已知:H—H鍵能為436kJ·mol-1,H—N鍵能為391kJ·mol-1,設N≡N的鍵能為x,對于反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1,反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能,故x+3×436kJ·mol-1-2×3×391kJ·mol-1=-92kJ·mol-1,解得:x=946kJ·mol-1。二、非選擇題(本題包括1小題,共16分)10.有科學家預言,氫能將成為21世紀的主要能源,而且是一種志向的綠色能源。(1)氫能被稱為綠色能源的緣由是______________________(任答一點)。

(2)在101kPa下,1g氫氣完全燃燒生成液態水放出142.9kJ的熱量,①該反應反應物總能量________生成物總能量(填“大于”“小于”或“等于”)。

②氫氣的燃燒熱為________。

③該反應的熱化學方程式為____________________。

④若1mol氫氣完全燃燒生成1mol氣態水放出241kJ的熱量,已知H—O鍵能為463kJ·mol-1,OO鍵能為498kJ·mol-1,計算H—H鍵能為______kJ·mol-1。

(3)氫能的儲存是氫能利用的前提,科學家探討出一種儲氫合金Mg2Ni,已知:Mg(s)+H2(g)MgH2(s) ΔH1=-74.5kJ·mol-1;Mg2Ni(s)+2H2(g)Mg2NiH4(s)ΔH2=-64.4kJ·mol-1;Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3。則ΔH3=________kJ·mol-1。

【解析】(1)氫氣燃燒生成水,無污染,為清潔能源。(2)①該反應為放熱反應,則生成物的總能量小于反應物總能量;②2g氫氣為1mol,完全燃燒生成液態水放出285.8kJ的熱量,可知燃燒熱為285.8kJ·mol-1;③燃燒熱為285.8kJ·mol-1,則熱化學方程式為2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1;④若1mol氫氣完全燃燒生成1mol氣態水放出241kJ的熱量,已知H—O鍵能為463kJ·mol-1,OO鍵能為498kJ·mol-1,燃燒的熱化學方程式:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-482kJ·mol-1;設1molH—H鍵完全斷裂時汲取熱量為xkJ,2x+498-4×463=-482,解得x=436。(3)①Mg(s)+H2(g)MgH2(s)ΔH1=-74.5kJ·mol-1;②Mg2Ni(s)+2H2(g)Mg2NiH4(s)ΔH2=-64.4kJ·mol-1;Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s)ΔH3;由蓋斯定律②-2×①得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s)ΔH3=-64.4kJ·mol-1-2×(-74.5kJ·mol-1)=+84.6kJ·mol-1,則ΔH3=+84.6kJ·mol-1。答案:(1)無污染(其他合理答案均可)(2)①大于②285.8kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1④436(3)+84.6【補償訓練】(2024·長春高二檢測)“長征”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料,四氧化二氮作氧化劑,生成氮氣和二氧化碳氣體。(1)寫出反應的化學方程式:__________________。

(2)該反應是________(填“放熱”或“吸熱”)反應,反應物的總能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的總能量,斷開化學鍵________的總能量小于形成化學鍵________的總能量(填“汲取”或“放出”)。

(3)奧運會火炬燃料是丙烷(C3H8)或丙烯(C3H6)。丙烷脫氫可得丙烯。已知:C3H8(g)CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)ΔH1=+156.6kJ·mol-1CH3CHCH2(g)CH4(g)+HC≡CH(g)ΔH2=+32.4kJ·mol-1則相同條件下,丙烷脫氫得丙烯的熱化學方程式為_________________________________________。

(4)已知:Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3(s)+10H2O(g) ΔH1=+532.36kJ·mol-1Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)ΔH2=+473.63kJ·mol-1寫出Na2CO3·H2O脫水反應的熱化學方程式

___________________________。

【解析】(1)偏二甲肼(C2H8N2)作燃料,四氧化二氮作氧化劑,生成氮氣和二氧化碳氣體,故化學方程式為C2H8N2+2N2O42CO2↑+3N2↑+4H2O。(2)該反應能供應飛船飛行所需的能量,故此反應為放熱反應,則反應物的總能量大于生成物的總能量,斷開化學鍵所汲取的總能量小于形成化學鍵放出的總能量。(3)①C3H8(g)CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)ΔH1=+156.6kJ·mol-1,②CH3CHCH2(g)CH4(g)+HC≡CH(g)ΔH2=+32.4kJ·mol-1,依據蓋斯定律①-②得到C3H8(g)CH3CHCH2(g)+H2(g)ΔH=+124.2kJ·mol-1。(4)①Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3(s)+10H2O(g)ΔH1=+532.36kJ·mol-1,②Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)ΔH2=+473.63kJ·mol-1,由蓋斯定律①-②得到:Na2CO3·H2O(s)Na2CO3(s)+H2O(g)ΔH=+58.73kJ·mol-1。答案:(1)C2H8N2+2N2O42CO2↑+3N2↑+4H2O(2)放熱大于汲取放出(3)C3H8(g)CH3CHCH2(g)+H2(g)ΔH=+124.2kJ·mol-1(4)Na2CO3·H2O(s)Na2CO3(s)+H2O(g)ΔH=+58.73kJ·mol-1 (20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題8分,共16分)1.(2024·濰坊高二檢測)向足量的H2SO4溶液中加入100mL0.4mol·L-1的Ba(OH)2溶液,放出的熱量是5.12kJ。向足量的Ba(OH)2溶液中加入100mL0.4mol·L-1的HCl溶液,放出的熱量為2.2kJ。則Na2SO4溶液與BaCl2溶液反應的熱化學方程式為()A.Ba2+(aq)+SO42-ΔH=-2.92kJ·mol-1B.Ba2+(aq)+SO42-ΔH=-0.72kJ·mol-1C.Ba2+(aq)+SO42-ΔH=-73kJ·mol-1D.Ba2+(aq)+SO42-ΔH=-18kJ·mol-1【解析】選D。由題意可知①2H+(aq)+SO42-(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)ΔH1=-5.12②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH2=-2.2kJ0.04mol=-55kJ·mol-1。依據蓋斯定律,由①-②×2,即得Ba2+(aq)+SO42-(aq)BaSO(-55kJ·mol-1)×2=-18kJ·mol-1。【補償訓練】(2024·唐山高二檢測)下列關于如圖所示轉化關系(X代表鹵素)的說法錯誤的是 ()A.ΔH3<0B.ΔH1=ΔH2+ΔH3C.按Cl、Br、I的依次,ΔH2依次增大D.ΔH1越小,HX越穩定【解析】選C。A項,原子形成化學鍵時放熱,則反應2H(g)+2X(g)2HX(g)ΔH3<0,故A正確;B項,依據蓋斯定律,途徑I生成HX的反應熱與途徑無關,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3,故B正確;C項,Cl、Br、I的原子半徑依次增大,Cl2、Br2、I2斷裂化學鍵須要的能量減小,所以途徑Ⅱ按Cl、Br、I的依次,汲取的熱量依次減小,即ΔH2依次減小,故C錯誤;D項,途徑I,ΔH1越小,說明放出的熱量越多,則生成HX具有的能量越低,HX越穩定,故D正確。2.已知4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)ΔH=-xkJ·mol-1。蒸發1molH2O(l)須要汲取的能量為44kJ,其他相關數據如表:NH3(g)O2(g)NO(g)H2O(g)1mol分子中的化學鍵斷裂時須要汲取的能量/kJabzd則表中z(用x、a、b、d表示)的大小為 ()A.(x+4a+5b-6d-44)/4B.(x+12a+5b-12d-264)/4C.(x+4a+5b-6d-264)/4D.(x+12a+5b-12d-44)/4【解析】選C。依據題意可知蒸發1molH2O(l)須要汲取的能量為44kJ,因此6molH2O(g)變成液態水須要放出的能量為6×44kJ。依據ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能可知,在反應4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)ΔH=-xkJ·mol-1=4akJ·mol-1+5bkJ·mol-1-4zkJ·mol-1-6dkJ·mol-1-6×44kJ·mol-1,解得z=(x+4a+5b-6d-264)/4,答案選C。二、非選擇題(本題包括1小題,共14分)3.(2024·保定高二檢測)碳是形成化合物種類最多的元素,其單質及化合物是人類生產生活的主要能源物質。