高中化学-1.3化学反应热的计算练习-新人教版选修4

1.3化学反应热的计算1．将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋O2(g)ΔH＝＋140.5kJ/molC(s，石墨)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g) ΔH＝－110.5kJ/mol则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s，石墨)=TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是()A．＋80.5kJ/mol B．＋30.0kJ/molC．－30.0kJ/mol D．－80.5kJ/mol【解析】按题干顺序给两个热化学方程式编号为①②，根据盖斯定律，①＋②×2，得到TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(石墨，s)=TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－80.5kJ/mol。【答案】D2．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【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。【答案】A3．已知H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH1＝－184.6kJ/mol，则反应HCl(g)=eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)Cl2(g)的ΔH为()A．＋184.6kJ/mol B．－92.3kJ/molC．＋92.3kJ D．＋92.3kJ/mol【解析】ΔH＝eq\f(＋184.6kJ/mol,2)＝＋92.3kJ/mol，C项单位不对。【答案】D4．氧气(O2)和臭氧(O3)是氧元素的两种同素异形体，已知热化学方程式：4Al(s)＋3O2(g)=2Al2O3(s)ΔH14Al(s)＋2O3(g)=2Al2O3(s)ΔH23O2(g)=2O3(g)ΔH3则()A．ΔH1－ΔH2＝ΔH3B．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3C．ΔH2－ΔH1＝ΔH3D．ΔH2＋ΔH1＋ΔH3＝0【解析】第1个热化学方程式减去第2个热化学方程式，即得3O2(g)=2O3(g)，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，故A正确。【答案】A5．已知热化学方程式：①2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) ΔH1＝＋571.6kJ/mol②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH2＝－483.6kJ/mol当1g液态水变为气态水时，其热量变化为()①放出②吸收③2.44kJ④4.88kJ⑤88kJA．②⑤ B．①③C．②④ D．②③【解析】eq\f(①＋②,2)可得H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，则1g液态水变为气态水时，吸收的热量为eq\f(44kJ,18)≈2.44kJ。【答案】D6．S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。已知：①S(单斜，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＝－297.16kJ·mol－1②S(正交，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＝－296.83kJ·mol－1③S(单斜，s)=S(正交，s)ΔH3下列说法正确的是()A．ΔH3＝＋0.33kJ·mol－1B．单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应C．S(单斜，s)=S(正交，s)ΔH3<0，正交硫比单斜硫稳定D．S(单斜，s)=S(正交，s)ΔH3>0，单斜硫比正交硫稳定【解析】由题意知，根据盖斯定律③＝①－②，即ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－297.16kJ·mol－1－(－296.83kJ·mol－1)＝－0.33kJ·mol－1，所以S(单斜，s)=S(正交，s)为放热反应，H—H、O=O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1，则a为()A．－332 B．－118C．＋350 D．＋130【解析】根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学方程式：③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝(2×436＋496－4×462)kJ·mol－1，即③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－480kJ·mol－1，题中②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2＝－220kJ·mol－1，(②－③)×eq\f(1,2)得①C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×eq\f(1,2)，即a＝(－220＋480)×eq\f(1,2)＝130，选项D正确。【答案】D11．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P=OckJ·mol－1、O=OdkJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是()A．(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1B．(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1C．(4c＋12b－4a－5d)kJ·mol－1D．(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1【解析】由键能求反应热的公式为ΔH＝反应物断键吸收能量总和－生成物断键吸收能量总和，则ΔH＝6×akJ·mol－1＋5×dkJ·mol－1－(12×bkJ·mol－1＋4×ckJ·mol－1)＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1，A项正确。【答案】A12．物质的生成热可定义为：由稳定单质生成1mol物质所放出的热量，如CO2气体的生成热就是1molC完全燃烧生成CO2气体时放出的热量，已知下列几种化合物的生成热分别是化合物葡萄糖H2O(l)CO2生成热(kJ/mol)1259.8285.8393.5则1kg葡萄糖在人体内完全氧化生成CO2气体和液态水，最多可提供的能量为()A．3225kJ B．2816kJC．6999kJ D．15644kJ【解析】根据生成热的定义得下面三个热化学方程式：6C(s)＋3O2(g)＋6H2(g)=C6H12O6(s)ΔH＝－1259.8kJ/mol①C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－393.5kJ/mol②O2(g)＋2H2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/mol③由：②×6＋③×3－①得：C6H12O6(s)＋6O2(g)=6CO2(g)＋6H2(l)ΔH＝－2816kJ·mol－1故1kgC6H12O6(s)完全氧化时放出的热量为：2816×eq\f(1000,180)kJ≈15644kJ。【答案】D13．在一定条件下，当80gSO2气体被氧化成SO3气体时，放出热量98.3kJ，已知SO2在此条件下转化率为80%，据此，下列热化学方程式正确的是()A．SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g) ΔH＝－98.3kJ/molB．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(l) ΔH＝－196.6kJ/molC．SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g) ΔH＝－78.64kJ/molD．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝＋196.6kJ/mol【解析】SO2的转化率为80%，所以参加反应的SO2为1mol，即1molSO2气体完全转化成SO3时的热效应为98.3kJ，所以相应的热化学方程式为SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)ΔH＝－98.3kJ/mol。【答案】A14．液态肼(N2H4)和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料，它们混合时发生反应，生成N2和水蒸气，并放出大量的热。已知1g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20kJ。(1)H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，写出液态肼与液态双氧水反应生成N2和液态水的热化学方程式：____。(2)以N2和H2为原料通过一定途径可制得N2H4，已知断裂1molN—N键、N≡N键、N—H键、H—H键所需的能量分别为193kJ·mol－1、946kJ·mol－1、390.8kJ·mol－1、436kJ·mol－1，试写出由N2、H2合成气态肼(N2H4)的热化学方程式为____。(3)温度在150℃以上时，H2O2便迅速分解为H2O和O2，发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理，已知：①H2(g)＋O2(g)=H2O2(l)ΔH1＝－134.3kJ·mol－1；②H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH2＝＋286kJ·mol－1。则反应③H2O2(l)=H2O(l)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝________。【解析】(1)①N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－32×20kJ·mol－1＝－640kJ·mol－1；②H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，根据盖斯定律，①－4×②可得，N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－816kJ·mol－1。(2)N2(g)＋2H2(g)=N2H4(g)，断键吸收的能量为946kJ＋2×436kJ＝1818kJ；成键时释放的能量为4×390.8kJ＋193kJ＝1756.2kJ，故ΔH＝(1818－1756.2)kJ·mol－1＝＋61.8kJ·mol－1。(3)根据盖斯定律：－(①＋②)可得③，ΔH＝－(＋286－134.3)kJ·mol－1＝－151.7kJ·mol－1。【答案】(1)N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－816kJ·mol－1(2)N2(g)＋2H2(g)=N2H4(g)ΔH＝＋61.8kJ·mol－1(3)－151.7kJ·mol－115．参考下列图表和有关要求回答问题。(1)图Ⅰ是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：__；图Ⅰ(2)下表是部分化学键的键能数据：化学键P—PP—OO=OP=O键能/(kJ/mol)abcx已知白磷的燃烧热ΔH＝－dkJ/mol，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则上表中x＝________(用含有a、b、c、d的代数式表示)。图Ⅱ【解析】(1)观察图形，1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ/mol。(2)由反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和与燃烧热概念可得等式6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝eq\f(1,4)(d＋6a＋5c－12b)。【答案】(1)NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ/mol(2)eq\f(1,4)(d＋6a＋5c－12b)[或－eq\f(1,4)(12b－d－6a－5c)]16．(1)(2014·广东高考节选)用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。①1/4CaSO4(s)＋CO(g)1/4CaS(s)＋CO2(g)ΔH1＝－47.3kJ·mol－1②CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH2＝＋210.5kJ·mol－1③CO(g)1/2C(s)＋1/2CO2(g)ΔH3＝－86.2kJ·mol－1反应2CaSO4(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。(2)(2014·新课标全国卷Ⅰ节选)已知甲醇脱水反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1＝－23.9kJ·mol－1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)=C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1乙醇异构化反应C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)=C2H5OH(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是__。【解析】(1)利用盖斯定律可以计算出所给反应的焓变，要学会利用所给方程式中化学计量数和反应物、中间产物的关系进行解答。根据盖斯定律，由①×4＋②＋③×2可得目标热化学方程式，故有ΔH＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH