内容正文:
1.2 反应热的计算
考点一 盖斯定律及其应用
【例1】(23-24高二下·陕西西安·阶段练习)在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) ΔH2
H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)=S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
【变式】
1.(23-24高二上·宁夏·期末)已知胆矾晶体相关的焓变如图所示,则为
A. B.
C. D.
2.(23-24高二下·安徽六安·期中)已知:①
②
则与反应生成和的热化学方程式为
A.
B.
C.
D.
3.(23-24高二下·安徽阜阳·期中)氮是地球上最丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。
已知:
① ;
② 。
则的为
A. B. C. D.
4.(23-24高二上·吉林·阶段练习)盖斯定律认为能量总是守恒的:化学反应过程一步完成或分步完成,整个过程的热效应是相同的。
已知:H2O(g)═H2O(l) ΔH1
C2H5OH(g)═C2H5OH(l) ΔH2
C2H5OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g ) ΔH3
若使46 g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,反应热为ΔH4,则ΔH4为
A.ΔH2-ΔH3-3ΔH1 B.0.5ΔH2-0.5ΔH3-1.5ΔH1
C.0.5ΔH1-1.5 ΔH2+0.5ΔH3 D.ΔH3-ΔH2+3ΔH1
考点二 反应热的计算
【例2-1】(23-24高二下·云南昆明·阶段练习)已知:25℃和101kPa时,①H2(g)的燃烧热为285.8kJ·mol-1;②CH4(g)的燃烧热为890.3kJ·mol-1;③H2O(g)=H2O(1) △H=-44.0kJ·mol-1.则反应:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的反应热△H为
A.-82.45kJ·mol-1 B.-164.9kJ·mol-1
C.+164.9kJ·mol-1 D.+82.45kJ·mol-l
【例2-2】(23-24高二下·上海·期中)研究表明,利用可催化消除大气污染物和,简化中间反应进程后,相对能量变化如图所示。已知的燃烧热,则的反应热为
A. B. C. D.
【例2-3】(23-24高二下·河南·阶段练习)如表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
物质
标准生成热/
-241.8
-171.8
-485.7
-464.9
根据表中数据所得结论正确的是
A.的燃烧热为
B.完全燃烧1mol ,放热171.8kJ
C.稳定性:
D.
【变式】
1.(22-23高二上·云南临沧·阶段练习)已知:、、的燃烧热分别为、和(a、b、c都大于0)。则反应的为
A. B.
C. D.
2 .(22-23高二上·天津蓟州·阶段练习)已知氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为436 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1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量
A.221 kJ B.557 kJ C.242 kJ D.188 kJ
3.(2024北京海淀·期末)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如下图所示。
已知:若键能是断裂1 mol键所吸收的能量或形成1 mol键所放出的能量,
几种物质中化学键的键能如下表所示。
化学键
中键
中键
中键
中键
中键
键能kJ/mol
463
496
436
138
463
若反应过程中分解了2 mol水,则下列说法不正确的是
A.总反应为 B.过程Ⅰ吸收了926kJ能量
C.过程Ⅱ放出了574kJ能量 D.过程Ⅲ属于放热反应
4.(2026云南保山·期中)已知Fe2O2(s)+C(s)= CO2(g)+2Fe(s) △H=+234.1kJ·mol-1,C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-1,则2Fe(s)+O2(g)=Fe2O3(s)的△H是
A.-824.4kJ·mol-1 B.-627.6kJ·mol-1
C.-744.7kJ·mol-1 D.-169.4kJ·mol-1
考点三 反应热的大小比较
【例3-1】(23-24高二上·广东湛江·阶段练习)下列两组热化学方程式中,有关的关系正确的是
①
②
A.; B.;
C.; D.;
【例3-2】(22-23高二上·天津蓟州·阶段练习)已知常温时红磷比白磷稳定,在下列反应中:
①P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) H= - akJ/mol
②4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) H= - bkJ/mol
若a、b均大于零,则a和b的关系为
A.a<b B.a=b C.a>b D.无法确定
【变式】
1.(23-24高二上·黑龙江大庆·期中)根据以下热化学方程式,和的大小比较错误的是
A. , ,则
B. , ,则
C. , ,则
D. , 则
2 .(23-24高二上·安徽六安·阶段练习)已知:H2S在与不足量的O2反应时,生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH2
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g) ΔH3
判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系正确的是
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH1>ΔH3
3.(23-24高二上·广东深圳·阶段练习)根据以下热化学方程式,△H1和△H2的大小比较不正确的是
A.2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH1;2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) △H2,则△H1<△H2
B.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H1;2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H2,则则△H1<△H2
C.CaO(s)+H2O(l)═Ca(OH)2(s) ΔH1;CaCO3(s)═CaO(s)+CO2(g) ΔH2,则ΔH1<△H2
D.I2(g)+H2(g)═2HI(g) ΔH1;I2(s)+H2(g)═2HI(g) ΔH2,,则△H1<△H2
一、单选题(本题共16题,共44分,第1-10题,每题2分;第11-16题,每题4分。每题只有一个选项为正确答案)
1.(23-24高二下·甘肃庆阳·期末)碘与氢气反应的相关热化学方程式为;,;。下列有关的大小判断正确的是
A. B.
C. D.不能判断
2.(23-24高二下·吉林通化·开学考试)工业上合成氰化氢()的一种反应原理为:。利用下列相关化学键的键能数据,估算该反应的约为
化学键
键能/
414
389
896
436
A. B.
C. D.
3.(2023·江苏徐州 )已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1;H-H、O=O和O-H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a为( )
A.+130 B.-118
C.+350 D.-332
4(2024广西)键能是气态基态原子形成化学键释放的最低能量。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以用于计算化学反应的反应热.下表是一些化学键的键能:
化学键
键能/()
414
489
565
155
根据键能数据计算每消耗时,反应的热效应为
A.放热 B.吸热 C.放热 D.吸热
5(2024·贵州省)完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,为完全吸收生成的CO2,并使之生成正盐Na2CO3,消耗掉0.8mol/L NaOH溶液500mL,则燃烧1mol酒精放出的热量是( )
A.0.2Q B.0.1Q C.5Q D.10Q
6.(22-23高二上·云南临沧·阶段练习)将转化为是含铅物质转化的重要途径。已知:
①
②
则反应的是
A. B.
C. D.
7.(23-24高二上·福建福州·期末)利用CO2催化加氢制二甲醚,可以实现CO2的再利用,该过程中涉及以下两个反应:
①
②
则反应的为
A. B. C. D.
8(23-24高二上·山东聊城·期末)已知① ②C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ,③(a、b、c均>0)。若使酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(单位:)
A. B. C. D.
9.(23-24高二上·甘肃白银·期末)科学家在寻求将太阳能转化成化学能的办法,其中办法之一就是利用太阳能将分解成,再将化学能转化为其他能源。右图是有关的能量循环示意图(已知:H-H键的键能为a ,O—O键的键能为b )。下列有关说法正确的是
A.图中
B.断开1mol H—O键所需要的太阳能为
C.1mol 燃烧生成液态水的能量变化为
D.水蒸气所具有的能量比液态水多kJ
10.(2024高二下·江苏盐城·学业考试)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。
已知:几种物质中化学键的键能如表所示。
化学键
键
键
键
键
键能/()
463
496
436
138
若反应过程中分解了2mol,则下列说法不正确的是
A.总反应为 B.过程Ⅲ属于放热反应
C.过程Ⅱ放出了574kJ能量 D.过程Ⅰ吸收了926kJ能量
12.(22-23高二上·广东广州·期中)下列各组热化学方程式中,ΔH的比较正确的是
①C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH1;C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3; S(g)+O2(g)= SO2(g) ΔH4
③H2(g)+O2(g)= H2O(l) ΔH5:2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) ΔH6
④CaO(s)+ H2O(1)= Ca(OH)2(s) ΔH7; CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(s) ΔH8
A.ΔH1<ΔH2 B.ΔH3<ΔH4
C.ΔH5<ΔH6 D.ΔH7>ΔH8
13.(2024山东淄博·阶段练习)根据以下3个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) △H1 = ―Q1 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)="2S" (s)+2H2O(l) △H 2= ―Q2 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)="2S" (s)+2H2O(g) △H 3= ―Q3 kJ/mol
(已知:H2S完全燃烧生成SO2,不完全燃烧生成S)判断△H1、△H2、△H3三者关系正确的是
A.△H1>△H2>△H3 B.△H1>△H3>△H2
C.△H3>△H2>△H1 D.△H2>△H1>△H3
14.(23-24高二上·河南南阳·阶段练习)将1L0.1mol⋅L﹣1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量,将1L0.5mol⋅L﹣1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出bkJ热量(不考虑醋酸钠水解);将0.5L1mol⋅L﹣1硫酸溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为
A.(5a+2b)kJ B.(5a﹣2b)kJ C.(2b﹣5a)kJ D.(10a+4b)kJ
15.(23-24高二下·山西大同·阶段练习)已知:S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1。某些化学键的键能数据如表所示:
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
S=S
H-S
键能/(kJ/mol)
436
243
431
255
339
下列说法正确的是
A.1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)反应生成HCl(g)时放出370 kJ热量
B.H2(g)与S2(s)反应生成H2S(g)的热化学方程式为2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1
C.反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和
D.1 mol H2S(g)分解吸收的热量比1 mol HCl(g)分解吸收的热量多,所以H2S(g)比HCl(g)稳定
16.(23-24高二上·全国·随堂练习)下列有关能量转化的说法不正确的是
A.时,碳的燃烧热为
B.转化Ⅱ的热化学方程式为
C.在反应中,反应物的总键能大于生成物的总键能
D.由碳转化为一氧化碳的热化学方程式为
二、非选择题(本大题共4小题,共56分)
17.(23-24高二上·海南·期中)热化学方程式是一种能够表明反应释放或吸收热量的热化学方程式。
(1)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-846.3kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=+2.8kJ·mol-1
③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH= 。
(2)已知下列反应的反应热:
①CH3COOH(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
③2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(1) ΔH=-488.3kJ/mol
请写出H2燃烧热的热化学方程式 。
(3)在101kPa下,CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和393.5kJ/mol,则CH4(g)分解为H2(g)、C(s)的热化学方程式 。
18.(23-24高二下·宁夏石嘴山·阶段练习)甲醇作为燃料,在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
(1)甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知:25°C、101 kPa 时,1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水,放出5518kJ热量。该反应燃烧热的热化学方程式为 。
(2)甲醇的合成以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如下图所示。
①补全上图:图中A处应填入 。
②该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的ΔH 。(填“变大”“变小”或“不变”)
(3)已知下列反应的焓变
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1= -870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5kJ/mol
③2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) ΔH3= -285.8kJ/mol
试计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l)的焓变ΔH= 。
19.(22-23高二上·云南临沧·阶段练习)试回答下列有关热化学问题。
(1)根据键能数据计算的反应热 。
化学键
键能
414
489
565
155
(2)催化重整反应为。
已知:
该催化重整反应的 。
(3)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:
反应I:
反应Ⅲ:
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
(4)工业上常用磷精矿和硫酸反应制备磷酸。已知时:
则和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。
(5)已知:钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,与反应生成和的热化学方程式为 。
20.(23-24高二下·山东青岛·阶段练习)回答下列问题:
(1)在微生物作用的条件下,经过两步反应被氧化成。两步反应的能量变化示意图如下:
①第一步反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是 。
②1mol全部氧化成的热化学方程式是 。
(2)已知:
①
②
则与反应放出509kJ热量时,电子转移数目为 。
(3)已知,蒸发1mol需要吸收的能量为30kJ,其他相关数据如下表:
物质
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
436
200
则表中= 。
(4)丙烷燃烧可以通过以下两种途径:
途径Ⅰ:
途径Ⅱ:
(、、、均为正值)
按途径Ⅱ反应,1mol完全燃烧时放出的热量为 kJ(用含、、的代数式表示),等量的丙烷通过两种途径完全燃烧时,途径Ⅰ放出的热量 (填“大于”、“小于”或“等于”)途径Ⅱ放出的热量。
(5)直接排放含的烟气会形成酸雨,危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理气体。1mol完全燃烧生成气态水和1mol燃烧的能量变化如下图所示:
在催化剂作用下,可以还原生成单质、和,写出该反应的热化学方程式:
(6)已知25℃、101kpa时,一些物质的燃烧热为:
化学式
/(kJ/mol)
-283.0
-285.8
-726.5
完成和生成的热化学方程式 。
(7)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减少二氧化碳的排放。有一种用生产甲醇燃料的方法:
已知:①
②
③
④
则表示摩尔燃烧焓的热化学方程式为
1
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$$
1.2 反应热的计算
考点一 盖斯定律及其应用
【例1】(23-24高二下·陕西西安·阶段练习)在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) ΔH2
H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)=S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
【答案】D
【解析】已知:
①H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) ΔH1
②2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) ΔH2
③H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g) ΔH3
根据盖斯定律(①+②-3×③)可得2S(g)=S2(g) ΔH4=ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
故选D。
【变式】
1.(23-24高二上·宁夏·期末)已知胆矾晶体相关的焓变如图所示,则为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据盖斯定律可知,ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5;故选A。
2.(23-24高二下·安徽六安·期中)已知:①
②
则与反应生成和的热化学方程式为
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】据盖斯定律,反应①-反应②得,则,则C正确,A、B错误;或反应①×2-反应②×2得,则,则D错误,故答案为:C。
3.(23-24高二下·安徽阜阳·期中)氮是地球上最丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。
已知:
① ;
② 。
则的为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,由①②得:,答案选A。
4.(23-24高二上·吉林·阶段练习)盖斯定律认为能量总是守恒的:化学反应过程一步完成或分步完成,整个过程的热效应是相同的。
已知:H2O(g)═H2O(l) ΔH1
C2H5OH(g)═C2H5OH(l) ΔH2
C2H5OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g ) ΔH3
若使46 g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,反应热为ΔH4,则ΔH4为
A.ΔH2-ΔH3-3ΔH1 B.0.5ΔH2-0.5ΔH3-1.5ΔH1
C.0.5ΔH1-1.5 ΔH2+0.5ΔH3 D.ΔH3-ΔH2+3ΔH1
【答案】D
【解析】①H2O(g)═H2O(l) ΔH1
②C2H5OH(g)═C2H5OH(l) ΔH2
③C2H5OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g ) ΔH3
46 g酒精其物质的量为1mol,根据盖斯定律可知③-②+3①可得C2H5OH(l)+ 3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l ) ΔH4=ΔH3 -ΔH2+ 3ΔH1,综上所述故选D。
考点二 反应热的计算
【例2-1】(23-24高二下·云南昆明·阶段练习)已知:25℃和101kPa时,①H2(g)的燃烧热为285.8kJ·mol-1;②CH4(g)的燃烧热为890.3kJ·mol-1;③H2O(g)=H2O(1) △H=-44.0kJ·mol-1.则反应:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的反应热△H为
A.-82.45kJ·mol-1 B.-164.9kJ·mol-1
C.+164.9kJ·mol-1 D.+82.45kJ·mol-l
【答案】B
【解析】根据燃烧热的定义可以得出①:H2(g)+O2(g)=H2O(1) △H=-285.8kJ/mol;②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H=-890.3kJ/mol;③H2O(g)=H2O(1) △H=-44.0kJ/mol,则CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)作为目标反应,目标反应=4①-②-2③,其焓变△H4=[4×(-285.8)-(-890.3)-2×(-44)]kJ/mol=-164.9kJ/mol。
故选B。
【例2-2】(23-24高二下·上海·期中)研究表明,利用可催化消除大气污染物和,简化中间反应进程后,相对能量变化如图所示。已知的燃烧热,则的反应热为
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由图可知反应物和最终产物的能量差为(330-123)+(229-77)=359kJ,此反应为放热反应,,选C。
【例2-3】(23-24高二下·河南·阶段练习)如表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
物质
标准生成热/
-241.8
-171.8
-485.7
-464.9
根据表中数据所得结论正确的是
A.的燃烧热为
B.完全燃烧1mol ,放热171.8kJ
C.稳定性:
D.
【答案】C
【解析】A.生成气态水的反应热不是燃烧热,故A说法错误;
B.CH2=CHCH2OH(g)的标准生成热不等于其燃烧热,故B说法错误;
C.物质的能量越低越稳定,故C说法正确;
D.CH2=CHCH2OH(g)+H2O(g)⇌HOCH2CH2CH2OH(g) ΔH=ΔHf(HOCH2CH2CH2OH)-[ΔHf(CH2=CHCH2OH) +ΔHf(H2O)] =-464.9kJ⋅mol−1- (-171.8kJ⋅mol−1-241.8kJ⋅mol−1) =-51.3kJ⋅mol−1,故D说法错误;
故本题选C。
【变式】
1.(22-23高二上·云南临沧·阶段练习)已知:、、的燃烧热分别为、和(a、b、c都大于0)。则反应的为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】CO燃烧的热化学方程式为① ;燃烧的热化学方程式为② ;燃烧的热化学方程式为③ 。依据盖斯定律,反应可由①×2+②×2-③得到,其焓变,故选A。
2 .(22-23高二上·天津蓟州·阶段练习)已知氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为436 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1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量
A.221 kJ B.557 kJ C.242 kJ D.188 kJ
【答案】C
【解析】1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时的热化学方程式为:;=反应物的键能和-生成物的键能和=kJ/mol= -242kJ/mol,则1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量242kJ,故C正确;
故选:C。
3.(2024北京海淀·期末)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如下图所示。
已知:若键能是断裂1 mol键所吸收的能量或形成1 mol键所放出的能量,
几种物质中化学键的键能如下表所示。
化学键
中键
中键
中键
中键
中键
键能kJ/mol
463
496
436
138
463
若反应过程中分解了2 mol水,则下列说法不正确的是
A.总反应为 B.过程Ⅰ吸收了926kJ能量
C.过程Ⅱ放出了574kJ能量 D.过程Ⅲ属于放热反应
【答案】D
【解析】A.反应过程中分解了2 mol水,由图可知,生成了2molH2和1molO2,总反应为:,故A正确;
B.过程Ⅰ中断裂了2mol中键,吸收能量,故B正确;
C.过程Ⅱ中生成1mol中键和1mol中键,放出能量,故C正确;
D.过程Ⅲ断裂2mol中键,吸收463×2=926 kJ能量,生成1mol中键,释放436kJ能量,即总体上吸收了490kJ能量,为吸热反应,故D错误;
故选D。
4.(2026云南保山·期中)已知Fe2O2(s)+C(s)= CO2(g)+2Fe(s) △H=+234.1kJ·mol-1,C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-1,则2Fe(s)+O2(g)=Fe2O3(s)的△H是
A.-824.4kJ·mol-1 B.-627.6kJ·mol-1
C.-744.7kJ·mol-1 D.-169.4kJ·mol-1
【答案】A
【解析】①Fe2O2(s)+C(s)= CO2(g)+2Fe(s) △H=+234.1kJ·mol-1② C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-1,根据盖斯定律:②×-①,得2Fe(s)+O2(g)=Fe2O3(s) △H=-824.4kJ·mol-1,答案选A。
考点三 反应热的大小比较
【例3-1】(23-24高二上·广东湛江·阶段练习)下列两组热化学方程式中,有关的关系正确的是
①
②
A.; B.;
C.; D.;
【答案】D
【解析】根据盖斯定律,ΔH2=ΔH1+6ΔH3;因H2O(g)能量高于H2O(l),故相同条件下C2H6和O2反应生成H2O(g)比生成H2O(l)放热少,两者ΔH均为负值,故ΔH1>ΔH2;Ba(OH)2与浓硫酸反应,浓硫酸溶于水放热,且生成BaSO4沉淀放热,故放热比Ba(OH)2与HNO3反应多,即ΔH4<ΔH5,故选D。
【例3-2】(22-23高二上·天津蓟州·阶段练习)已知常温时红磷比白磷稳定,在下列反应中:
①P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) H= - akJ/mol
②4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) H= - bkJ/mol
若a、b均大于零,则a和b的关系为
A.a<b B.a=b C.a>b D.无法确定
【答案】C
【解析】①P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)ΔH =-akJ/mol(a>0);
②4P(红磷,s)++5O2(g)=2P2O5(s);ΔH=-bkJ/mol(b>0);根据盖斯定律可知,①-②即得到P4(白磷,s)=4P(红磷,s),结合常温时红磷比白磷稳定,所以反应热△H=-akJ/mol+bkJ/mol<0,所以a大于b;
故选C。
【变式】
1.(23-24高二上·黑龙江大庆·期中)根据以下热化学方程式,和的大小比较错误的是
A. , ,则
B. , ,则
C. , ,则
D. , 则
【答案】B
【解析】A.已知 ,根据盖斯定律可得,即,故A正确;
B.已知为放热反应,根据盖斯定律可得,即,故B错误;
C.已知为吸热反应,,为放热反应,,即,故C正确;
D.已知氯元素的非金属性强于溴元素,因此氯气与氢气反应放出的热量多余溴与氢气,又因放热焓变为负值,放热越多焓变值越小,即,故D正确;
故答案选B选项。
2 .(23-24高二上·安徽六安·阶段练习)已知:H2S在与不足量的O2反应时,生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH2
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g) ΔH3
判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系正确的是
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH1>ΔH3
【答案】A
【解析】H2S与O2的反应为放热反应,焓变ΔH<0,等量的H2S反应越完全,放出的热量越多,焓变ΔH越小,则ΔH2>ΔH1;反应②生成的为H2O(l),反应③生成的为H2O(g),H2O(g)→H2O(l)时放热,则ΔH3>ΔH2,所以ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系为ΔH3>ΔH2>ΔH1。
故选A。
3.(23-24高二上·广东深圳·阶段练习)根据以下热化学方程式,△H1和△H2的大小比较不正确的是
A.2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH1;2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) △H2,则△H1<△H2
B.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H1;2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H2,则则△H1<△H2
C.CaO(s)+H2O(l)═Ca(OH)2(s) ΔH1;CaCO3(s)═CaO(s)+CO2(g) ΔH2,则ΔH1<△H2
D.I2(g)+H2(g)═2HI(g) ΔH1;I2(s)+H2(g)═2HI(g) ΔH2,,则△H1<△H2
【答案】A
【解析】A.将热化学方程式依次编号为①、②,②放出的热量为①放出的热量再加上S(s)燃烧所放出的热量,由于反应放热,带负号,则,A错误;
B.液态水比气态水稳定,生成液态水放出的热量多,则△H1<△H2,B正确;
C.将热化学方程式依次编号为①、②,①为放热反应,△H1<0,②为吸热反应,ΔH2>0,ΔH1<△H2,C正确;
D.固态I2比气态I2稳定,气态碘反应放出的热量多,则△H1<△H2,D正确;
故选A。
一、单选题(本题共16题,共44分,第1-10题,每题2分;第11-16题,每题4分。每题只有一个选项为正确答案)
1.(23-24高二下·甘肃庆阳·期末)碘与氢气反应的相关热化学方程式为;,;。下列有关的大小判断正确的是
A. B.
C. D.不能判断
【答案】A
【解析】两个热化学方程式的区别是I2的状态不同导致∆H不同,气态I2的能量高于固态I2的能量,反应过程中放热更多,故>,故选A;
2.(23-24高二下·吉林通化·开学考试)工业上合成氰化氢()的一种反应原理为:。利用下列相关化学键的键能数据,估算该反应的约为
化学键
键能/
414
389
896
436
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A.根据分析可得,该反应的约为,A正确;
B.根据分析可得,该反应的约为,B错误;
C.根据分析可得,该反应的约为,C错误;
D.根据分析可得,该反应的约为,D错误;
故选A。
3.(2023·江苏徐州 )已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1;H-H、O=O和O-H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a为( )
A.+130 B.-118
C.+350 D.-332
【答案】A
【解析】已知①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1
②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1
①×2-②得:2H2O(g)=O2(g)+2H2(g)△H=(2a+220)kJ•mol-1,根据键能可知4×462-496-2×436=2a+220,解得a=130。故答案选A。
4(2024广西)键能是气态基态原子形成化学键释放的最低能量。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以用于计算化学反应的反应热.下表是一些化学键的键能:
化学键
键能/()
414
489
565
155
根据键能数据计算每消耗时,反应的热效应为
A.放热 B.吸热 C.放热 D.吸热
【答案】A
【解析】由题给信息可知,断裂化学键所吸收的总能量-形成化学键所释放的总能量,因此放热放热;故A符合题意。
综上所述,答案为A。
5(2024·贵州省)完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,为完全吸收生成的CO2,并使之生成正盐Na2CO3,消耗掉0.8mol/L NaOH溶液500mL,则燃烧1mol酒精放出的热量是( )
A.0.2Q B.0.1Q C.5Q D.10Q
【答案】D
【解析】n(NaOH)=0.5L×0.8mol/L=0.4mol,则由CO2~2NaOH可知,n(CO2)=0.2mol,则n(C2H6O)=×n(CO2)=0.1mol,放出的热量为Q,所以1mol乙醇完全燃烧放出的热量为10Q,
答案选D。
6.(22-23高二上·云南临沧·阶段练习)将转化为是含铅物质转化的重要途径。已知:
①
②
则反应的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据盖斯定律,由反应①+②×2得反应,故选C。
7.(23-24高二上·福建福州·期末)利用CO2催化加氢制二甲醚,可以实现CO2的再利用,该过程中涉及以下两个反应:
①
②
则反应的为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题干信息可知,反应① ,反应② 可知,2①+②可得反应,根据盖斯定律可知,=,故答案为:A。
8(23-24高二上·山东聊城·期末)已知① ②C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ,③(a、b、c均>0)。若使酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(单位:)
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】①
②C2H5OH(g)=C2H5OH(l)
③(a、b、c均>0)
根据盖斯定律,①×3-②+③得,C2H5OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3a-b+c)kJ•mol-1,故选:A。
9.(23-24高二上·甘肃白银·期末)科学家在寻求将太阳能转化成化学能的办法,其中办法之一就是利用太阳能将分解成,再将化学能转化为其他能源。右图是有关的能量循环示意图(已知:H-H键的键能为a ,O—O键的键能为b )。下列有关说法正确的是
A.图中
B.断开1mol H—O键所需要的太阳能为
C.1mol 燃烧生成液态水的能量变化为
D.水蒸气所具有的能量比液态水多kJ
【答案】C
【解析】A.水的分解为吸热反应,A错误;
B.根据△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和,可得:,,B错误;
C.的燃烧热为101kPa时,1mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量,C正确;
D.没有指明水蒸气的物质的量,D错误;
故选C。
10.(2024高二下·江苏盐城·学业考试)中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。
已知:几种物质中化学键的键能如表所示。
化学键
键
键
键
键
键能/()
463
496
436
138
若反应过程中分解了2mol,则下列说法不正确的是
A.总反应为 B.过程Ⅲ属于放热反应
C.过程Ⅱ放出了574kJ能量 D.过程Ⅰ吸收了926kJ能量
【答案】B
【解析】.反应过程中分解了2 molH2O,由图可知,生成了2molH2和1molO2,总反应为:,故A正确;
B.过程Ⅲ断裂2molH2O2中H-O键,吸收463×2=926 kJ能量,生成1molH2中H-H键,释放436kJ能量,即总体上吸收了490kJ能量,为吸热反应,故B错误;
C.过程Ⅱ中生成1molH2O2中O-O键和1molH2中H-H键,放出(138+436)kJ=574kJ能量,故C正确;
D.过程Ⅰ中断裂了2molH2O中H-O键,吸收能量(463×2)kJ=926kJ,故D正确;
故选B。
12.(22-23高二上·广东广州·期中)下列各组热化学方程式中,ΔH的比较正确的是
①C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH1;C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3; S(g)+O2(g)= SO2(g) ΔH4
③H2(g)+O2(g)= H2O(l) ΔH5:2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) ΔH6
④CaO(s)+ H2O(1)= Ca(OH)2(s) ΔH7; CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(s) ΔH8
A.ΔH1<ΔH2 B.ΔH3<ΔH4
C.ΔH5<ΔH6 D.ΔH7>ΔH8
【答案】A
【解析】A.①等质量的C完全燃烧即发生反应C(s)+O2(g)= CO2(g)放出的热量比不完全燃烧即发生反应C(s)+O2(g)=CO(g)放出的热量更多,故有0>ΔH2>ΔH1,A正确;
B.②等质量的S固体时具有的总能量比气态时小,故等质量的硫发生反应S(s)+O2(g)=SO2(g)放出的热量小于硫发生S(g)+O2(g)= SO2(g)放出的热量,故0>ΔH3>ΔH4,B错误;
C.根据反应热与方程式的计量系数呈正比,故③H2(g)+O2(g)= H2O(l),2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) ,2ΔH5=ΔH6<0,则有ΔH5>ΔH6,C错误;
D.④CaO(s)+ H2O(1)= Ca(OH)2(s)是放热反应,即ΔH7<0,而CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(s)为吸热反应,即ΔH8>0,则有ΔH7<ΔH8,D错误;
故答案为:A。
13.(2024山东淄博·阶段练习)根据以下3个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) △H1 = ―Q1 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)="2S" (s)+2H2O(l) △H 2= ―Q2 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)="2S" (s)+2H2O(g) △H 3= ―Q3 kJ/mol
(已知:H2S完全燃烧生成SO2,不完全燃烧生成S)判断△H1、△H2、△H3三者关系正确的是
A.△H1>△H2>△H3 B.△H1>△H3>△H2
C.△H3>△H2>△H1 D.△H2>△H1>△H3
【答案】C
【解析】已知①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)△H=-Q1 kJ/mol,②2H2S(g)+O2(g)="2S" (s)+2H2O(l)△H=-Q2 kJ/mol,③2H2S(g)+O2(g)="2S" (s)+2H2O(g)△H=-Q3kJ/mol,①与②相比较,由于S→SO2放热,则Q1>Q2,②与③相比较,由于H2O(l)→H2O(g)吸热,则Q2>Q3,则Q1>Q2>Q3,而△H为负值,所以△H3>△H2>△H1,故选C。
14.(23-24高二上·河南南阳·阶段练习)将1L0.1mol⋅L﹣1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量,将1L0.5mol⋅L﹣1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出bkJ热量(不考虑醋酸钠水解);将0.5L1mol⋅L﹣1硫酸溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为
A.(5a+2b)kJ B.(5a﹣2b)kJ C.(2b﹣5a)kJ D.(10a+4b)kJ
【答案】A
【解析】将H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应,涉及的离子方程式有
,;将BaCl2溶液与足量稀硫酸反应,涉及的离子方程式为:;将HCl溶液与足量CH3COONa溶液反应,涉及的离子方程式为:,据此作答。
BaCl2的物质的量为0.1mol,将BaCl2溶液与足量稀硫酸反应,涉及的离子方程式为:,生成0.1molBaSO4,放出akJ热量;HCl溶液的物质的量为0.5mol,将HCl溶液与足量CH3COONa溶液反应,涉及的离子方程式为,生成0.5molCH3COOH,放出b kJ热量;所以H2SO4的物质的量为0.5mol,将H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应,涉及的离子方程式有,,生成0.5molBaSO4,1molCH3COOH,溶液反应放出的热量为(5a+2b)kJ,故选A。
15.(23-24高二下·山西大同·阶段练习)已知:S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1。某些化学键的键能数据如表所示:
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
S=S
H-S
键能/(kJ/mol)
436
243
431
255
339
下列说法正确的是
A.1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)反应生成HCl(g)时放出370 kJ热量
B.H2(g)与S2(s)反应生成H2S(g)的热化学方程式为2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1
C.反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和
D.1 mol H2S(g)分解吸收的热量比1 mol HCl(g)分解吸收的热量多,所以H2S(g)比HCl(g)稳定
【答案】C
【解析】A.反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的ΔH=E(Cl—Cl)+E(H—H)-2E(H—Cl)=(243 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1)-2×431 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1,当2 mol Cl2(g)与1 mol H2(g)反应时,只有1 mol Cl2(g)参加反应,所以放出的热量为183 kJ,A错误;
B.根据表中键能数据可得热化学方程式:2H2(g)+S2(g)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1,结合S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1可得热化学方程式:2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-224.5 kJ·mol-1,B错误;
C.对于一个化学反应来说,它的反应焓变可以通过反应物和生成物之间的键能差来计算。具体地,反应焓变等于所有生成物键能的总和减去所有反应物键能的总和。这个公式可以表示为:反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,C正确;
D.由于H—Cl的键能大于H—S,所以HCl(g)比H2S(g)稳定,D错误;
故选C。
16.(23-24高二上·全国·随堂练习)下列有关能量转化的说法不正确的是
A.时,碳的燃烧热为
B.转化Ⅱ的热化学方程式为
C.在反应中,反应物的总键能大于生成物的总键能
D.由碳转化为一氧化碳的热化学方程式为
【答案】C
【解析】A.时,的燃烧热为完全燃烧生成二氧化碳所放出的热量,所以碳的燃烧热为,故A正确;
B.转化Ⅱ为和反应生成放出热量,则和反应生成放出热量,则转化Ⅱ的热化学方程式为,故B正确;
C.据图知,碳和氧气反应生成二氧化碳时放出热量,焓变=反应物总键能-生成物总键能,说明反应物总键能小于生成物总键能,故C错误;
D.据图知,与反应转化为时放出热量为,所以由碳转化为一氧化碳的热化学方程式为,故D正确;
答案选C。
二、非选择题(本大题共4小题,共56分)
17.(23-24高二上·海南·期中)热化学方程式是一种能够表明反应释放或吸收热量的热化学方程式。
(1)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-846.3kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=+2.8kJ·mol-1
③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH= 。
(2)已知下列反应的反应热:
①CH3COOH(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
③2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(1) ΔH=-488.3kJ/mol
请写出H2燃烧热的热化学方程式 。
(3)在101kPa下,CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和393.5kJ/mol,则CH4(g)分解为H2(g)、C(s)的热化学方程式 。
【答案】(1)+291.3kJ·mol-1
(2)H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8kJ•mol-1
(3)CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH=+74.8kJ•mol-1
【解析】(1)根据盖斯定律,方程式①+2×②-2×③可得CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g),则ΔH=-846.3kJ·mol-1+2.8kJ·mol-1×2-(-566.0kJ·mol-1×2)= +291.3kJ·mol-1;
(2)根据盖斯定律,方程式(①+③-2×②)×可得H2(g)+O2(g)=H2O(l),则△H=(-870.3kJ/mol-488.3kJ/mol+393.5kJ/mol×2)×=-285.8kJ•mol-1,H2燃烧热的热化学方程式为:H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8kJ•mol-1;
(3)根据题中信息,可写出热化学方程式:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol;
②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol;
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol;
由盖斯定律,方程式①-2×②-③可得CH4(g)=C(s)+2H2(g),ΔH=-890.3 kJ/mol-2×(-285.8 kJ/mol)+393.5kJ/mol=+74.8kJ•mol-1,则CH4(g)分解为H2(g)、C(s)的热化学方程式为:CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH=+74.8kJ•mol-1。
18.(23-24高二下·宁夏石嘴山·阶段练习)甲醇作为燃料,在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
(1)甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知:25°C、101 kPa 时,1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水,放出5518kJ热量。该反应燃烧热的热化学方程式为 。
(2)甲醇的合成以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如下图所示。
①补全上图:图中A处应填入 。
②该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的ΔH 。(填“变大”“变小”或“不变”)
(3)已知下列反应的焓变
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1= -870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5kJ/mol
③2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) ΔH3= -285.8kJ/mol
试计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l)的焓变ΔH= 。
【答案】(1)C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ·mol-1
(2) 1molCO2(g)+3molH2(g) 不变
(3)-202.5kJ/mol
【解析】(1)25°C、101 kPa 时,1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水,放出5518kJ热量,则该反应燃烧热的热化学方程式为:C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ·mol-1;
(2)①A为反应物,结合生成物及原子守恒可知,图中A处应填入:1molCO2(g)+3molH2(g);
②催化剂不改变反应的始、终态,则加入催化剂后,该反应的△H不变;
(3)已知下列反应的焓变:
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1= -870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5kJ/mol
③2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) ΔH3= -285.8kJ/mol
结合盖斯定律可知,②×2+③-①得到反应:2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l),故其焓变ΔH=(-393.5kJ/mol)2+( -285.8kJ/mol)-( -870.3kJ/mol)= -202.5kJ/mol。
19.(22-23高二上·云南临沧·阶段练习)试回答下列有关热化学问题。
(1)根据键能数据计算的反应热 。
化学键
键能
414
489
565
155
(2)催化重整反应为。
已知:
该催化重整反应的 。
(3)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:
反应I:
反应Ⅲ:
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
(4)工业上常用磷精矿和硫酸反应制备磷酸。已知时:
则和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。
(5)已知:钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,与反应生成和的热化学方程式为 。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
【解析】(1)(反应物键能总和)(生成物键能总和);
(2)将题给三个反应依次编号为①②③:
根据盖斯定律,由可得;
(3)由题图可知,反应Ⅱ的化学方程式为。根据盖斯定律,反应(反应反应Ⅲ)可得;
(4)已知:①
②
则根据盖斯定律可知即得到和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是;
(5)据图写出热化学方程式:①;
②,由可得:。
20.(23-24高二下·山东青岛·阶段练习)回答下列问题:
(1)在微生物作用的条件下,经过两步反应被氧化成。两步反应的能量变化示意图如下:
①第一步反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是 。
②1mol全部氧化成的热化学方程式是 。
(2)已知:
①
②
则与反应放出509kJ热量时,电子转移数目为 。
(3)已知,蒸发1mol需要吸收的能量为30kJ,其他相关数据如下表:
物质
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
436
200
则表中= 。
(4)丙烷燃烧可以通过以下两种途径:
途径Ⅰ:
途径Ⅱ:
(、、、均为正值)
按途径Ⅱ反应,1mol完全燃烧时放出的热量为 kJ(用含、、的代数式表示),等量的丙烷通过两种途径完全燃烧时,途径Ⅰ放出的热量 (填“大于”、“小于”或“等于”)途径Ⅱ放出的热量。
(5)直接排放含的烟气会形成酸雨,危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理气体。1mol完全燃烧生成气态水和1mol燃烧的能量变化如下图所示:
在催化剂作用下,可以还原生成单质、和,写出该反应的热化学方程式:
(6)已知25℃、101kpa时,一些物质的燃烧热为:
化学式
/(kJ/mol)
-283.0
-285.8
-726.5
完成和生成的热化学方程式 。
(7)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减少二氧化碳的排放。有一种用生产甲醇燃料的方法:
已知:①
②
③
④
则表示摩尔燃烧焓的热化学方程式为
【答案】(1) 放热 反应物的总能量大于生成物的总能量
(2)2NA
(3)369
(4) 等于
(5)
(6)
(7)
【解析】(1)①由第一步反应的能量变化示意图可以看出反应物的总能量高于生成物的总能量,所以第一步反应是放热反应。
②由两步反应的能量变化示意图可以得到:第一步反应的热化学方程式为,第二步反应的热化学方程式为,根据盖斯定律可得1mol全部氧化成的热化学方程式。
(2)由反应①和反应②根据盖斯定律可得到与反应的热化学方程式为:,反应放出509kJ热量时,参加反应的一氧化碳的物质的量为1mol,转移电子物质的量为2mol,转移电子数为2NA。
(3)由蒸发1mol需要吸收的能量为30kJ可知,所以的键能为230kJ,,所以a=369。
(4)①根据途径Ⅱ的三个反应:①
②
③
根据盖斯定律可得:1mol丙烷完全燃烧的反应(①×2+②+③)×,,1mol完全燃烧放出热量为-()kJ
②根据盖斯定律,等量的丙烷燃烧时,不管是一步完成还是多步完成,反应放出的热量相等。
(5)根据反应的能量图可以得到热化学方程式
①
②
由盖斯定律可得,
(6)由表格中的燃烧热可以得到热化学方程式为:
①
②
③
由盖斯定律可得:,
(7)①
②
③
④
由盖斯定律得:-②+①-③× -④×2得
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