选修四 第一章第三节反应热计算习题.docx

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选修四第一章第三节反应热计算习题

第三节化学反应热的计算

[学习目标定位]　1.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

2.学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。

1．

（1）许多化学反应的反应热可以直接测量，其测量的仪器叫做量热计。

（2）下列ΔH表示物质燃烧热的是④；表示物质中和热的是⑤（填序号）。

①2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH1

②C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2

③CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH3

④C6H12O6（s）＋6O2（g）===6CO2（g）＋6H2O（l）　ΔH4

⑤NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH5

⑥2NaOH（aq）＋H2SO4（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）　ΔH6

2．已知在101kPa、273K时，15g乙烷完全燃烧生成CO2和液态水，放出akJ的热量，表示乙烷燃烧热的热化学方程式是C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－2akJ·mol－1。

3．充分燃烧一定量的丁烷放出的热量为161.9kJ，生成的CO2恰好与5mol·L－1100mLKOH溶液完全反应生成正盐，则燃烧1mol丁烷放出的热量为2_590.4_kJ。

4．氢气燃烧时耗氧量小，发热量大。

已知碳和氢气燃烧的热化学方程式为

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是4.36∶1。

探究点一　盖斯定律

1．同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。

现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。

已知

P4（白磷，s）＋5O2（g）===P4O10（s）

ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1①

P（红磷，s）＋

O2（g）===

P4O10（s）

ΔH2＝－738.5kJ·mol－1②

则白磷转化为红磷的热化学方程式为_______________________________________________

________________________________________________________________________。

相同状况下，能量状态较低的是____________；白磷的稳定性比红磷________（填“高”或“低”）。

答案　P4（白磷，s）===4P（红磷，s）

ΔH＝－29.2kJ·mol－1　红磷　低

解析　根据已知条件可以虚拟如下过程：

根据盖斯定律

ΔH＝ΔH1＋（－ΔH2）×4＝－2983.2kJ·mol－1＋738.5kJ·mol－1×4＝－29.2kJ·mol－1

同种元素的不同单质（即同素异形体）具有不同的能量，因此涉及书写此类单质的热化学方程式时，不仅要注明单质的聚集状态，而且应注明同素异形体的名称。

所以白磷转化为红磷的热化学方程式为

P4（白磷，s）===4P（红磷，s）　ΔH＝－29.2kJ·mol－1

同素异形体相互转化的反应中，若正反应放热，则生成物稳定；若正反应吸热，则反应物稳定。

即本身所具有的能量越高越活泼，本身所具有的能量越低越稳定。

所以，红磷能量较低，白磷稳定性较低。

2．盖斯定律的内容：

不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。

或者说，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。

3．盖斯定律的应用方法

（1）“虚拟路径”法

若反应物A变为生成物D，可以有两个途径

①由A直接变成D，反应热为ΔH；

②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。

如图所示：

则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。

（2）加合法

运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。

[归纳总结]

应用盖斯定律计算反应热的方法

（1）热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。

（2）热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。

（3）将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的符号必须随之改变。

[活学活用]

1．已知C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH。

上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。

因此该反应的ΔH无法直接测得。

但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：

（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH1＝－393.5kJ·mol－1

（2）CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH2＝－283.0kJ·mol－1

根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。

分析上述两个反应的关系，即知：

ΔH＝________________。

则C（s）与O2（g）生成CO（g）的热化学方程式为__________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　ΔH1－ΔH2　C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·mol－1

解析　根据已知条件，可以虚拟如下过程：

由盖斯定律可知ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5kJ·mol－1

则热化学方程式是C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ·mol－1。

2．在298K、101kPa时，已知：

2H2O（g）===O2（g）＋2H2（g）　ΔH1

Cl2（g）＋H2（g）===2HCl（g）　ΔH2

2Cl2（g）＋2H2O（g）===4HCl（g）＋O2（g）　ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是（　　）

A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2

B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2

C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2

D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

答案　A

解析　第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。

探究点二　反应热的计算

1．100g炭粉燃烧所得气体中，CO占

体积、CO2占

体积，且

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.35kJ·mol－1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－282.57kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－392.92kJ·mol－1

与这些炭完全燃烧相比较，损失的热量是____________________________________________。

答案　784.92kJ

解析　炭粉完全燃烧可分两步，先生成CO放热，CO再生成CO2再放热，总热量即为完全燃烧放出的热量，因此不完全燃烧与完全燃烧相比，损失的热量就是生成的CO燃烧放出的热量。

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－282.57kJ·mol－1

1mol　　　　　　　　　　　　　282.57kJ

（100/12）×1/3mol　　　　　　　　　Q

Q＝784.92kJ。

2．已知：

（1）Zn（s）＋

O2（g）===ZnO（s）

ΔH＝－348.3kJ·mol－1

（2）2Ag（s）＋

O2（g）===Ag2O（s）

ΔH＝－31.0kJ·mol－1

则Zn（s）＋Ag2O（s）===ZnO（s）＋2Ag（s）的ΔH等于________________。

答案　－317.3kJ·mol－1

解析　根据盖斯定律，将方程式

（1）－

（2）得目标方程式，所以ΔH＝－348.3kJ·mol－1－（－31.0kJ·mol－1）＝－317.3kJ·mol－1。

[归纳总结]

有关反应热计算的依据

（1）热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。

（2）根据盖斯定律，可以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。

（3）可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。

（4）根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。

[活学活用]

3．氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧热的热化学方程式分别为

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－283.0kJ·mol－1

C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）

ΔH＝－5518kJ·mol－1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－890.3kJ·mol－1。

相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是（　　）

A．H2B．COC．C8H18D．CH4

答案　B

解析　题中各ΔH对应的可燃物的物质的量为1mol，把它们的ΔH值换算成1g可燃物燃烧的热量（即ΔH/M）即可比较。

4．键能是指在25℃、1.01×105Pa，将1mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B时所需要的能量。

已知键能：

H—H为436kJ·mol－1；Cl—Cl为243kJ·mol－1；H—Cl为431kJ·mol－1。

下列说法中不正确的是（　　）

A．1molH2中的化学键断裂时需要吸收436kJ能量

B．2molHCl分子中的化学键形成时要释放862kJ能量

C．此反应的热化学方程式为

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）

ΔH＝＋183kJ·mol－1

D．此反应的热化学方程式为

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）

ΔH＝－91.5kJ·mol－1

答案　C

解析　由键能可知，每摩尔H－H键断开需要吸收436kJ的能量，每摩尔Cl－Cl键断开需要吸收243kJ能量，每摩尔H－Cl键形成会放出431kJ的能量，由此可知A、B说法正确；同时根据热化学方程式的书写要求，每摩尔H2和Cl2反应的反应热为436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－431kJ·mol－1×2＝－183kJ·mol－1，则每

摩尔H2和Cl2反应的反应热为

＝－91.5kJ·mol－1，ΔH为负，故C项错误，D项正确。

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　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。

2．已知热化学方程式：

C（金刚石，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1①

C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2②

C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH3＝＋1.9kJ·mol－1③

下列说法正确的是（　　）

A．石墨转化成金刚石的反应是吸热反应

B．金刚石比石墨稳定

C．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

D．ΔH1>ΔH2

答案　A

解析　由方程式③中ΔH3＝＋1.9kJ·mol－1>0得出石墨比金刚石稳定，故A项对，B项错；C项中正确结论应为ΔH3＝ΔH2－ΔH1；ΔH1与ΔH2均小于零，石墨具有的能量低于金刚石，故都生成CO2时ΔH1<ΔH2，D项错。

3．已知H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－184.6kJ·mol－1，则反应HCl（g）===

H2（g）＋

Cl2（g）的ΔH为（　　）

A．＋184.6kJ·mol－1B．－92.3kJ·mol－1

C．－369.2kJ·mol－1D．＋92.3kJ·mol－1

答案　D

解析　据两热化学方程式的关系可知ΔH＝－（－184.6kJ·mol－1）×

＝＋92.3kJ·mol－1，D正确。

4．已知热化学方程式：

H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）

ΔH＝＋241.8kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

当1g液态水变为水蒸气时，其热量变化是（　　）

A．ΔH＝＋88kJ·mol－1

B．ΔH＝＋2.44kJ·mol－1

C．ΔH＝－4.98kJ·mol－1

D．ΔH＝－44kJ·mol－1

答案　B

解析　将两式相加得到H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44kJ·mol－1，所以每1g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为

kJ＝2.44kJ。

5．已知：

Fe2O3（s）＋

C（s）===

CO2（g）＋2Fe（s）

ΔH1＝＋234.1kJ·mol－1①

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ·mol－1②

则2Fe（s）＋

O2（g）===Fe2O3（s）的ΔH3是（　　）

A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1

C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1

答案　A

解析　由盖斯定律可知：

×②－①得2Fe（s）＋

O2（g）===Fe2O3（s），所以ΔH3＝

×（－393.5kJ·mol－1）－234.1kJ·mol－1＝－824.35kJ·mol－1≈－824.4kJ·mol－1。

6．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　Na2CO3·H2O（s）===Na2CO3（s）＋H2O（g）

ΔH＝＋58.73kJ·mol－1

解析　通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2CO3·H2O（s）===Na2CO3（s）＋H2O（g）。

故ΔH＝ΔH1－ΔH2＝＋532.36kJ·mol－1－473.63kJ·mol－1＝＋58.73kJ·mol－1。

[基础过关]

一、由反应热比较物质的稳定性

1．化学反应：

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH1<0

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH2<0

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH3<0；

下列说法中不正确的是（相同条件下）（　　）

A．56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量

B．12gC所具有的能量一定大于28gCO所具有的能量

C．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3

D．将两份质量相等的碳燃烧，生成CO2的反应比生成CO的反应放出的热量多

答案　B

解析　A项由CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH2<0得2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝2ΔH2<0，为放热反应，说明56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量，A正确；B项由C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH1<0，不能判断C与CO能量的相对大小，B错；C项由盖斯定律知ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，C正确；D项质量相等的碳完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多，D正确。

2．已知25℃、101kPa条件下：

（1）4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）

ΔH＝－2834.9kJ·mol－1

（2）4Al（s）＋2O3（g）===2Al2O3（s）

ΔH＝－3119.1kJ·mol－1

由此得出的正确结论是（　　）

A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应

B．等质量的O2比O3能量高，由O2变O3为放热反应

C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应

D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应

答案　A

解析　根据盖斯定律

（2）－

（1）得2O3（g）===3O2（g）　ΔH＝－284.2kJ·mol－1，等质量的O2能量低。

3．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＝＋2.1kJ·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

答案　D

解析　由③知Sn（灰）转化为Sn（白）是吸热的，当温度低于13.2℃时Sn（白）自动转化为Sn（灰），所以A、B、C都错，D正确。

二、盖斯定律的应用

4．已知：

①2C（s）＋O2（g）===2CO（g）

ΔH＝－221.0kJ·mol－1；

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）

ΔH＝－483.6kJ·mol－1。

则制备水煤气的反应C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）的ΔH为（　　）

A．＋262.6kJ·mol－1B．－131.3kJ·mol－1

C．－352.3kJ·mol－1D．＋131.3kJ·mol－1

答案　D

解析　根据盖斯定律，由题意知：

①×1/2－②×1/2得：

ΔH＝（－221.0kJ·mol－1）×1/2－（－483.6kJ·mol－1）×1/2

＝＋131.3kJ·mol－1。

5．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8kJ·mol－1、282.5kJ·mol－1、726.7kJ·mol－1。

已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）。

则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为（　　）

A．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）

ΔH＝－127.4kJ·mol－1

B．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）

ΔH＝＋127.4kJ·mol－1

C．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）

ΔH＝－127.4kJ·mol－1

D．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）

ΔH＝＋127.4kJ·mol－1

答案　A

解析　根据题给三种物质的燃烧热可以写出：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH1＝－285.8kJ·mol－1①

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH2＝－282.5kJ·mol－1②

CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH3＝－726.7kJ·mol－1③

运用盖斯定律进行计算，即①×2＋②－③可得：

CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（l）　ΔH＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝2×（－285.8kJ·mol－1）＋（－282.5kJ·mol－1）－（－726.7kJ·mol－1）＝－127.4kJ·mol－1。

6．已知：

H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝Q1kJ·mol－1

C2H5OH（g）===C2H5OH（l）　ΔH＝Q2kJ·mol－1

C2H5OH（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝Q3kJ·mol－1

若使46g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（　　）

A．－（Q1＋Q2＋Q3）kJ

B．－0.5（Q1＋Q2＋Q3）kJ

C．－（0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3）kJ

D．－（3Q1－Q2＋Q3）kJ

答案　D

解析　由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式：

C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝（3Q1－Q2＋Q3）kJ·mol－1。

三、根据热化学方程式计算反应热

7．已知：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－285.83kJ·mol－1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－282.9kJ·mol－1

若氢气与一氧化碳的混合气体完全燃烧可生成5.4gH2O（l），并放出114.3kJ热量，则混合气体中CO的物质的量为（　　）

A．0.22mol

B．0.15mol

C．0.1mol

D．0.05mol

答案　C

解析　设当生成5.4gH2O时放出的热量为x

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.83kJ·mol－1

18g　　　　　　285.83kJ

5.4g　　　　　　x

解得x＝85.75kJ

所以CO燃烧放出的热量为114.3kJ－85.75kJ＝28.55kJ。

设CO的物质的量为y，

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH＝－282.9kJ·mol－1

1mol282.9kJ

y　　28.55kJ

解得：

y＝0.1mol。

8．已知下列热化学方程式：

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－483.6kJ·mol－1

现有0.2mol的炭粉和氢气组成的气、固混合物在氧气中完全燃烧，共放出63.53kJ热量，则炭粉与氢气的物质的量之比为（　　）

A．1∶1B．1∶2C．2∶3D．3∶2

答案　A

解析　设炭粉的物质的量为x，H2的物质的量为y，由题意知

解得x＝0.1mol，y＝0.1mol，则x∶y＝1∶1。

9．已知：

①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH1

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH2

③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH3

常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况），经完全燃烧恢复至室温，放出的热量为（　　）

A．－（0.4mol×ΔH1＋0.05mol×ΔH3）

B．－（0.4mol×ΔH1＋0.05mol×ΔH2）

C．－（0.4mol×ΔH1＋0.1mol×ΔH3）

D．－（0.4mol×ΔH1＋0.1mol×ΔH2）

答案　A

解析　CH4的物质的量为

×

＝0.4mol，H2的物质的量为

×

＝0.1mol

混合气体完全燃烧