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文档简介
PAGE7-第2节反应热的计算A级·基础达标练一、选择题1.已知H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-184.6kJ·mol-1,则反应HCl(g)=eq\f(1,2)H2(g)+eq\f(1,2)Cl2(g)的ΔH为(D)A.+184.6kJ·mol-1 B.-92.3kJ·mol-1C.-369.2kJ·mol-1 D.+92.3kJ·mol-1解析:依据热化学方程式的书写原则和方法,已知热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-184.6kJ·mol-1,变更方向,焓变变为正值,方程式系数除以2,焓变也除以2,得热化学方程式为:HCl(g)=eq\f(1,2)H2(g)+eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH=+92.3kJ·mol-1,故选D。2.已知298K时,合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.0kJ·mol-1,将此温度下的1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量为(假定测量过程中没有能量损失)(D)A.肯定大于92.0kJ B.无法确定C.肯定等于92.0kJ D.肯定小于92.0kJ解析:合成氨是可逆反应,反应物不能完全转化,热化学方程式中的焓变是生成物与反应物的能量差,1molN2和3molH2不能完全转化为氨气,所以放热少于92kJ,故选D。3.已知:①H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1③H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH3=ckJ·mol-1④2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH4=dkJ·mol-1则a、b、c、d的关系正确的是(C)A.a<c<0 B.b>d>0C.2a=b<0 D.2c=解析:反应①和③相比,③放出热量多,a大于c,A项错;氢气的燃烧是放热反应,b和d均为负值,B项错;反应②是①的二倍,故b=2a,而且燃烧放热,即b=2a<0,C项正确;氢气的燃烧是放热反应,c和4.在25℃、101kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为(A)A.-488.3kJ·mol-1 B.+488.3kJ·mol-1C.-191kJ·mol-1 D.+191kJ·mol-1解析:据燃烧热,则有:①H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1,②C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1,③CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-870.3kJ·mol-1,由盖斯定律可知,①×2+②×2-③可得反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)ΔH=2×(-285.8kJ·mol-1)+2×(393.5kJ·mol-1)+870.3kJ·mol-1=-488.3kJ·mol-1,故选A。5.钛被称为“第三金属”。用钛合金制成的“钛潜艇”,可潜入4500米的深度。“钛飞机”坚实又轻巧,时速每小时可超过300千米。在航天事业中,钛可制成飞船的“外衣”,防高温的侵袭。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·mol-1C(石墨,s)+eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH=-110.5kJ·mol-1则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(石墨,s)=TiCl4(l)+2CO(g)的ΔH是(D)A.+80.5kJ·mol-1 B.+30.0kJ·mol-1C.-30.0kJ·mol-1 D.-80.5kJ·mol-1解析:按题干依次给两个热化学方程式编号为①②,依据盖斯定律,①+②×2,得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(石墨,s)=TiCl4(l)+2CO(g)ΔH=-80.5kJ·mol-1。6.半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅:①SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)(石英砂)(粗硅)ΔH=+682.44kJ·mol-1②Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)ΔH=-657.01kJ·mol-1③SiCl4(g)+2Mg(s)=2MgCl2(s)+Si(s)(纯硅)ΔH=-625.63kJ·mol-1生产1.00kg纯硅的总反应热约为(D)A.2.43×104kJ B.-2.35×104kJC.-2.23×104kJ D.-2.14×104kJ解析:利用盖斯定律将①+②+③可得:SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)+2Mg(s)=Si(s)+2CO(g)+2MgCl2(s)ΔH=-600.2kJ·mol-1生产1.00kg纯硅时总反应热为-600.2kJ·mol-1×eq\f(1.00×103g,28g·mol-1)≈-2.14×104kJ。二、非选择题7.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原子所汲取的能量称为A—B键的键能。下表列出了一些化学键的键能E:化学键H—HCl—ClO=OC—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更关系,则该反应为__放热__(填“吸热”或“放热”)反应,其中ΔH=__(a-b)kJ·mol-1__(用含有a、b的关系式表示)。(2)若图示中表示反应H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1,则b=__926__kJ·mol-1,x=__496.4__kJ·mol-1。(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℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气,反应的化学方程式为__O2+4HCleq\o(=,\s\up7(450℃),\s\do5(催化剂))2Cl2+2H2O__。若忽视温度和压强对反应热的影响,依据上题中的有关数据,计算当反应中有1mol电子转移时,反应的能量变更为__放出能量31.4kJ__。解析:(1)反应物的能量高于生成物,因此是放热反应。反应热为反应物与生成物的能量之差,即ΔH=(a-b)kJ·mol-1。(2)b表示H、O原子结合为气态水时的能量变更,其数值为463×2=926;436+eq\f(1,2)x-926=-241.8,则x=496.4。(3)依据题意写出方程式。反应的ΔH=(496.4+431×4-247×2-463×4)kJ·mol-1=-125.6kJ·mol-1,则转移1mol电子时反应放出的能量为31.4kJ。8.黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一,反应的化学方程式为4FeS2+11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3+8SO2。在25℃和101kPa时,1molFeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用,大大降低了生产成本,对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。(1)请写出黄铁矿燃烧的热化学方程式。(2)计算理论上1kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。答案:(1)FeS2(s)+eq\f(11,4)O2(g)=eq\f(1,2)Fe2O3(s)+2SO2(g)(2)6397.5KJΔH=-853KJ·mol-1解析:(1)依据题意,黄铁矿燃烧的热化学方程式为FeS2(s)+eq\f(11,4)O2(g)=eq\f(1,2)Fe2O3(s)+2SO2(g)ΔH=-853kJ·mol-1(2)FeS2的摩尔质量为120g·mol-1。1kg黄铁矿含FeS2的质量为1000g×90%=900g。900gFeS2的物质的量为eq\f(900g,120g·mol-1)=7.5mol。理论上1kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为7.5mol×853kJ·mol-1=6397.5kJ。B级·实力提升练一、不定项选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1.硫酸是基础化学工业的重要产品,下列为接触法制硫酸的反应:①4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s)+8SO2(g)ΔH=-3412kJ·mol-1②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1③SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)ΔH=-130.3kJ·mol-1下列说法正确的是(CD)A.反应②中运用催化剂越多释放出的热量越大B.反应①中1molFeS2(s)参加反应放出的热量为3412kJC.64gSO2与1molO2在密闭容器中发生反应释放出的热量小于98.3kJD.FeS2生成H2SO4的热化学方程式可表示为2FeS2(s)+eq\f(15,2)O2(g)+4H2O(l)=Fe2O3(s)+4H2SO4(l)ΔH=-2620.4kJ·mol-1解析:催化剂不影响反应热大小,A项错误;反应①中1molFeS2(s)参加反应放出的热量为eq\f(3412,4)kJ=853kJ,故B项错误;64gSO2的物质的量为1mol,由于反应②是可逆反应,1molSO2不能完全反应,放出热量小于98.3kJ,C项正确;由盖斯定律eq\f(1,2)×①+2×②+4×③可得:2FeS2(g)+eq\f(15,2)O2(g)+4H2O(l)=Fe2O3(s)+4H2SO4(l)ΔH=-2620.4kJ·mol-1,D项正确。2.已知Ca(OH)2固体溶于水放热,与Ca(OH)2体系相关的能量关系如图所示,下列说法正确的是(AC)A.ΔH4>0B.ΔH1+ΔH2>0C.ΔH3>ΔH2D.ΔH1+ΔH2+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0解析:过程Ca(OH)2(s)→Ca2+(g)+2OH-(g),要破坏离子键,且存在固体向气体的变更,该过程汲取热量,ΔH4>0,A项正确;依据盖斯定律知,ΔH1+ΔH2=ΔH3,Ca(OH)2(s)溶于水放热,ΔH3<0,从而得ΔH1+ΔH2<0,B项错;由于ΔH1+ΔH2=ΔH3,则有ΔH2=ΔH3-ΔH1,过程Ca(OH)2(s)→CaO(s)+H2O(l)汲取热量,ΔH1>0,可知ΔH3>ΔH2,C项正确;依据盖斯定律可得:ΔH1+ΔH2=ΔH4+ΔH5+ΔH6,ΔH1+ΔH2-ΔH4-ΔH5-ΔH6=0,D项错误。3.动画片《黑猫警长》有一集《失踪的纽扣》,最终黑猫警长破案,丢失的纽扣是由于锡纽扣在零下33度以下会变成粉末状,而失踪。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)ΔH1②Sn(灰,s)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g)ΔH2③Sn(灰,s)eq\o(,\s\up7(>13.2℃),\s\do5(<13.2℃))Sn(白,s)ΔH3=+2.1kJ·mol-1下列说法正确的是(AD)A.ΔH1<ΔH2B.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.锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中,会自行毁坏解析:常温下,灰锡将自发地转化为白锡,说明锡在常温下以白锡状态存在。锡制器皿(白锡)长期处于低于13.2℃的环境中,会发生白锡向灰锡转化的反应,由于灰锡以粉末状存在,所以锡制器皿会自行毁坏,B项错误,D项正确;ΔH3=ΔH2-ΔH1>0,也可知C项错误,A正确。4.1,3-丁二烯CH2=CH—CH=CH2和2-丁炔CH3—C≡C—CH3是有机合成工业中常用的不饱和烃原材料,分别与氢气反应的热化学方程式如下:CH2=CH—CH=CH2(g)+2H2(g)→CH3CH2CH2CH3(g)ΔH=-236.6kJ·mol-1CH3—C≡C—CH3(g)+2H2(g)→CH3CH2CH2CH3(g)ΔH=-272.7kJ·mol-1下列说法错误的是(CD)A.可计算出1,3-丁二烯和2-丁炔相互转化的焓变ΔHB.可比较1,3-丁二烯和2-丁炔分子的稳定性C.不能比较1,3-丁二烯和2-丁炔的燃烧热数值的相对大小D.可计算出2-丁炔中一个碳碳三键键能与1,3-丁二烯中两个碳碳双键键能之和的差值解析:由题给热化学方程式可得CH2=CH—CH=CH2(g)→CH3—C≡C—CH3(g)ΔH=+36.1kJ·mol-1,由此可以得出其相互转化的焓变,故A正确;相同条件下2-丁炔转化为正丁烷放出热量比1,3-丁二烯多,说明1,3-丁二烯能量低,稳定,故B正确;1,3-丁二烯能量低,燃烧热数值也低,故C错误;1,3-丁二烯和2-丁炔所含的碳碳单键数目不同,所以不能推断一个碳碳三键的键能与两个碳碳双键的键能大小,故D错误。二、非选择题5.(1)奥运会火炬采纳常温下为气态的丙烷(C3H8)为燃料。丙烷热值较高,污染较小,是一种优良的燃料。试回答下列问题:①如图是肯定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)过程中的能量变更图,在图中的括号内填入的是__-__(“+”或“-”)。②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:__C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH1=-2215.0kJ·mol-1__。③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广袤。1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为__1︰3__。(2)盖斯定律认为:不管化学过程是一步完成还是分几步完成,整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题:①已知:H2O(g)=H2O(l)ΔH1=-Q1kJ·mol-1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)ΔH=-Q2kJ·mol-1C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)ΔH3=-Q3kJ·mol-1。若使46g液态无水酒精完全燃烧,并复原到室温,则整个过程中放出的热量为__(Q3+3Q1-Q2)__kJ。②碳(s)在氧气供应不足够时,生成CO同时还生成CO2,因此无法通过试验干脆测得反应:C(s)+eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)的ΔH。但可设计试验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时须要测得的试验数据有__碳和一氧化碳的燃烧热__。解析:(1)①图像是肯定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)过程中的能量变更图,丙烷燃烧反应放热,ΔH=-553.75kJ·mol-1。②依据丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)过程中的能量
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