2026届高三化学第一轮复习 化学反应热的有关计算专题练习
2025-06-15
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内容正文:
2026届高三化学第一轮复习 化学反应热的有关计算专题练习
1.2022年11月29日,神舟十五号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。11月30日,神舟十四号航天员乘组在空间站胜利会师。
(1)肼()是一种可燃性液体,可用作火箭燃料。在常温常压下,已知16g气态肼在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水,放出312.0kJ热量,则肼的燃烧热化学方程式可表示为 。
(2)搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭所用的燃料为肼和四氧化二氮。
已知:
利用(1)中所得,和反应生成液态水的热化学方程式为: 。
(3)可通过制备氨来进一步制取。拆开1mol共价键所需吸收的能量如下表:
共价键
H-H
N≡N
N-H
吸收的能量/kJ
436
946
391
①和完全反应为 (填“吸收”或“放出”) kJ能量;
②事实上,将和放入反应容器中,使它们充分反应,反应的总热量变化的绝对值 计算值的绝对值(填“>”、“=”或“<”)。
(4)目前,大部分的载人航天器通过萨巴蒂尔循环实现元素的循环和能量的充分利用,其流程图为:
已知:25℃和101kPa时,①的燃烧热
②的燃烧热
③
则萨巴蒂尔反应:的 。
2.已知:25℃时,燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,
(1)写出表示燃烧热的热化学反应方程式 。
(2)关于热化学方程式: 的说法正确的是
A.热化学方程式中化学计量数表示分子数 B.该反应大于零
C.该反应的 D.该反应可表示36g水分解时的热效应
3.已知几种含碳物质间的转化及能量变化关系如图所示。
(1)写出表示CO燃烧热的热化学方程式: 。
(2)反应 ,该反应中反应物的总键能 (填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总键能。若18gC(s)与反应,完全转化成,需要 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
(3)在25℃、101kPa下,30g由和CO组成的混合气体完全燃烧生成和液态水,放出热量1031.8kJ。则混合气体中和CO的物质的量分别为 mol、 mol。
4.化学反应过程伴随有热量的变化。
(1)在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I:
反应Ⅱ:
总反应:
则反应I的 。
(2)利用CH4可制备乙烯及合成气(CO、H2)。
①有关化学键键能(E)的数据如下表:
化学键
H—H
C=C
C—C
C—H
E(kJ/mol)
a
b
c
d
则 。(用a、b、c、d表示)
②制备合成气反应历程分两步(步骤I、步骤Ⅱ,反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图:
步骤1反应的焓变为 kJ/mol(选用E1~E5的关系式表示)。
③反应的焓变为,与步骤1焓变相比, (填“>”或“<)。
(3)一定条件下,由稳定单质反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热()。下图为VIA族元素(O、S、Se、Te)氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。已知非金属元素气态氢化物的稳定性越强,其氢化物的生成热越小。硫化氢发生分解反应的热化学方程式为 。
5.根据已知,回答下列问题。
(1)在、下,甲烷燃烧生成和液态水时放热。则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为 。
(2)常温常压下,断裂(理想)气体分子化学键所吸收的能量或形成(理想)气体分子化学键所放出的能量称为键能,下表是一些键能数
化学键
键能
化学键
键能
化学键
键能
C-H
414
C-F
489
H-F
565
436
391
158
根据键能数据计算以下反应的反应热: 。
(3)随着科学技术的进步,人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池,以满足不同的需求。有一类甲醇质子交换膜燃料电池,需将甲醇蒸气转化为氢气,两种反应原理是
A.
B.
由上述方程式可知,的燃烧热 (填“大于”、“等于”或“小于”)
(4)火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼作氧化剂,有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。
已知:
请写出肼和氟气反应的热化学方程式: 。
6.计算题
(1)硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为: 。
(2)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl(g)+HCl(g) ΔH1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g) ΔH3
反应③的ΔH3= (用ΔH1、ΔH2表示)。
(3)实现反应对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义。
已知:
则= 。
(4)我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法高炉内可能发生的反应:
①C(s) +O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(s) + CO2(g)= 2CO(g) △H2=+172.5 kJ/mol
③4CO(g) + Fe3O4(s)=4CO2(g)+3Fe(s) △H3=-13.7 kJ/mol
则:3Fe(s)+2O2(g)= Fe3O4(s) △H= 。
7.回答下列问题
(1)在25℃、101kPa下,1g甲醇()液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出QkJ的热量,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为: 。
(2)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为 。
已知:碳的燃烧热, , ,则x为 kJ/mol。
(3)一定条件下,在水溶液中所含离子、、、、各1mol,其相对能量的大小如图所示(各离子在图中用氯元素的相应化合价表示),则反应的 kJ/mol。
8.回答下列问题
(1)温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点,CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体,其工艺过程中涉及如下反应:
反应①CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1
反应②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2KJ·mol-1
反应③CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3=-35.6kJ·mol-1
已知:O2(g)+H2(g)H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1,则ΔH1= kJ·mol-1。
(2)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101kPa,32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成水蒸气和氮气,放出热量624kJ(25°C),N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是 。
9.已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(1);△H=-571.6 kJ/mol、2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566 kJ/mol;完全燃烧30 g与H2的相对密度为7.5的水煤气。
(1)求混合气体中各成分的物质的量是多少 ?
(2)所放出的热量是多少 ?
10.生产、生活中的化学反应都伴随着能量的变化。回答下列问题:
Ⅰ.分子可形成单斜硫和斜方硫,转化过程如下: 。
(1)则常温下,S(单斜)与S(斜方)中较稳定的是 [填“S(单斜)”或“S(斜方)”]。
Ⅱ.丙烷(C3H8)常用作运动会火炬燃料。
(2)如图是一定量丙烷完全燃烧生成和过程中的能量变化图。丙烷的燃烧热(ΔH)为 。
Ⅲ.水煤气是由和CO组成的混合气体,在工业上常用作燃料。已知:;
。
(3)现取67.2L(标准状况)水煤气,使其完全燃烧生成和,测得反应共放热,则水煤气中与CO的物质的量之比是 。
Ⅳ.盖斯定律:不管化学过程是一步完成或分多步完成,整个过程的总热效应相同。
①反应分两步进行:
(ⅰ)
(ⅱ)
(4)下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是 (填标号)。
A. B. C. D.
②已知:
(5)若将46g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为 kJ(用含Q1、Q2、Q3的代数式表示)。
Ⅴ.下表中的数据表示断裂1mol化学键需消耗的能量(即键能,单位为kJ/mol):
化学键
H-H
H-Cl
键能
436
431
热化学方程式:。
(6)则键的键能为 。
11.I.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质,请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
则M、N相比,较稳定的是 。
(2)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料, ,则反应过程中,每转移电子放出的热量为 kJ。
(3)、、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式分别为
① ;
② ;
③;
已知、组成的混合气体,又与的物质的量之比3:2,则该混合气体完全燃烧后放出的热量为 kJ;的反应热无法直接测量,但通过上述反应可求出其反应热 。
II.的盐酸与的溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热,回答下列问题:
(4)实验中若改用的盐酸与的氢氧化钠溶液进行反应,若实验操作均正确,则所求中和热 (填“相等”或“不相等”)。
(5)下列说法正确的是___________(填字母)。
A.玻璃搅拌棒可用铜丝搅拌棒替代
B.向内筒中加入稀碱时,应当缓慢而匀速地加入
C.实验中如果用相同体积、相同浓度的醋酸代替盐酸,测得的中和热数值将偏小
D.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,以免造成测量误差
12.完成下列问题。
(1)已知完全断裂物质的量均为1mol的中的化学键时吸收能量分别为。则在该条件下,与完全反应会 (填“吸收”或“放出”) 能量。
(2)将和的混合粉末完全溶于盐酸中,生成标准状况下(假设气体被完全收集);反应后的溶液中滴入2滴溶液后不显血红色。请通过分析计算回答:
①则混合粉末中Fe的物质的量是 mol;
②若在反应后的混合液中加入锌,则理论上最多可溶解锌的质量是 g。
13.CO、、是工业上重要的化工原料。
已知:①
②
③
请回答下列问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是 (填标号)。
(2)完全燃烧放出的热量为 。
(3)表示的燃烧热的热化学方程式为 。
(4)1.5mol由CO和组成的混合气体在足量氧气中充分燃烧放出的热量为425.9kJ,则混合气体中CO、的物质的量分别为 mol、 mol。
(5)等质量的、、完全燃烧,放热最多的是 (填化学式)。
(6)某些常见化学键的键能数据如下表:
化学键
C=O
H—O
H—H
键能
803
463
436
1076
则 。
14.氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。
(1)已知:①Cl2(g)+2NaOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) ΔH1=-101.1kJ·mol-1
②3NaClO(aq)=NaClO3(aq)+2NaCl(aq) ΔH2=-112.2kJ·mol-1
则反应3Cl2(g)+6NaOH(aq)=5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1
(2)几种含氯离子的相对能量如下表所示:
离子
Cl-(aq)
ClO-(aq)
(aq)
(aq)
(aq)
相对能量/(kJ·mol-1)
0
60
101
63
38
①在上述五种离子中,最不稳定的离子是 (填离子符号)。
②反应3ClO-(aq)= (aq)+2Cl-(aq)的ΔH= 。
③写出由反应生成和Cl-的热化学方程式: 。
(3)以HCl为原料,用O2氧化制取Cl2,可提高效益,减少污染,反应如下:
4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.4kJ·mol-1
上述反应在同一反应器中,通过控制合适条件,分两步循环进行,可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示:
已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)+CuO(s)CuCl2(s)+H2O(g) ΔH1=-120.4kJ·mol-1
①过程Ⅱ反应的热化学方程式为 。
②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测,氯化初期主要为不含HCl的气体,判断氯化结束时溶液的现象为 。
15.回答下列问题
(1)已知:2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH= -x kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH= -y kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1
查阅文献资料,化学键的键能如下表:
化学键
H—H键
N≡N键
N—H键
E/(kJ·mol-1)
436
946
391
①氨分解反应NH3(g)=N2(g)+H2(g)的活化能Eal=300kJ·mol-1,则合成氨反应N2(g)+H2(g)=NH3(g)的活化能Ea2= kJ·mol-1。
②氨气完全燃烧生成N2(g)和气态水的热化学方程式为 。
(3)研究氮氧化物与悬浮的大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
I.2NO2(g)+NaCl(s)=NaNO3(s)+ClNO(g) ΔH1<0
II.2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g) ΔH2<0
则反应4NO2(g)+2NaCl(s)=2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的ΔH= (用ΔH1、ΔH2表示);
16.完成下列问题
(1)标准状况下,6.72LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出389.7kJ热量,请写出表示C2H2燃烧热的热化学方程式: 。
(2)已知:C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=—akJ·mol−1
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2=—bkJ·mol−1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=—ckJ·mol−1
计算C(石墨,s)与H2(g)反应生成1molCH4(g)的ΔH为 kJ·mol-1(用含a、b、c的式子表示)。
(3)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。
则反应过程中,每生成2molN2理论上放出的热量为 。
17.用CO与H2反应合成甲醇符合原子经济的绿色化学理念,反应过程中能量变化如图所示。
(1)请写出CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式 ;
(2)该反应中相关的化学键键能数据如表所示:则C≡O中的键能为 kJ/mol;
化学键
H-H
C-O
H-O
C-H
E/(kJ/mol)
436
343
465
413
(3)图中曲线I和II所对应的反应路径,比较容易发生的是 (填I或II);
(4)已知:① ,
② ,
③ ,
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(5)一定条件下,1 g甲醇蒸气完全燃烧生成二氧化碳和液态水,放出Q kJ的热量。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。
18.2008年北京奥运会“祥云”火炬的燃料是丙烷(),1996年亚特兰大奥运会火炬的燃料是丙烯()。丙烷脱氢可得到丙烯。已知:
①
②
计算的 。
19.回答下列问题:
(1)实验测得常温下16 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量,试写出甲醇燃烧热的热化学方程式: 。
(2)从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键的形成过程。已知反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H=a kJ/mol。有关键能数据如下:
化学键
H-H
N-H
N≡N
键能(kJ/mol)
试根据表中所列键能数据估算a的数值 。
(3)用盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。已知:
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6 kJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599 kJ/mol
请写出由C(s,石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)的热化学方程式: 。
(4)某金属氧化物的化学式为M2O,电子总数为30,已知氧原子核内有8个中子,M2O的相对分子质量为62,则M原子核内中子数为 。
20.Ⅰ.断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B的键能。下表列出了一些化学键的键能(E):
化学键
H—H
Cl—Cl
O=O
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/(kJ·mol-1)
436
247
x
330
413
463
431
请回答下列问题:
(1)如图表示某反应的能量变化关系,则此反应为 (填“吸收”或“放出”) kJ能量(用含有a、b的关系式表示)。
(2)反应H2(g)+O2(g)=H2O(g)放出241.8 kJ能量,则根据所给键能数据可得x= 。
(3)历史上曾用“地康法”制氯气,这一方法是用CuCl2作催化剂,在450 ℃时利用空气中的氧气与氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为 。
II.工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),反应过程中的能量变化情况如图所示。曲线I和曲线II分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。
(4)计算当反应生成1.5molCH3OH(g)时,能量变化值是 kJ。
(5)推测反应CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)是 (填“吸热”或“放热”)反应。
Ⅲ.化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示:现提供以下化学键的键能(kJ·mol-1):P-P:198;P-O:360;O=O:498。
(6)则发生P4(白磷)+3O2(g)=P4O6(s)的反应,其中,生成1 mol P4O6需要 (“吸收或放出”)能量为 kJ
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.(1)△H=—624.0kJ/mol
(2)△H=—1258.7kJ/mol
(3) 放出 92 <
(4)-163.7
【详解】(1)由题意可知,气态肼与氧气反应的方程式为,16g气态肼在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水放出312.0kJ热量,则反应△H=—=—624.0kJ/mol,反应的热化学方程式为△H=—624.0kJ/mol,故答案为:△H=—624.0kJ/mol;
(2)由题意可知,已知反应①△H=—624.0kJ/mol、② ,由盖斯定律可知,反应①×2—反应②得到反应,则反应△H=(—624.0kJ/mol) ×2—(+10.7kJ/mol)= —1258.7kJ/mol,反应的热化学方程式为△H=—1258.7kJ/mol,故答案为:△H=—1258.7kJ/mol;
(3)①由表格数据可知,1mol氮气与3mol氢气破坏共价键需要吸收的热量为946 kJ/mol×1mol+436 kJ/mol×3mol=2254kJ,生成2mol氨气放出的热量为391 kJ/mol×6mol=2346kJ,则1mol氮气与3mol氢气完全反应生成氨气放出的热量为2346kJ—2254kJ=92kJ,故答案为:放出;92;
②合成氨反应是可逆反应,可逆反应不可能完全反应,所以1mol氮气与3mol氢气在反应容器中不可能完全反应,反应的总热量变化的绝对值小于计算值的绝对值,故答案为:<;
(4)由题意可得如下热化学方程式①△H=—285.8kJ/mol,②△H=—890.3kJ/mol,③,由盖斯定律可知,反应①×4—②—③×2得到反应,则反应△H=(—285.8kJ/mol) ×4—(—890.3kJ/mol)—(—44.0kJ/mol)×2=—163.7kJ/mol,故答案为:—163.7。
2.(1)H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H=—285.8kJ/mol
(2)B
【详解】(1)由1g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量可知,氢气的燃烧热ΔH=—=—285.8kJ/mol,则表示氢气燃烧热的热化学反应方程式为H2(g)+ O2(g)=H2O(l)H=—285.8kJ/mol;
(2)A.热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,不表示分子数,故A错误;
B.由氢气燃烧为放热反应可知,水的分解反应为吸热反应,反应的焓变△H大于0,故B正确;
C.由氢气燃烧为放热反应可知,水的分解反应为吸热反应,反应的焓变△H大于0,故C错误;
D.热化学方程式中的焓变与物质的聚集状态有关,则该反应可表示36g液态水分解时的热效应,故D错误;
故选B。
3.(1)
(2) -247.2 小于 放出 370.8
(3) 1 0.5
【分析】由图可知,碳和氢气在氧气中燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式为C(s) +2H2(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH =—1137.5kJ/mol①,碳和氢气在氧气中燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为C(s)+2H2(g)+ O2(g)=CO(g)+2H2O(l)ΔH =—854.5kJ/mol②,甲烷在氧气中燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH =—890.3kJ/mol③;
【详解】(1)由盖斯定律可知,反应①—②可得一氧化碳在氧气中燃烧生成二氧化碳的热化学方程式CO(g)+ O2(g)=CO2(g),则反应ΔH =(—1137.5kJ/mol)—(—854.5kJ/mol)= —283kJ/mol,则表示一氧化碳燃烧热的热化学方程式为CO(g)+ O2(g)=CO2(g)ΔH =—283kJ/mol;
(2)由盖斯定律可知,反应①—③可得反应C(s)+2H2(g)=CH4(g),则反应ΔH =(—1137.5kJ/mol)—(—890.3kJ/mol)= —247.2kJ/mol,所以该反应为反应物的总键能小于生成物的总键能,18g碳与氢气反应生成甲烷放出的热量为×247.2kJ/mol=370.8kJ,故答案为:—247.2;小于;放出;370.8;
(3)设混合气体中甲烷和一氧化碳的物质的量分别为amol和bmol,由混合气体的质量可得:16a+28b=30,由燃烧放出的热量可得:890.3a+283b=1031.8,解联立方程可得a=1、b=0.5,故答案为:1;0.5。
4.(1)-158.47
(2) 4d-2a-b E2- E1 >
(3)
【详解】(1)根据盖斯定律:总反应=反应Ⅰ+反应Ⅱ,有,可求得:,故答案为:-158.47;
(2)根据键能和反应热的关系:反应热=反应物总键能-生成物总键能,;根据反应步骤图步骤Ⅰ的生成物能量为E2,反应物能量E1,反应热=生成物能量-反应物能量= E2- E1,两个步骤都是吸热反应,从图上可以看出步骤Ⅱ的反应热绝对值小,故>,答案为:4d-2a-b、E2- E1、>;
(3)非金属元素气态氢化物的稳定性越强,其氢化物的生成热越小,可知a、b、c、d分别对应H2O、H2S、H2Se、H2Te的生成热。因此:,则:,故答案为:。
5.(1)
(2)
(3)大于
(4)
【详解】(1)燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;、下,甲烷为,完全燃烧生成和液态水时放热,则当1mol甲烷完全燃烧放出热量889.6 kJ,故表示甲烷燃烧热的热化学方程式为;
(2)焓变=反应物键能总和-生成物键能总和,则的焓变为;
(3)燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;根据反应B可知,氢气燃烧生成液态水会进一步放出热量,所以的燃烧热大于192.9kJ/mol;
(4)根据盖斯定律,由①+②×4-③×2得:。
6.(1)Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-225kJ·mol-1
(2)ΔH2-ΔH1
(3)+248
(4)-1118.3 kJ/mol
【解析】(1)
硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,放热焓变小于零,方程式中要注明物质状态,故为Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-225kJ·mol-1
(2)
由盖斯定律可知,②-①得反应③,故反应③的ΔH3=ΔH2-ΔH1;
(3)
已知:
①
②
③
由盖斯定律可知,③-②-①得目标反应,故=(-802 kJ/mol)-(-484kJ/mol)-(-566kJ/mol)= +248kJ/mol;
(4)
由盖斯定律可知,①×2-②×2-③得目标反应,故=2(-393.5kJ/mol)-2(+172.5 kJ/mol)-(-13.7 kJ/mol)=-1118.3 kJ/mol。
7.(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=—32QkJ/mol
(2)3a+b—c
(3)—117
【详解】(1)由在25℃、101kPa下,1g甲醇液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出QkJ的热量可知,甲醇燃烧的燃烧热ΔH=—=—32kJ,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=—32QkJ/mol,故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=—32QkJ/mol;
(2)由碳的燃烧热可知,碳燃烧的热化学方程式为C(s)+O2(g)=CO2(g),ΔH=akJ/mol,将已知反应依次编号为①②③,由盖斯定律可知,反应3×①+②-③可得爆炸的热化学方程式,则反应ΔH=(3a+b—c) kJ/mol,故答案为:(3a+b—c);
(3)由图可知,3mol次氯酸根离子的总能量为3×60kJ=180kJ,1mol氯酸根离子的总能量为63kJ,氯离子的能量为0,则反应ΔH=63kJ/mol—180 kJ/mol=—117kJ/mol,故答案为:—117。
8.(1)+247.4kJ∙mol-1
(2)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-624kJ∙mol-1
【详解】(1)反应① CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1
反应② CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2KJ·mol-1
反应③ CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3=-35.6kJ·mol-1
反应④ O2(g)+H2(g)H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1
依据盖斯定律,反应①=②+③-④,故ΔH1=ΔH2+ΔH3 -ΔH=(41.2-35.6+241.8) kJ·mol-1=+247.4 kJ·mol-1。答案为:+247.4kJ∙mol-1;
(2)101kPa,32.0gN2H4(l)的物质的量为1mol,在氧气中完全燃烧生成水蒸气和氮气,放出热量624kJ(25°C),则N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-624kJ∙mol-1。答案为:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-624kJ∙mol-1。
【点睛】一个化学反应,热化学方程式可以写无数个,但焓变与化学计量数的比值是一个定值。
9.(1)氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol
(2)568.8 kJ
【详解】(1)完全燃烧30 g与H2的相对密度为7.5的水煤气,则混合气的平均相对分子质量为7.5×2=15,混合气的物质的量为30g÷15g/mol=2mol,设氢气、一氧化碳的物质的量分别为a、2-a,则2a+28(2-a)=30g,a=1mol,故氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol;
(2)氢气、一氧化碳的物质的量分别为1mol、1mol;根据热化学方程式可知,放出的热量是571.6 kJ÷2+566 kJ÷2=568.8 kJ。
10.(1)S (斜方)
(2)
(3)2:1
(4)D
(5)Q3-Q2+3Q1
(6)243
【详解】(1)S (单斜)转化为S (斜方)是放热反应,则S (斜方)的能量较低,根据能量越低物质越稳定,则较稳定的是S (斜方);
(2)燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;一定量丙烷完全燃烧生成和放热553.75kJ/mol,则丙烷的燃烧热;
(3)标况下67.2L水煤气的物质的量为3mol,设氢气的物质的量为amol,CO的物质的量为bmol,则得:a+b=3mol,a×+b×566=766,解得a=2mol,b=1mol,所以水煤气中H2与CO的物质的量之比是2:1;
(4)由反应 A+B→C(△H<0)分两步进行 ①A+B→X (△H>0)②X→C(△H<0)可以看出,A+B→C(△H<0)是放热反应,A和B的能量之和大于C,由①A+B→X (△H>0)可知这步反应是吸热反应,X→C(△H<0)是放热反应,故X的能量大于A+B;A+B的能量大于C;X 的能量大于C,图像D符合,故答案为:D;
(5)已知:
①
②
③
依据盖斯定律,3×①-②+③得到:C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-(Q3-Q2+3Q1)kJ/mol,46g液态无水酒精物质的量为1mol,反应放出的热量为(Q3-Q2+3Q1)kJ;
(6)设Cl2的键能为akJ⋅mol-1,ΔH=436kJ⋅mol-1+akJ⋅mol-1-2×431kJ⋅mol-1=-183kJ⋅mol-1,解得a=243kJ⋅mol-1。
11.(1)M
(2)98
(3) 1297.0 -74.8
(4)相等
(5)C
【详解】(1)由热化学方程式可知,M转化为N的反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应,物质的能量越高越不稳定,则M的稳定性强于N,故答案为:M;
(2)由方程式可知,反应中铝元素的化合价升高被氧化,铝是反应的还原剂,碳元素的化合价升高被氧化,碳是反应的氧化剂,反应放出1176kJ的热量,转移电子的物质的量为12mol,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为=98kJ,故答案为:98;
(3)由甲烷和氢气的物质的量比为3:2可知,2mol混合气体完全燃烧后放出的热量为2mol××571.6kJ/mol×+2mol××890.3kJ/mol=1297.0kJ;由盖斯定律可知,反应②+③—①可得反应,则反应ΔH=( −571.6kJ/mol)+( −393.5kJ/mol)—(−890.3kJ/mol)= −74.8kJ/mol,故答案为:1297.0;−74.8;
(4)中和热为稀的强酸和稀的强碱发生中和反应生成1mol水放出的热量,反应生成水的物质的量不同,放出的热量不同,但反应热为定值,则实验中若改用60mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,若实验操作均正确,则所求中和热相等,故答案为:相等;
(5)A.玻璃搅拌棒用导热性良好的铜丝搅拌棒替代会造成热量散失,故错误;
B.向内筒中加入稀碱时,应当缓慢而匀速地加入会造成热量散失,故错误;
C.醋酸在溶液中的电离为吸热过程,则实验中如果用相同体积、相同浓度的醋酸代替盐酸,会造成测得的中和热数值偏小,故正确;
D.量筒中残留液体为标定以外的体积,则将用量筒量取好的稀盐酸如入内筒后,快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中会使氢氧化钠的物质的量偏大,导致测量结果偏高,故错误;
故选C。
12.(1) 放出 103
(2) 0.025 5.20
【详解】(1)基于键能数据计算反应热,反应热等于反应物键能之和减去产物键能之和,根据H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)△H=(436+193)kJ/mol-2×366kJ/mol=-/mol,则与完全反应会放出103能量。
(2)①将和的混合粉末完全溶于盐酸中,理论上依次发生、、。最终为溶液,设铁为、氧化铁为,则,与反应的为,氢气的物质的量=0.015mol,与盐酸反应生成的氢气的铁为,故,联合解答即得。
②根据氯原子守恒,加入Zn,锌可以和氢离子、亚铁离子反应,则最后得到ZnCl2溶液,氯离子物质的量为0.80mol/L×0.2L=,则需要为,其质量为。
13.(1)①②
(2)141.5kJ
(3)
(4) 1 0.5
(5)
(6)
【详解】(1)根据热化学方程式可知,属于放热反应的是①②;
(2)根据方程式②可知,56gCO完全燃烧,放出的热量为566KJ,则完全燃烧放出的热量为141.5KJ;
(3)根据盖斯定律计算得到表示CH3OH燃烧热的热化学方程式为 ;
(4)设n(CO)=xmol,则n(H2)=(1.5- x)mol,根据二者的热化学方程式可列方程:,,解得x=0.1,故答案为:1;0.5;
(5)1g H2完全燃烧放出的热量为:;
1gCO完全燃烧放出的热量为;
1g甲醇完全燃烧放出的热量为,故故H2放热最多;
(6)反应热等于反应物的键能减去生成物的键能为:;故。
14.(1)-415.5
(2) -117kJ·mol-1 4 (aq)=3 (aq)+Cl-(aq) ΔH=-138kJ·mol-1
(3) 2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g) ΔH=+125.4kJ·mol-1 溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅)
【详解】(1)已知:①Cl2(g)+2NaOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) ΔH1=-101.1kJ·mol-1
②3NaClO(aq)=NaClO3(aq)+2NaCl(aq) ΔH2=-112.2kJ·mol-1,根据盖斯定律,由①×3+②可得3Cl2(g)+6NaOH(aq)=5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(l) ΔH=3ΔH1+ΔH2=(-101.1kJ·mol-1)×3+(-112.2kJ·mol-1)=-415.5kJ·mol-1;
(2)①物质具有的能量越高,其稳定性越弱,故最不稳定的离子是;
②ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,则反应3ClO-(aq)= (aq)+2Cl-(aq)的ΔH=63kJ·mol-1-3×60kJ·mol-1=-117kJ·mol-1;
③由生成和Cl-的反应为4 (aq)=3 (aq)+Cl-(aq),该反应的ΔH=3×
38kJ·mol-1-4×63kJ·mol-1=-138kJ·mol-1;
(3)①由图可知,过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g),将题给O2氧化HCl的热化学方程式编号为ⅰ,将过程Ⅰ反应的热化学方程式编号为ⅱ,根据盖斯定律,由ⅰ-ⅱ×2可得2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g) ΔH=(-115.4kJ·mol-1)-
(-120.4kJ·mol-1)×2=+125.4kJ·mol-1。
②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测,氯化初期主要为不含HCl的气体,氯化结束时HCl被氢氧化钠中和,则判断氯化结束时溶液的现象为溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅)。
15.(1)
(2) 254 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1266.8 kJ·mol-1
(3)2ΔH1-ΔH2
【详解】(1)①2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH= -x kJ·mol-1
②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH= -y kJ·mol-1
依据盖斯定律,将(反应①-②)÷2得:反应NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)的ΔH=kJ·mol-1。答案为:;
(2)①氨分解反应NH3(g)=N2(g)+H2(g)的活化能Eal=300kJ·mol-1,ΔH=(391×3-×946-×436) kJ·mol-1=+46 kJ·mol-1,则合成氨反应N2(g)+H2(g)=NH3(g)的活化能Ea2=300kJ·mol-1-46 kJ·mol-1=254kJ·mol-1。
② ⅰ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1
ⅱ.NH3(g)=N2(g)+H2(g) ΔH=+46 kJ·mol-1
依据盖斯定律,将反应ⅰ×3+ⅱ×4得:氨气完全燃烧生成N2(g)和气态水的热化学方程式为:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=(-483.6×3+46×4)=-1266.8 kJ·mol-1。答案为:254;4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1266.8 kJ·mol-1;
(3)I.2NO2(g)+NaCl(s)=NaNO3(s)+ClNO(g) ΔH1<0
II.2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g) ΔH2<0
利用盖斯定律,将反应Ⅰ×2-Ⅱ,则反应4NO2(g)+2NaCl(s)=2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的ΔH=2ΔH1-ΔH2。答案为:2ΔH1-ΔH2。
【点睛】ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能。
16.(1)C2H2(g)+O2(g)= 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=—1299.0kJ/mol
(2)(c—2b—a)
(3)278kJ
【详解】(1)标准状况下,6.72L乙炔在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出389.7kJ热量,则乙炔的燃烧热ΔH=—=—1299.0kJ/mol,表示乙炔燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)= 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=—1299.0kJ/mol,故答案为:C2H2(g)+O2(g)= 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=—1299.0kJ/mol;
(2)将已知反应依次编号为①②③,由盖斯定律可知,反应①+②×2—③得到反应C(石墨,s)+2H2(g)=CH4(g),则反应ΔH=ΔH1+2ΔH2—ΔH3=—a kJ/mol +2×(—b kJ/mol)—(—c kJ/mol)= (c—2b—a)kJ/mol,故答案为:(c—2b—a);
(3)由图可知,反应的化学方程式为N2O(g)+NO(g)= N2(g)+NO2(g),生成1mol氮气反应放出的热量为△H=—(348-209) kJ/mol =—139 kJ/mol,则反应过程中,每生成2mol 氮气放出的热量为139 kJ/mol×mol=278kJ,故答案为:278kJ。
17.(1)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-91 kJ/mol
(2)1084
(3)II
(4)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H2=-442.8 kJ/mol
(5)CH3OH(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H2=-32Q kJ/mol
【详解】(1)根据图示可知1 mol CO与2 molH2反应生成1 mol CH3OH,反应放出热量Q=510 kJ-419 kJ=91 kJ,则合成甲醇的热化学方程式:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-91 kJ/mol;
(2)反应热等于反应物的总键能与生成物的总键能的差,则(C≡O+2×436 kJ/mol)-(3×413 kJ/mol+343 kJ/mol+465 kJ/mol)=-91 kJ/mol,解得C≡O的键能为1084 kJ/mol;
(3)反应进行需要的活化能越低,反应就越容易发生。催化剂能降低反应的活化能,所以图中曲线II表示使用催化剂时反应的能量变化,该途径消耗能量比较低,故图中曲线I和II所对应的反应路径,比较容易发生的是Ⅱ;
(4)①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H1=-1275.6 kJ/mol;
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566.0 kJ/mol;
③H2O(g)=H2O(l) △H3=-44.0 kJ/mol;
根据盖斯定律,将①×-②×+③×2,整理可得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H2=-442.8 kJ/mol;
(5)1 g CH3OH(g)完全燃烧产生CO2和液体水时放出热量是Q kJ,1 mol CH3OH(g)的质量是32 g,则1 mol CH3OH(g)完全燃烧产生CO2和液体水放出热量是32Q kJ,则表示CH3OH(g)燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-32Q kJ/mol。
18.+124.2 kJ/mol
【详解】根据盖斯定律,“反应①-反应②”得到,则=-=(255.7-131.5)kJ/mol=+124.2 kJ/mol。
19.(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5 kJ/mol
(2)-93
(3)2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g) △H=+226.7 kJ/mol
(4)12
【详解】(1)16 g甲醇的物质的量n(CH3OH)=,在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出363.25 kJ的热量,则1 mol甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出热量726.5 kJ,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5 kJ/mol;
(2)反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差,则反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的反应热△H=(945 kJ/mol+3×436 kJ/mol)-6×391 kJ/mol=-93 kJ/mol;
(3)已知:①C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5 kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6 kJ/mol
③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599 kJ/mol,
根据盖斯定律,将×(①×4+②-③),整理可得2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g) △H=+226.7 kJ/mol;
(4)某金属氧化物的化学式为M2O,电子总数为30,由于O原子核外有8个电子,则M含有的电子数为×(30-8)=11,由于氧原子核内有8个中子,则该O原子的相对原子质量是:8+8=16,则M原子的相对原子质量为×(62-16)=23,则M原子核内中子数为23-11=12。
20.(1) 放出 b-a
(2)496.4
(3)O2+4HCl2Cl2+2H2O
(4)136.5
(5)吸热
(6) 放出 1638
【详解】(1)根据图示可知:反应物的能量比生成物的能量高,该反应发生时会放出热量,因此该反应为放热反应;
反应热等于反应物总能量与生成物的总能量的差,因此该反应的反应热△H=-(b-a) kJ/mol;
该反应发生会放出(b-a) kJ的热量;
(2)反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差,反应H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H=-241.8 kJ/mol,可知436 kJ/mol+x-2×463 kJ/mol=-241.8 kJ/mol,解得x=496.4 kJ/mol;
(3)历史上曾用“地康法”制氯气,这一方法是用CuCl2作催化剂,在450 ℃时利用空气中的氧气与氯化氢反应制氯气。该反应的化学方程式为O2+4HCl2Cl2+2H2O;
(4)根据图示可知:热化学反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91 kJ/mol。即1 mol CO(g)与2 mol H2(g)反应产生1 mol CH3OH(g)时,放出热量是Q=510 kJ-419 kJ=91 kJ,则当反应生成1.5 mol CH3OH(g)时,能量变化值是91 kJ×1.5=136.5 kJ;
(5)反应CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)是CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的逆反应,反应热数值相等,符号相反。反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91 kJ/mol的正反应是放热反应,则其逆反应CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)是吸热反应;
(6)反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差,反应P4(白磷)+3O2(g)=P4O6(s)的反应热△H=6×198 kJ/mol+3×498 kJ/mol-12×360 kJ/mol=-1638 kJ/mol,说明该反应是放热反应,每生成1 mol P4O6(s)放出1638 kJ的热量。
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