（素能提升训练）第1章 第2节 反应热的计算-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中化学选择性必修1（人教版2019）

[对应素能提升训练第7页] 1．(山东潍坊一中高二期末)NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能： 化学键 N≡N F—F N—F 键能/(kJ·mol－1) 941.7 154.8 283.0 下列说法中正确的是(　　) A．过程N2(g)―→2N(g)放出能量 B．过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)放出能量 C．反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)为吸热反应 D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成，仍可能发生化学反应 解析　N2(g)―→2N(g)为化学键的断裂过程，断键吸热，故A错误；N(g)＋3F(g)―→NF3(g)为形成化学键的过程，成键放热，故B正确；焓变＝反应物的总键能－生成物的总键能，反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)的ΔH＝(941.7＋3×154.8－283.0×6) kJ·mol－1＝ －291.9 kJ·mol－1，属于放热反应，故C错误；化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成，则不能发生化学反应，故D错误。 答案　B 2．已知H—H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol－1，H—N键键能为391 kJ·mol－1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则N≡N键的键能是(　　) A．431 kJ·mol－1 B．945.6 kJ·mol－1 C．649 kJ·mol－1 D．896 kJ·mol－1 解析　根据反应热与键能的关系可知，N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)的ΔH＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝E(N≡N)＋3×436 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－92.4 kJ·mol－1，解得E(N≡N)＝945.6 kJ·mol－1。 答案　B 3．已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，实验室测得4 mol SO2发生上述化学反应时放出314.3 kJ热量，SO2的转化率最接近(　　) A．40% B．50% C．80% D．90% 解析　参加反应的SO2为≈3.2 mol，SO2的转化率为×100%＝80%。 答案　C 4．(江苏苏州高二江苏省苏州第一中学校阶段练习)下列各组热化学方程式中，ΔH1＜ΔH2的是(　　) ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1 C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1　2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1 CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH2 A．① B．④ C．②③④ D．①②③ 解析　①碳完全燃烧放热多，但焓变小于0，所以ΔH1＜ΔH2；②气态硫的能量高于固态硫的能量，所以气态硫完全燃烧放热多，但焓变小于0，所以ΔH1＞ΔH2；③参加反应的氢气越多，放热越多，但焓变小于0，所以ΔH1＞ΔH2；④碳酸钙分解吸热，氧化钙溶于水放热，因此ΔH1＞ΔH2；综上所述，符合条件的有①。故答案选A。 答案　A 5．(大连高二月考)Mn2＋可催化H2O2分解：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)　ΔH1，其反应机理如图所示。若反应Ⅱ的焓变为ΔH2，则反应Ⅰ的焓变ΔH为(反应Ⅰ、Ⅱ中各物质的化学计量数之比均化成最简整数比)(　　) A．ΔH1－ΔH2 B．ΔH1＋ΔH2 C．2ΔH1－ΔH2 D．ΔH1－2ΔH2 解析　根据题中信息可得相关热化学方程式。 反应Ⅰ：Mn2＋(aq)＋H2O2(aq)===MnO2(s)＋2H＋(aq)　 ΔH① 反应Ⅱ：MnO2(s)＋H2O2(aq)＋2H＋(aq)===Mn2＋(aq)＋O2(g)＋2H2O(l)　 ΔH2　② 2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)　 ΔH1　③ 根据盖斯定律可得①＋②＝③，ΔH＋ΔH2＝ΔH1，则ΔH＝ΔH1－ΔH2，故A项正确。 答案　A 6．(北京清华附中高二期中)通过以下反应均可获取H2。 ①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.3 kJ·mol－1 ②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋206.1 kJ·mol－1 ③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3 下列说法正确的是(　　) A．①中反应物的总能量大于生成物的总能量 B．②中使用适当催化剂，可以使ΔH2减小 C．由①②计算反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝－74.8 kJ·mol－1 D．若已知反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH，结合ΔH1可计算出ΔH3 解析　①中ΔH1＝＋131.3 kJ·mol－1＞0，为吸热反应，则反应物的总能量小于生成物的总能量，故A错误；催化剂只改变反应历程，改变活化能，不影响焓变，故B错误；根据盖斯定律，由②－①可得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1＝＋74.8 kJ·mol－1，故C错误；将反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH记为④，则①－③＝④，根据盖斯定律， ΔH1－ΔH3＝ΔH，则ΔH3＝ΔH1－ΔH，故D正确。 答案　D 7．(安徽师范大学附中高二开学考试)298 K、101 kPa时，根据6C(s，石墨)＋3H2(g)===C6H6(l)设计的反应路径如下： 上述条件下石墨、氢气、苯(C6H6)的燃烧热依次为ΔH(石墨)、ΔH(H2)、ΔH(C6H6)，下列说法正确的是(　　) A．6×ΔH(石墨)＋3×ΔH(H2)＝ΔH2 B．C6H6的能量一定高于CO2和H2O的能量 C．1 mol C6H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的ΔH比ΔH3大 D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 解析　已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH(石墨)，②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH(H2)，6×①＋3×②得：6C(s，石墨)＋3H2(g)＋O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH2， ΔH2＝6×ΔH(石墨)＋3×ΔH(H2)，故A正确；C6H6与氧气反应生成CO2和H2O放热，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，反应物还有O2，故不能判断C6H6的能量与CO2和H2O的能量高低，故B错误；C6H6(g)是气态，能量要高于C6H6(l)，1 mol C6H6(g)燃烧时放出的能量更多，但ΔH更小，故1 mol C6H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的ΔH比ΔH3小，故C错误；由题图结合盖斯定律知，ΔH2＝ΔH1＋ΔH3，故D错误。 答案　A 8．(安徽滁州高二联考)已知红磷比白磷稳定。常温常压下，31 g红磷、白磷分别与足量的Cl2发生反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．A物质是红磷和氯气 B．B―→C的过程是放热反应，不需要加热 C．C物质一定是PCl3(g)或PCl5(s)中的一种 D．4P(s，红磷)===P4(s，白磷)　ΔH＝＋4(ΔE1－ΔE2) kJ·mol－1 解析　已知红磷比白磷稳定，则等质量的红磷比白磷能量低，A物质是白磷和氯气，A错误；有的放热反应也需要加热才能发生，B―→C是放热反应，但红磷在氯气中反应需要先加热，B错误；磷在氯气中燃烧可以发生的反应有2P＋3Cl22PCl3、2P＋5Cl22PCl5，反应后更易得到PCl3、PCl5的混合物，且常温常压下PCl3呈液态，C错误；题图所示为31 g红磷、白磷分别与足量的Cl2反应生成相同的产物时的能量变化，根据盖斯定律可知，1 mol P(s，红磷)转化为0.25 mol P4(s，白磷)时吸收(ΔE1－ΔE2) kJ热量，则可得4P(s，红磷)===P4(s，白磷)　ΔH＝＋4(ΔE1－ΔE2) kJ·mol－1，D正确。 答案　D 9．(河北保定高二校联考期中)10 kPa，1 mol物质完全燃烧素转化的反应热叫做该物质的标准燃烧热。一些物质的标准燃烧热(25 ℃下)如表所示，下列说法正确的是(　　) 物质 化学式 ΔH/(kJ·mol－1) 氢气 H2(g) －285.8 乙烯 C2H4(g) －1 411.0 乙醇 C2H5OH(l) －1 366.8 甲烷 CH4(g) －890.3 A．表示乙醇标准燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1 B．2 g氢气完全燃烧生成1 mol H2O(g)所放出的热量大于285.8 kJ C．常温常压下，C2H4(g)＋H2O(l)===CH3CH2OH(l)的反应热ΔH＝－44.2 kJ·mol－1 D．甲烷完全燃烧时，反应物的总键能大于生成物的总键能 解析　A．燃烧热要求应生成液态水，A项错误；B．水由气态变为液体要放热，则2 g H2完全燃烧生成1 mol气态水放出的热量小于285.8 kJ，B项错误；C．根据题给数据可知，C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 366.8 kJ·mol-1，C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1，结合盖斯定律可知，C2H4(g)＋H2O(l)===CH3CH2OH(l)　ΔH＝－44.2 kJ·mol－1，C项正确；D．甲烷燃烧是放热反应，反应物的总键能小于生成物的总键能，D项错误。故选C。 答案　C 10．(北京丰台区高二期中)研究大气中含氮化合物、含硫化合物的转化具有重要意义。 (1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如图甲(常温常压下测定)： 写出该反应的热化学方程式：____________________________________________。 (2)土壤中的微生物可将大气中的H2S经两步反应氧化成SO，两步反应的能量变化如图乙所示： ①第一步反应为________(选填“放热”或“吸热”)反应，原因是_________。 ②写出第二步反应的热化学方程式：____________________。 ③结合两步反应过程，1 mol H2S(g)全部氧化成SO(aq)时的ΔH＝_________________。 解析　(1)ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝(935＋498－2×630) kJ·mol－1＝ ＋173 kJ·mol－1，故该反应的热化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋173 kJ·mol－1。 (2)①由题图乙可知，第一步反应中反应物能量高于生成物能量，该反应为放热反应；②第二步反应的热化学方程式为S(s)＋O2(g)＋H2O(g)===SO(aq)＋2H＋(aq)　ΔH2＝ －585 kJ·mol－1；③结合两步反应过程，1 mol H2S(g)全部氧化成SO(aq)时总反应为H2S(g)＋2O2(g)===SO(aq)＋2H＋(aq)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－(221＋585) kJ·mol－1＝－806 kJ· mol－1。 答案　(1)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋173 kJ·mol－1 (2)①放热　反应物能量高于生成物能量 ②S(s)＋O2(g)＋H2O(g)===SO(aq)＋2H＋(aq)　ΔH2＝－585 kJ·mol－1 ③－806 kJ·mol－1 11．为合理利用化学能，确保生产安全，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。 (1)已知：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1； CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2。 则反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。 (2)25 ℃、101 kPa时，1 g二甲醚(CH3OCH3)气体完全燃烧生成CO2和液态水，可放出31．65 kJ热量，该反应的热化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单地理解为断开1 mol化学键时所需吸收的能量。下表是部分化学键的键能数据。 化学键 H—H O===O O—H E/(kJ·mol－1) 436 x 463 已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241．8 kJ·mol－1，则x＝________。 解析　(1)将题给两个热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，由①＋②×2可得反应：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)，则有ΔH＝ΔH1＋2ΔH2。(2)25 ℃、101 kPa时，1 g CH3OCH3(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出31．65 kJ热量，则CH3OCH3(g)的燃烧热为31．65 kJ/＝1 455.9 kJ/mol，故CH3OCH3(g)燃烧的热化学方程式为CH3OCH3(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 455.9 kJ/mol。(3)根据反应热与键能的关系，反应：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)的ΔH＝E(H—H)＋E(O===O)－2E(O—H)＝ 436 kJ/mol＋E(O===O)－2×463 kJ/mol＝－241．8 kJ/mol，解得E(O===O)＝496.4 kJ/mol。 答案　(1)ΔH1＋2ΔH2 (2)CH3OCH3(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 455.9 kJ/mol　(3)496.4 12．氢能是理想的清洁能源，人类研究氢能源从未间断过。热化学循环分解水制H2是在水反应体系中加入一种中间物，经历不同的反应阶段，最终将水分解为H2和O2，这是一种节约能源、节省反应物料的技术，如图是热化学循环制氢气的流程： (1)实验测得，1 g H2燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，H—O键能为463 kJ·mol－1，O===O键能为498 kJ·mol－1，计算H—H键能为________kJ·mol－1。 (2)整个流程参与循环的物质是________和____________。(填化学式) (3)汞虽然有毒，但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂，可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气： ①CaBr2＋2H2O===Ca(OH)2＋2HBr↑； ②…… ③HgBr2＋Ca(OH)2===CaBr2＋HgO＋H2O； ④2HgO===2Hg＋O2↑。 反应②的化学方程式为_______________。 (4)H2也可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示，则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)1 g氢气燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量，则2 g氢气即1 mol氢气燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量，则表示氢气燃烧的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1；利用盖斯定律可求H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241．8 kJ· mol－1；设H—H键能为x kJ·mol－1，则有x＋×498－2×463＝－241．8，可得x＝435.2，故H—H键能为435.2 kJ·mol－1。(2)反应①为二氧化硫与碘单质和水反应：SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，反应②为硫酸分解生成二氧化硫、水、氧气：2H2SO4===2SO2↑＋O2↑＋2H2O，反应③为碘化氢分解2HI===H2＋I2，整个流程参与循环的物质是SO2、I2。(3)根据反应③知反应②有HgBr2生成，根据HgBr2知反应①的产物HBr参与反应②，所以反应②为Hg＋2HBr===HgBr2＋H2↑。(4)由三个图可写出相应的热化学方程式：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282 kJ·mol－1①，H2(g)＋O2(g)===H2 O(g)　ΔH＝－241．8 kJ· mol－1②，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－846.3 kJ·mol－1③，由盖斯定律：用“③－(①＋②×3)”得所求反应的ΔH＝＋161．1 kJ·mol－1，则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋161．1 kJ· mol－1。 答案　(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1　435.2　(2)SO2　I2　(3)Hg＋2HBr===HgBr2＋H2↑　(4)CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋161．1 kJ·mol－1 学科网（北京）股份有限公司 $$