新教材2024高中化学第一章化学反应的热效应第二节反应热的计算同步测试新人教版选择性必修1

其次节反应热的计算
【基础巩固】
1.假设反应体系的始态为甲,中间态为乙,终态为丙,它们之间的改变如图所示,则下列说法中不肯定正确的是( )
A.|ΔH1|>|ΔH2|
B.|ΔH1|<|ΔH3|
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
D.甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2
解析:题述过程中甲为始态,乙为中间态,丙为终态,由盖斯定律可知,甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2,D项正确;在题述过程中ΔH1与ΔH2的相对大小无法推断,A项错误;由|ΔH3|=|ΔH1|+|ΔH2|
知,|ΔH1|<|ΔH3|,B项正确;从能量守恒的角度可知,ΔH1+ΔH2+ΔH3=0,C项正确。

答案:A
2.已知:C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-39
3.5 kJ/mol
C(s)+O2(g)CO(g) ΔH2=-110.5 kJ/mol
则2 mol C(s)在O2中完全燃烧,放出的热量为( )
A.221 kJ
B.787 kJ
C.393.5 kJ
D.110.5 kJ
解析:C在O2中完全燃烧生成CO2,故2 mol C(s)完全燃烧放出的热量为2 mol×393.5 kJ/mol=787 kJ。

答案:B
3.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=+140.5 kJ/mol ①
C(s,石墨)+O2(g)CO(g) ΔH=-110.5 kJ/mol ②
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)TiCl4(l)+2CO(g)的ΔH是( )
A.+80.5 kJ/mol
B.+30.0 kJ/mol
C.-30.0 kJ/mol
D.-80.5 kJ/mol
解析:依据盖斯定律,反应②×2+①可得目标反应,所以ΔH=-110.5 kJ/mol×2+(+140.5
kJ/mol)=-80.5 kJ/mol。

答案:D
4.已知热化学方程式:H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=+241.8 kJ/mol
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
当1 g液态水变为水蒸气时,其热量改变是( )
A.吸热88 kJ
B.吸热2.44 kJ
C.放热4.98 kJ
D.放热44 kJ
解析:将两式相加得到H2O(g)H2O(l) ΔH=-44 kJ/mol,所以当1 g液态水变成水蒸气须要汲取的热量为kJ≈2.44 kJ。

答案:B
5.氯原子对O3分解有催化作用:O3+Cl ClO+O2ΔH1,ClO+O Cl+O2ΔH2。

大气臭氧层发生分解的反应是O3+O2O2ΔH,该反应的能量改变如下图:
下列叙述中,正确的是 ( )
A.反应O3+O2O2的ΔH=E1-E3
B.O3+O2O2是吸热反应
C.ΔH=ΔH1+ΔH2
D.ΔH=E3-E2>0
解析:A项,ΔH=生成物总能量-反应物总能量=E3-E2;B项,由E2>E3知反应物总能量大于生成物总能量,故O3+O2O2为放热反应;C项,依据盖斯定律将两式相加得ΔH=ΔH1+ΔH2;D项,由于
O3+O2O2放热,故ΔH=E3-E2<0。

答案:C
6.已知下列热化学方程式:
2Al2O3(s)4Al(s)+3O2(g) ΔH1=+3 351 kJ/mol
2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=-221 kJ/mol
2Al(s)+N2(g)2AlN(s) ΔH3=-318 kJ/mol
则反应3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)的ΔH为( )
A.+342 kJ/mol
B.-342 kJ/mol
C.-1 026 kJ/mol
D.+1 026 kJ/mol
解析:令①2Al2O3(s)4Al(s)+3O2(g) ΔH1=+3 351 kJ/mol,
②2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2=-221 kJ/mol,
③2Al(s)+N2(g)2AlN(s) ΔH3=-318 kJ/mol,依据盖斯定律,由
(①+3×②+2×③)×得,3C(s)+Al2O3(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)
ΔH=(+3 351 kJ/mol-221 kJ/mol×3-318 kJ/mol×2)×=+1 026 kJ/mol。

答案:D
7.已知几种物质的相对能量如下表所示:
物质NO2(g) NO(g) SO2(g) SO3(g) 相对能量/kJ 429 486 99 0 则NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)的ΔH等于( )
A.+42 kJ/mol
B.-42 kJ/mol
C.-84 kJ/mol
D.+84 kJ/mol
解析:反应热等于产物总能量与反应物总能量之差,ΔH=(486+0-99-
429) kJ/mol=-42 kJ/mol。

答案:B
8.(2024·黑龙江)设N A为阿伏加德罗常数的值。

已知反应:
①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=a kJ/mol
②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=b kJ/mol
化学键C O O O C—H O—H
798 x413 463
下列说法正确的是( )
A.H2O(g)H2O(l) ΔH=(a-b) kJ/mol
B.a>b且甲烷燃烧热为b kJ/mol
C.当有4N A个C—H键断裂时,反应放出的热量肯定为a kJ
D.上表中x=
解析:依据盖斯定律,由得,H2O(g)H2O(l),故ΔH=kJ/mol,故A项错误;甲烷的燃烧为放热反应,ΔH<0,因为液态水转化为气态水须要汲取热量,所以a<b,甲烷的燃烧热要生成液态水,
所以甲烷燃烧热为a kJ/mol,故B项错误;有4N A个C-H键断裂时,反应消耗了1 mol甲烷,若依据反应①进行,放出热量为a kJ,若依据反应②进行,放出热量为b kJ,故C项错误;依据反应②可
知,ΔH2=413 kJ/mol×4+2x kJ/mol-(798×2+463×4) kJ/mol=b kJ/mol,整理可得,x=,故D 项正确。

答案:D
9.有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源。

(1)在101 kPa下,1 g氢气完全燃烧生成液态水放出 142.9 kJ 的热量,请回答下列问题。

①该反应的反应物总能量生成物总能量(填“大于”“小于”或“等于”)。

②氢气的燃烧热为。

③该反应的热化学方程式为。

(2)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家探讨出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
①Mg(s)+H2(g)MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ/mol;
②Mg2Ni(s)+2H2(g)Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ/mol;
③Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3。

则ΔH3= kJ/mol。

解析:(1)①该反应为放热反应,则反应物的总能量大于生成物的总能量;②2 g氢气的物质的量为1 mol,完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量,可知燃烧热为285.8 kJ/mol;③燃烧热为285.8 kJ/mol,则热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol。

(2)由盖斯定律②-2×①得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3 =-64.4
kJ/mol-2×(-74.5 kJ/mol)=+84.6 kJ/mol,则ΔH3=+84.6 kJ/mol。

答案:(1)①大于②285.8 kJ/mol ③2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=
-571.6 kJ/mol (2)+84.6
【拓展提高】
10.已知下列反应的热化学方程式:①6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)
2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2
③C(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.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1
B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3
C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1
D.2ΔH1-5ΔH2+12ΔH3
解析: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项正确。

答案:A
11.白磷与氧气可发生如下反应:P4+5O2P4O10。

已知断裂下列化学键须要汲取的能量分别为P—P:a kJ/mol;P—O:b kJ/mol;P O:c kJ/mol;O O:d kJ/mol。

依据如图所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
B.(4c+12b-6a-5d) kJ/mol
C.(4c+12b-4a-5d) kJ/mol
D.(4a+5d-4c-12b) kJ/mol
解析:由键能求反应热的公式为ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则ΔH=6×a
kJ/mol+5×d kJ/mol-(12×b kJ/mol+4×c kJ/mol)=
(6a+5d-4c-12b)kJ/mol,A项正确。

答案:A
12.(2024·陕西西安市铁一中学高一期中)能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础,常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会面临的严峻课题。

回答下列问题。

(1)工业上用CO生产燃料甲醇,肯定条件下发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应过程中的能量改变状况如图所示,计算当反应生成1.5 mol CH3OH(g)时,能量改变值是kJ。

(2)用N A表示阿伏加德罗常数的值,在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5N A个电子转移时,放出 650 kJ的热量,则其燃烧热的热化学方程式为。

(3)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别须要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则H2与N2反应生成17 g NH3须要放出的热量为kJ。

(4)二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排以及高效利用能源能够削减二氧化碳的排放。

有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:
已知:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-a kJ/mol
②CH3OH(g)CH3OH(l) ΔH2=-b kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH3=-c kJ/mol
④H2O(g)H2O(l) ΔH4=-d kJ/mol
则表示2 mol CH3OH(l)燃烧生成CO2气体和液态水的反应热(ΔH)为 kJ/mol(用含a、b、c、d的式子表示)。

(5)已知乙醇的燃烧热为-1 366.8 kJ/mol,单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量称为该燃料的热值,则乙醇的热值是kJ/g(结果精确到0.1)。

解析:(1)依据图示,反应生成1 mol CH3OH(g)放出的能量是(510-419)=91 kJ,当反应生成1.5 mol CH3OH(g)时,能量改变值是91×1.5=136.5 kJ。

(2)在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,碳元素化合价由-1 价上升到+4价,1 mol C2H2转移10 mol电子,每有5N A个电子转移时,消耗0.5 mol C2H2,放出650 kJ的热量,则1 mol C2H2燃烧放出1 300 kJ热量,则其燃烧热的热化学方程式为
C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300 kJ/mol。

(3)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H 键、1 mol N≡N 键分别须要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,焓变=反应物总键能-生成物总键能,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=(946+436×3-391×6) kJ/mol=-92 kJ/mol,则H2与N2反应生成17 g NH3时需放出的热量为46 kJ。

(4)依据盖斯定律,由③×3+④×4-②×2-①×2
得,2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=(2a+2b-3c-4d) kJ/mol。

(5)乙醇的燃烧热是1 mol 乙醇完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出的能量,乙醇的燃烧热为-1 366.8 kJ/mol,则乙醇的热值是≈29.7 kJ/g。

答案:(1) 136.5 (2)C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300 kJ/mol (3)46
(4)2a+2b-3c-4d(5)29.7
【挑战创新】
13.(1)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化(运用钒催化剂):SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98 kJ/mol。

钒催化剂参加反应的能量改变如图所
示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式
为。

(2)乙烷在肯定条件可发生以下反应:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH,相关物质的燃烧热数据如下表所示。

物质C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
-1 560 -1 411 -286
则ΔH= kJ/mol。

解析:(1)由题中信息可知:
①SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH1= -98 kJ/mol
②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH2= -24 kJ/mol
③V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s) ΔH3= -399 kJ/mol
依据盖斯定律可知,③-②×2得2V2O5(s)+ 2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=ΔH3-2ΔH2=(-399 kJ/mol)-(-24 kJ/mol)×2=-351 kJ/mol,即得所求该反应的热化学方程式。

(2)依据题中所给各物质燃烧热的数据,可分别写出热化学方程式:
C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH1=-1 560 kJ/mol;
C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-1 411 kJ/mol;
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH3=-286 kJ/mol。

依据盖斯定律,ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=+137 kJ/mol。

答案:(1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ/mol (2)+137。