反应热的计算

第一章化学反应的热效应第二节反应热的计算课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.相同温度时,下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示,则()①H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH1=-Q1kJ·mol②2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH2=+Q2kJ·mol-1已知Q1、Q2均大于零。>Q2 =Q2<Q2 =2Q1解析将①式改写成2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH3=-2Q1kJ·mol-1③,将②式改写成2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH4=-Q2kJ·mol-1④。③式中各物质的化学计量数与④式相同,但③式中H2O为气态,④式中H2O为液态,生成液态水比生成等物质的量的气态水所放出的热量多,故2Q1<Q2。答案C2.在298K、101kPa时,已知:①2H2O(g)O2(g)+2H2(g)ΔH1②Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)ΔH2③2Cl2(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+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2解析因为反应式①②③之间存在关系:①+2×②=③,故ΔH1+2ΔH2=ΔH3。答案A3.已知H—H、H—O和OO键的键能分别为436kJ·mol-1、463kJ·mol-1和495kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是()(g)H2(g)+12O2(g)ΔH=-485kJ·mol(g)H2(g)+12O2(g)ΔH=+485kJ·mol(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=+485kJ·mol-1(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-485kJ·mol-1解析1mol气态水分解产生1molH2(g)和12molO2(g)的能量变化为2×463kJ-436kJ-12×495kJ=kJ。因此气态水分解的热化学方程式可表示为H2O(g)H2(g)+12O2(g)ΔH=+kJ·mol-1。A、B两项错误。若2mol的气态水分解可产生2molH2(g)和1molO2(g),则此时反应的焓变是2ΔH=+kJ·mol-1×2=+485kJ·mol-1。则H2(g)与O2(g)反应生成气态水的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-485kJ·mol-1。C项错误答案D4.根据下列热化学方程式:①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=kJ·mol-1②H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=kJ·mol③CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1可以计算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为()A.ΔH=+kJ·mol-1B.ΔH=kJ·mol-1C.ΔH=kJ·mol-1D.ΔH=+kJ·mol-1解析所求反应可以由①×2+②×2-③得到,故所求反应的ΔH=kJ·mol-1×kJ·mol-1×2+kJ·mol-1=kJ·mol-1。答案B5.已知甲烷、氢气、一氧化碳的燃烧热ΔH依次为-akJ·mol-1、-bkJ·mol-1、-ckJ·mol-1(a、b、c均大于0)。可利用甲烷与二氧化碳或水反应制备CO和H2:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1、CH4(g)+H2O(l)CO(g)+3H2(g)ΔH2。试推算()A.ΔH1=(a-2b+2c)kJ·mol-1B.ΔH1=(b+c-2a)kJ·mol-1C.ΔH2=(b+3c-a)kJ·mol-1D.ΔH2=(3b+c-a)kJ·mol-1解析依题意知①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-akJ·mol-1②H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-bkJ·mol③CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=-ckJ·mol根据盖斯定律知,①-②×2-③×2得:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=(2b+2c-a)kJ·mol-1①-②×3-③得:CH4(g)+H2O(l)CO(g)+3H2(g)ΔH2=(3b+c-a)kJ·mol-1。答案D6.已知①H2O(g)H2O(l)ΔH1=Q1kJ·mol-1②C2H5OH(g)C2H5OH(l)ΔH2=Q2kJ·mol-1③C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)ΔH3=Q3kJ·mol-1。若使23g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)kJkJC.kJD.+kJ解析由盖斯定律,可由3×①+③-②得C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=(3Q1+Q3-Q2)kJ·mol-1。则23g酒精液体完全燃烧并恢复到室温,放出的热量为mol×(-ΔH)=kJ。答案C7.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1又知由H2(g)与O2(g)反应生成1mol液态H2O比生成1mol气态H2O多放出44kJ的热量。则CH4气体在空气中不完全燃烧的热化学方程式正确的是()(g)+72O2(g)CO2(g)+CO(g)+4H2O(l)ΔH=-1214kJ·mol(g)+72O2(g)CO2(g)+CO(g)+4H2O(g)ΔH=-1038kJ·mol(g)+5O2(g)CO2(g)+2CO(g)+6H2O(l)ΔH=-1538kJ·mol-1(g)+5O2(g)CO2(g)+2CO(g)+6H2O(g)ΔH=-1840kJ·mol-1解析将题给反应依次编号为①②,根据题目条件可得H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1③。根据盖斯定律,A项中热化学方程式可由②×2-①×12得到,ΔH=-1497kJ·mol-1;B项中热化学方程式可由②×2-①×12-③×4得到,ΔH=-1321kJ·mol-1;C项中热化学方程式可由②×3-①得到,ΔH=-2104kJ·mol-1;D项中热化学方程式可由②×3-①-③×6得到,ΔH=-1840kJ·mol-1答案D8.已知:(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1(2)H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=kJ·mol(3)H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=kJ·mol常温常压下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体,其体积折合成标准状况下为L,完全燃烧后,恢复到常温,放出的热量是。

解析根据题意可知,混合气体的物质的量为mol,则mol混合气体中CH4和H2的物质的量分别为mol×45=mol,mol×15=mol。常温时水为液态,所以放出的热量为×+×kJ=答案kJ提升能力跨越等级1.(双选)一定条件下,用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染。已知:①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-574kJ·mol-1,②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-1160kJ·mol-1。下列选项不正确的是()(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-867kJ·mol-1(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)ΔH3<ΔH1C.若用molCH4(g)还原NO2(g)至N2(g),则反应中放出的热量一定为kJD.若用LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移电子的物质的量为mol解析A项,由①+②2得出:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574-11602kJ·mol-1=-867kJ·mol-1,正确;B项,H2O(g)H2O(l)ΔH<0,因此ΔH3<ΔH1,正确;C项,没有说明反应生成的H2O的状态,如果是气态,则正确,若是液态,则大于kJ,错误;D项,消耗1molCH4转移8mole-,答案CD2.(2018浙江11月选考)已知:H2O(g)H2O(l)ΔH1C6H12O6(g)C6H12O6(s)ΔH2C6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(g)+6CO2(g)ΔH3C6H12O6(g)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g)ΔH4下列说法正确的是()A.ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<ΔH4ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0ΔH1+ΔH2-ΔH3+ΔH4=0解析物质由气态转化为液态(液化)需要放热,物质由固态转化为气态需要吸热,比较反应3和反应4,C6H12O6(s)→C6H12O6(g)为吸热过程,6H2O(g)→6H2O(l)为放热过程,所以反应4放出更多能量,ΔH更小,故ΔH3>ΔH4,选项A错误;由盖斯定律知,反应1×6+反应2+反应3可以得到反应4,即6ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4,经数学变形,可以得到6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0,选项B正确,选项C、D均错误。答案B3.已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)ΔH=-72kJ·mol-1,蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ,其他相关数据如下表:H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436a369则下列说法正确的是()(g)H2(g)+Br2(l)ΔH<0(l)Br2(g)ΔH=-30kJ·mol-1(g)+Br2(g)2HBr(g)ΔH=-42kJ·mol-1=200解析A项,2HBr(g)H2(g)+Br2(l)应为吸热反应,ΔH>0,A错误;B项,物质由液态变成气态,应吸收热量,ΔH>0,故B项错误;已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)ΔH=-72kJ·mol-1,蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ,则有H2(g)+Br2(g)2HBr(g)ΔH=-102kJ·mol-1,C项错误;由436kJ+akJ-2×369kJ=-102kJ,解得a=200,故D项正确。答案D4.(2019浙江4月选考)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):M2+(g)+CO32-(g)M2+(g)+O2-MCO3(s)↑ΔH已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是()A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3解析ΔH1表示断裂MCO3中CO32-和M2+的离子键所吸收的能量,离子键强度越大,吸收的能量越大,因而ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0,A项正确;ΔH2表示断裂CO32-中共价键形成O2-和CO2吸收的能量,与M2+无关,因而ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0,B项正确;由上可知ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)<0,而ΔH3表示形成MO离子键所放出的能量,ΔH3为负值,CaO的离子键强度弱于MgO,因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO),ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)>0,C项错误;由上分析可知ΔH1+ΔH2>0,ΔH3<0,故ΔH1+ΔH2答案C5.依据题意,写出下列反应的热化学方程式。(1)在25℃、101kPa条件下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为。

(2)若适量的N2和O2完全反应生成NO2,每生成23gNO2需要吸收kJ热量。则该反应的热化学方程式为。

(3)用NA表示阿伏加德罗常数的值,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650kJ的热量。则该反应的热化学方程式为。

(4)已知拆开1molH—H、1molN—H、1molN≡N分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为。

答案(1)CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2ΔH=kJ·mol-1(2)N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH=+kJ·mol-1(3)C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1300kJ·mol(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-16.断开1molAB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B的键能。下表列出了一些化学键的键能(E):化学键H—HCl—ClOOC—ClC—HO—HH—ClE/(kJ·mol-1)436247x330413463431请回答下列问题:(1)如图表示某反应的能量变化关系,则此反应为(填“吸热”或“放热”)反应,其中ΔH=(用含有a、b的关系式表示)。

(2)若图示中表示反应H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=kJ·mol-1,则根据所给键能数据可得,b=kJ·mol-1,x=(3)历史上曾用“地康法”制氯气,这一方法是用CuCl2作催化剂,在450℃时利用空气中的氧气与氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为。若忽略温度和压强对反应热的影响,根据题给有关数据及前面的计算结果,计算当反应中有1mol电子转移时,反应的能量变化为。

解析(1)图示反应中反应物具有的能量大于生成物具有的能量,因此是放热反应。反应热为反应物断键吸收的能量与生成物成键放出的能量之差,即ΔH=(a-b)kJ·mol-1。(2)b表示H、O原子结合为1mol气态水时的能量变化,其数值为463×2=926;根据键能与焓变的关系可得,436+12x-926=,则x=。(3)根据题意可写出“地康法”制氯气的化学方程式:O2+4HCl2Cl2+2H2O。该反应的ΔH=+431×4-247×2-463×4)kJ·mol-1=kJ·mol-1,则转移1mol电子时反应放出的能量为kJ。答案(1)放热(a-b)kJ·mol-1(2)926(3)O2+4HCl2Cl2+2H2O放出kJ能量贴近生活拓展创新将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=kJ·mol-1②H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=kJ·m