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2课时 反应热的计算
基础过关练
题组一 反应热的相关计算
1.[2026河南驻马店九师联盟联考]氮氧化物的治理对大气环境的净化有着重要的意义。已知:
①CO(g)+NO2(g) NO(g)+CO2(g)
ΔH1=-a kJ·mol-1(a>0)
②2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)
ΔH2=-b kJ·mol-1(b>0)
在NO2(g)转化为N2(g)的总反应中,若标准状况下有4.48 L CO被氧化,则放出的热量为 ( )
A. kJ B. kJ C. kJ D. kJ
2.[2026湖北宜昌协作体联考]工业上利用天然气和二氧化碳催化重整可以制备合成气:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH。已知:
①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890 kJ·mol-1
②CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH2=-283 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH3=-286 kJ·mol-1
④C—H、C O、H—H键的键能依次为413 kJ·mol-1、799 kJ·mol-1、436 kJ·mol-1。
根据上述数据计算,ΔH、CO(g)中碳氧键的键能分别为 ( )
A.-248 kJ·mol-1、1 011 kJ·mol-1
B.-248 kJ·mol-1、1 065 kJ·mol-1
C.+248 kJ·mol-1、1 065 kJ·mol-1
D.+248 kJ·mol-1、1 011 kJ·mol-1
3.(教材习题改编)已知:
①2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH1=-571.6 kJ/mol
②H2(g)+O2(g) H2O(g) ΔH2=-241.8 kJ/mol
③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-890.3 kJ/mol
请回答下列问题:
(1)H2的燃烧热ΔH= kJ/mol;等质量的H2和CH4完全燃烧生成H2O(l),放出热量较多的是 。
(2)112.0 L(标准状况)H2和CH4的混合气体充分燃烧生成H2O(l),放出3 242.5 kJ热量,则混合气体中CH4的体积分数为 。
(3)写出CH4燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式: 。
题组二 反应热的判断与大小比较
4.[2026河北沧州沧县中学月考]下列各项热化学方程式中的ΔH1和ΔH2大小关系中,不同于其他项的是 ( )
A.SO3(g)+H2O(l) H2SO4(l) ΔH1,SO3(g)+H2O(l) H2SO4(aq) ΔH2
B.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH1,CH4(g)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) ΔH2
C.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH1,
H2(g)+O2(g) H2O(g) ΔH2
D.CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s) ΔH1,CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ΔH2
5.[2026浙江精诚联盟联考]O2PtF6是一种深红色固体,由英国化学家巴特列特发现,属于离子化合物,可用Pt(s)表示。Pt形成过程中的能量变化如图所示(离子化合物形成时通常放热)。下列说法正确的是 ( )
A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4
B.ΔH4>ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH3>0,ΔH4>0
D.ΔH>0,ΔH2<0
能力提升练
题组 反应热知识的综合应用
1.[2026河南名校秋季检测]六氟化硫在高电压下仍有良好的绝缘性,性质稳定,在电器工业方面有着广泛的用途,其相关反应的物质能量关系如图。下列说法错误的是 ( )
A.ΔH4=ΔH3+ΔH5
B.ΔH2-ΔH5>0
C.S(g)+3F2(g) SF6(g) ΔH=ΔH2+ΔH3
D.根据ΔH3,可计算出SF6分子中S—F键的键能
2.[2025浙江宁波月考]25 ℃、101 kPa下,磷与氯气反应时各状态间的能量(单位为kJ·mol-1)变化如图所示。已知:E1=E2-274.4 kJ·mol-1=E3-495.2 kJ·mol-1=E4-626 kJ·mol-1=E5-1 703.6 kJ·mol-1=E6-1 774 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)依据图示写出各反应的焓变:
6Cl2(g)+P4(白磷,s) 4PCl3(g) ΔH1= ;
5Cl2(g)+2P(红磷,s) 2PCl5(g) ΔH2= ;
Cl2(g)+PCl3(l) PCl5(s) ΔH3= 。
(2)已知25 ℃、101 kPa下:
①P4(白磷,s)+5O2(g) 2P2O5(s) ΔH4
②4P(红磷,s)+5O2(g) 2P2O5(s) ΔH5
则ΔH4 (填“>”“=”或“<”)ΔH5。
(3)黑磷与白磷、红磷互为同素异形体,已知P4(白磷,s) 4P(黑磷,s) ΔH=-157.2 kJ·mol-1,则红磷、白磷、黑磷的稳定性从高到低的顺序为
(填名称)。
(4)25 ℃、101 kPa下 ,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。
(教材深研拓展)[2026安徽多校联考]阅读下列材料,完成3、4小题。
2025年1月7日,西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将实践二十五号卫星发射升空。火箭发射时可以用肼(N2H4,液态)作燃料,与NO2反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH1=+66.4 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1
③H2O(g) H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol-1
3.下列有关叙述正确的是 ( )
A.ΔH2<0,反应②常温下不需要其他条件就一定能发生该反应
B.液态肼的燃烧热ΔH>-534 kJ·mol-1
C.0.2 mol N2H4(l)在足量O2中完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出的热量为534 kJ
D.2N2H4(l)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 134.4 kJ·mol-1
4.下列说法不正确的是 ( )
A.N2H4具有还原性,可用作火箭的燃料
B.32 g N2H4(l)与足量NO2(g)反应生成N2和液态水时放出655.2 kJ的热量
C.N2H4(l)和NO2(g)应用于火箭推进器的原因是反应时产生大量的热及气体
D.肼燃烧热的热化学方程式:N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(l) ΔH=-578 kJ·mol-1
答案与分层梯度式解析
第一章 化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
第2课时 反应热的计算
基础过关练
1.B 将①×2+②得总反应4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b) kJ·mol-1,若标准状况下有4.48 L(即0.2 mol)CO被氧化,则放出的热量为 kJ,B正确。
2.C 根据盖斯定律,将反应①-②×2-③×2得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH=(-890+566+572) kJ·mol-1=+248 kJ·mol-1,由键能计算ΔH=(4×413+2×799) kJ·mol-1-[2E()+2×436] kJ·mol-1=+248 kJ·mol-1,得E()=1 065 kJ·mol-1。
3.答案 (1)-285.8 H2 (2)60% (3)CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ/mol
解析 (1)根据反应①可知2 mol H2完全燃烧生成H2O(l)时放热571.6 kJ,则H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ/mol;根据反应①、③可分别求出1 g H2、1 g CH4完全燃烧生成H2O(l)放出的热量分别为=142.9 kJ、≈55.6 kJ,故等质量的H2和CH4完全燃烧,H2放出的热量较多。(2)设混合气体中H2和CH4的物质的量分别为x mol和y mol,依据题意得x+y=和285.8x+890.3y=3 242.5,解得x=2、y=3,故混合气体中CH4的体积分数为×100%=60%。(3)根据盖斯定律,②×2-①+③得CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=(-241.8×2+571.6-890.3)kJ/mol=-802.3 kJ/mol。
4.A A项,稀释H2SO4(l)形成H2SO4(aq),稀释时释放热量,则ΔH1>ΔH2;B项,ΔH1为甲烷完全燃烧的反应热,放热多,ΔH2为甲烷不完全燃烧的反应热,放热较少,故ΔH1<ΔH2;C项,ΔH1=2ΔH2,焓变为负值,故ΔH1<ΔH2;D项,CaO与水的反应为放热反应,CaCO3的分解为吸热反应,则ΔH1<ΔH2,只有A项ΔH的关系与其他项不同,故选A。
5.B 对于反应O2(g)+PtF6(g) Pt(g),由题图可知,ΔH+ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3,形成离子化合物时通常放热(ΔH<0)(解题技法),则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4<0,即ΔH4>ΔH1+ΔH2+ΔH3,A错误、B正确。ΔH3是(g)+Pt(g) Pt(g)的焓变,形成化学键放热,则ΔH3<0;ΔH4是固态化合物变为气态的焓变,该过程吸热,则ΔH4>0,C错误。由A项分析可知ΔH<0,PtF6(g)得电子生成阴离子的过程放热,即ΔH2<0,D错误。
能力提升练
1.B 根据盖斯定律,S(s)+3F2(g) SF6(g)的ΔH4=ΔH3+ΔH5,A正确;题图中ΔH2=ΔH1+ΔH5,ΔH2-ΔH5=ΔH1,因S(g)+3F2(g)→S(s)+3F2(g)的路径中,实质为S(g) S(s) ΔH1<0(破题关键),则ΔH2-ΔH5<0,B错误;反应S(g)+3F2(g) SF6(g)可由路径S(g)+3F2(g)S(g)+6F(g)→SF6(g)实现,得ΔH=ΔH2+ΔH3,C正确;S(g)+6F(g) SF6(g)即形成6个S—F键的过程,则ΔH3=-6E(S—F),故S—F键的键能为-,D正确。
2.答案 (1)-1 148 kJ·mol-1 -714.6 kJ·mol-1 -123.8 kJ·mol-1 (2)< (3)黑磷>红磷>白磷 (4)19.364
解析 (1)由题图可知,ΔH1=E4-E6=(E1+626 kJ·mol-1)-(E1+1 774 kJ·mol-1)=-1 148 kJ·mol-1;ΔH2===-714.6 kJ·mol-1;ΔH3===-123.8 kJ·mol-1。(2)由题图可知,白磷转化为红磷的反应为P4(白磷,s) 4P(红磷,s) ΔH=E5-E6=(E1+1 703.6 kJ·mol-1)-(E1+1 774 kJ·mol-1)=-70.4 kJ·mol-1,由盖斯定律可知,反应①-②得反应P4(白磷,s) 4P(红磷,s),则ΔH=ΔH4-ΔH5<0,ΔH4<ΔH5。(3)根据(2)可知P4(白磷,s) 4P(红磷,s) ΔH=-70.4 kJ·mol-1 ⅰ,则等质量时含有的能量:白磷>红磷;P4(白磷,s) 4P(黑磷,s) ΔH=-157.2 kJ·mol-1 ⅱ,则等质量时含有的能量:白磷>黑磷;根据盖斯定律,反应ⅰ-ⅱ可得4P(黑磷,s) 4P(红磷,s) ΔH=+86.8 kJ·mol-1,则等质量时的能量:红磷>黑磷,由于物质的能量越低稳定性越好,故物质的稳定性:黑磷>红磷>白磷。(4)由题图可知,2P(红磷,s)+3Cl2(g) 2PCl3(l) ΔH6===-604.2 kJ·mol-1,2P(红磷,s)+5Cl2(g) 2PCl5(s) ΔH7===-851.8 kJ·mol-1,设Cl2与红磷反应生成PCl3(l)为x mol、生成PCl5(s)为y mol,由题意可得:①(x+y) mol=,②(3x+5y) mol=×2,解得x=0.05、y=0.01,则反应放出的热量为×0.01 mol+×0.05 mol=19.364 kJ。
3.D 反应②是放热反应,但常温下需要点燃才能发生,A错误;燃烧热生成液态水,反应②生成气态水,转化为液态水放出热量,故液态肼的燃烧热ΔH<-534 kJ·mol-1,B错误;0.2 mol N2H4(l)在足量O2中完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出的热量为106.8 kJ,C错误;根据盖斯定律,将反应②×2-①得2N2H4(l)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=(-534×2-66.4) kJ·mol-1=-1 134.4 kJ·mol-1,D正确。
4.D N2H4具有还原性,与NO2反应生成N2和水,并放出大量的热,N2H4(l)可用作火箭的燃料,A、C正确;根据盖斯定律,将②×2-①+③×4得2N2H4(l)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 310.4 kJ·mol-1,32 g N2H4(l)的物质的量为=1 mol,与足量NO2(g)反应生成N2和液态水时放出655.2 kJ的热量,B正确;根据盖斯定律,将②+③×2得肼燃烧热的热化学方程式,即N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622 kJ·mol-1,D错误。
7
学科网(北京)股份有限公司
$