内容正文:
专题03 反应热的计算与比较
建议时间:15分钟
突破一 反应热的计算
1.(24-25高二上·河南郑州·期中)已知时,几种物质的摩尔燃烧焓如下:
物质
石墨
氢气
一氧化碳
甲烷
根据上述信息判断,下列说法正确的是
A.等质量的氢气和甲烷相比,氢气燃烧放热虽然少,但产物更环保
B.
C.
D.表示摩尔燃烧焓的热化学方程式为:
2.(24-25高二上·湖北·期中)礼花弹的制作中会加入黑火药,其爆炸的热化学方程式为 。已知: ; ;碳的燃烧热,则x为
A. B. C. D.
3.(24-25高二上·广西·期中)2025年,中国航天又迎来了突飞猛进的一年,在载人航天、火星探测与月球探测等领域均取得了重大成就。请根据所学知识回答下列问题:
Ⅰ.2023年7月12日,朱雀二号发射升空,它是世界首次将载荷送入轨道的、使用燃料M的新型火箭。已知在标准状况下,1.68L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量为1.2g,1.2gM在常温常压下完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出66.77kJ的热量。
(1)M的分子式为 。该气体的燃烧热为 。(保留一位小数)
Ⅱ.长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料。H2可用CO在高温下与水蒸气反应制得,是目前大规模制取氢气的方法之一、
已知:在25℃、101kPa下,
(2)25℃、101kPa下,CO与水蒸气反应转化为H2和CO2的热化学方程式 。
Ⅲ.火箭发射常用(肼)作燃料,与氧化剂NO2反应生成N2和水蒸气。
已知:
(3)请写出N2H4(l)与O2反应生成N2和水蒸气的热化学方程式 。
(4)1molN2H4与足量NO2反应生成N2和气态水时,放出的热量是 kJ。
(5)上述N2H4与NO2反应能够成功用于火箭推进器的原因:①反应释放大量的热;② 。
突破二 反应热大小的比较
4.(25-26高二·河北衡水·期末)下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是
①;
②;
③;
A.① B.③ C.②③ D.①②③
5.(24-25高二上·江西萍乡·期中)在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是
选项
Ⅰ
Ⅱ
A
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) ΔH2
B
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1
SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH2
C
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
D
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1
C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH2
6.(24-25高二上·海南·期末)利用铝热反应能焊接钢轨,相关反应为。已知: 、 ,下列叙述错误的是
A.
B.
C.
D.铝热反应是放热反应,但需要足够的热量才能使反应发生
建议时间:15分钟
7.(24-25高二上·辽宁·期末)在同温同压下,下列各组热化学方程式中,的是
选项
I
Ⅱ
A
B
C
D
8.(24-25高二上·广东珠海·期中)2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确的是
A.ΔH2>0
B.ΔH4+ΔH5+ΔH8=ΔH1
C.在相同条件下,2K(g)→2K+(g)的
D.ΔH6+ΔH7=ΔH8
9.(24-25高二上·陕西西安·月考)下列给出的各组方程式中的是
A. ;
B. ;
C. ;
D. ;
10.(24-25高二上·广东广州·期中)下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A.已知C(石墨,s)=C( 金刚石,s) △H>0,则金刚石比石墨稳定
B.已知2H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H=-483.6k/mol,则氢气的燃烧热为241.8 kJ/mol
C.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H1,2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2则△H1<△H2
D.已知常温常压下1 mol的H2和1 mol I2充分反应放出热量14.9 kJ,则该过程的热化学方程式为H2(g)+I2(g)⇌2HI(g) △H= -14.9 kJ·mol-1
11.(24-25高二上·浙江宁波·期中)分别向的溶液中加入:①浓硫酸、②稀硫酸、③稀硝酸、④稀醋酸,恰好完全反应时的热效应分别为、、、,下列关系中正确的是
A. B.
C. D.
12.(24-25高二上·四川自贡·月考)已知:通常状态下,由最稳定单质生成1某纯物质的热效应称为该物质的标准摩尔生成焓(),单质的标准摩尔生成焓为0。部分物质的标准摩尔生成焓如表所示:
物质
-285.8
-393.5
+226.7
+49.0
乙炔()三聚化制苯()是重要的有机合成反应,具有高效、快速等优点。下列说法错误的是
A.的燃烧热为
B.
C.
D.
建议时间:15分钟
13.(2025·重庆卷)肼()与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
①
②
③
则反应的为
A. B. C. D.
14.(2025·北京卷)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。
下列说法不正确的是
A.NaCl固体溶解是吸热过程
B.根据盖斯定律可知:
C.根据各微粒的状态,可判断,
D.溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关
15.(2024·重庆卷)二氧化碳甲烷重整是资源化利用的重要研究方向,涉及的主要热化学方程式有:
①
②
③
已知键能为,键能为,键能为,则中的碳氧键键能(单位:)为
A. B. C. D.
16.(24-25高二上·广东韶关·月考)催化加氢制备是资源化利用的重要途径。已知下图所示的反应的能量变化。
下列说法不正确的是
A.由图1推知反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量
B.图2中,若生成的为液态,则能量变化曲线为①
C.
D.制备的反应使用催化剂时,其不变
17.(24-25高二上·宁夏银川·期中)氮肥是现代农业中不可或缺的肥料,铵态氮肥成本低,肥效好,是众多农民朋友的首选。为探究(NH4)2SO4中离子键的强弱,设计下列的循环过程。可根据下图计算ΔH4为
A.+1143 kJ/mol B.+838 kJ/mol C.+686 kJ/mol D.+533kJ/mol
18.(24-25高二上·山西太原·期末)研究化学反应中的能量变化有利于更好地开发和利用化学能源。
(1)历史上曾用“地康法”制氯气,反应为4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g),已知相关化学键的键能(E)如表所示。
化学键
Cl―Cl
O2中的化学键
O―H
H―Cl
247
497
463
431
①该反应的为 ,其能量转化形式是 能转化为 能。
②该反应转移2 mol 电子时,放出 kJ 热量;消耗1 mol氧化剂时,放出 kJ 热量。
③对于反应H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g),测得生成2 mol HCl(g)时,反应放出183 kJ的热量,则2 mol H2(g)和O2(g)反应生成气态水的热化学方程式为 。
(2)CH4用NiO作载氧体的化学链燃烧示意图如图所示,
主要热化学方程式如下:
2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s) ΔH=−479.8 kJ•mol−1
CH4(g)+4NiO(s)=CO2(g)+2H2O(l)+4Ni(s) ΔH=+68.9 kJ•mol−1
①写出甲烷燃烧热的 ΔH= 。
②CH4的“化学链燃烧”有利于二氧化碳的分离与回收,所放出的热量在相同条件下与CH4直接燃烧相比 (填“前者大”“后者大”或“相同”),原因是 。
(3)已知H2的燃烧热ΔH=−285.8 kJ•mol−1、CO的燃烧热ΔH=−283 kJ•mol−1,25℃时,4g H2和28g CO的混合气体充分燃烧,恢复至原温度,放出的热量为 kJ。
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专题03 反应热的计算与比较
建议时间:15分钟
突破一 反应热的计算
1.(24-25高二上·河南郑州·期中)已知时,几种物质的摩尔燃烧焓如下:
物质
石墨
氢气
一氧化碳
甲烷
根据上述信息判断,下列说法正确的是
A.等质量的氢气和甲烷相比,氢气燃烧放热虽然少,但产物更环保
B.
C.
D.表示摩尔燃烧焓的热化学方程式为:
【答案】C
【解析】由表格中的数据可知,2g氢气完全燃烧放出的热量为,28g一氧化碳完全燃烧放出的热量为,故等质量的氢气和甲烷相比,氢气燃烧放热更多,故A错误;CH4的摩尔燃烧焓要求生成CO2和液态水,若生成水蒸气,,故B错误;根据表格数据有热化学方程式:①;②;③;根据盖斯定律,方程式①+②-③可得=,故C正确;摩尔燃烧焓指的是1mol燃料完全燃烧生成指定产物释放出的热量,故表示摩尔燃烧焓的热化学方程式为:,故D错误;故选C。
2.(24-25高二上·湖北·期中)礼花弹的制作中会加入黑火药,其爆炸的热化学方程式为 。已知: ; ;碳的燃烧热,则x为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】将两个热化学方程式依次编号为① ,② ,由碳的燃烧热得③ ,根据盖斯定律,目标反应可由③①-②得到,所以,则;故选D。
3.(24-25高二上·广西·期中)2025年,中国航天又迎来了突飞猛进的一年,在载人航天、火星探测与月球探测等领域均取得了重大成就。请根据所学知识回答下列问题:
Ⅰ.2023年7月12日,朱雀二号发射升空,它是世界首次将载荷送入轨道的、使用燃料M的新型火箭。已知在标准状况下,1.68L气态燃料M(仅由C、H两种元素组成)质量为1.2g,1.2gM在常温常压下完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出66.77kJ的热量。
(1)M的分子式为 。该气体的燃烧热为 。(保留一位小数)
Ⅱ.长征5号火箭发射时使用液氢和煤油作为燃料。H2可用CO在高温下与水蒸气反应制得,是目前大规模制取氢气的方法之一、
已知:在25℃、101kPa下,
(2)25℃、101kPa下,CO与水蒸气反应转化为H2和CO2的热化学方程式 。
Ⅲ.火箭发射常用(肼)作燃料,与氧化剂NO2反应生成N2和水蒸气。
已知:
(3)请写出N2H4(l)与O2反应生成N2和水蒸气的热化学方程式 。
(4)1molN2H4与足量NO2反应生成N2和气态水时,放出的热量是 kJ。
(5)上述N2H4与NO2反应能够成功用于火箭推进器的原因:①反应释放大量的热;② 。
【答案】(1)CH4 -890.3kJ∙mol-1
(2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H=-41.2kJ∙mol-1
(3)N2H4(l)+O2=N2(g)+2H2O(g) ∆H=-534kJ∙mol-1
(4)567.2
(5)能快速产生大量气体
【解析】(1)在标准状况下,1.68L气态燃料M的物质的量为=0.075mol,质量为1.2g,则摩尔质量为=16g/mol,该有机物仅含C、H两种元素,则分子中只能含1个C原子,其余为H原子,从而得出分子式为CH4。1.2gM的物质的量为0.075mol,在常温常压下完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出66.77kJ的热量。
M的分子式为CH4。该气体的燃烧热∆H=-=-890.3kJ∙mol-1。
(2)①
②
③
依据盖斯定律,将反应①-②+③得,25℃、101kPa下,CO与水蒸气反应转化为H2和CO2的热化学方程式CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H=∆H1-∆H2+∆H3=(+241.8kJ∙mol-1)-(-110.5kJ∙mol-1)+(-393.5kJ∙mol-1)=-41.2kJ∙mol-1。
(3)由右图可以得出,N2H4(l)与O2反应生成N2和水蒸气的热化学方程式为N2H4(l)+O2=N2(g)+2H2O(g) ∆H=-534kJ∙mol-1。
(4)由图可得出以下热化学方程式:
④N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ∆H4=+66.4kJ∙mol-1
⑤N2H4(l)+O2=N2(g)+2H2O(g) ∆H5=-534kJ∙mol-1
依据盖斯定律,将⑤-④×得,N2H4(l)+NO2(g)=N2(g)+2H2O(g) ∆H=∆H5-∆H4=(-534kJ∙mol-1)-(+66.4kJ∙mol-1)×=-567.2kJ∙mol-1,则1molN2H4与足量NO2反应生成N2和气态水时,放出的热量是567.2kJ。
(5)上述N2H4与NO2反应放热,且产物都为气体,则能够成功用于火箭推进器的原因:①反应释放大量的热;②能快速产生大量气体。
突破二 反应热大小的比较
4.(25-26高二·河北衡水·期末)下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是
①;
②;
③;
A.① B.③ C.②③ D.①②③
【答案】C
【解析】①C完全燃烧生成CO2比不完全燃烧生成CO释放更多热量,ΔH为负值,放热越多ΔH越小,故ΔH1 < ΔH2,不符合化学反应的ΔH前者大于后者;
②反应3生成1mol H2O(ΔH3=-286 kJ/mol),反应4生成2mol H2O(ΔH4=-572 kJ/mol),故ΔH3 > ΔH4,符合化学反应的ΔH前者大于后者;
③CaCO3分解吸热(ΔH5>0),CaO与水反应放热(ΔH6<0),显然ΔH5 > ΔH6,符合化学反应的ΔH前者大于后者;综上,②③符合题意,故选C。
5.(24-25高二上·江西萍乡·期中)在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是
选项
Ⅰ
Ⅱ
A
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) ΔH2
B
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1
SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH2
C
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
D
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1
C(s)+ O2(g)=CO(g) ΔH2
【答案】A
【解析】2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)为吸热反应,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)为放热反应,ΔH1>ΔH2,A正确;2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、SO2(g)+O2(g)SO3(g)均为放热反应,ΔH1=2ΔH2,ΔH1﹤ΔH2,B错误;相同物质的量的乙炔完全燃烧,生成液态水放热更多,ΔH1﹤ΔH2,C错误;C(s)+O2(g)=CO2(g)、C(s)+O2(g)=CO(g),均为放热反应,生成CO属于不完全燃烧,因此ΔH1﹤ΔH2,D错误;故选A。
6.(24-25高二上·海南·期末)利用铝热反应能焊接钢轨,相关反应为。已知: 、 ,下列叙述错误的是
A.
B.
C.
D.铝热反应是放热反应,但需要足够的热量才能使反应发生
【答案】C
【解析】铁、铝的氧化反应均属于放热反应,,,则,A项正确;① ,② ,根据盖斯定律,由(①-②)得 ,铝热反应为放热反应,即,故,B项正确;因、目,故,C项错误;铝热反应为放热反应,要在高温时才能反应,则需要足够的热量才能使反应发生,D项正确;故选C。
建议时间:15分钟
7.(24-25高二上·辽宁·期末)在同温同压下,下列各组热化学方程式中,的是
选项
I
Ⅱ
A
B
C
D
【答案】C
【解析】氢气与氧气反应生成水是放热反应,水的分解是吸热反应,,A错误;和反应是放热反应,=2,,B错误;乙炔燃烧为放热反应,气态水转化成液态水会放热,故,C正确;碳完全燃烧生二氧化碳放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳多,,D错误;故选C。
8.(24-25高二上·广东珠海·期中)2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确的是
A.ΔH2>0
B.ΔH4+ΔH5+ΔH8=ΔH1
C.在相同条件下,2K(g)→2K+(g)的
D.ΔH6+ΔH7=ΔH8
【答案】B
【解析】2Na(s)→2Na(g)吸收热量,故ΔH2>0,A正确;由盖斯定律可知:,B错误;由钾原子原子核外有4个电子层,K的金属性强于Na,其失去最外层1个电子所需的能量较少,故2K(g)→2K+(g)的,C正确;由盖斯定律可知:ΔH6+ΔH7=ΔH8,D正确;故选B。
9.(24-25高二上·陕西西安·月考)下列给出的各组方程式中的是
A. ;
B. ;
C. ;
D. ;
【答案】B
【解析】碳酸钙分解反应为吸热反应,生石灰溶于水为放热反应,故,故A错误;根据方程式可知,,氢气与氯气的反应为放热反应,故,故B正确;氢气与氧气反应为放热反应,但产物中水的状态不同,液态水转变为气态水需要吸热,可知生成液态水时放出的热量更多,故,故C错误;硫化氢与氧气反应生成硫单质,反应放热,硫化氢与氧气反应生成二氧化硫,反应也放热,后者相当于硫单质与氧气继续反应,反应同样放热,故硫化氢与氧气反应生成二氧化硫放出的能量更多,故,故D错误;故选B。
10.(24-25高二上·广东广州·期中)下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A.已知C(石墨,s)=C( 金刚石,s) △H>0,则金刚石比石墨稳定
B.已知2H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H=-483.6k/mol,则氢气的燃烧热为241.8 kJ/mol
C.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) △H1,2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2则△H1<△H2
D.已知常温常压下1 mol的H2和1 mol I2充分反应放出热量14.9 kJ,则该过程的热化学方程式为H2(g)+I2(g)⇌2HI(g) △H= -14.9 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】能量越低越稳定,石墨的能量比金刚石的能量低,所以石墨稳定,A错误;氢气的燃烧热是完全燃烧1mol氢气生成液态水所放出的能量,气态水变为液态水释放热,所以氢气的燃烧热大于241.8kJ/mol,B错误;单质碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量,焓变是负值,所以△H1<△H2,C正确;该反应是可逆反应,不知道进行的程度如何,因此无法确定反应完全放出的热量,D错误;故选C。
11.(24-25高二上·浙江宁波·期中)分别向的溶液中加入:①浓硫酸、②稀硫酸、③稀硝酸、④稀醋酸,恰好完全反应时的热效应分别为、、、,下列关系中正确的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】分别向1L 0.5mol/L的溶液中加入:①浓硫酸;②稀硫酸;③稀硝酸,④稀醋酸。根据浓硫酸溶于水放热,则放出的热量最高,焓变最小,从中和角度讲,稀硫酸和稀硝酸都是强的稀酸,所以氢氧化钡的量一定的条件下,二者放出的热量相等,但是硫酸根离子和钡离子之间反应生成的硫酸钡的是沉淀,生成沉淀的过程放热,所以稀硫酸放热多,醋酸是弱酸,电离过程要吸热,所以焓变最大,即焓变为ΔH1<ΔH2<ΔH3<ΔH4;故选B。
12.(24-25高二上·四川自贡·月考)已知:通常状态下,由最稳定单质生成1某纯物质的热效应称为该物质的标准摩尔生成焓(),单质的标准摩尔生成焓为0。部分物质的标准摩尔生成焓如表所示:
物质
-285.8
-393.5
+226.7
+49.0
乙炔()三聚化制苯()是重要的有机合成反应,具有高效、快速等优点。下列说法错误的是
A.的燃烧热为
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】由标准摩尔生成焓和燃烧热的定义可知,的标准摩尔生成焓即为的燃烧热,故A正确;标准摩尔生成焓即为2mol与1mol反应时放出的热量,则热化学方程式 正确,故B正确;由信息可得热化学方程式:① ;② ,根据盖斯定律,反应可由②-3①得到,则,故C错误;① ;
③ ;
④ ;
根据盖斯定律,反应可由2×③-①+④得到,则,故D正确;故选C。
建议时间:15分钟
13.(2025·重庆卷)肼()与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
①
②
③
则反应的为
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据目标方程式与原方程式的特点可知,将原方程式进行(①-3×②+③)变换,可得目标方程式,所以,ΔH应为,据此解答。
【解析】表达式为,但根据推导结果,ΔH应为,与A不符,A错误;推导过程中,通过组合反应①、③及反转的反应②×3,得到总ΔH为,再除以4得,与选项B一致,B正确;未除以4,直接取,不符合目标反应的系数比例,C错误;表达式为,符号和系数均与推导结果不符,D错误;故选B。
14.(2025·北京卷)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。
下列说法不正确的是
A.NaCl固体溶解是吸热过程
B.根据盖斯定律可知:
C.根据各微粒的状态,可判断,
D.溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关
【答案】C
【分析】由图可知,NaCl固体溶于水的过程分两步实现,第一步为NaCl固体变为Na+和Cl-,此过程离子键发生断裂,为吸热过程;第二步为Na+和Cl-与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程,此过程为成键过程,为放热过程。
【解析】由图可知,NaCl固体溶解过程的焓变为,为吸热过程,A正确;
由图可知,NaCl固体溶于水的过程分两步实现,由盖斯定律可知,即,B正确;由分析可知,第一步为NaCl固体变为Na+和Cl-,此过程离子键发生断裂,为吸热过程,a>0;第二步为Na+和Cl-与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程,此过程为成键过程,为放热过程,b<0,C错误;由分析可知,溶解过程的能量变化,却决于NaCl固体断键吸收的热量及Na+和Cl-水合过程放出的热量有关,即与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关,D正确;故选C。
15.(2024·重庆卷)二氧化碳甲烷重整是资源化利用的重要研究方向,涉及的主要热化学方程式有:
①
②
③
已知键能为,键能为,键能为,则中的碳氧键键能(单位:)为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据盖斯定律反应①+②-③可得反应:,该反应,根据反应物键能和-生成物键能和可得:4c+2b-3a-中的碳氧键键能=,中的碳氧键键能=(),故B正确;故选B。
16.(24-25高二上·广东韶关·月考)催化加氢制备是资源化利用的重要途径。已知下图所示的反应的能量变化。
下列说法不正确的是
A.由图1推知反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量
B.图2中,若生成的为液态,则能量变化曲线为①
C.
D.制备的反应使用催化剂时,其不变
【答案】B
【解析】由图1可知,反应H2(g)+O2(g)═H2O(g)为放热反应,则反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量,故A正确;气态水转化为液态水放热,则图2中若生成的H2O为液态,放热更多,则能量变化曲线在原曲线下方,故B错误;图1的反应为①H2(g)+O2(g)═H2O(g) ΔH1=-120kJ/mol,图2反应为②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-670kJ/mol,根据盖斯定律:①×3-②得ΔH=-120kJ/mol×3-(-670kJ/mol)=+310kJ/mol,故C正确;催化剂不改变反应的焓变,则制备CH3OH的反应使用催化剂时,其△H不变,故D正确;故选B。
17.(24-25高二上·宁夏银川·期中)氮肥是现代农业中不可或缺的肥料,铵态氮肥成本低,肥效好,是众多农民朋友的首选。为探究(NH4)2SO4中离子键的强弱,设计下列的循环过程。可根据下图计算ΔH4为
A.+1143 kJ/mol B.+838 kJ/mol C.+686 kJ/mol D.+533kJ/mol
【答案】B
【解析】由图中循环过程,可得出下列热化学方程式:
①NH4Cl(s)=(g)+Cl-(g) ΔH1=+698kJ∙mol-1
②NH4Cl(s)=(aq)+Cl-(aq) ΔH2=+15kJ∙mol-1
③Cl-(g)=Cl-(aq) ΔH3=-378kJ∙mol-1
④(NH4)2SO4(s)=(g)+(g) ΔH4
⑤(NH4)2SO4(s)=(aq)+(aq) ΔH5=+3kJ∙mol-1
⑥(g)=(aq) ΔH6=-530kJ∙mol-1
依据盖斯定律,将反应⑤-⑥+①-②+③得反应④为(NH4)2SO4(s)=(g)+(g) ΔH4=ΔH5-ΔH6+ΔH1-ΔH2+ΔH3=(+3+530+698-15-378) kJ∙mol-1=+838 kJ/mol,故选B。
18.(24-25高二上·山西太原·期末)研究化学反应中的能量变化有利于更好地开发和利用化学能源。
(1)历史上曾用“地康法”制氯气,反应为4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g),已知相关化学键的键能(E)如表所示。
化学键
Cl―Cl
O2中的化学键
O―H
H―Cl
247
497
463
431
①该反应的为 ,其能量转化形式是 能转化为 能。
②该反应转移2 mol 电子时,放出 kJ 热量;消耗1 mol氧化剂时,放出 kJ 热量。
③对于反应H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g),测得生成2 mol HCl(g)时,反应放出183 kJ的热量,则2 mol H2(g)和O2(g)反应生成气态水的热化学方程式为 。
(2)CH4用NiO作载氧体的化学链燃烧示意图如图所示,
主要热化学方程式如下:
2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s) ΔH=−479.8 kJ•mol−1
CH4(g)+4NiO(s)=CO2(g)+2H2O(l)+4Ni(s) ΔH=+68.9 kJ•mol−1
①写出甲烷燃烧热的 ΔH= 。
②CH4的“化学链燃烧”有利于二氧化碳的分离与回收,所放出的热量在相同条件下与CH4直接燃烧相比 (填“前者大”“后者大”或“相同”),原因是 。
(3)已知H2的燃烧热ΔH=−285.8 kJ•mol−1、CO的燃烧热ΔH=−283 kJ•mol−1,25℃时,4g H2和28g CO的混合气体充分燃烧,恢复至原温度,放出的热量为 kJ。
【答案】(1) -125kJ•mol-1 化学 热 62.5 125 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH= -491 kJ/mol
(2) -890.7kJ•mol-1 相同 一个化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的
(3)854.6
【解析】(1)①△H=反应物总键能-生成物总键能=(4×431+497)kJ·mol-1-(2×247+4×463) kJ·mol-1=-125 kJ·mol-1;
能量转化形式为化学能转化为热能,放出热量;
②4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H=-125 kJ·mol-1反应中,1molO2参加反应转移4mol电子,放出125kJ热量,该反应转移2 mol 电子时,放出热量;
4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H=-125 kJ·mol-1反应中,O2为氧化剂,1molO2反应,放出热量为125kJ;
③根据反应H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g),测得生成2 mol HCl(g)时,反应放出183 kJ的热量可得到热化学方程式为:反应I:H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g) △H=-183kJ·mol-1,反应II:4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H=-125 kJ·mol-1,2×反应I+反应II得到:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ,根据盖斯定律,△H=2×(-183kJ·mol-1)+( -125 kJ·mol-1)=-491 kJ·mol-1;答案是:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH= -491 kJ/mol;
(2)①已知:2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s) ΔH=-479.8kJ·mol-1;CH4(g)+4NiO(s)=CO2(g)+2H2O(l)+4Ni(s) ΔH=+68.9kJ·mol-1,结合盖斯定律,将第一个方程式乘以2加上第二个方程式得CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.7kJ·mol-1,则CH4的燃烧热是ΔH =-890.7kJ·mol-1;
②由盖斯定律知一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成,反应热是相等的,则CH4的“化学链燃烧”所放出的热量在相同条件下与CH4直接燃烧所放出的热量相同;
(3)燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,则1mol H2完全燃烧放出285.8kJ的热量,1mol CO完全燃烧放出283.0kJ的热量,4g H2为2mol,28 g CO为1mol,充分燃烧,恢复至原温,能放出的热量为285.8kJ·mol-1×2mol+283.0 kJ=854.6 kJ。
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