鲁科版化学选修4《化学反应的热效应》word练习学案

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第3课时习题课
[学习目标] 1.熟练掌握热化学方程式的书写及意义。

2.熟练应用盖斯定律进行反应焓变的计算。

题型一利用键能求反应热
方法点拨:在化学反应中,旧化学键断裂时,需要吸收能量;当原子重新组合,形成新化学键生成新物质时,又要释放能量。

断裂1 mol化学键吸收的能量或形成1 mol化学键释放的能量,就是该化学键的键能。

例1某些化学键的键能如下表(kJ·mol-1)
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧,放出热量________kJ。

(2)在一定条件下,1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到少的顺序是________。

A.Cl2>Br2>I2B.I2>Br2>Cl2
预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热_______________________________。

解析本题涉及键能与吸、放热的关系。

考查了键能与反应热的定量关系。

(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2都是1 mol,生成HCl 2 mol。

则放出热量:436 kJ·mol -1×1 mol+247 kJ·mol-1×1 mol-431 kJ·mol-1×2 mol=-179 kJ。

(2)反应H
+X2===2HX
2
中,若1 mol H2和1 mol X2反应生成2 mol HX,就有1 mol H—H和X—X键断裂,2 mol H—X 键生成。

放出的热量Q p(HX)=E(H—H)+E(X—X)-2·E(H—X)。

将表中数据代入可算得:Q p(HCl)<Q p(HBr)<Q p(HI)。

故H2在Cl2中燃烧放热最多,在I2中放热最少,选A。

由此预测H2在F2中燃烧放热比在Cl2中放热多。

答案(1)179(2)A多
变式训练1白磷与氧可发生如下反应:P4+5O2===P4O10。

已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P-P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、P===O c kJ·mol-1、O===O d kJ·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-1
B.(4c+12b-6a-5d) kJ·mol-1
C.(4c+12b-4a-5d) kJ·mol-1
D.(4a+5d-4c-12b) kJ·mol-1
答案 A
解析化学反应的实质是旧键断裂和新键形成,其中旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成释放能量,反应方程式P4+5O2===P4O10中有6 mol P-P键和5 mol O===O键断裂,同时生成4 mol P===O键和12 mol P-O键,因此ΔH=(6a+5d-4c-12b) kJ·mol-1。

题型二热化学方程式的书写及正误判断
方法点拨: 书写热化学方程式要特别注意以下三点: 1.各物质在298 K,100 kPa 时的聚集状态要注明。

2.放热、吸热时ΔH 的符号及单位。

3.化学计量数与ΔH 的值要匹配。

例2 化学反应N 2+3H
2
2NH 3的能量变化如图所示,该反应的热化学方
程式是( )
A .N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(l) ΔH =2(a -b -c ) kJ·mol -1
B .N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g) ΔH =2(b -a ) kJ·mol -1 C.12N 2(g)+32H 2(g)NH 3(l) ΔH =(b +c -a ) kJ·mol -1
D.12N 2(g)+3
2H 2(g)
NH 3(g) ΔH =(a +b ) kJ·mol -1
解析 由图可以看出,a 为12 mol N 2(g)+3
2
mol H 2(g)断键吸收的能量,b 为1 mol N +3
mol H 形成1 mol NH 3(g)释放的能量,所以12N 2(g)+32
H 2(g)===NH 3(g) ΔH =(a -b ) kJ·mol -
1,
而1 mol NH 3(g)转化为1 mol 的NH 3(l)放出的能量为c kJ ,所以有:12N 2(g)+3
2
H 2(g)===NH 3(l)
ΔH =(a -b -c ) kJ·mol -1,即:N 2(g)+3H 2(g)===2NH 3(l) ΔH =2(a -b -c ) kJ·mol -
1。

答案 A
变式训练2 已知在298 K 、1×105 Pa 条件下,2 mol 氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ 热量,下列热化学方程式正确的是( )
A .H 2O(g)===H 2(g)+12
O 2(g) ΔH =242 kJ·mol -
1
B .2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l) ΔH =-484 kJ·mol -
1
C .H 2(g)+12
O 2(g)===H 2O(g) ΔH =242 kJ·mol -
1
D .2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(g) ΔH =484 kJ·mol -
1 答案 A
解析 2 mol 氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ 热量,则1 mol 氢气燃烧生成水蒸气应放出1
2
×484 kJ =242 kJ 热量,放出热量ΔH 为“-”,各物质的状态分别是H 2(g)、O 2(g)、H 2O(g)。

B 项中的H 2O 的状态应为气态;C 、D 项中ΔH 的符号应为“-”;A 项是逆向进行的反应,ΔH 为“+”,数值相等。

故应选A 。

变式训练3 在298 K 时通过实验测得如下数据,写出下列反应的热化学方程式。

(1)NO 2(g)与H 2O(l)反应生成2 mol HNO 3(aq)时,放出138 kJ 热量。

________________________________________________________________________ (2)1 mol C 2H 5OH(l)与适量O 2(g)反应,生成CO 2(g)和H 2O(l),放出1 366.8 kJ 热量。

________________________________________________________________________ (3)2 mol Al(s)与适量O 2(g)发生反应,生成Al 2O 3(s)放出1 669.8 kJ 热量。

高温、高压 催化剂
________________________________________________________________________
答案 (1)3NO 2(g)+H 2O(l)===2HNO 3(aq)+NO(g) ΔH =-138 kJ·mol -
1
(2)C 2H 5OH(l)+3O 2(g)===2CO 2(g)+3H 2O(l) ΔH =-1 366.8 kJ·mol -
1
(3)2Al(s)+32
O 2(g)===Al 2O 3(s) ΔH =-1 669.8 kJ·mol -
1
题型三 利用盖斯定律进行反应焓变的计算
方法点拨:利用盖斯定律进行问题分析时,常采用热化学方程式加合法和虚拟途径法。

(1)加合法:根据需要将热化学方程式进行代数转换,然后相加,得出所需要的热化学方程式。

转换时应注意各物质的计量数与ΔH 的数值同等倍数的改变,ΔH 的符号也作相应的改变。

(2)虚拟途径法:先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。

例3 2010年10月1日,“嫦娥二号”探月卫星发射成功。

发射卫星时可用肼(N 2H 4)为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。

已知:
①N 2(g)+2O 2(g)===2NO 2(g) ΔH 1=67.7 kJ·mol -
1
②N 2H 4(g)+O 2(g)===N 2(g)+2H 2O(g) ΔH 2=-534 kJ·mol -
1
试计算1 mol 肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为__________________kJ ;写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式_________________________________________________
________________________________________________________________________。

解析 由题意知:
N 2(g)+2O 2(g)===2NO 2(g)
ΔH 1=67.7 kJ·mol -
1①
N 2H 4(g)+O 2(g)===N 2(g)+2H 2O(g)
ΔH 2=-534 kJ·mol -
1②
根据盖斯定律,要在反应物中消去O 2并得到N 2H 4和NO 2的反应。

令②×2-①得:
2N 2H 4(g)-N 2(g)===2N 2(g)+4H 2O(g)-2NO 2(g) ΔH =2ΔH 2-ΔH 1
整理得:2N 2H 4(g)+2NO 2(g)===3N 2(g)+4H 2O(g) ΔH =2ΔH 2-ΔH 1
=-534 kJ·mol -1×2-67.7 kJ·mol -
1
=- 1 135.7 kJ·mol -
1
则1 mol N 2H 4反应放出的热量为 1 135.7 kJ
2
=567.85 kJ 。

答案 567.85 2N 2H 4(g)+2NO 2(g)===3N 2(g)+4H 2O(g)
ΔH =-1 135.7 kJ·mol -
1
变式训练4 已知下列两个热化学方程式:
H 2(g)+12
O 2(g)===H 2O(l) ΔH =-285.8 kJ·mol -
1
C 3H 8(g)+5O 2(g)===4H 2O(l)+3CO 2(g) ΔH =-2 220.0 kJ·mol -
1
(1)实验测得H 2和C 3H 8的混合气体共5 mol ,完全燃烧生成液态水时放热6 264.5 kJ ,则混合气体中H 2和C 3H 8的体积比是______________。

(2)已知:H 2O(l)===H 2O(g) ΔH =44.0 kJ· mol -
1,写出丙烷燃烧生成CO 2和气态水的热化学方程式:______________________________________________________________。

答案 (1)1∶1 (2)C 3H 8(g)+5O 2(g)===3CO 2(g)+4H 2O(g) ΔH =-2 044.0 kJ·mol -
1 解析 (1)混合气体共5 mol 完全燃烧时,放出6 264.5 kJ 的热量,由热化学方程式计算出n (H 2)∶n (C 3H 8)=1∶1。

(2)丙烷燃烧生成4 mol 水,当生成气态水时,放出的热量减少,ΔH =-(2 220.0-44×4) kJ·mol -1=-2 044.0 kJ·mol -1。

1.1 g 氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9 kJ 的热量,表示该反应的热化学方程式正确的是( )
A .2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l) ΔH =-142.9 kJ·mol -
1
B .H 2(g)+1/2O 2(g)===H 2O(l) ΔH =-285.8 kJ·mol -
1
C .2H 2+O 2===2H 2O ΔH =-571.6 kJ·mol -
1
D .H 2(g)+1/2O 2(g)===H 2O(g) ΔH =-285.8 kJ·mol -
1 答案 B
解析 判断热化学方程式的正误一般用排除法,如根据基本书写要求可先排除C 项;为方便判断,可将1 g 氢气燃烧放热的情况转化为1 mol 氢气燃烧放热的情况,即2×142.9 kJ =285.8 kJ ,则可排除A 项;又根据“生成液态水”可排除D 项。

2.已知1 mol 白磷完全转化为红磷放出29.2 kJ 热量,下列两个反应:P 4(白,s)+5O 2(g)===2P 2O 5(s) ΔH =-Q 1,4P(红,s)+5O 2(g)===2P 2O 5(s) ΔH =-Q 2,Q 1与Q 2的关系是( )
A .Q 1=Q 2
B .Q 1>Q 2
C .Q 1<Q 2
D .无法确定 答案 B
解析 P 4(白,s)+5O 2(g)===2P 2O 5(s) ΔH =-Q 1① 4P(红,s)+5O 2(g)===2P 2O 5(s) ΔH =-Q 2②
由①-②得:P 4(白,s)===4P(红,s) ΔH =Q 2-Q 1,依据题意“1 mol 白磷完全转化为红磷放出29.2 kJ 热量”,则Q 2-Q 1<0,所以Q 1>Q 2。

3.已知热化学方程式:2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 1=-483.6 kJ·mol -
1。

则对于热
化学方程式:2H 2O(g)===2H 2(g)+O 2(g) ΔH 2=b kJ·mol -
1的说法正确的是( )
A .热化学方程式中H 2O 前面的“2”表示“每2个气态水分子分解,就有b kJ·mol -
1的热量变化”
B .b =483.6
C .|ΔH 2|>|ΔH 1|
D .|ΔH 2|<|ΔH 1| 答案 B
解析 热化学方程式中系数表示参加反应的各物质的物质的量,而非物质的分子个数。

另外,2个气态水分子分解的热量变化也不应是483.6 kJ·mol -
1;反应2H 2O(g)===2H 2(g)+
O 2(g) ΔH 2=b kJ·mol -1是反应2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 1=-483.6 kJ·mol -
1的逆过
程,所以ΔH 2=483.6 kJ·mol -
1,即b =483.6;同时可以判断,两个反应的反应焓变的绝对值是相等的。

4.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。

共价键的键能是两种原子间形成1 mol
共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。

已知H —H 键的键能为436 kJ·mol -
1,Cl —Cl
键的键能为243 kJ·mol -1,H —Cl 键的键能为431 kJ·mol -
1,则H 2(g)+Cl 2(g)===2HCl(g)的反应热(ΔH )等于( )
A .-183 kJ·mol -1
B .183 kJ·mol -
1
C .-862 kJ·mol -1
D .862 kJ·mol -
1 答案 A
解析 根据ΔH =反应产物的总能量-反应物的总能量知:
ΔH =436 kJ·mol -1+243 kJ·mol -1-2×431 kJ·mol -1=-183 kJ·mol -
1。

5.已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成1 mol 二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是( )
A .2C 2H 2(g)+5O 2(g)===4CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH =-2b kJ·mol -
1
B .
C 2H 2(g)+52
O 2(g)===2CO 2(g)+H 2O(l) ΔH =2b kJ·mol -
1
C .2C 2H 2(g)+5O 2(g)===4CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH =-4b kJ·mol -
1
D .2C 2H 2(g)+5O 2(g)===4CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH =b kJ·mol -
1 答案 C
解析 放热反应中ΔH <0,所以B 、D 错误;生成1 mol CO 2时放出b kJ 的热量,所以,生成4 mol CO 2时放出的热量为4b kJ ,所以C 正确。

6.已知:
(1)H 2(g)+12
O 2(g)===H 2O(g) ΔH 1=a kJ·mol -
1
(2)2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 2=b kJ·mol -
1
(3)H 2(g)+12
O 2(g)===H 2O(l) ΔH 3=c kJ·mol -
1
(4)2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l) ΔH 4=d kJ·mol -
1 下列关系式中正确的是( )
A .a <c <0
B .b >d >0
C .2a =b <0
D .2c =d >0 答案 C
解析 H 2和O 2反应,ΔH 应为负值,故推知B 、D 错误;又H 2O(g)―→H 2O(l)要放出热量,(1)、(3)反应热比较应为c <a <0,故A 项错;对于(1)、(2)反应热为2a =b <0,故C 正确。

7.在一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出热量Q kJ(Q >0),经测定完全吸收生成
的CO 2需消耗5 mol·L -
1的KOH 溶液100 mL ,恰好生成正盐,则此条件下反应C 4H 10(g)+
132
O 2(g)===4CO 2(g)+5H 2O(g)的ΔH 为( )
A .+8Q kJ·mol -1
B .+16Q kJ·mol -
1
C .-8Q kJ·mol -1
D .-16Q kJ·mol -
1 答案 D
解析 由题意知: C 4H 10~4CO 2~8KOH 1 mol 8 mol
n (C 4H 10) 5 mol ×L -
1×0.1 L n (C 4H 10)=0.062 5 mol>5 mol
则1 mol C 4H 10完全燃烧放出的热量为: 1
0.062 5
×Q kJ =16Q kJ 反应放热,故答案为D 。

8.已知3.6 g 碳在6.4 g 氧气中燃烧,至反应物耗尽,测得放出热量a kJ 。

又知道12.0 g
碳完全燃烧,放出热量为b kJ 。

则热化学方程式C(s)+1
2
O 2(g)===CO(g) ΔH =Q ,Q 等于( )
A .-(a -b ) kJ·mol -1
B .-(a +b ) kJ·mol -
1
C .-(5a -0.5b ) kJ·mol -1
D .-(10a -b ) kJ·mol -
1 答案 C
解析 根据题意得两个方程式:①3C(s)+2O 2(g)===2CO(g)+CO 2(g) ΔH =-10a
kJ·mol -1;②C(s)+O 2(g)===CO 2(g) ΔH =-b kJ·mol -
1;(①-②)/2整理得:C(s)+
12
O 2(g)===CO(g)
ΔH =-(5a -0.5b ) kJ·mol -
1。

9.已知:2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l)
ΔH =-571.6 kJ·mol -
1
CH 4(g)+2O 2(g)===CO 2(g)+2H 2O(l)
ΔH =-890 kJ·mol -
1
现有H 2与CH 4的混合气体112 L(标准状况),使其完全燃烧生成CO 2和H 2O(l),若实验
测得反应放热3 695 kJ ,则原混合气体中H 2与CH 4的物质的量之比是( )
A .1∶1
B .1∶3
C .1∶4
D .2∶3 答案 B
解析 设H 2与CH 4的物质的量分别是x 和y ,则x +y =112 L/22.4 L·mol -
1,
571.6 kJ·mol -
1·x 2
+890 kJ·mol -
1y =3 695 kJ ,解得x =1.25 mol ,y =3.75 mol ,故原混合气体
中H 2与CH 4的物质的量之比是1∶3。

10.已知1 g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ ,且氧气中1 mol O===O 键完全断裂时吸收热量496 kJ ,水蒸气中1 mol H —O 键形成时放出热量463 kJ ,则氢气中1 mol H —H 键断裂时吸收热量为( )
A .920 kJ
B .557 kJ
C .436 kJ
D .188 kJ 答案 C
解析 根据能量守恒,拆开旧键所需的能量等于新键形成释放出的能量加吸收的能量(或减放出的热量),即463 kJ ×4-121 kJ ×4=496 kJ +2ΔH (H —H)求出ΔH (H —H)值为436 kJ ,故答案为C 。

11.(1)由金红石(TiO 2)制取单质Ti ,涉及的步骤为:
TiO 2―→TiCl 4――→Mg
800℃,Ar
Ti 已知:
①C(s)+O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1=-393.5 kJ·mol -
1
②2CO(g)+O 2(g)===2CO 2(g) ΔH 2=-566 kJ·mol -
1
③TiO 2(s)+2Cl 2(g)===TiCl 4(s)+O 2(g) ΔH 3=141 kJ·mol -
1
则TiO 2(s)+2Cl 2(g)+2C(s)===TiCl 4(s)+2CO(g)的ΔH =______________。

(2)100 g 碳燃烧得到CO 与CO 2体积比为1∶2的混合气体,放出的热量为Q 1。

已知:相同条件下,100 g 碳完全燃烧放出的热量为Q 2。

C(s)+12O 2(g)===CO(g) ΔH 1=-110.35 kJ·mol -
1
CO(g)+12
O 2(g)===CO 2(g) ΔH 2=-282.57 kJ·mol -
1
则Q 2与Q 1的差为_______________________________________________________。

答案 (1)-80 kJ·mol -
1 (2)784.9
2 kJ
解析 (1)由①×2-②+③可得所求反应,则ΔH =ΔH 1×2-ΔH 2+ΔH 3=-393.5 kJ·mol -1×2-(-566 kJ·mol -1)+141 kJ·mol -1=-80 kJ·mol -1。

(2)100 g 碳生成10012×13 mol CO 和10012×23 mol CO 2,Q 2与Q 1之差就是10012×1
3
mol CO
转化成CO 2所放出的热量,即Q 2-Q 1=10012×13 mol ×282.57 kJ·mol -
1≈784.92 kJ 。

12.将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H 2O(g)=====高温
CO(g)+H 2(g);C(s)、CO(g)和H 2(g)完全燃烧的热化学方程式为:
C(s)+O 2(g)===CO 2(g) ΔH =-393.5 kJ·mol -
1
H 2(g)+12O 2(g)===H 2O(g) ΔH =-242.0 kJ·mol -
1
CO(g)+12
O 2(g)===CO 2(g) ΔH =-283.0 kJ·mol -
1
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式:
________________________________________________________________________。

(2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H 2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。

甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律做出下列循环图:
并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。

请分析:甲、乙两同学观点正确的是__________(填“甲”或“乙”);判断的理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案(1)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=131.5 kJ·mol-1
(2)乙甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1=ΔH2+ΔH3,且ΔH2>0)
(3)①减少污染②燃烧充分③方便运输(任选两个作答)
解析根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)ΔH=131.5 kJ·mol-1,由此可知煤转化成水煤气是吸热反应,而甲正是忽略了这个问题,才误认为“煤转化成水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”。

13.(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。

已知在100 kPa时,32.0 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624 kJ(25℃时),N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是________________________________________________________________。

(2)水的电离方程式:H2O+H2O H3O++OH-,若液态肼能够按照类似方式电离,请写
出电离方程式:___________________________________________________________。

(3)若肼和强氧化剂液态H2O2反应,产生大量N2和水蒸气放出大量热,已知在此条件下0.4 mol肼与足量H2O2(l)反应放出256.652 kJ的热量,则该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________;
若H2O(l)===H2O(g)ΔH=44 kJ·mol-1,则16 g液态肼与足量的液态H2O2反应生成液态水时放出的热量是________kJ。

答案(1)N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l)ΔH=-624 kJ·mol-1
(2)N2H4+N2H4N2H+5+N2H-3
(3)N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)ΔH=-641.63 kJ·mol-1408.815
解析(1)32 g N2H4液体恰为1 mol,25℃,101 kPa时生成液态水,即可书写成:N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l)ΔH=-624 kJ·mol-1。

(2)类比推理,则N2H4+N2H4N2H+5+N2H-3。

(3)生成水蒸气时0.4 mol肼与足量H2O2反应放出256.652 kJ的热量,则同条件下1 mol肼与足量H2O2反应放出641.63 kJ热量,故其热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63 kJ·mol-1,当生成液态水时,其热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l) ΔH=-817.63 kJ·mol-1,所以16 g液态肼(0.5 mol)与足量的液
态H2O2反应,放出817.63×1
2=408.815 kJ的热量。

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