2024-2025学年新教材高中化学第1章化学反应的热效应第2节反应热的计算作业含解析新人教版选择性必修第一册

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