版高考化学题 专题限时集训6 热化学方程式的书写与反应热的计算含答案.docx

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版高考化学题专题限时集训6热化学方程式的书写与反应热的计算含答案

专题限时集训（六）　

热化学方程式的书写与反应热的计算

（对应学生用书第123页）

（限时：

40分钟）

1．利用CO2可以制取甲醇，有关化学反应如下：

①CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）　

ΔH1＝－178kJ·mol－1

②2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　

ΔH2＝－566kJ·mol－1

③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　

ΔH3＝－483.6kJ·mol－1

已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

化学键

C—H

H—H

C—O

H—O

键能/（kJ·mol－1）

413

436

358

463

则断开1molC===O需要的能量和CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）的ΔH分别为

（　　）

A．吸收750kJ·mol－1　＋219.2kJ·mol－1

B．放出750kJ·mol－1　－143.2kJ·mol－1

C．吸收1500kJ·mol－1　－438.4kJ·mol－1

D．吸收750kJ·mol－1　－219.2kJ·mol－1

D　[依据反应焓变ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）的反应焓变ΔH1＝（2×EC===O＋3×436kJ·mol－1）－（3×413kJ·mol－1＋358kJ·mol－1＋463kJ·mol－1＋463kJ·mol－1×2）＝－178kJ·mol－1；求得：

EC===O＝750kJ·mol－1。

将①＋②÷2－③÷2即得所求方程式，ΔH＝－178kJ·mol－1＋×（－566kJ·mol－1）－×（－483.6kJ·mol－1）＝－219.2kJ·mol－1。

]

2．氢气、铝、铁都是重要的还原剂。

已知下列反应的热化学方程式：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH1

3H2（g）＋Fe2O3（s）===2Fe（s）＋3H2O（g）　ΔH2

2Fe（s）＋O2（g）===Fe2O3（s）　ΔH3

2Al（s）＋O2（g）===Al2O3（s）　ΔH4

2Al（s）＋Fe2O3（s）===Al2O3（s）＋2Fe（s）　ΔH5

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

B　[燃烧反应是放热反应，故ΔH1<0，ΔH3<0，A错；铝热反应是放热反应，故ΔH5<0，ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，即ΔH4<ΔH3，B正确；ΔH1＝（ΔH2＋ΔH3）×2/3，C错；ΔH3＝ΔH4－ΔH5，D错。

]

3．用H2可将工业废气中的NO催化还原为N2，其能量转化关系如图（图中计量单位为mol），则：

NO（g）＋H2（g）===N2（g）＋H2O（g）的ΔH为（　　）

A.（a＋b－c－d）kJ·mol－1

B.（c＋a－d－b）kJ·mol－1

C.（c＋d－a＋b）kJ·mol－1

D.（c＋d－a－b）kJ·mol－1

A　[由图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，发生2NO（g）＋2H2（g）===N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝（a＋b－c－d）kJ·mol－1，又因为化学计量数与反应中的能量变化成正比，则NO（g）＋H2（g）===N2（g）＋H2O（g）　ΔH＝（a＋b－c－d）kJ·mol－1。

]

4．运动会中的火炬一般采用丙烷为燃料。

丙烷的热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。

试回答下列问题：

【97184073】

（1）一定量的丙烷完全燃烧生成CO2（g）和1molH2O（l）过程中的能量变化曲线如图所示，请在图中的括号内填“＋”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（g）和H2O（l）时放出1455kJ热量。

若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l）时共放出1645kJ热量，则混合气体中丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。

【解析】　

（1）一定量的丙烷完全燃烧生成CO2（g）和1molH2O（l）的过程放热，ΔH为负值。

（2）燃烧热是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＝－2215.0kJ·mol－1。

（3）n（二甲醚）×1455kJ·mol－1＋[1mol－n（二甲醚）]×2215.0kJ·mol－1＝1645kJ，解得n（二甲醚）＝0.75mol，n（丙烷）＝0.25mol。

【答案】　

（1）－　

（2）C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＝－2215.0kJ·mol－1　（3）1∶3

5．

（1）（2017·哈尔滨四模节选）工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NOx）、CO2、CO、SO2等气体，严重污染空气。

对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。

【97184074】

脱硝：

已知H2的热值为142.9kJ/g（热值是表示单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量）；

N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝＋133kJ/mol；

H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44kJ/mol。

催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为________________________。

（2）（2017·石嘴山四模节选）燃煤排放大量的CO、CO2、SO2，PM2.5（可入肺颗粒物）对环境有较大影响，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。

已知：

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　

ΔH＝－akJ/mol；

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－bkJ/mol；

CH3OH（g）===CH3OH（l）　ΔH＝－ckJ/mol，则表示CH3OH（l）燃烧生成CO2（g）和H2O（g）的热化学方程式为________________________________________。

【解析】　

（1）由H2的热值为142.9kJ/g，可得①4H2（g）＋2O2（g）===4H2O（l）　ΔH＝－1143.2kJ/mol

②N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝＋133kJ/mol

③H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44kJ/mol

则①－②－③×4可得

4H2（g）＋2NO2（g）===4H2O（g）＋N2（g）　ΔH＝（－1143.2kJ/mol）－133kJ/mol－（－44kJ/mol）×4＝－1100.2kJ/mol。

（2）根据盖斯定律，由－①－③＋②×可得CH3OH（l）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g），则ΔH＝－（－akJ/mol）－（－ckJ/mol）＋（－bkJ/mol）×＝－（b－a－c）kJ/mol，故CH3OH（l）燃烧生成CO2（g）和H2O（g）的热化学方程式为CH3OH（l）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－（b－a－c）kJ/mol。

【答案】　

（1）4H2（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1100.2kJ/mol

（2）CH3OH（l）＋O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　

ΔH＝－（b－a－c）kJ/mol

6．

（1）（2017·安庆三模节选）甲醇是重要的化工原料。

在催化剂的作用下，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）合成甲醇的主要化学反应如下：

【97184075】

Ⅰ.CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH1

Ⅱ.CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　

ΔH2＝－58kJ·mol－1

Ⅲ.CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH3

请回答下列问题：

化学反应热ΔH＝生成物标准生成热总和－反应物标准生成热总和。

已知四种物质的标准生成热如下表：

物质

CO（g）

CO2（g）

H2（g）

CH3OH（g）

标准生成热

（kJ·mol－1）

－110.52

－393.51

0

－201.25

①计算ΔH1＝________kJ·mol－1。

②ΔH3________0（填“＝”“＞”或“＜”）。

（2）（2017·哈尔滨三模节选）合成氨工业上常用下列方法制备H2：

方法Ⅰ：

C（s）＋2H2O（g）CO2（g）＋2H2（g）

方法Ⅱ：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

已知：

①C（s，石墨）＋O2（g）===CO2（g）　

ΔH1＝－394kJ·mol－1；

②2C（s，石墨）＋O2（g）===2CO（g）　

ΔH2＝－222kJ·mol－1；

③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　

ΔH3＝－484kJ·mol－1。

试计算25℃时由方法Ⅱ制备1000gH2所放出的能量为________。

（3）（2017·山西省实验中学模拟节选）氮的化合物既是一种资源，也会给环境造成危害。

氨气是一种重要的化工原料。

NH3与CO2在120℃，催化剂作用下反应生成尿素：

CO2（g）＋2NH3（g）（NH2）2CO（s）＋H2O（g），ΔH＝－xkJ·mol－1（x>0），其他相关数据如表：

物质

1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ

NH3（g）

a

CO2（g）

b

CO（NH2）2（s）

z

H2O（g）

d

则表中z（用x、a、b、d表示）的大小为________。

【解析】　

（1）①ΔH1＝生成物标准生成热总和－反应物标准生成热总和＝[－201.25－（－110.52）]kJ·mol－1＝－90.73kJ·mol－1；②ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝[－58kJ·mol－1－（－90.73kJ·mol－1）]＝＋32.73kJ·mol－1>0。

（2）CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）的ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝－394kJ·mol－1－（－222kJ·mol－1）－（－484kJ·mol－1）＝－41kJ·mol－1，所以制备1000gH2所放出的能量为20500kJ。

（3）CO2（g）＋2NH3（g）（NH2）2CO（s）＋H2O（g），反应中断裂反应物中的化学键吸收的能量为b＋2a，形成生成物中的化学键放出的能量为z＋d，ΔH＝（b＋2a）－（z＋d）＝－xkJ·mol－1，解得z＝x－d＋b＋2a。

【答案】　

（1）－90.73　＞　

（2）20500kJ　（3）x－d＋b＋2a

7．通常人们把断开1mol化学键所吸收的能量看成是该化学键的键能。

已知N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ·mol－1、497kJ·mol－1。

【97184076】

查阅资料知：

①N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH＝＋180kJ·mol－1；

②2NO