内容正文:
[课后分层练(四)] 化学反应中的热效应的考查
(限时30 min,选择题每题3分,非选择题10分)
1.(2025·黑龙江龙东联考)反应M+Z―→Q(ΔH<0)分两步进行:①M+Z―→X(ΔH>0),②X―→Q(ΔH<0)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
答案:D。
2.已知CO(g)的燃烧热ΔH=-283 kJ·mol-1。结合下图信息,反应2N2O(g)===2N2(g)+O2(g)的ΔH(kJ·mol-1)为( )
A.-152 B.-76
C.+76 D.+152
解析:选A。据题中信息可依次书写出热化学方程式:①CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-283 kJ·mol-1;②N2O(g)+CO(g)===N2(g)+CO2(g) ΔH2=-(330+229-123-77) kJ·mol-1=-359 kJ·mol-1;根据盖斯定律,2×(②-①)得反应2N2O(g)===2N2(g)+O2(g) ΔH=2(ΔH2-ΔH1)=-152 kJ·mol-1。
3.已知几种化学键的键能数据:
化学键
N≡O
Cl—Cl
Cl—N
N===O
键能/(kJ·mol-1)
630
243
a
607
反应2NO(g)+Cl2(g)⥫⥬2ClNO(g)的ΔH为(ClNO的结构式为Cl—N===O)( )
A.(289-2a) kJ·mol-1
B.(a-243) kJ·mol-1
C.(2a+341) kJ·mol-1
D.(896-2a) kJ·mol-1
解析:选A。焓变=反应物总键能-生成物总键能。2NO(g)+Cl2(g)⥫⥬2ClNO(g) ΔH=630 kJ·mol-1×2+243 kJ·mol-1-(607 kJ·mol-1+a kJ·mol-1)×2=(289-2a) kJ·mol-1。
4.(2025·北京房山区期中)反应热(ΔH)又因化学反应的分类给予不同的名称。如燃烧热(ΔHc),又如由稳定单质化合生成1 mol纯物质的热效应称为生成热(ΔHf),断裂化学键时,所吸收的能量称为键能(ΔHb)。下面两个图中的数据分别表示H2O与CO2各1 mol 分解时能量变化的示意图,图中的各数据均以kJ为单位,下列说法正确的是( )
A.H2O(g)的生成热:ΔHf=+243 kJ·mol-1
B.CO(g)的燃烧热:ΔHc=-570 kJ·mol-1
C.O—H键的键能:ΔHb=+436 kJ·mol-1
D.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-42 kJ·mol-1
解析:选D。表示H2O(g)的生成热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔHf=-243 kJ·mol-1,A错误;表示CO(g)燃烧热的热化学方程式为CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔHc=-285 kJ·mol-1,B错误;由图知O—H键的键能ΔHb=×(243+436+247)kJ·mol-1=463 kJ·mol-1,C错误;由图得①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-243 kJ·mol-1、②CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-285 kJ·mol-1,根据盖斯定律,②-①得CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-42 kJ·mol-1,D正确。
5.羰基硫(O===C===S)毒性适中且易于降解,对环境危害较小,工业上是农药、医药、有机合成等生产领域的重要中间体。已知羰基硫氢解反应:COS(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2S(g)中的键能如表所示。下列说法错误的是( )
化学键
H—H
C===O
C===S
H—S
C≡O
E/(kJ· mol-1)
436
745
580
339
1 076
A.CO比H2稳定
B.COS中C为+4价
C.E生成物的总能量>E反应物的总能量
D.该反应焓变ΔH=-7 kJ· mol-1
解析:选D。ΔH=(745+580+436)-(1 076+2×339)=+7 kJ· mol-1,反应的焓变ΔH=+7 kJ· mol-1,该反应为吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,C正确、D错误。
6.在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
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
④2S(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)
解析:选A。结合盖斯定律,将(①+②-③×3)×,整理可得2S(g)===S2(g),则ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。
7.一定温度下,CH3CH2CH3的氯化、溴化反应势能图及一段时间后产物的选择性如图,下列叙述正确的是( )
A.CH3CH2CH3的氯化、溴化反应的ΔH均小于0
B.稳定性:CH3CH2CH2·>(CH3)2CH·
C.ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3
D.HCl和HBr的键能差=ΔH1-ΔH3
解析:选C。由图可知CH3CH2CH3溴化的ΔH>0,CH3CH2CH3氯化的ΔH<0,A错误。由于能量越低越稳定,由图可知,(CH3)2CH·更稳定,B错误。根据图像可知①CH3CH2CH3+·Cl―→CH3CH2CH2·+HCl ΔH1,②CH3CH2CH3+·Cl―→·CH(CH3)2+HCl ΔH2,根据盖斯定律①-②得·CH(CH3)2―→CH3CH2CH2·ΔH=ΔH1-ΔH2;③CH3CH2CH3+·Br―→CH3CH2CH2·+HBr ΔH3,④CH3CH2CH3+·Br―→·CH(CH3)2+HBr ΔH4,根据盖斯定律③-④得·CH(CH3)2―→CH3CH2CH2· ΔH=ΔH3-ΔH4,所以ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3,C正确。根据盖斯定律③-①得到HCl+Br·―→HBr+Cl· ΔH=ΔH3-ΔH1,即HCl+Br·+H·―→HBr+Cl·+H· ΔH=ΔH3-ΔH1,HCl和HBr的键能分别为EH—Cl、EH—Br,则ΔH=EH—Cl-EH—Br=ΔH3-ΔH1,D错误。
8.回答下列问题:
(1)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为_________________________________________________________________________。
[已知温度为T时:①CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·mol-1;②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1]
(2)用O2将HCl转化为Cl2,可提高经济效益,减少环境污染。传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s)===H2O(g)+
CuCl2(s) ΔH1。反应②生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为________________________________________________________________________(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
解析:(1)由盖斯定律可知,②-①即得所求热化学方程式:CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·mol-1。(2)2HCl(g)+CuO(s)===H2O(g)+CuCl2(s) ΔH1①,2CuCl2(s)+O2(g)===2CuO(s)+2Cl2(g) 2ΔH2②,根据盖斯定律,由①×2+②得总反应:4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=2ΔH1+2ΔH2。
答案:(1)CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·mol-1
(2)4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=2ΔH1+2ΔH2
9.(1)CO2与H2在某催化剂的作用下反应如图所示:
已知断开化学键所需要吸收的能量(kJ·mol-1)分别为:
436
326
803
464
414
写出该反应的热化学方程式:________________________________________________________________________。
(2)LiBH4是近年来常用的储氢材料。2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图如下:
则Mg(s)与B(s)反应生成MgB2(s)的热化学方程式是________________________________________________________________________。
(3)工业上制二甲醚(CH3OCH3)是在一定温度、压强和催化剂作用下进行的。反应器中发生了下列反应:
①CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)ΔH1=-90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.2 kJ·mol-1
反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)+CO2(g),则该反应的ΔH=____________。
解析:(1)ΔH=断裂化学键所吸收的能量-形成化学键所放出的能量=[(2×803+3×436)-(3×414+326+3×464)]kJ·mol-1=-46 kJ·mol-1。
(2)根据图示可写出下列热化学方程式:
①2LiH(s)+2B(s)+3H2(g)===2LiBH4(s) ΔH=-200 kJ·mol-1
②2LiH(s)+MgB2(s)+4H2(g)===2LiBH4(s)+MgH2(s) ΔH=-183 kJ·mol-1
③Mg(s)+H2(g)===MgH2(s) ΔH=-76 kJ·mol-1;
根据盖斯定律,由①-②+③可得Mg(s)+2B(s)===MgB2(s) ΔH=(-200 kJ·mol-1)-(-183 kJ·mol-1)+(-76 kJ·mol-1)=-93 kJ·mol-1。
(3)应用盖斯定律将①×2+②+③可得:
3CO(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=-246.1 kJ·mol-1。
答案:(1)CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-46 kJ·mol-1
(2)Mg(s)+2B(s)===MgB2(s) ΔH=-93 kJ·mol-1
(3)-246.1 kJ·mol-1
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