内容正文:
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第一章 化学反应的
热效应
第二节 反应热的计算
素养提升练
(建议用时:40分钟)
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5.根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图,下列说法正确的是( )
A.ΔH5>0
B.ΔH1+ΔH2=0
C.ΔH3=ΔH4+ΔH5
D.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0
解析:水蒸气变成液态水会放出热量,ΔH5<0,故A错误;氢氧化钙分解生成氧化钙和水蒸气与液态水和氧化钙反应生成氢氧化钙不是可逆过程,因此ΔH1+ΔH2≠0,故B错误;由题图可知,ΔH3>0,ΔH4<0,ΔH5<0,故ΔH3≠ΔH4+ΔH5,故C错误。
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解析:A项,两个反应中只有生成物中水的状态不同,气态水比液态水能量高,生成液态水时放出的热量多,焓变为负值,则ΔH1<ΔH2;B项,两个反应中只有反应物中S的状态不同,气态S比固态S能量高,焓变为负值,则气态S反应时放热多,则ΔH1<ΔH2;C项,完全燃烧放出热量多,燃烧反应的焓变为负值,则ΔH1>ΔH2;D项,物质的状态相同时,物质的量多的反应放出的热量多,放热越多,ΔH越小,则ΔH1<ΔH2。
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7.以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水制氢流程如下。
已知氢气燃烧热ΔH=-286 kJ·mol-1,ΔH3为( )
A.+172 kJ·mol-1
B.+400 kJ·mol-1
C.+29 kJ·mol-1
D.+254 kJ·mol-1
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二、非选择题
10.已知有关反应的能量变化如图所示,试回答下列问题。
(1)根据图像,写出图Ⅰ的热化学方程式:______________________________
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(2)写出CH4(g)与H2O(g)反应制取CO(g)和H2(g)的热化学方程式:______________________________________________________。
(3)在(2)的反应中,相关的化学键键能数据如表所示。判断H2O(g)中O—H键的键能为____________。
CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+171 kJ·mol-1
化学键 C—H H—H C≡O
键能/(kJ·mol-1) 413 436 1075
451 kJ·mol-1
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一、选择题
1.氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O,已知反应:
2Cu(s)+O2(g)===2CuO(s) ΔH=-314 kJ·mol-1
2Cu2O(s)+O2(g)===4CuO(s) ΔH=-292 kJ·mol-1
则Cu2O(s)===CuO(s)+Cu(s)的ΔH等于( )
A.-135 kJ·mol-1
B.+11 kJ·mol-1
C.+168 kJ·mol-1
D.-303 kJ·mo-1
[方法总结] 利用盖斯定律解题的步骤
目标热化学方程式和已知热化学方程式eq \o(――――――→,\s\up17(对照、分析))找出目标热化学方程式的反应物和生成物eq \o(―――――――→,\s\up17(质量守恒定律))对已知热化学方程式进行处理(加、减、乘、除),消去中间产物eq \o(―――――――→,\s\up17(结合盖斯定律))计算目标热化学方程式的ΔH。
2.已知稀溶液中:①H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH1=-57.3 kJ·mol-1;
②eq \f(1,2)Ba(OH)2(aq)+eq \f(1,2)H2SO4(aq)===eq \f(1,2)BaSO4(s)+H2O(l) ΔH2。
下列结论正确的是( )
A.中和反应的ΔH=-57.3 kJ·mol-1
B.ΔH2<ΔH1
C.ΔH2>ΔH1
D.1 mol CH3COOH与足量NaOH反应放出的热量为57.3 kJ
解析:57.3 kJ·mol-1只与反应“H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)”相对应,并不是所有的中和反应的ΔH均为-57.3 kJ·mol-1,A错误;从离子反应的角度上看,反应②相对于反应①多生成了BaSO4(放热过程),故反应②放出的热量多于57.3 kJ,B正确,C错误;CH3COOH电离吸热,放出的热量小于57.3 kJ,D错误。
3.已知:①H2O(l)===H2O(g) ΔH=+Q1 kJ·mol-1,②2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+Q2 kJ·mol-1,③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q3 kJ·mol-1。
则H2和CH4的燃烧热ΔH的比值为( )
A.eq \f(Q1+Q2,2Q1+Q2)
B.eq \f(Q1+Q2,2Q1+Q3)
C.eq \f(2Q1+Q2,2Q3)
D.eq \f(Q1+2Q2,2Q3)
解析:根据盖斯定律,由-(2×①+②)可得2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-(2Q1+Q2) kJ·mol-1,故H2的燃烧热ΔH=-eq \f(2Q1+Q2,2) kJ·mol-1,CH4的燃烧热ΔH=-Q3 kJ·mol-1,二者的比值为eq \f(2Q1+Q2,2Q3)。
4.关于反应:
①2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2600 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
③CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+216 kJ·mol-1
下列叙述正确的是( )
A.CO的燃烧热为566 kJ·mol-1
B.在反应③进行时,若加入催化剂,可以使ΔH减小
C.若有3.2 g CH4与足量水蒸气按③反应,则放出的热量是43.2 kJ
D.若生成相同质量的CO2,C2H2放出的热量大于CO
6.在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是( )
A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1、2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2
B.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1、S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2
C.C(s)+eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH1、C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2
D.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH1、eq \f(1,2)H2(g)+eq \f(1,2)Cl2(g)===HCl(g) ΔH2
解析:由题给信息可得:①SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)===H2SO4(aq)+2HI(g) ΔH1=-213 kJ·mol-1,②H2SO4(aq)===H2O(l)+SO2(g)+eq \f(1,2)O2(g) ΔH2=+327 kJ·mol-1,③2HI(g)===H2(g)+I2(g) ΔH3,④H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH4=-286 kJ·mol-1,根据盖斯定律,-①-②-③=④,故-ΔH1-ΔH2-ΔH3=ΔH4,ΔH3=-ΔH1-ΔH2-ΔH4=213 kJ·mol-1-327 kJ·mol-1-(-286 kJ·mol-1)=+172 kJ·mol-1。
8.半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅:
SiO2(石英砂,s)+2C(s)===Si(粗硅,s)+2CO(g) ΔH1=+682.44 kJ·mol-1
Si(粗硅,s)+2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH2=-657.01 kJ·mol-1
SiCl4(l)+2Mg(s)===2MgCl2(s)+Si(纯硅,s) ΔH3=-625.63 kJ·mol-1
用石英砂生产1.00 kg纯硅放出的热量约为( )
A.21.44 kJ
B.21435.71 kJ
C.600.20 kJ
D.1965.10 kJ
解析:根据盖斯定律,将题给3个热化学方程式相加可得SiO2(石英砂,s)+2C(s)+2Cl2(g)+2Mg(s)===2CO(g)+2MgCl2(s)+Si(纯硅,s) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-600.2 kJ·mol-1,则用石英砂生产1000 g纯硅放出的热量为eq \f(1000 g,28 g·mol-1)×600.2 kJ·mol-1≈21435.71 kJ。
9.已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧,至反应物耗尽,并放出X kJ热量。已知单质C(s)的燃烧热为Y kJ·mol-1,则1 mol C(s)与O2(g)反应生成CO(g)的反应热ΔH为( )
A.-Y kJ·mol-1
B.-(10X-Y) kJ·mol-1
C.-(5X-0.5Y) kJ·mol-1
D.+(10X-Y) kJ·mol-1
解析:由题意知,C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-Y kJ·mol-1, n(C)=eq \f(3.6 g,12 g·mol-1)=0.3 mol,n(O2)=eq \f(6.4 g,32 g·mol-1)=0.2 mol,
C(s) + eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH=-Q1 kJ·mol-1①
1 mol eq \f(1,2) mol Q1
0.3 mol 0.15 mol Q3=0.3Q1
CO(g)+eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH=-Q2 kJ·mol-1 ②
eq \f(1,2) mol Q2
0.05 mol Q4=0.1Q2
得0.3Q1+0.1Q2=X。③
由盖斯定律可知,①+②得C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-(Q1+Q2) kJ·mol-1
得Q1+Q2=Y。④
解③和④组成的方程组得Q1=5X-0.5Y。
H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH=-245 kJ·mol-1
(4)试比较下列ΔH的大小(填“>”“<”或“=”)。
①C(s)+CO2(g)===2CO(g) ΔH1,C(s)+eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2,则ΔH1____ΔH2。
②CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH3,CH4(g)+H2O(l)===CO(g)+3H2(g) ΔH4,则ΔH3____ΔH4。
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH5,2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH6,则ΔH5____ΔH6。
11.(1)(河北高考节选)298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ,表示H2燃烧热的热化学方程式为_______________________________
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(2)(全国甲卷节选)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:
TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000 ℃时反应的热化学方程式如下:
(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=172 kJ·mol-1
(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2=-51 kJ·mol-1
反应2C(s)+O2(g)===2CO(g)的ΔH为________kJ·mol-1。
H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol
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