内容正文:
[课后分层练(三)] 反应热的计算
(限时30 min,选择题每题3分,非选择题10分)
【基础达标练】
1.下列关于如下图所示转化关系(X代表卤素)的说法中正确的是( )
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
B.按照Cl、Br、I的顺序,ΔH2依次增大
C.ΔH3越小,则HX就越稳定
D.ΔH1越小,则X的非金属性越弱
解析:选C。根据盖斯定律①=②+③,ΔH1=ΔH2+ΔH3,ΔH1-ΔH2-ΔH3=0,A错误;X2断键吸收能量,则ΔH2>0,根据Cl、Br、I原子半径递增,Cl2、Br2、I2的共价键逐渐减弱,其键能逐渐减小,ΔH2依次递减,B错误;ΔH3越小,说明生成1 mol H—X键释放的能量越大,则HX就越稳定,C正确;ΔH1越小,说明HX越稳定,则X的非金属性越强,D错误。
2.(2025·湖南岳阳联考)联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作火箭燃料。下列说法不正确的是( )
①2O2(g)+N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1
A.ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1
B.O2(g)+2H2(g)===2H2O(l) ΔH5,ΔH5>ΔH3
C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)
D.联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热且产物无污染
解析:选B。由盖斯定律计算2×③-2×②-①得到④,ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1,A正确;气态水变化为液态水过程中放出热量,焓变为负值,则ΔH5<ΔH3,B错误。
3.(2025·江西重点高中学情检测)1 mol乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)和H2完全燃烧的焓变(ΔH)如图所示。已知:单位质量可燃物完全燃烧时放出的热量叫作热值。
下列叙述正确的是( )
A.上述四种可燃物中,热值最大的是H2
B.表示乙炔燃烧热的热化学方程式为2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2 599.2 kJ· mol-1
C.上述物质完全燃烧生成等量液态水时放出热量最多的是乙烷
D.C2H4(g)+H2(g)===C2H6(g) ΔH=+137 kJ· mol-1
解析:选A。乙炔、乙烯、乙烷、H2的热值依次为kJ≈49.98 kJ、kJ≈50.39 kJ、kJ≈52.0 kJ、kJ=142.9 kJ,1 g可燃物完全燃烧时放出热量最多的是H2,A正确;乙炔燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299.6 kJ/mol,B错误;根据氢元素守恒可知,生成1 mol液态水放出热量最多的是乙炔,C错误;根据H2、乙烯和乙烷燃烧热书写热化学方程式①H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol、②C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411.0 kJ/mol、③C2H6(g)+O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 559.8 kJ/mol,将①+②-③得:C2H4(g)+H2(g)===C2H6(g) ΔH=-137 kJ· mol-1,D错误。
4.物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列错误的是( )
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=1
B.A→D,ΔH=-ΔH4
C.ΔH1+ΔH2=-ΔH3-ΔH4
D.B→D,ΔH=ΔH2+ΔH3
解析:选A。根据盖斯定律可知,ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4实际上是从A开始又最后生成了A,即A→B→C→D→A,物质本身的能量没变,变化为0,A错误。
5.共价键的强弱可用键能来衡量。键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。已知:
①CH3CH(CH3)2(g)⥫⥬CH2===C(CH3)2(g)+H2(g)ΔH1=+123.5 kJ·mol-1
②2CH3CH(CH3)2(g)+O2(g)⥫⥬
2CH2===C(CH3)2(g)+2H2O(g)
ΔH2=-235.0 kJ·mol-1
则O===O的键能为( )
化学键
C—C
C===C
C—H
H—H
O—H
O===O
键能/(kJ·mol-1)
347.7
a
413.4
436.0
463.0
b
A.498.0 kJ·mol-1 B.994.6 kJ·mol-1
C.615.0 kJ·mol-1 D.1 230 kJ·mol-1
解析:选A。根据2①-②可得2H2O(g)⥫⥬2H2(g)+O2(g) ΔH=+482 kJ·mol-1,ΔH=反应物总键能-生成物总键能,则ΔH=(4×463-2×436-b) kJ·mol-1=+482 kJ·mol-1,b=498 kJ·mol-1,即O===O的键能为498 kJ·mol-1。
6.(2025·福建福州高二期中)取少量0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液滴入过量的Ba(OH)2稀溶液中,产生2.33 g白色沉淀,同时放热0.59 kJ,若已知Ba(OH)2(aq)+2HCl(aq)===BaCl2(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1,则Na2SO4(aq)+Ba(NO3)2(aq)===BaSO4(s)+2NaNO3(aq) ΔH=( )
A.-532.7 kJ·mol-1
B.-475.4 kJ·mol-1
C.-55.6 kJ·mol-1
D.-1.7 kJ·mol-1
解析:选D。由题干产生2.33 g白色沉淀,知生成0.01 mol BaSO4和0.01 mol H2O,同时放热0.59 kJ,对应的热化学方程式为Ba(OH)2(aq)+NaHSO4(aq)===BaSO4(s)+H2O(l)+NaOH(aq) ΔH=-59 kJ·mol-1;结合题干所给信息Ba(OH)2(aq)+2HCl(aq)===BaCl2(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1知酸碱中和对应生成1 mol H2O(l)放出57.3 kJ热量,由此可得知Na2SO4(aq)+Ba(NO3)2(aq)===BaSO4(s)+2NaNO3(aq) ΔH=-59-(-57.3)=-1.7 kJ·mol-1。
7.(1)(2023·全国卷乙改编)已知下列热化学方程式:
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)+7H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·4H2O(s)===FeSO4(s)+4H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·H2O(s)===FeSO4(s)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s)===2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=______kJ·mol-1。
(2)(2022·湖北高考节选)已知:
①CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH1=-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s)===Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH2=-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)===[Al(OH)4]-(aq)+H2(g) ΔH3=-415.0 kJ·mol-1
则CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)===Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=______kJ·mol-1。
解析:(2)ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·mol-1)+(-16.73 kJ·mol-1)+2×(-415.0 kJ·mol-1)=-911.9 kJ·mol-1。
答案:(1)(a+c-2b) (2)-911.9
【拓展提能练】
8.已知反应:①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=a kJ· mol-1;②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=b kJ· mol-1。化学键的键能数据如表所示(键能为1 mol气态分子解离成气态原子所吸收的能量),下列说法不正确的是( )
化学键
C===O
O===O
C—H
O—H
键能/(kJ·mol-1)
750
x
413
463
A.b>a
B.H2O(g)===H2O(l) ΔH=(a-b) kJ· mol-1
C.上表中x=
D.当有4NA个C—H键断裂时,题述反应放出的热量为b kJ或a kJ
解析:选C。根据反应②得ΔH2=413 kJ· mol-1×4+2x kJ· mol-1-(750 kJ· mol-1×2+463 kJ· mol-1×4)=b kJ· mol-1,整理可得:x=,C错误。
9.(2025·四川名校联考)已知:①4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH1=-112.9 kJ· mol-1;②H2(g)+ Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2;③H—H、Cl—Cl、H—Cl的键能分别为436 kJ· mol-1、243 kJ· mol-1、431 kJ· mol-1。下列叙述正确的是( )
A.H(g)+Cl(g)―→HCl(g) ΔH=+431 kJ· mol-1
B.键能差4E(H—O)-E(O===O)=1 350.9 kJ· mol-1
C.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)ΔH=-183 kJ· mol-1
D.H2(g)+O2(g)===H2O(l)ΔH=-239.45 kJ· mol-1
解析:选B。形成共价键时放出热量,H(g)+Cl(g)―→HCl(g) ΔH=-431 kJ·mol-1,A错误;根据反应①可知,431 kJ·mol-1×4+E(O===O)-243 kJ·mol-1×2-4E(H—O)=-112.9 kJ·mol-1,得4E(H—O)-E(O===O)=1 350.9 kJ·mol-1,B正确;2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g) ΔH=2×431 kJ·mol-1-436 kJ·mol-1-243 kJ·mol-1=+183 kJ·mol-1,则反应②H2(g)+ Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2=-183 kJ·mol-1,将反应②+×①,得出H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-239.45 kJ· mol-1,生成物是气态水,C、D错误。
10.(2025·安徽滁州中学高二期中)已知:C(s,石墨)在一定条件下可发生一系列变化,如图所示:
已知:ΔH1>0。
下列说法错误的是( )
A.ΔH5>ΔH4
B.0>ΔH3>ΔH5
C.ΔH2=ΔH3-ΔH1-ΔH4
D.C(s,石墨)+CO2(g)===2CO(g) ΔH=2ΔH5-ΔH3
解析:选B。按盖斯定律,ΔH5=ΔH1+ΔH4,因ΔH1>0,故ΔH4<ΔH5,A正确;对放热反应而言,ΔH<0,燃烧越充分,焓变越小,故0>ΔH5>ΔH3,B错误;由盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1+ΔH4+ΔH2,则ΔH2=ΔH3-ΔH1-ΔH4,C正确。
11.(2025·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.+1 143 kJ/mol B.+838 kJ/mol
C.+686 kJ/mol D.+533 kJ/mol
解析:选B。由图中循环过程,可得出下列热化学方程式:
①NH4Cl(s)===NH(g)+Cl-(g) ΔH1=+698 kJ·mol-1
②NH4Cl(s)===NH(aq)+Cl-(aq)ΔH2=+15 kJ·mol-1
③Cl-(g)===Cl-(aq)ΔH3=-378 kJ·mol-1
④(NH4)2SO4(s)===NH(g)+SO(g)ΔH4
⑤(NH4)2SO4(s)===NH(aq)+SO(aq)ΔH5=+3 kJ·mol-1
⑥SO(g)===SO(aq)ΔH6=-530 kJ·mol-1
将反应⑤-⑥+①-②+③得反应④为(NH4)2SO4(s)===NH(g)+SO(g) ΔH4=ΔH5-ΔH6+ΔH1-ΔH2+ΔH3=(+3+530+698-15-378) kJ·mol-1=+838 kJ/mol。
12.磷与氯气反应时各状态间的能量变化如图所示。已知:E1=E2-274.4=E3-495.2=E4-626=E5-1 703.6=E6-1 774。
回答下列问题:
(1)依据图示写出各反应的焓变:
6Cl2(g)+P4(s,白磷)===4PCl3(g)
ΔH1=________;
5Cl2(g)+2P(s,红磷)===2PCl5(g)
ΔH2=________;
Cl2(g)+PCl3(l)===PCl5(s)
ΔH3=________。
(2)已知常温常压下:①P4(s,白磷)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH4;②4P(s,红磷)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH5;则ΔH4______(填“>”“=”或“<”)ΔH5。
(3)将1.86 g红磷在2.24 L(已换算成标准状况)Cl2中引燃,生成了大量的白色烟雾,完全反应后,若红磷和Cl2均无剩余且生成的每种产物均只有一种状态,此时放出的热量为________kJ。
解析:(3)由图可知,2P(s,红磷)+3Cl2(g)===2PCl3(l) ΔH6==-604.2 kJ/mol,2P(s,红磷)+5Cl2(g)===2PCl5(s) ΔH7==-851.8 kJ/mol,设氯气与红磷反应生成三氯化磷的物质的量为x mol、生成五氯化磷的物质的量为y mol,由题意可得:①x+y=,②3x+5y=×2,解得x=0.05,y=0.01,则反应放出的热量为(851.8 kJ/mol×0.01 mol+604.2 kJ/mol×0.05 mol)×=19.364 kJ。
答案:(1)-1 148 kJ/mol -714.6 kJ/mol -123.8 kJ/mol (2)< (3)19.364
13.回答下列问题。
(1)下表中的数据表示破坏1 mol化学键需消耗的能量(即键能,单位为kJ·mol-1)。
化学键
H—H
H—Cl
键能
436
431
热化学方程式H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-183 kJ·mol-1,则Cl—Cl键的键能为______ kJ·mol-1。
(2)标准状况下,22.4 L C2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1 300 kJ热量,请写出该反应的热化学方程式:________________________________________________________________________。
(3)已知:①C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)ΔH1=-a kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)===H2O(l)ΔH2=-b kJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-c kJ·mol-1
计算C(s,石墨)与H2(g)反应生成1 mol CH4(g)的ΔH为____________(用含a、b、c的式子表示) kJ·mol-1。
(4)N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示,反应过程中,每生成2 mol N2理论上放出的热量为__________。
答案:(1)243 (2)2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2 600 kJ·mol-1
(3)c-a-2b (4)278 kJ
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