专题强化练1 反应热的计算 盖斯定律的应用
1.(2023山东济南质量检测)工业上,在一定条件下用乙烯水化法制备乙醇,其热化学方程式为+H2O(g) CH3CH2OH(g) ΔH。已知几种化学键的键能如表所示。
化学键 H—C CC H—O C—O C—C
键能/ (kJ·mol-1) 413 615 463 351 348
根据键能计算ΔH为( )
A.-34 kJ·mol-1 B.+34 kJ·mol-1
C.-66 kJ·mol-1 D.+66 kJ·mol-1
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:
①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
其他数据如下表。
化学键 CO OO C—H O—H
键能/(kJ·mol-1) 798 x 413 463
下列说法正确的是( )
A.b
C.H2O(g) H2O(l) ΔH=-(a-b)kJ·mol-1
D.当有4NA个C—H键断裂时,该反应放出热量一定为b kJ
3.P4S3可用于制造安全火柴,相关物质的结构如图所示,相关化学键的键能如表所示。
共价键 S—S P—P P—S
键能/(kJ·mol-1) a b c
则反应S8(s)+P4(s) P4S3(s)的ΔH为( )
A.(a+b-c)kJ·mol-1
B.(c-a-b)kJ·mol-1
C.(3a+3b-6c)kJ·mol-1
D.3(2c-b-a)kJ·mol-1
4.(2024河南创新发展联盟开学考)CO2与CH4的催化重整有利于减少空气中的CO2,实现碳中和。
已知:①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)的ΔH4为( )
A.(-a-b+c) kJ·mol-1 B.(a+b-c) kJ·mol-1
C.(-a+b-c) kJ·mol-1 D.(a-b-c) kJ·mol-1
5.(2023河北石家庄实验中学月考)研究表明,利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO,简化中间反应过程后,相对能量变化如图所示。已知CO(g)的标准燃烧热ΔH1=-283 kJ·mol-1,则2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)的反应热ΔH为( )
A.-152 kJ·mol-1 B.-76 kJ·mol-1
C.+76 kJ·mol-1 D.+152 kJ·mol-1
6.(经典题)已知下列几种含碳化合物的转化及能量变化关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH=+74.8 kJ·mol-1
B.1 mol C(s)完全燃烧可释放779.7 kJ能量
C.CO的标准燃烧热为ΔH=-110.6 kJ·mol-1
D.1 mol CO(g)具有的能量大于1 mol CO2(g)具有的能量
7.(2024湖南长沙长郡中学期中)已知:①H2O(g) H2(g)+O2(g) ΔH=+241.8 kJ/mol
②C(s)+O2(g) CO(g) ΔH=-110.5 kJ/mol
③C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
下列说法错误的是( )
A.上述反应中属于吸热反应的只有反应①
B.H2的标准燃烧热ΔH=-241.8 kJ/mol
C.CO的标准燃烧热ΔH=-283 kJ/mol
D.C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ/mol
8.(2022江苏常熟中学阶段学习质量检测)已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452 kJ·mol-1
H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
下列有关说法正确的是( )
A.H2(g)的标准燃烧热为285.8 kJ
B.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1
C.等质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)放出的热量多
D.3H2(g)+CO2(g) CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=+131.4 kJ·mol-1
9.(2024湖南部分学校联考)已知25 ℃时,某些物质的标准燃烧热数据如表:
物质 H2(g) C(石墨,s) C(金刚石,s) C6H6(l)
ΔH/ (kJ·mol-1) -285.8 -393.5 -395.0 -3 267.5
下列热化学方程式书写正确的是( )
A.6C(石墨,s)+3H2(g) C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1
B.C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-395.0 kJ·mol-1
C.2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.C6H6(l)+O2(g) 6CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-3 267.5 kJ·mol-1
10.(2024河北沧州期中)生产、生活中的化学反应都伴随能量的变化。回答下列问题:
(1)S8分子可形成单斜硫和斜方硫,转化过程如下:S(单斜,s) S(斜方,s) ΔH=-0.398 kJ·mol-1,则常温下,S(单斜)与S(斜方)中较稳定的是 [填“S(单斜)”或“S(斜方)”]。
(2)下表中的数据表示断裂1 mol化学键需消耗的能量(即键能,单位为 kJ· mol-1):
化学键 H—H H—Cl
键能 436 431
热化学方程式:H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=-183 kJ·mol-1,则Cl—Cl键的键能为 kJ· mol-1。
(3)6.72 L(已折算为标准状况)C2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出389.7 kJ热量,请写出表示C2H2标准燃烧热的热化学方程式: 。
(4)已知:C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1;
H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1;
CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-c kJ·mol-1。
计算C(石墨,s)与H2(g)反应生成1 mol CH4(g)的ΔH为 kJ·mol-1(用含a、b、c的式子表示)。
(5)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。则反应过程中,每生成2 mol N2理论上放出的热量为 。
(6)由金红石(TiO2)制取单质Ti的步骤为TiO2 TiCl4 Ti。
已知:Ⅰ.C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
Ⅲ.TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ·mol-1
①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH= 。
②反应TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是 。
11.(2024湖北沙市中学月考)化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产、科技及科研中应用广泛。
(1)生活中的冷敷袋是利用 (填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。
(2)如图是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,ΔH= 。
(3)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是:
①CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1
又已知③H2O(g) H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,则表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为 。
(4)已知反应A+B C+D中A、B、C、D所含能量依次可表示为EA、EB、EC、ED,该反应的ΔH= 。
(5)已知:H2和C3H8的标准燃烧热分别为ΔH=-285.8 kJ·mol-1和ΔH=-2 219.9 kJ·mol-1,在25 ℃和101 kPa下,H2和C3H8的混合气体5 mol完全燃烧生成CO2和液态水,放出6 264.2 kJ的热量。则混合气体中H2和C3H8的体积比是 。
答案与分层梯度式解析
专题强化练1 反应热的计算 盖斯定律的应用
1.A +H2O(g) CH3CH2OH(g) ΔH=反应物总键能之和-生成物总键能之和,结合题表提供的化学键的键能计算ΔH= 615 kJ·mol-1+4×413 kJ·mol-1+2×463 kJ·mol-1-(5×413 kJ·mol-1+ 348 kJ·mol-1+351 kJ·mol-1+463 kJ·mol-1)=-34 kJ·mol-1。A正确。
2.B 25 ℃、101 kPa下,1 mol CH4(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的反应热为甲烷的标准燃烧热,A项错误;ΔH2=413 kJ·mol-1×4+ 2x kJ·mol-1-(798 kJ·mol-1×2+463 kJ·mol-1×4)=-b kJ·mol-1,则有x=,B项正确;根据盖斯定律,得,H2O(g) H2O(l) ΔH=(b-a)kJ·mol-1,C项错误;当有4NA个C—H键断裂时,1 mol CH4反应,放出a kJ或b kJ热量,D项错误。
3.C ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,反应S8(s)+P4(s) P4S3(s) ΔH=×8×a kJ·mol-1+6×b kJ·mol-1-(6×c kJ·mol-1+3× b kJ·mol-1)=(3a+3b-6c)kJ·mol-1,C项正确。
4.A 根据盖斯定律,由③-①-②得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+
2H2(g),则ΔH4=(-a-b+c) kJ·mol-1,A项正确。
方法点拨 将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减,得到一个新的热化学方程式。
5.A 据题中信息可依次书写出热化学方程式:①CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-283 kJ·mol-1;②N2O(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH2=-(330+229-123-77)kJ·mol-1=-359 kJ·mol-1;根据盖斯定律,2×(②-①)得反应2N2O(g) 2N2(g)+O2(g) ΔH=2(ΔH2-ΔH1)=-152 kJ·mol-1,A正确。
6.C 根据题图无法得出1 mol C(s)完全燃烧释放的能量,B错误。根据图示可以得出1 mol CO(g)和 mol O2(g)具有的能量大于1 mol CO2(g)具有的能量,但不能得出1 mol CO(g)具有的能量大于1 mol CO2(g)具有的能量,D错误。
7.B ΔH>0为吸热反应,故反应①为吸热反应,A项正确;H2(g)+O2(g) H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol,H2的标准燃烧热应该是生成液态水,B项错误;根据盖斯定律,由③-②得反应CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol-(-110.5 kJ/mol)=-283 kJ/mol,故CO的标准燃烧热ΔH=-283 kJ/mol,C项正确;根据盖斯定律,由①+②得反应C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ/mol,D项正确。
8.C 根据第一个热化学方程式得到H2(g)的标准燃烧热为ΔH= -285.8 kJ·mol-1,故A错误;H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+ 2H2O(l),生成了BaSO4沉淀,会释放热量,因此ΔH≠-114.6 kJ·mol-1,故B错误;根据第一个和第二个热化学方程式,假设H2(g)和CH3OH(l)的质量都是64 g,64 g H2(g)完全燃烧放出的热量为571.6×16 kJ, 64 g CH3OH(l)完全燃烧放出的热量为1 452 kJ,则前者放出的热量多,故C正确;将题述3个热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,①×-②×,得到3H2(g)+CO2(g) CH3OH(l)+H2O(l) ΔH= -131.4 kJ·mol-1,故D错误。
9.A 根据标准燃烧热的概念可写出①C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1;②H2(g)+O2 H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1; ③C6H6(l)+O2(g) 6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-3 267.5 kJ·mol-1。根据盖斯定律,①×6+②×3-③可得6C(石墨,s)+3H2(g) C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1,A项正确;石墨和金刚石的化学式均为C,应注明是金刚石,B项错误;由于H2(g)+O2 H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1,则2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)的ΔH=-2×ΔH2=+571.6 kJ·mol-1,C项错误;水应为液态,D项错误。
10.答案 (1)S(斜方)
(2)243
(3)C2H2(g)+O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299 kJ·mol-1
(4)+(c-2b-a)
(5)278 kJ
(6)①-80 kJ· mol-1 ②防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或CO2、N2)作用
解析 (1)S(单斜,s) S(斜方,s) ΔH=-0.398 kJ·mol-1,说明S(单斜)比S(斜方)所具有的能量高,能量越低物质越稳定,所以S(单斜)与S(斜方)中较稳定的是S(斜方)。(2)设Cl—Cl键的键能为x,根据焓变=反应物总键能-生成物总键能,得436 kJ·mol-1+x-431 kJ·mol-1×2=-183 kJ·mol-1,解得x=243 kJ·mol-1。(3)6.72 L C2H2(g)的物质的量为0.3 mol,在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出389.7 kJ热量,则其标准燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299 kJ·mol-1。(4)①C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1; ②H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1; ③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-c kJ·mol-1;根据盖斯定律,①+②×2-③得C(石墨,s)+2H2(g) CH4(g) ΔH=+(c-2b-a) kJ·mol-1。(5)根据能量变化图可知,热化学方程式为N2O(g)+NO(g) N2(g)+NO2(g) ΔH=-139 kJ·mol-1,则生成2 mol N2理论上放出的热量为278 kJ。(6)①根据盖斯定律,Ⅰ×2-Ⅱ+Ⅲ得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=-80 kJ·mol-1。
11.答案 (1)吸热
(2)-234 kJ·mol-1
(3)CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7 kJ·mol-1
(4)(EC+ED)-(EA+EB)
(5)1∶1
解析 (1)冷敷袋是通过吸热使周围温度降低。(2)焓变=E1-E2= 134 kJ·mol-1-368 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律,由②×3-①×2+③×2可得所求热化学方程式,则甲醇标准燃烧热的热化学方程式为CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7 kJ·mol-1。(4)ΔH=生成物总能量-反应物总能量=(EC+ED)-(EA+EB)。(5)设混合气体中H2的物质的量为a mol,C3H8的物质的量为(5-a) mol,则285.8a+ 2 219.9(5-a)=6 264.2,解得a≈2.5,则H2和C3H8的体积比约为1∶1。
()
()
()
