化学反应的热效应.docx
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化学反应的热效应
课时分层训练(十七) 化学反应的热效应
(建议用时:
45分钟)
(第285页)
A级 基础达标
1.下列关于燃料与能源的说法不正确的是( )
A.将煤通过物理变化液化后再作为能源,可减少PM2.5引起的危害
B.生物质能、风能、水能是可再生能源
C.“开发利用新能源”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量
D.煤、石油、天然气为不可再生的化石燃料
A [煤液化为化学变化。
]
2.(2018·池州模拟)下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A.已知NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,则含40.0gNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出57.3kJ的热量
B.CO(g)的燃烧热是283.0kJ·mol-1,则2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应的ΔH
=+(2×283.0)kJ·mol-1
C.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
D.在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
B [A项,醋酸为弱酸,电离时要吸热,放出的热量应小于57.3kJ;C项,甲烷的燃烧热指的是CH4燃烧生成液态H2O;D项,反应中的ΔH应为-285.8×2kJ·mol-1。
]
3.(2018·三门峡联考)一定条件下,在水溶液中1molCl-,ClO
(x=1,2,3,4)的能量(kJ/mol)相对大小如图所示。
下列有关说法正确的是( )
【导学号:
91720205】
A.c是ClO
B.2b===a+c反应的ΔH为40kJ/mol
C.a、b、c、d、e中c最稳定
D.b→a+d反应的热化学方程式为3ClO-(aq)===ClO
(aq)+2Cl-(aq) ΔH=
-116kJ/mol
D [A项,c的化合价为+3,应为ClO
;B项,2b===a+c的ΔH为(0+100-2×60)kJ/mol=-20kJ/mol;C项,能量越低越稳定,a最稳定;D项,ΔH=(64+0-3×60)kJ/mol=-116kJ/mol。
]
4.化学反应的ΔH等于反应物的总键能与生成物的总键能之差。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/
kJ·mol-1
460
360
436
431
176
347
工业上高纯硅可通过下列反应制取:
SiCl4(g)+2H2(g)
Si(s)+4HCl(g),该反应的反应热ΔH为( )
A.+412kJ·mol-1B.-412kJ·mol-1
C.+236kJ·mol-1D.-236kJ·mol-1
C [Si是原子晶体,呈正四面体结构,1个Si原子与周围的4个Si形成4个Si—Si,所以1molSi的共价键有2mol,即1molSi中含有2molSi—Si。
由反应的化学方程式可知,该反应的ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-2E(Si—Si)-4E(H—Cl)=(4×360+2×436—2×176-4×431)kJ·mol-1=+236kJ·mol-1。
]
5.(2018·名校联考)最近新浪网报道美国科学家发明了一种新型的燃料电池,其原电池总反应式为2H2(g)+O2(g)===2H+(aq)+2OH-(aq)的ΔH为[已知H2(g)的燃烧热为285.8kJ·mol-1,中和热为57.3kJ·mol-1]( )
A.+686.2kJ·mol-1B.+457.0kJ·mol-1
C.-457.0kJ·mol-1D.-686.2kJ·mol-1
C [根据已知条件可知:
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH1=-57.3
kJ·mol-1①,2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=+571.6kJ·mol-1②,根据盖斯定律,由-(①×2+②)求得2H2(g)+O2(g)===2H+(aq)+2OH-(aq) ΔH=-(ΔH1×2+ΔH2)=-(-114.6kJ·mol-1+571.6kJ·mol-1)=-457.0kJ·mol-1,故C项正确。
]
6.(2016·江苏高考)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=571.6kJ·mol-1
②焦炭与水反应制氢:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2=131.3kJ·mol-1
③甲烷与水反应制氢:
CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH3=
206.1kJ·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减小
D.反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8kJ·mol-1
D [反应①是太阳能转化为化学能,A不正确;反应②中ΔH2>0,是吸热反应,B不正确;反应③使用催化剂不能改变反应的焓变,ΔH不变,C不正确;D项中,由盖斯定律,反应③-②可得CH4(g)===C(s)+2H2(g) ΔH=74.8kJ·mol-1,D正确。
]
7.下列有关能量的判断和表示方法正确的是( )
A.由C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+1.9kJ,可知:
石墨比金刚石更
稳定
B.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量更多
C.由H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,可知:
含1mol
CH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出热量等于57.3kJ
D.2gH2完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量,则氢气燃烧的热化学方程
式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8kJ
A [石墨转化为金刚石的过程是吸热反应,金刚石能量高,石墨比金刚石稳定,A正确;等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,固体硫变为蒸气需要吸收热量,前者放出热量更多,B错误;含1molCH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合,醋酸为弱酸,溶于水电离需要吸热,放出热量小于57.3kJ,C错误;2gH2的物质的量为1mol,此反应为放热反应,ΔH<0,故氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=2×(-285.8kJ·mol-1)=-571.6kJ·mol-1,D错误。
]
8.已知:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+130kJ·mol-1,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220kJ·mol-1。
断开1molH—H、O===O分别需要吸收436kJ、496kJ的热量,则断开1molO—H需要吸收的热量为( )
【导学号:
91720206】
A.332kJ B.118kJ
C.462kJD.360kJ
C [将第一个热化学方程式乘以2,再减去第二个热化学方程式,得2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+480kJ·mol-1,故断开1molO—H需要吸收的热量为(436kJ×2+496kJ+480kJ)÷4=462kJ,C项正确。
]
9.(2015·全国Ⅱ卷,改编)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-58kJ/mol
③CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
C
)O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
413
(1)ΔH1=_________________________________________________________
_______________________________________________(写出计算式及其值),
反应①为________热反应(填“吸”或“放”),1molCO(g)和2molH2(g)的总能量与1molCH3OH(g)的总能量________较高(填“前者”或“后者”)。
(2)将反应①中的CH3OH(g)改为CH3OH(l),反应中的ΔH1________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)将反应②中的化学计量数缩小
,则ΔH2=________kJ/mol。
(4)ΔH3与ΔH1、ΔH2的关系式为______________________________________,
ΔH3=________kJ/mol。
(5)已知CH3OH(l)的燃烧热为akJ/mol,则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________________________
_______________________________________________________________。
【答案】
(1)1076kJ/mol+2×436kJ/mol-3×413kJ/mol-343kJ/mol-465kJ/mol=-99kJ/mol
放 前者
(2)变小 (3)-29
(4)ΔH3=ΔH2-ΔH1 +41
(5)CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-akJ/mol
B级 专项突破
10.(2013·全国Ⅱ卷)在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+
O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)===
S2(g)+2H2O(g) ΔH2
H2S(g)+
O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)===S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )
A.ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
B.ΔH4=
(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
D.ΔH4=
(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
A [根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。
将前三个热化学方程式分别标为①、②、③,根据盖斯定律,由
×①+
×②-2×③可得:
2S(g)===S2(g) ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。
]
11.物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是( )
A.A→F,ΔH=-ΔH6
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1
C.C→F,|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|
D.|ΔH1+ΔH2+ΔH3|=|ΔH4+ΔH5+ΔH6|
B [由图示可知ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,故B项错误。
]
12.(2018·哈尔滨师大附中模拟)已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应生成1mol正盐的ΔH=-12.1kJ·mol-1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1。
则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )
A.-69.4kJ·mol-1B.-45.2kJ·mol-1
C.+69.4kJ·mol-1D.+45.2kJ·mol-1
D [由题意可写出热化学方程式:
①HCN(aq)+OH-(aq)===CN-(aq)+H2O(l) ΔH=-12.1kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,由①-②可得HCN(aq)
CN-(aq)+H+(aq) ΔH=
(-12.1kJ·mol-1)-(-57.3kJ·mol-1)=+45.2kJ·mol-1,故D项正确。
]
13.火箭推进器常以联氨(N2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。
已知下列各物质反应的热化学方程式:
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)
ΔH1=-533.23kJ·mol-1
H2O(g)===H2O(l) ΔH2=-44kJ·mol-1
2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g)
ΔH3=-196.4kJ·mol-1
则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为( )
A.N2H4(g)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l) ΔH=+817.63kJ·mol-1
B.N2H4(g)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63kJ·mol-1
C.N2H4(g)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l) ΔH=-641.63kJ·mol-1
D.N2H4(g)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-817.63kJ·mol-1
B [将题中的反应编号①、②、③,生成液态水时的反应热=①+③+2×②,生成气态水的反应热=①+③-2×②,可求出B正确。
]
14.(2018·试题调研)已知:
①CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1;
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2;
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3;
④2CO2(g)+4H2(g)===CH3COOH(l)+2H2O(l) ΔH4;
⑤2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l) ΔH5。
下列关于上述反应的焓变的判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH2<0
B.ΔH5=2ΔH2+ΔH3-ΔH1
C.ΔH3>0,ΔH5<0
D.ΔH4=ΔH1-2ΔH3
B [根据题给热化学方程式知,反应①、反应②和反应③都是放热反应,故ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<0,A、C项错误;由②×2+③-①得反应⑤,故ΔH5=2ΔH2+ΔH3-ΔH1,B项正确;由③×2-①可得反应④,则ΔH4=2ΔH3-ΔH1,D项错误。
]
15.(2018·山西名校联考)
(1)在化工生产过程中,少量CO的存在会引起催化剂中毒。
为了防止催化剂中毒,常用SO2将CO氧化,SO2被还原为S。
已知:
①C(s)+1/2O2(g)===CO(g)
ΔH1=-126.4kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5kJ·mol-1
③S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3=-296.8kJ·mol-1
则SO2氧化CO的热化学方程式为____________________________________
________________________________________________________________。
(2)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。
传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。
其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s)===H2O(g)+CuCl2(s) ΔH1
反应②生成1molCl2的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为_________________________________________________________________
_________________________________________(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
(3)将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,可发生反应:
①CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g),该反应的ΔH=+206kJ·mol-1
已知:
②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802kJ·mol-1,写出由CO2和H2O(g)生成CO的热化学方程式_______________________________
_______________________________________________________________。
(4)工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:
①用焦炭跟水反应:
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g);
②用天然气跟水蒸气反应:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
已知有关反应的能量变化如下图所示,则方法②中反应的ΔH=________。
【解析】
(1)由盖斯定律可知,待求反应式可通过反应2×②-2×①-③得到,进而求出待求反应的ΔH。
(2)反应②的热化学方程式为CuCl2(s)+
O2(g)===CuO(s)+Cl2(g) ΔH2。
故总反应2HCl(g)+
O2(g)===H2O(g)+Cl2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2。
(3)由①式-②式得CO2(g)+3H2O(g)===2O2(g)+CO(g)+3H2(g) ΔH=+206-(-802)kJ·mol-1=+1008kJ·mol-1。
(4)由图可知:
Ⅰ.CO(g)+
O2(g)===CO2(g)
ΔH=-akJ·mol-1;
Ⅱ.
O2(g)+H2(g)===H2O(g)
ΔH=-bkJ·mol-1;
Ⅲ.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-ckJ·mol-1。
根据盖斯定律可知反应②的ΔH为(-c+3b+a)kJ·mol-1。
【答案】
(1)SO2(g)+2CO(g)===S(s)+2CO2(g)
ΔH=-237.4kJ·mol-1
(2)2HCl(g)+
O2(g)===H2O(g)+Cl2(g)
ΔH=ΔH1+ΔH2
(3)CO2(g)+3H2O(g)===2O2(g)+CO(g)+3H2(g) ΔH=+1008kJ·mol-1
(4)(a+3b-c)kJ·mol-1
C级 能力提升
16.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知:
①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ·mol-1
下列说法不正确的是( )
A.反应①②均为放热反应
B.等物质的量的甲烷分别发生反应①②,转移电子数相同
C.由反应①可推知:
CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-akJ·mol-1,a<574
D.若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2,放出的热量为173.4kJ
C [A项正确,反应①②的ΔH均小于0,均为放热反应;B项正确,两个反应中碳元素的化合价均由-4升高到+4,等物质的量的CH4分别参加反应①、②,转移的电子数相同;C项错误,H2O(g)―→H2O(l)放热,由反应①推知当生成液态水时,会放出更多热量,ΔH会更小,a>574;D项正确,根据盖斯定律(①+②)/2可得CH4(g)+2NO2(g)===CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ΔH=-867kJ·mol-1,标准状况下4.48LCH4的物质的量为0.2mol,则放出的热量为0.2mol×867kJ·mol-1=173.4kJ。
]
17.过渡态理论认为:
化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。
如图1是1molNO2与1molCO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。
图1 图2
(1)试写出NO2和CO反应的热化学方程式:
____________________________
_________________________________________________________________,
该反应的活化能是________kJ·mol-1。
(2)在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应,则其逆反应的热化学方程式为__________________________________________________________________
________________________________________________________________,
该反应的活化能为________kJ·mol-1。
(3)图2是某同学模仿图1画出的NO(g)+CO2(g)===NO2(g)+CO(g)的能量变化示意图。
则图中E3=________kJ·mol-1,E4=________kJ·mol-1。
【解析】
(1)图中E1是正反应的活化能,即该反应的活化能为134kJ·mol-1。
正反应的活化能和逆反应的活化能之间的能量差即为反应热。
(2)可逆反应逆反应的反应热应该与正反应的反应热的数值相等,但符号相反。
(3)E3即该反应的活化能,等于E2,E4是反应物与生成物的能量之差,即反应热。
【答案】
(1)NO2(g)+CO(g)===NO(g)+CO2(g) ΔH=-234kJ·mol-1 134
(2)NO(g)+CO2(g)===NO2(g)+CO(g) ΔH=+234kJ·mol-1 368
(3)368 234
1.(2018·昆明模拟)已知:
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1
②H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH2=-242kJ·mol-1
③2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(g)
ΔH3=-2510kJ·mol-1
④2C(s)+H2(g)===C2H2(g) ΔH4
下列说法正确的是( )
A.反应①放出197kJ的热量,转移4mol电子
B.由反应②可知1mol液态水分解所放出的热量为242kJ
C.反应③表示C2H2燃烧热的热化学方程式
D.ΔH4=2ΔH1+ΔH2-
ΔH3
D [1molC参与反应①,放出的热量为394kJ,转移电子为4mol,故放出197kJ热量时,转移2mol电子,A项错误;液态水分解需要吸收热量,B项错误;表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的化学计量数必须为1,且生成物应为稳定的化合物,H2O的稳定状态应是液态,而不是气态,C项错误;应用盖斯定律,由①×2+②-③×
=④可知,D项正确。
]
2.(2014·江苏高考)已知:
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+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.ΔH2>0,ΔH4>0
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
C [A.C(s)、CO