2024-2025学年高中化学第一章化学反应与能量3化学反应热的计算练习含解析新人教版选修4

PAGE6-化学反应热的计算一、选择题1．下列说法正确的是()A．化学反应的反应热与反应过程有亲密的关系B．化学反应的反应热取决于反应体系的始态和终态C．盖斯定律只是一条简洁的自然规律，其实际作用不大D．有的化学反应过程没有能量变更解析：选B。反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应过程无关，A错，B对；盖斯定律的实际作用很大，C错；任何化学反应过程均有能量变更，D错。2．已知：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol；C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2＝－110.5kJ/mol。则2molC在O2中完全燃烧，放出的热量为()A．221kJ B．787kJC．393.5kJ D．110.5kJ解析：选B。C在O2中完全燃烧生成CO2，故2molC完全燃烧放出的热量为2mol×393.5kJ/mol＝787kJ。3．已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ/mol，当它氧化生成1g水时放出的热量是()A．26.0kJ B．51.9kJC．155.8kJ D．467.3kJ解析：选A。葡萄糖的燃烧热的热化学方程式为C6H12O6(s)＋6O2(g)=6CO2(g)＋6H2O(l)ΔH＝－2804kJ/mol，由此可知，生成6mol×18g/mol＝108g水放出2804kJ热量，则生成1g水时放出的热量为2804kJ÷108≈26.0kJ。4．(2024·永城高二期末)工业制氢气的一个重要反应是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。已知在25℃时：①C(石墨)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH1＝－111kJ/mol；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝－242kJ/mol；③C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3＝－394kJ/mol。则25℃时，1molCO与水蒸气作用转化为氢气和二氧化碳反应的ΔH为()A．＋41kJ/mol B．－41kJ/molC．－283kJ/mol D．－131kJ/mol解析：选B。依据盖斯定律，由③－②－①可得CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)，ΔH＝ΔH3－ΔH2－ΔH1＝－394kJ/mol－(－242kJ/mol)－(－111kJ/mol)＝－41kJ/mol。5．(2024·重庆高二月考)下表中列出了25℃、101kPa时一些物质的燃烧热数据。物质CH4C2H2H2燃烧热/(kJ·mol－1)890.31299.6285.8已知键能：C—H键为413.4kJ/mol，H—H键为436.0kJ/mol。则下列叙述正确的是()A．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－571.6kJ/molB．C—H键键长小于H—H键键长C．C≡C键的键能为796.0kJ/molD．2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)ΔH＝－376.4kJ/mol解析：选C。A项，生成的水应为液态，错误；B项，C原子半径大于H原子半径，故C—H键键长大于H—H键键长，错误；由盖斯定律和已知数据可得2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋376.4kJ/mol，设C≡C键的键能为x，由键能与反应热的关系可知＋376.4kJ/mol＝8×413.4kJ/mol－2×413.4kJ/mol－x－3×436.0kJ/mol，解得x＝796.0kJ/mol，故C项正确，D项错误。6．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；②S(正交，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＝－296.83kJ/mol；③S(单斜，s)=S(正交，s)ΔH3。下列说法正确的是()A．ΔH3＝＋0.33kJ/molB．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：选C。依据盖斯定律得③＝①－②，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－0.33kJ/mol，说明反应③为放热反应，单斜硫的能量比正交硫高，正交硫更稳定。7．(2024·南昌高二质检)CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。已知：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1；CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1；2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1。则反应CO2(g)＋CH4(g)=2CO(g)＋2H2(g)的ΔH可表示为()A．(a＋2b－c)kJ·mol－1B．(a＋b－2c)kJ·mol－1C．(2a＋2b－c)kJ·mol－1D．(a＋2b－2c)kJ·mol－1解析：选D。已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1；②CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1；③2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1。依据盖斯定律，由①＋2×②－2×③可得CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝(a＋2b－2c)kJ·mol－1。8．已知：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1；CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH2；2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3；4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH4；3CO(g)＋Fe2O3(s)=3CO2(g)＋2Fe(s)ΔH5。下列关于上述反应焓变的推断正确的是()A．ΔH1>0，ΔH3<0 B．ΔH2>0，ΔH4>0C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5解析：选C。C或CO燃烧生成CO2均是放热反应，ΔH<0，A错误；C与CO2反应生成CO是吸热反应，则ΔH2>0，Fe与O2反应生成Fe2O3是放热反应，则ΔH4<0，B错误；将第2个方程式和第3个方程式相加可得第1个方程式，所以由盖斯定律得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C正确；由盖斯定律得ΔH3＝eq\f(1,3)ΔH4＋eq\f(2,3)ΔH5，D错误。9．已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－Q1；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝－Q2；③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH3＝－Q3。常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(已折合成标准状况)，经完全燃烧复原到常温，放出的热量是()A．0.4Q1＋0.05Q2 B．0.4Q1＋0.1Q2C．0.4Q1＋0.05Q3 D．0.4Q1＋0.1Q3解析：选D。标准状况下，11.2L混合气体中，n(CH4)＝eq\f(4,5)×0.5mol＝0.4mol，则n(H2)＝0.1mol，由于完全燃烧复原到常温时，水为液体，因此H2燃烧放出的热量应按反应③进行计算。10．已知下列反应的热化学方程式：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)ΔH1；2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2；C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3。则反应4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为()A．5ΔH2＋12ΔH3－2ΔH1B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1D．2ΔH1－5ΔH2＋12ΔH3解析：选A。将已知方程式依次编号为①②③，利用盖斯定律，由②×5＋③×12－①×2得目标方程式，则ΔH＝5ΔH2＋12ΔH3－2ΔH1，A正确。11．(2024·高考江苏卷)通过以下反应均可获得H2。下列有关说法正确的是()①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋571.6kJ·mol－1②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋131.3kJ·mol－1③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝＋206.1kJ·mol－1A．反应①中电能转化为化学能B．反应②为放热反应C．反应③运用催化剂，ΔH3减小D．反应CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8kJ·mol－1解析：选D。A项，反应①中光能转化为化学能，错误；B项，反应②的焓变为正值，属于吸热反应，错误；C项，催化剂不会变更反应的焓变，错误；D项，依据盖斯定律，由③－②得到所求反应，其焓变为(＋206.1kJ·mol－1)－(＋131.3kJ·mol－1)＝＋74.8kJ·mol－1，正确。12．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：①SiO2(石英砂，s)＋2C(s)=Si(粗硅，s)＋2CO(g)ΔH＝＋682.44kJ·mol－1；②Si(粗硅，s)＋2Cl2(g)=SiCl4(g)ΔH＝－657.01kJ·mol－1；③SiCl4(g)＋2Mg(s)=2MgCl2(s)＋Si(纯硅，s)ΔH＝－625.63kJ·mol－1。生产1.00kg纯硅的总反应热为()A．2.43×104kJ B．－2.35×104kJC．－2.23×104kJ D．－2.14×104kJ解析：选D。利用盖斯定律，由①＋②＋③可得SiO2(石英砂，s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＋2Mg(s)=Si(纯硅，s)＋2CO(g)＋2MgCl2(s)ΔH＝－600.2kJ·mol－1。生产1.00kg纯硅的总反应热为－600.2kJ·mol－1×eq\f(1.00×103g,28g·mol－1)≈－2.14×104kJ。二、非选择题13．(2024·开封高二检测)火箭推动器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时，产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知：1mol液态肼与足量液态双氧水反应，生成水蒸气和氮气，放出641.63kJ的热量。(1)已知H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是________kJ。(2)此反应用于火箭推动，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是________________________________________________________________________。(3)已知：①N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋67.7kJ·mol－1；②N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1。则肼和二氧化氮反应的热化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)16gN2H4的物质的量为0.5mol，由化学方程式N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)可知，生成水的物质的量n(H2O)＝0.5mol×4＝2mol，则16gN2H4与H2O2反应生成H2O(l)时放热为641.63kJ·mol－1×0.5mol＋2mol×44kJ·mol－1＝408.815kJ。(2)产物为N2和H2O，无污染。(3)由所供应的热化学方程式，利用盖斯定律，将②－①÷2可得肼和二氧化氮反应的热化学方程式。答案：(1)408.815(2)产物不会造成环境污染(3)N2H4(g)＋NO2(g)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－567.85kJ·mol－114．(2024·石家庄高二质检)丙烷燃烧可以通过以下两种途径。途径Ⅰ：C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1。途径Ⅱ：C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)ΔH＝＋bkJ·mol－1；2C3H6(g)＋9O2(g)=6CO2(g)＋6H2O(l)ΔH＝－ckJ·mol－1；2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－dkJ·mol－1。(a、b、c、d均为正值)请回答下列问题：(1)推断等量的丙烷通过两种途径放出的热量，途径Ⅰ放出的热量________(填“大于”“小于”或“等于”)途径Ⅱ放出的热量。(2)由于C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)的反应中，反应物具有的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物具有的总能量，所以在发生反应时，反应物须要________(填“放出”或“汲取”)能量才能转化为生成物，因此其反应条件是______________。(3)b与a、c、d的数学关系式是____________________________________________。解析：(1)依据能量守恒定律可知，两种途径放出的热量是相等的。(2)反应C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)是吸热反应，所以反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量，所以反应须要加热。(3)依据盖斯定律和能量守恒定律可知，b＝eq\f(c,2)＋eq\f(d,2)－a。答案：(1)等于(2)小于汲取加热(3)b＝eq\f(c,2)＋eq\f(d,2)－a15．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)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1，则