内容正文:
第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
第一课时 盖斯定律
考点梳理
一、盖斯定律
内容:化学反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与反应的途径无关。
实质:不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。这是能量守恒定律在化学反应中的体现。
适用范围:适用于等温(反应前后温度相同)条件下进行的化学反应。
二、反应热的计算方法
1. 键能法:ΔH = 反应物总键能 − 生成物总键能 = 断键吸收的总能量 − 成键放出的总能量。断键吸收能量(取正值),成键放出能量(取负值),代入公式时 ΔH = ∑E(断键) − ∑E(成键)。
2. 盖斯定律法:将已知热化学方程式进行适当加减(含系数调整),得到目标反应的ΔH。
3. 能量法:ΔH = H(生成物)− H(反应物)。反应物总能量高于生成物为放热(ΔH < 0),反之吸热(ΔH > 0)。
三、燃烧热与中和热
燃烧热:在25 ℃和101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物(稳定氧化物)所放出的热量,称为该物质的燃烧热。如C→CO₂(g)、H→H₂O(l)、S→SO₂(g)。
中和热:在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H₂O时所放出的热量,理论值约为57.3 kJ·mol⁻¹。
四、盖斯定律的应用要点
① 目标反应中某物质在已知方程式中只出现一次时,以该物质为 “锚点” 确定系数;
② 调整系数时,ΔH 必须同步乘以相同倍数;
③ 逆向反应的 ΔH 符号取反;
④ 同一物质在等号两侧出现时需消去,注意聚集状态必须一致才能相消。
基础达标
1. 关于盖斯定律的叙述,不正确的是( )
A. 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关
B. 不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同
C. 盖斯定律可用于计算难以直接测定的反应热
D. 盖斯定律适用于所有化学反应,包括非等温条件下的反应
【答案】D
【解析】盖斯定律适用于等温(反应前后温度相同)条件下的化学反应,D中“非等温条件”说法错误。A、B、C均正确描述了盖斯定律的内容和价值。故选D。
2. 下列对盖斯定律的理解,正确的是( )
A. 反应热与反应物的用量无关
B. 化学反应的热效应与反应途径有关
C. 若反应分两步进行,则两步反应的反应热之和等于总反应的反应热
D. 盖斯定律只能用于放热反应的计算
【答案】C
【解析】A错误,反应热与反应物的用量有关,如1 mol和2 mol碳燃烧放热不同,但ΔH(每摩尔)相同;B错误,反应热与途径无关;C正确,是盖斯定律的直接体现;D错误,盖斯定律对吸热和放热反应均适用。故选C。
3. 已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=−393.5 kJ·mol⁻¹;②C(s)+½O2(g)=CO(g) ΔH2=−110.5 kJ·mol⁻¹。则CO(g)+½O2(g)=CO2(g)的ΔH为( )
A. −283.0 kJ·mol⁻¹
B. +283.0 kJ·mol⁻¹
C. −504.0 kJ·mol⁻¹
D. +504.0 kJ·mol⁻¹
【答案】A
【解析】目标反应 = ① − ②,ΔH = ΔH₁ − ΔH₂ = (−393.5) − (−110.5) = −283.0 kJ·mol⁻¹。CO燃烧为放热反应,ΔH < 0,符合预期。故选A。
4. 某反应过程中能量变化如图所示(反应物总能量高于生成物总能量)。下列说法正确的是( )
A. 该反应为吸热反应,ΔH > 0
B. 该反应为放热反应,ΔH < 0
C. 使用催化剂可改变ΔH的大小
D. 增大反应物浓度,ΔH增大
【答案】B
【解析】反应物总能量高于生成物总能量,体系能量降低,为放热反应,ΔH < 0,B正确。A错误,放热反应ΔH < 0;C错误,催化剂只改变活化能,不改变ΔH;D错误,ΔH为强度性质,与浓度无关。故选B。
5. 已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=−483.6 kJ·mol⁻¹,则H2(g)+½O2(g)=H2O(g)的ΔH为( )
A. −483.6 kJ·mol⁻¹
B. −241.8 kJ·mol⁻¹
C. +241.8 kJ·mol⁻¹
D. −967.2 kJ·mol⁻¹
【答案】B
【解析】目标反应系数为已知反应的一半,ΔH也相应减半:ΔH = (−483.6)/2 = −241.8 kJ·mol⁻¹。注意:ΔH与化学计量数成正比,调整系数时ΔH必须同步调整。故选B。
6. 已知:①2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH1=−196.6 kJ·mol⁻¹;②S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH2=−296.8 kJ·mol⁻¹。则S(g)+3/2O2(g)=SO3(g)的ΔH为( )
A. −395.1 kJ·mol⁻¹
B. −493.4 kJ·mol⁻¹
C. +395.1 kJ·mol⁻¹
D. −100.2 kJ·mol⁻¹
【答案】A
【解析】目标反应 = ½×① + ②。½×①:SO₂(g)+½O₂(g)=SO₃(g),½ΔH₁=−98.3 kJ·mol⁻¹;加上②:S(g)+O₂(g)=SO₂(g),ΔH₂=−296.8 kJ·mol⁻¹。两式相加得S(g)+3/2O₂(g)=SO₃(g),ΔH=½ΔH₁+ΔH₂=−98.3+(−296.8)=−395.1 kJ·mol⁻¹。故选A。
7. 已知:①2Al(s)+3/2O2(g)=Al2O3(s) ΔH1=−1675.7 kJ·mol⁻¹;②2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) ΔH2=−824.2 kJ·mol⁻¹。则铝热反应2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+Al2O3(s)的ΔH为( )
A. −851.5 kJ·mol⁻¹
B. +851.5 kJ·mol⁻¹
C. −2499.9 kJ·mol⁻¹
D. +2499.9 kJ·mol⁻¹
【答案】A
【解析】目标反应 = ① − ②,ΔH = ΔH₁ − ΔH₂ = (−1675.7) − (−824.2) = −851.5 kJ·mol⁻¹。铝热反应为放热反应,ΔH < 0,符合工业焊接的实际应用。故选A。
8. 已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=−890.3 kJ·mol⁻¹;②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393.5 kJ·mol⁻¹;③H2(g)+½O2(g)=H2O(l) ΔH3=−285.8 kJ·mol⁻¹。则C(s)+2H2(g)=CH4(g)的ΔH为( )
A. +210.8 kJ·mol⁻¹
B. −210.8 kJ·mol⁻¹
C. −74.8 kJ·mol⁻¹
D. +74.8 kJ·mol⁻¹
【答案】C
【解析】目标反应 = ② + 2×③ − ①。ΔH = ΔH₂ + 2ΔH₃ − ΔH₁ = (−393.5) + 2×(−285.8) − (−890.3) = −393.5 − 571.6 + 890.3 = −74.8 kJ·mol⁻¹。甲烷的生成为放热反应,ΔH < 0,符合实际。故选C。
9. 已知化学键键能:H—H 436 kJ·mol⁻¹,F—F 157 kJ·mol⁻¹,H—F 568 kJ·mol⁻¹。则H2(g)+F2(g)=2HF(g)的ΔH为( )
A. −543 kJ·mol⁻¹
B. +543 kJ·mol⁻¹
C. −271.5 kJ·mol⁻¹
D. +271.5 kJ·mol⁻¹
【答案】A
【解析】ΔH = E(反应物键能) − E(生成物键能) = (436 + 157) − 2×568 = 593 − 1136 = −543 kJ·mol⁻¹。H—F键能远大于H—H和F—F,成键放出的能量远大于断键吸收的能量,故为强放热反应。故选A。
10. 下列关于燃烧热的说法,正确的是( )
A. 燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧所放出的热量
B. 可燃物燃烧放出的热量就是该物质的燃烧热
C. 燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数必须为1
D. 同一可燃物的燃烧热与反应物的用量有关
【答案】C
【解析】A错误,缺少“生成稳定氧化物”这一关键条件;B错误,未限定1 mol可燃物;C正确,燃烧热定义规定可燃物为1 mol;D错误,燃烧热为强度性质,与用量无关。故选C。
11. 已知:①2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) ΔH1=−5754 kJ·mol⁻¹;②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393.5 kJ·mol⁻¹;③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=−571.6 kJ·mol⁻¹。则4C(s)+5H2(g)=C4H10(g)的ΔH为( )
A. −126 kJ·mol⁻¹
B. +126 kJ·mol⁻¹
C. −252 kJ·mol⁻¹
D. +252 kJ·mol⁻¹
【答案】A
【解析】目标反应 = 4×② + (5/2)×③ − ½×①。ΔH = 4×(−393.5) + 2.5×(−571.6) − 0.5×(−5754) = −1574 + (−1429) + 2877 = −126 kJ·mol⁻¹。丁烷的生成为放热反应,ΔH < 0。故选A。
能力提升
12.(12分)根据盖斯定律完成下列计算。
(1) 已知:①CS2(l)+3O2(g)=CO2(g)+2SO2(g) ΔH1=−1077 kJ·mol⁻¹;②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393.5 kJ·mol⁻¹;③S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=−296.8 kJ·mol⁻¹。则C(s)+2S(s)=CS2(l)的ΔH = ____________。
(2) 已知反应2NO2(g)=N2O4(g) ΔH=−57.2 kJ·mol⁻¹,正反应活化能为85.3 kJ·mol⁻¹,则逆反应活化能 = ____________ kJ·mol⁻¹。
(3) 已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=−483.6 kJ·mol⁻¹;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=−571.6 kJ·mol⁻¹。则H2O(g)=H2O(l)的ΔH = ____________。
【答案】(1) +89.9 kJ·mol⁻¹ (2) 142.5 kJ·mol⁻¹ (3) −44.0 kJ·mol⁻¹
【解析】(1) 目标反应 = ② + 2×③ − ①,ΔH = (−393.5) + 2×(−296.8) − (−1077) = −393.5 − 593.6 + 1077 = +89.9 kJ·mol⁻¹。CS₂的生成反应为吸热反应。(2) 由2NO₂(g)=N₂O₄(g) ΔH=−57.2 kJ·mol⁻¹,正反应活化能Ea(正)=85.3 kJ·mol⁻¹。根据Ea(正)−Ea(逆)=ΔH,代入数据:Ea(逆)=Ea(正)−ΔH=85.3−(−57.2)=142.5 kJ·mol⁻¹。(3) 目标反应 = ½×(② − ①),ΔH = ½×[(−571.6) − (−483.6)] = ½×(−88.0) = −44.0 kJ·mol⁻¹。水蒸气凝结为液态水放热,ΔH < 0,符合物理直觉。
13.(14分)回答下列问题。
(1) 某反应的能量变化关系如图所示(反应物总能量低于生成物总能量,反应物→中间体→生成物,中间体能量最高)。该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”),ΔH__________0(填“>”或“<”)。
(2) 已知2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH=−196.6 kJ·mol⁻¹。工业上使用V2O5作催化剂,使用催化剂对反应热__________(填“增大”“减小”或“无影响”)。
(3) 已知乙醇的燃烧热为−1366.8 kJ·mol⁻¹(25 ℃和101 kPa)。写出乙醇燃烧热的热化学方程式:__________。
(4) 工业上利用CO2加氢合成甲醇,发生如下反应:①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=−90.5 kJ·mol⁻¹;②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=−49.5 kJ·mol⁻¹。则反应③CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的ΔH3 = ____________。
【答案】(1) 吸热 > (2) 无影响 (3) C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=−1366.8 kJ·mol⁻¹ (4) +41.0 kJ·mol⁻¹
【解析】(1) 反应物总能量低于生成物总能量,体系吸热,为吸热反应,ΔH > 0。(2) 催化剂只降低活化能,不改变反应的始态和终态能量,故对ΔH无影响。(3) 燃烧热要求可燃物为1 mol,生成稳定氧化物CO₂(g)和H₂O(l),注意标注聚集状态。(4) 目标反应 = ② − ①,ΔH₃ = ΔH₂ − ΔH₁ = (−49.5) − (−90.5) = +41.0 kJ·mol⁻¹。该反应为吸热反应。
14.(14分)化学反应伴随能量变化,获取反应能量变化有多种途径。
(1) 下列反应中,属于吸热反应的是__________(填字母)。
A. 铝与稀盐酸反应
B. 葡萄糖在人体内氧化分解
C. Ba(OH)₂·8H₂O晶体与NH₄Cl晶体混合搅拌
D. Na₂O₂溶于水
(2) 通过键能计算。已知化学键键能:H—H 436 kJ·mol⁻¹,F—F 157 kJ·mol⁻¹,H—F 568 kJ·mol⁻¹。则H2(g)+F2(g)=2HF(g) ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
(3) 通过物质所含能量计算。已知反应A(g)+B(g)=C(g)+D(g)中A、B、C、D所含能量依次为EA、EB、EC、ED,该反应ΔH = ____________。
(4) 通过盖斯定律计算。已知:①2Na(s)+½O2(g)=Na2O(s) ΔH=−414 kJ·mol⁻¹;③2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s) ΔH=−511 kJ·mol⁻¹。写出Na2O2(s)与Na(s)反应生成Na2O(s)的热化学方程式:__________。
【答案】(1) C (2) −543 (3) (EC+ED)−(EA+EB) (4) Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s) ΔH=−317 kJ·mol⁻¹
【解析】(1) A为金属与酸反应(放热);B为缓慢氧化(放热);C为经典吸热反应,温度降低;D中Na₂O₂与水反应生成NaOH和H₂O₂,为放热反应。(2) ΔH = (436+157) − 2×568 = 593 − 1136 = −543 kJ·mol⁻¹。(3) ΔH = 生成物总能量 − 反应物总能量 = (E_C+E_D)−(E_A+E_B)。(4) 目标反应 = 2×① − ③,ΔH = 2×(−414) − (−511) = −828 + 511 = −317 kJ·mol⁻¹。
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15.(16分)回答下列问题。
(1) 已知:C(s,石墨)=C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol⁻¹。则稳定性:金刚石________石墨(填“>”或“<”)。
(2) 已知:①2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH1=−221.0 kJ·mol⁻¹;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=−483.6 kJ·mol⁻¹。则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
(3) 已知28 g CO在足量O2中充分燃烧放出282.6 kJ热量。则CO的燃烧热ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
(4) 50 mL 0.50 mol/L HCl与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在保温杯中混合,温度升高3.4 ℃。已知混合后溶液密度近似为1.0 g/mL,比热容c=4.18 J/(g·℃),忽略溶液体积变化。该反应的中和热ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
(5) 对于反应A(g)+B(g)=C(g)+D(g),EA、EB、EC、ED分别表示各物质所具有的能量,则ΔH = ____________(用含EA、EB、EC、ED的代数式表示)。
(6) 已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=−92.4 kJ·mol⁻¹。若2 mol NH3(g)完全分解为N2(g)和H2(g),则ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
【答案】(1) < (2) +131.3 (3) −282.6 (4) −56.8 (5) (EC+ED)−(EA+EB) (6) +92.4
【解析】(1) 石墨→金刚石吸热,说明金刚石能量更高,能量越低越稳定,故金刚石稳定性 < 石墨。(2) 目标反应 = ½×① − ½×②,ΔH = ½×(−221.0) − ½×(−483.6) = −110.5 + 241.8 = +131.3 kJ·mol⁻¹。水煤气反应为吸热反应,需要高温条件。(3) 28 g CO即1 mol,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物(CO₂)放出的热量为燃烧热,ΔH = −282.6 kJ·mol⁻¹。(4) m=50+50=100 g,Q=mcΔt=100×4.18×3.4=1421.2 J,n(H₂O)=0.050×0.50=0.025 mol,ΔH=−1421.2/0.025=−56848 J·mol⁻¹≈−56.8 kJ·mol⁻¹。(5) ΔH = 生成物总能量 − 反应物总能量。(6) 分解反应方程式为2NH₃(g)=N₂(g)+3H₂(g),即合成氨反应N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) ΔH=−92.4 kJ·mol⁻¹的逆反应,ΔH符号取反,为+92.4 kJ·mol⁻¹。
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第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
第一课时 盖斯定律
考点梳理
一、盖斯定律
内容:化学反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与反应的途径无关。
实质:不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。这是能量守恒定律在化学反应中的体现。
适用范围:适用于等温(反应前后温度相同)条件下进行的化学反应。
二、反应热的计算方法
1. 键能法:ΔH = 反应物总键能 − 生成物总键能 = 断键吸收的总能量 − 成键放出的总能量。断键吸收能量(取正值),成键放出能量(取负值),代入公式时 ΔH = ∑E(断键) − ∑E(成键)。
2. 盖斯定律法:将已知热化学方程式进行适当加减(含系数调整),得到目标反应的ΔH。
3. 能量法:ΔH = H(生成物)− H(反应物)。反应物总能量高于生成物为放热(ΔH < 0),反之吸热(ΔH > 0)。
三、燃烧热与中和热
燃烧热:在25 ℃和101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物(稳定氧化物)所放出的热量,称为该物质的燃烧热。如C→CO₂(g)、H→H₂O(l)、S→SO₂(g)。
中和热:在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H₂O时所放出的热量,理论值约为57.3 kJ·mol⁻¹。
四、盖斯定律的应用要点
① 目标反应中某物质在已知方程式中只出现一次时,以该物质为 “锚点” 确定系数;
② 调整系数时,ΔH 必须同步乘以相同倍数;
③ 逆向反应的 ΔH 符号取反;
④ 同一物质在等号两侧出现时需消去,注意聚集状态必须一致才能相消。
基础达标
1. 关于盖斯定律的叙述,不正确的是( )
A. 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关
B. 不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同
C. 盖斯定律可用于计算难以直接测定的反应热
D. 盖斯定律适用于所有化学反应,包括非等温条件下的反应
2. 下列对盖斯定律的理解,正确的是( )
A. 反应热与反应物的用量无关
B. 化学反应的热效应与反应途径有关
C. 若反应分两步进行,则两步反应的反应热之和等于总反应的反应热
D. 盖斯定律只能用于放热反应的计算
3. 已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=−393.5 kJ·mol⁻¹;②C(s)+½O2(g)=CO(g) ΔH2=−110.5 kJ·mol⁻¹。则CO(g)+½O2(g)=CO2(g)的ΔH为( )
A. −283.0 kJ·mol⁻¹
B. +283.0 kJ·mol⁻¹
C. −504.0 kJ·mol⁻¹
D. +504.0 kJ·mol⁻¹
4. 某反应过程中能量变化如图所示(反应物总能量高于生成物总能量)。下列说法正确的是( )
A. 该反应为吸热反应,ΔH > 0
B. 该反应为放热反应,ΔH < 0
C. 使用催化剂可改变ΔH的大小
D. 增大反应物浓度,ΔH增大
5. 已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=−483.6 kJ·mol⁻¹,则H2(g)+½O2(g)=H2O(g)的ΔH为( )
A. −483.6 kJ·mol⁻¹
B. −241.8 kJ·mol⁻¹
C. +241.8 kJ·mol⁻¹
D. −967.2 kJ·mol⁻¹
6. 已知:①2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH1=−196.6 kJ·mol⁻¹;②S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH2=−296.8 kJ·mol⁻¹。则S(g)+3/2O2(g)=SO3(g)的ΔH为( )
A. −395.1 kJ·mol⁻¹
B. −493.4 kJ·mol⁻¹
C. +395.1 kJ·mol⁻¹
D. −100.2 kJ·mol⁻¹
7. 已知:①2Al(s)+3/2O2(g)=Al2O3(s) ΔH1=−1675.7 kJ·mol⁻¹;②2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) ΔH2=−824.2 kJ·mol⁻¹。则铝热反应2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+Al2O3(s)的ΔH为( )
A. −851.5 kJ·mol⁻¹
B. +851.5 kJ·mol⁻¹
C. −2499.9 kJ·mol⁻¹
D. +2499.9 kJ·mol⁻¹
8. 已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=−890.3 kJ·mol⁻¹;②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393.5 kJ·mol⁻¹;③H2(g)+½O2(g)=H2O(l) ΔH3=−285.8 kJ·mol⁻¹。则C(s)+2H2(g)=CH4(g)的ΔH为( )
A. +210.8 kJ·mol⁻¹
B. −210.8 kJ·mol⁻¹
C. −74.8 kJ·mol⁻¹
D. +74.8 kJ·mol⁻¹
9. 已知化学键键能:H—H 436 kJ·mol⁻¹,F—F 157 kJ·mol⁻¹,H—F 568 kJ·mol⁻¹。则H2(g)+F2(g)=2HF(g)的ΔH为( )
A. −543 kJ·mol⁻¹
B. +543 kJ·mol⁻¹
C. −271.5 kJ·mol⁻¹
D. +271.5 kJ·mol⁻¹
10. 下列关于燃烧热的说法,正确的是( )
A. 燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧所放出的热量
B. 可燃物燃烧放出的热量就是该物质的燃烧热
C. 燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数必须为1
D. 同一可燃物的燃烧热与反应物的用量有关
11. 已知:①2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) ΔH1=−5754 kJ·mol⁻¹;②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393.5 kJ·mol⁻¹;③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=−571.6 kJ·mol⁻¹。则4C(s)+5H2(g)=C4H10(g)的ΔH为( )
A. −126 kJ·mol⁻¹
B. +126 kJ·mol⁻¹
C. −252 kJ·mol⁻¹
D. +252 kJ·mol⁻¹
能力提升
12.(12分)根据盖斯定律完成下列计算。
(1) 已知:①CS2(l)+3O2(g)=CO2(g)+2SO2(g) ΔH1=−1077 kJ·mol⁻¹;②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393.5 kJ·mol⁻¹;③S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=−296.8 kJ·mol⁻¹。则C(s)+2S(s)=CS2(l)的ΔH = ____________。
(2) 已知反应2NO2(g)=N2O4(g) ΔH=−57.2 kJ·mol⁻¹,正反应活化能为85.3 kJ·mol⁻¹,则逆反应活化能 = ____________ kJ·mol⁻¹。
(3) 已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=−483.6 kJ·mol⁻¹;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=−571.6 kJ·mol⁻¹。则H2O(g)=H2O(l)的ΔH = ____________。
13.(14分)回答下列问题。
(1) 某反应的能量变化关系如图所示(反应物总能量低于生成物总能量,反应物→中间体→生成物,中间体能量最高)。该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”),ΔH__________0(填“>”或“<”)。
(2) 已知2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH=−196.6 kJ·mol⁻¹。工业上使用V2O5作催化剂,使用催化剂对反应热__________(填“增大”“减小”或“无影响”)。
(3) 已知乙醇的燃烧热为−1366.8 kJ·mol⁻¹(25 ℃和101 kPa)。写出乙醇燃烧热的热化学方程式:__________。
(4) 工业上利用CO2加氢合成甲醇,发生如下反应:①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=−90.5 kJ·mol⁻¹;②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=−49.5 kJ·mol⁻¹。则反应③CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的ΔH3 = ____________。
14.(14分)化学反应伴随能量变化,获取反应能量变化有多种途径。
(1) 下列反应中,属于吸热反应的是__________(填字母)。
A. 铝与稀盐酸反应
B. 葡萄糖在人体内氧化分解
C. Ba(OH)₂·8H₂O晶体与NH₄Cl晶体混合搅拌
D. Na₂O₂溶于水
(2) 通过键能计算。已知化学键键能:H—H 436 kJ·mol⁻¹,F—F 157 kJ·mol⁻¹,H—F 568 kJ·mol⁻¹。则H2(g)+F2(g)=2HF(g) ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
(3) 通过物质所含能量计算。已知反应A(g)+B(g)=C(g)+D(g)中A、B、C、D所含能量依次为EA、EB、EC、ED,该反应ΔH = ____________。
(4) 通过盖斯定律计算。已知:①2Na(s)+½O2(g)=Na2O(s) ΔH=−414 kJ·mol⁻¹;③2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s) ΔH=−511 kJ·mol⁻¹。写出Na2O2(s)与Na(s)反应生成Na2O(s)的热化学方程式:__________。
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15.(16分)回答下列问题。
(1) 已知:C(s,石墨)=C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol⁻¹。则稳定性:金刚石________石墨(填“>”或“<”)。
(2) 已知:①2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH1=−221.0 kJ·mol⁻¹;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=−483.6 kJ·mol⁻¹。则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
(3) 已知28 g CO在足量O2中充分燃烧放出282.6 kJ热量。则CO的燃烧热ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
(4) 50 mL 0.50 mol/L HCl与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在保温杯中混合,温度升高3.4 ℃。已知混合后溶液密度近似为1.0 g/mL,比热容c=4.18 J/(g·℃),忽略溶液体积变化。该反应的中和热ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
(5) 对于反应A(g)+B(g)=C(g)+D(g),EA、EB、EC、ED分别表示各物质所具有的能量,则ΔH = ____________(用含EA、EB、EC、ED的代数式表示)。
(6) 已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=−92.4 kJ·mol⁻¹。若2 mol NH3(g)完全分解为N2(g)和H2(g),则ΔH = ____________ kJ·mol⁻¹。
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