2燃烧热 能源 反应热的计算资料.docx
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2燃烧热能源反应热的计算资料
6-2燃烧热 能源 反应热的计算
一、选择题
1．下列图示关系中不正确的是（ ）
解析：
一次能源与二次能源不能重叠。
答案：
B
2．已知一些燃料的ΔH数据如下：
燃料
一氧化碳
甲烷
异辛烷
乙醇
ΔH
－283.0
kJ·mol－1
－891.0
kJ·mol－1
－5461
kJ·mol－1
－1366.8
kJ·mol－1
使用上述燃料，最能体现“低碳经济”理念的是（ ）
A．一氧化碳B．甲烷
C．异辛烷D．乙醇
解析：
燃烧放出的热量相同时，生成CO2最少的（或生成1molCO2时放出的热量最多的）符合题意，B项正确。
答案：
B
3．（2011·浙江舟山模拟）下列有关能源与能量的说法正确的是（ ）
A．煤和石油是经过亿万年形成的，亿万年后煤和石油还会生成故二者属可再生能源
B．蒸汽属于一次能源
C．凡经过加热而发生的反应都是吸热反应，常温下进行的反应都是放热反应
D．反应物和生成物的总能量决定反应是放热还是吸热
解析：
煤和石油是化石燃料，属不可再生能源，A错；蒸汽属于二次能源，B错；放热反应有时候也要加热才能进行，如碳的燃烧，C错；反应是放热还是吸热，决定于反应物和生成物的总能量的相对大小，D对。
答案：
D
4．（2011·海南高考）某反应的ΔH＝＋100kJ·mol－1，下列有关该反应的叙述正确的是（ ）
A．正反应活化能小于100kJ·mol－1
B．逆反应活化能一定小于100kJ·mol－1
C．正反应活化能不小于100kJ·mol－1
D．正反应活化能比逆反应活化能大100kJ·mol－1
解析：
过渡状态的平均能量减去反应物分子的平均能量等于正反应的活化能，过渡状态的平均能量减去生成物分子的平均能量等于逆反应的活化能；反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能。
D选项正确。
答案：
D
5．已知25℃、101kPa时，乙烯和乙炔（C2H2）燃烧的热化学方程式分别为C2H4（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－1411kJ·mol－1；2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－2600kJ·mol－1；
又知燃烧时火焰的温度乙炔高于乙烯。
据此，下列说法不正确的是（ ）
A．物质的燃烧热越大，火焰温度越高
B．相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时，乙炔放热较少
C．25℃、101kPa时，1mol乙烯完全燃烧生成气态产物时，放出的热量小于1411kJ
D．乙炔的燃烧热为1300kJ·mol－1
解析：
C2H4的燃烧热为1411kJ·mol－1，C2H2的燃烧热为1300kJ·mol－1，而乙炔燃烧的火焰温度高于乙烯，A项错误。
答案：
A
6．（2011·南师附中测试）已知：
①101kPa时，C（s）＋1/2O2（g）===CO（g） ΔH1＝－110.5kJ·mol－1；②稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH2＝－57.3kJ·mol－1。
下列结论正确的是（ ）
A．若碳的燃烧热用ΔH3来表示，则ΔH3<ΔH1
B．若碳的燃烧热用ΔH3来表示，则ΔH3>ΔH1
C．浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJ·mol－1
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量
解析：
ΔH本身有正负之分，放热为负值，吸热为正值。
燃烧热是指生成稳定氧化物所放出的热量，碳燃烧生成的稳定氧化物为CO2，因为CO燃烧生成CO2是放热反应，因此，ΔH3<ΔH1，A对B错；C项浓硫酸溶于水要放热，因此，浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热要小于－57.3kJ·mol－1；D项醋酸是弱电解质，电离过程要吸热故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出的热量要小于57.3kJ。
答案：
A
7．已知：
2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH＝－566kJ·mol－1 N2（g）＋O2（g）===2NO（g） ΔH＝＋180kJ·mol－1
则2CO（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2CO2（g）的ΔH是（ ）
A．－386kJ·mol－1 B．＋386kJ·mol－1
C．－746kJ·mol－1D．＋746kJ·mol－1
解析：
设提供的两个反应分别为①、②，根据盖斯定律，2CO（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2CO2（g）可以通过①－②得到，故该反应的ΔH＝－746kJ·mol－1。
答案：
C
8．已知3.6g碳在6.4g氧气中燃烧，至反应物耗尽，测得放出热量akJ。
又知道12.0g碳完全燃烧，放出热量为bkJ。
则热化学方程式C（s）＋
O2（g）===CO（g） ΔH＝w，w等于（ ）
A．－（a－b）kJ·mol－1
B．－（a＋b）kJ·mol－1
C．－（5a－0.5b）kJ·mol－1
D．－（10a－b）kJ·mol－1
解析：
根据题意得两个方程式：
①3C（s）＋2O2（g）===2CO（g）＋CO2（g） ΔH＝－10akJ·mol－1；②C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－bkJ·mol－1；则①－②整理得：
C（s）＋
O2（g）===CO（g） ΔH＝－（5a－0.5b）kJ·mol－1。
答案：
C
9．（2011·深圳第一次调研）氯原子对O3分解有催化作用：
O3＋Cl===ClO＋O2 ΔH1
ClO＋O===Cl＋O2 ΔH2
大气臭氧层的分解反应是：
O3＋O===2O2 ΔH，该反应的能量变化示意图如上：
下列叙述中，正确的是（ ）
A．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E1－E3
B．O3＋O===2O2是放热反应
C．ΔH＝ΔH1＋ΔH2
D．大气层中的臭氧无法再生
解析：
本题考查反应热的知识，属中档题。
从图像中分析，O3和O的能量要高于2O2的能量，故O和O3反应生成O2的反应为放热反应，B项正确；从盖斯定律知，将两个反应叠加即得总反应，则ΔH也是由两个反应的焓变相加而得的，C项正确。
总反应的能量变化应为E2与E3的差值，A项错。
答案：
BC
10．符合如下图所示的转化关系，且当X，Y，Z的物质的量相等时，存在焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
满足上述条件的X，Y可能是（ ）
①C，CO ②S，SO2 ③Na，Na2O ④AlCl3，Al（OH）3 ⑤Fe，Fe（NO3）2 ⑥NaOH，Na2CO3
A．①④⑤B．①②③
C．①③④D．①③④⑤⑥
解析：
由盖斯定律可知，化学反应一步完成和分步完成，反应的焓变是相同的，然后利用发生的化学反应来分析焓变的关系，注意X、Y、Z的物质的量相等。
①由C＋O2
CO2可看成C＋
O2
CO、CO＋
O2
CO2来完成，X、Y、Z的物质的量相等，符合ΔH＝ΔH1＋ΔH2，故①正确；②因S与O2反应生成SO2，不会直接生成SO3，则不符合转化，故②错误；③由2Na＋O2
Na2O2，可看成2Na＋
O2===Na2O、Na2O＋
O2===Na2O2来完成，X、Y、Z物质的量相等时，不符合ΔH＝ΔH1＋ΔH2，故③错误；④由AlCl3＋4NaOH＝3NaCl＋NaAlO2＋2H2O，可看成AlCl3＋3NaOH＝Al（OH）3↓＋3NaCl、Al（OH）3＋NaOH＝NaCl＋NaAlO2＋2H2O来完成，X、Y、Z的物质的量相等，符合ΔH＝ΔH1＋ΔH3，故④正确；⑤由Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O可看成Fe＋
HNO3===Fe（NO3）2＋
NO↑＋
H2O，Fe（NO3）2＋
HNO3===Fe（NO3）3＋
NO↑＋
H2O来完成，x、y、z的物质的量相等，符合ΔH＝ΔH1＋ΔH2，故⑤正确；⑥由NaOH＋CO2===NaHCO3可看成NaOH＋
CO2===
Na2CO3＋
H2O、
CO2＋
Na2CO3＋
H2O＝NaHCO3来完成，X、Y、Z的物质的量相等，而Y的物质的量为X的一半，不符合题意，故⑥错误。
故A项正确。
答案：
A
11．半导体工业用石英砂做原料通过三个重要反应生产单质硅
SiO2（s）＋2C（s）===Si（s）＋2CO（g）
（石英砂） （粗硅）
ΔH1＝＋682.44kJ·mol－1
Si（s）＋2Cl2（g）===SiCl4（l） ΔH2＝－657.01kJ·mol－1
（粗硅）
SiCl4（l）＋2Mg（s）===2MgCl2（s）＋Si（s）
（纯硅）
ΔH3＝－625.63kJ·mol－1
生产1.00kg纯硅放出的热量为（ ）
A．－21435.71kJB．－600.20kJ
C．＋21435.71kJD．＋1965.10kJ
解析：
首先将由石英制纯硅的不同途径列图示如下：
根据盖斯定律：
ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－600.20kJ·mol－1，生成1.00kg纯硅放出热量为：
1000g/28g·mol－1×600.20kJ·mol－1＝21435.71kJ。
答案：
C
12．（2011·潍坊质检）已知热化学方程式：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝－QkJ·mol－1（Q>0）。
下列说法正确的是（ ）
A．相同条件下，2molSO2（g）和1molO2（g）所具有的能量小于2molSO3（g）所具有的能量
B．将2molSO2（g）和1molO2（g）置于一密闭容器中充分反应后，放出热量为QkJ
C．增大压强或升高温度，该平衡都向逆反应方向移动
D．如将一定量SO2（g）和O2（g）置于某密闭容器中充分反应后放热QkJ，则此过程中有2molSO2（g）被氧化
解析：
由于SO2和O2反应放热，所以相同条件下，2molSO2（g）和1molO2（g）所具有的能量大于2molSO3（g）所具有的能量，A错误。
SO2和O2的反应是可逆反应，将2molSO2（g）和1molO2（g）置于一密闭容器中充分反应后，参加反应的SO2小于2mol，放出的热量小于QkJ，B错误。
增大压强，该平衡向正反应方向移动，C错误。
答案：
D
13．下图是一个一次性加热杯的示意图，当水袋破裂时，水与固体碎块混合，可安全加热杯内食物，加热杯中可选用的固体碎块是（ ）
A．硝酸铵 B．生石灰
C．氯化钠D．碳化钙
解析：
氯化钠溶于水，溶液温度不变，而硝酸铵引起溶液温度降低，碳化钙溶于水产生气体，故A、C、D均不宜选用；而生石灰溶于水放出大量的热，引起溶液温度升高，可加热食物。
答案：
B
14．将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如下图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50）。
下列叙述正确的是（ ）
A．做该实验时环境温度为22℃
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约是1.00mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析：
当加入5mLHCl溶液时，反应放出热量，混合液的温度达到22℃，故环境的温度应低于22℃。
由图像可知盐酸与氢氧化钠溶液反应是放热反应，化学能转化为热能，当V1为30mL时，恰好反应放出热量最多，NaOH溶液的浓度为：
＝1.50mol·L－1。
有水生成的反应不一定是放热反应，如Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。
答案：
B
15．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是（ ）
A．N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）
ΔH＝2（a－b－c）kJ·mol－1
B．N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）
ΔH＝2（b－a）kJ·mol－1
C.
N2（g）＋
H2（g）===NH3（l）
ΔH＝（b＋c－a）kJ·mol－1
D.
N2（g）＋
H2（g）===NH3（g）
ΔH＝（a＋b）kJ·mol－1
解析：
由盖斯定律及图示可推知N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）的反应热ΔH＝2akJ·mol－1－2bkJ·mol－1－2ckJ·mol－1＝2（a－b－c）kJ·mol－1，A项正确；N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）的反应热ΔH＝2（a－b）kJ·mol－1，B项错；
N2（g）＋
H2（g）===NH3（l）的反应热ΔH＝（a－b－c）kJ·mol－1，C项错；
N2（g）＋
H2（g）===NH3（g）的反应热ΔH＝（a－b）kJ·mol－1，D项错。
答案：
A
二、非选择题
16．（2012·北京理综）用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。
利用反应A，可实现氯的循环作用。
反应A：
4HCl＋O2
2Cl2＋2H2O
（1）已知：
i.反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量。
ii.
①H2O的电子式是_______________________________________________________________________。
②反应A的热化学方程式是________________________________________________________________________。
③断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键（填“强”或“弱”）________。
（2）对于反应A，下图是在4种投料比[n（HCl）：
n（O2），分别为1：
1、2：
1、4：
1、6：
1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。
①曲线b对应的投料比是_______________________________________________________________________。
②当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是________。
③投料比为2：
1、温度为400℃时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是________________________________________________________________________。
解析：
（1）由题给条件可知，4molHCl被氧化，放出热量为115.6kJ，可知ΔH＝－115.6kJ/mol；由ΔH＝－（生成物键能之和－反应物键能之和）可得，E（H—O）－E（H—Cl）＝[115.6＋（498－2×243）/4kJ/mol]＝31.9kJ/mol，键能越大，化学键越稳定、越强，所以水中的H—O键比氯化氢中H—Cl键强。
（2）在其他条件不变时，O2的量越大，HCl的转化率越大，由此可确定a为6：
1，b为4：
1，c为2：
1，d为1：
1；由图可知，当HCl的转化率相同时，温度由低到高对应的投料比为4：
1、2：
1、1：
1，由此可确定温度与投料比的关系是：
投料比越高达到相同转化率所需的温度越低；由图可读出投料比为2：
1、温度为400℃时，HCl的转化率为80%，设投入的HCl为2mol，O2为1mol，由此可建立三段式：
4HCl＋O2
2Cl2＋2H2O
n（起）/mol21 00
Δn/mol1.60.40.80.8
n（平）/mol0.40.60.80.8
所以平衡混合气中Cl2的物质的量分数＝
×100%＝30.8%。
答案：
（1）①
②4HCl（g）＋O2（g）
2Cl2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－115.6kJ/mol
③32 强
（2）①4：
1
②投料比越高，对应的反应温度越低
③30.8%
17．（2012·安徽八校联考）甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备。
甲醛与气态甲醇转化的能量关系如下图所示。
（1）甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。
（2）过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同？
________，原因是什么？
_____________________________________________________________________________________________________________________。
（3）写出甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学反应方程式。
_____________________________________________________________________________________________________________________。
（4）甲醇催化脱氢转化为甲醛的过程中，如果要使反应温度维持在700℃，需向体系中通入空气，则进料甲醇与空气的物质的量理论比值为多少？
[假设：
H2（g）＋
O2（g）
H2O（g） ΔH＝－akJ·mol－1，在空气中氧气体积分数为0.2，a>0]________________________________________________________________________。
解析：
（1）1molHCHO和1molH2的总能量（E2）大于1molCH3OH总能量（E1），则反应CH3OH
HCHO＋H2是一个吸热反应。
（2）过程Ⅰ与过程Ⅱ虽然反应的途径不同，但是化学反应的反应热只与反应体系的起始状态和最终状态有关，而与反应途径无关，因此反应热相同。
（3）CH3OH（g）
HCHO（g）＋H2（g）
ΔH＝（E2－E1）kJ·mol－1
关键注意各物质状态，HCHO是气态。
（4）CH3OH（g）
HCHO（g）＋H2（g）
ΔH＝（E2－E1）kJ·mol－1
1mol（E2－E1）kJ·mol－1
n（CH3OH）n（CH3OH）·（E2－E1）kJ·mol－1
H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） ΔH＝－akJ·mol－1
0.5molakJ·mol－1
n（O2）2n（O2）×akJ·mol－1
则有n（CH3OH）×（E2－E1）＝2n（O2）×a，
＝
，即
＝
。
答案：
（1）吸热
（2）相同 一个化学反应的反应热仅与反应体系的起始状态和最终状态有关，而与反应的途径无关
（3）CH3OH（g）
HCHO（g）＋H2（g）
ΔH＝（E2－E1）kJ·mol－1
（4）
＝
18．通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。
已知部分化学键的键能如下：
化学键
N—H
N—N
O===O
N≡N
O—H
键能（kJ·mol－1）
386
167
498
946
460
（1）发射神舟飞船的长征火箭用了肼（N2H4，气态）为燃料，若它在氧气（气态）中燃烧，生成N2（气态）和H2O（液态）。
1mol肼完全燃烧时放出的热量为________。
（2）为了提高肼（N2H4）燃烧过程中释放的能量，常用二氧化氮作氧化剂代替氧气，这两者反应生成氮气和水蒸气。
已知：
①N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g） ΔH1＝＋67.7kJ·mol－1
②N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g） ΔH2＝－534kJ·mol－1
试写出肼和NO2完全反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（3）随着中国空间技术的发展，寻找更高效的火箭推进剂也被提到了议事日程。
在实验室我国科研人员应用电子计算机模拟出具有高能量的物质N60，它的结构与C60十分相似。
已知N60分子中每个N原子均以氮氮键结合三个氮原子，且N60分子结构中每个氮原子均形成8个电子的稳定结构。
试推测1个N60的结构含有________个N—N键。
解析：
（1）据题意，肼燃烧时发生反应为N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（l），故ΔH＝[（386×4＋167）＋498]－（946＋2×2×460）＝－577（kJ·mol－1），即1mol肼完全燃烧时放出的热量为577kJ。
（2）根据题意，要求计算下列反应的反应热的值：
③N2H4（g）＋NO2（g）===3/2N2（g）＋2H2O（g） ΔH3。
根据盖斯定律，一个反应仅与其始态和终态有关，而与其过程无关，则存在：
②－①÷2＝③，即：
ΔH3＝ΔH2－ΔH1÷2＝－567.85kJ·mol－1。
（3）由于氮原子最外层电子数为5，而已知N60分子中每个N原子均以氮氮键结合三个氮原子，故N60分子中只存在着N—N键，再根据原子的均摊思想，在N60分子中应共有90个N—N键。
答案：
（1）577kJ
（2）N2H4（g）＋NO2（g）===3/2N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－567.85kJ·mol－1 （3）90
19．已知单质硫在通常条件下以S8（斜方硫）的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如下图所示：
（1）在一定温度下，测得硫蒸气的平均摩尔质量为80g/mol，则该蒸气中S2分子的体积分数不小于________。
（2）在一定条件下，S8（s）和O2（g）发生反应依次转化为SO2（g）和SO3（g）。
反应过程和能量关系可用下图简单表示（图中的ΔH表示生成1mol产物的数据）。
①写出表示S8燃烧热的热化学方程式____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式____________________________________________________________________________________________________________________________________。
③若已知硫氧键的键能为dkJ·mol－1，氧氧键的键能为ekJ·mol－1，则S8分子中硫硫键的键能为________。
解析：
（1）采用极值法讨论，因平均摩尔质量为80g/mol，所以当混合气体中只含有S2和S4时，S2的体积分数最小，根据十字交叉法求得φ（S2）＝75%。
（2）①燃烧热指的是1mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，因此根据定义先写出化学方程式，S8（s）＋8O2（g）
8SO2（g），又由于题干中给出的焓变是指生成1mol产物的数据，因此该反应的热化学方程式为S8（s）＋8O2（g）===8SO2（g） ΔH＝－8akJ·mol－1。
②可根据题中图示直接写出热化学方程式。
③设S8分子中硫硫键的键能为xkJ·mol－1，由于反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，结合①可得8x＋8e－16d＝－8
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