内容正文:
专题1
化学反应与能量变化
第1讲 描述运动的基本概念
专题专项练
专题强化练1 反应热的计算 盖斯定律的应用
第1讲 描述运动的基本概念
1.[2025河南部分学校联考]已知:298 K时,1 mol相关物质的相对能量如图所示。
则298 K时,28 g C2H4(g)完全燃烧生成气态水放出的热量为 ( )
A.1 322 kJ B.2 644 kJ
C.661 kJ D.1 366 kJ
A
第1讲 描述运动的基本概念
解析 ΔH=生成物总能量-反应物总能量,则C2H4(g)完全燃烧生成气态水的热化学方程式为C2H4(g)+
3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-242 kJ·mol-1×2-393 kJ·mol-1×2-52 kJ·mol-1=-1 322 kJ·mol-1,则28 g
C2H4(g)完全燃烧生成气态水放出的热量为1 322 kJ,A正确。
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2025山东菏泽期中]已知:CH4(g)+ O2(g) CO(g)+2H2O(l) ΔH=-607.3 kJ·mol-1,CO的标准燃烧热
ΔH=-283 kJ·mol-1。下列说法正确的是 ( )
A.CH4(g)+ O2(g) CO(g)+2H2O(g) ΔH<-607.3 kJ·mol-1
B.CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1
C.表示CH4(g)燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4燃烧生成CO的反应中反应物的总键能大于生成物的总键能
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 H2O(l) H2O(g) ΔH>0,则生成气态水时放热更少,故CH4(g)+ O2(g) CO(g)+2H2O(g)
ΔH>-607.3 kJ·mol-1,A错误;CO的标准燃烧热ΔH=-283 kJ·mol-1,则CO燃烧的热化学方程式为CO(g)+ O2(g)
CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1,结合题给已知热化学方程式,根据盖斯定律可得CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+
2H2O(l) ΔH=-283 kJ·mol-1-607.3 kJ·mol-1=-890.3 kJ·mol-1,B错误、C正确;CH4燃烧生成CO的反应ΔH<0,则
反应物的总键能小于生成物的总键能,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
3.[2026吉林长春多校联考]CO2与CH4的催化重整有利于减少空气中的CO2,实现碳中和。
已知:①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)的ΔH4为 ( )
A.(-a-b+c) kJ·mol-1 B.(a+b-c) kJ·mol-1
C.(-a+b-c) kJ·mol-1 D.(a-b-c) kJ·mol-1
A
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据盖斯定律,由③-①-②得CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),则ΔH4=(-a-b+c) kJ·mol-1,A项正
确。
第1讲 描述运动的基本概念
4. 研究表明,利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO,简化中间反应过程后,相对能量变化如图所示。
已知CO(g)的标准燃烧热ΔH1=-283 kJ·mol-1,则2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)的反应热ΔH为 ( )
A.-152 kJ·mol-1 B.-76 kJ·mol-1
C.+76 kJ·mol-1 D.+152 kJ·mol-1
A
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据题中信息可依次写出热化学方程式: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,A正确。
第1讲 描述运动的基本概念
5.已知下列几种含碳物质的转化及能量变化关系如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH=+74.8 kJ·mol-1
B.1 mol C(s)完全燃烧可释放779.7 kJ能量
C.CO的标准燃烧热ΔH=-110.6 kJ·mol-1
D.1 mol CO(g)具有的能量大于1 mol CO2(g)具有的能量
C
第1讲 描述运动的基本概念
根据题图无法得出1 mol C(s)完全燃烧释放的能量,B错误。根据图示可以得出1 mol CO(g)和 molO2(g)具有的能量大于1 mol CO2(g)具有的能量,但不能得出1 mol CO(g)具有的能量大于1 mol CO2(g)具有的能量,D错误。
解析
第1讲 描述运动的基本概念
6.[2025江西七彩联盟联考]标准摩尔生成焓是指在热力学标准态下由指定单质生成1 mol化合物(或物
质)的反应焓变,符号为Δf,指定单质大多数是稳定单质,其标准摩尔生成焓规定为零。例如:Sn(s)+
O2(g) SnO(s) Δf=-285.8 kJ·mol-1。几种锡的化合物的标准摩尔生成焓如图所示。
下列叙述错误的是 ( )
A.其他条件相同,最稳定的是SnO2(s)
B.SnCl2(s)+Cl2(g) SnCl4(g) ΔH=-146.4 kJ·mol-1
C.SnO2(s)+Sn(s) 2SnO(s) ΔH<0
D.最稳定的Sn在氧气中燃烧生成0.2 mol SnO2(s)时
放出热量为116.14 kJ
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 其他条件相同,能量越低,物质越稳定。观察题图可知,4种锡的化合物中SnO2(s)的标准摩尔生
成焓最小,则其他条件相同,SnO2(s)能量最低,SnO2(s)最稳定,A正确;观察题图可知,SnCl2(s)+Cl2(g)
SnCl4(g) ΔH=(-471.5 kJ·mol-1)-(-325.1 kJ·mol-1)=-146.4 kJ·mol-1,SnO2(s)+Sn(s) 2SnO(s) ΔH=
-285.8 kJ·mol-1×2-(-580.7 kJ·mol-1)=+9.1 kJ·mol-1>0,B正确、C错误;最稳定的Sn在氧气中燃烧生成
0.2 mol SnO2(s)时放出热量为Q=0.2 mol×580.7 kJ·mol-1=116.14 kJ,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
7.[2026福建莆田第二十五中学月考]已知25 ℃时,某些物质的标准燃烧热数据如表:
物质 H2(g) C(石墨,s) C(金刚石,s) C6H6(l)
ΔH/(kJ·mol-1) -285.8 -393.5 -395.0 -3 267.5
下列热化学方程式书写正确的是 ( )
A.6C(石墨,s)+3H2(g) C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1
B.C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-395.0 kJ·mol-1
C.2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.C6H6(l)+ O2(g) 6CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-3 267.5 kJ·mol-1
A
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据标准燃烧热的概念可写出①C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1;②H2(g)+
O2(g) H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1;③C6H6(l)+ O2(g) 6CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1。根据盖斯定律,①×6+②×3-③可得6C(石墨,s)+3H2(g) C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1,A项正确;石墨
和金刚石的化学式均为C,应注明是金刚石,B项错误;由于H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1,
则2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)的ΔH=-2×ΔH2=+571.6 kJ·mol-1,C项错误;水应为液态,D项错误。
第1讲 描述运动的基本概念
8.[2026江苏苏州吴江高级中学月考]生产、生活中的化学反应都伴随能量的变化。回答下列问题:
(1)S8分子可形成单斜硫和斜方硫,转化过程如下:S(单斜,s) S(斜方,s) ΔH=-0.398 kJ·mol-1,则
常温下,S(单斜)与S(斜方)中较稳定的是__________[填“S(单斜)”或“S(斜方)”]。
(2)下表中的数据表示断裂1 mol化学键需消耗的能量:
化学键 H—H H—Cl
键能/(kJ·mol-1) 436 431
S(斜方)
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。
243
(3)6.72 L(已折算为标准状况)C2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出389.7 kJ热量,请写出
表示C2H2标准燃烧热的热化学方程式:_______________________________________________________。
C2H2(g)+ O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299 kJ·mol-1
第1讲 描述运动的基本概念
(4)已知:C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1;
H2(g)+ O2(g) H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1;
CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-c kJ·mol-1。
计算C(石墨,s)与H2(g)反应生成1 mol CH4(g)的ΔH为_________________kJ·mol-1(用含a、b、c的式子
表示)。
(5)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。则反应过程中,每生成2 mol N2理论上放出的
热量为___________。
278 kJ
(-a-2b+c)
第1讲 描述运动的基本概念
(6)由金红石(TiO2)制取单质Ti的步骤为TiO2 TiCl4 Ti。
已知:Ⅰ.C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1
Ⅲ.TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(s)+O2(g) ΔH3=+141 kJ·mol-1
①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=__________________。
②反应TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是___________________________________
_____________。
CO2、N2)作用
防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或
-80 kJ· mol-1
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)S(单斜,s) S(斜方,s) ΔH=-0.398 kJ·mol-1,说明S(单斜)比S(斜方)所具有的能量高,能
量越低物质越稳定,所以常温下,S(单斜)与S(斜方)中较稳定的是S(斜方)。(2)设Cl—Cl键的键能为x,根
据焓变=反应物总键能-生成物总键能,得436 kJ·mol-1+x-431 kJ·mol-1×2=-183 kJ·mol-1,解得x=243 kJ·
mol-1。(3)6.72 L C2H2(g)的物质的量为0.3 mol,在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出389.7 kJ热量,
则其标准燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+ O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299 kJ·mol-1。(4)将题给
已知热化学方程式从上到下依次编号为①②③,根据盖斯定律,①+②×2-③得C(石墨,s)+2H2(g)
CH4(g) ΔH=(-a-2b+c) kJ·mol-1。(5)根据题给能量变化图可知,热化学方程式为N2O(g)+NO(g)
N2(g)+NO2(g) ΔH=-139 kJ·mol-1,则生成2 mol N2理论上放出的热量为278 kJ。(6)①根据盖斯定律,
Ⅰ×2-Ⅱ+Ⅲ得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=-80 kJ·mol-1。
第1讲 描述运动的基本概念
9.化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产、科技及科研中应用广泛。
(1)生活中的冷敷袋是利用____________(填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。
(2)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中能量变化示意图,ΔH=
__________________。
-234 kJ·mol-1
吸热
第1讲 描述运动的基本概念
(3)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是:
①CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) ΔH1=+49.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH2=-192.9 kJ·mol-1
又已知③H2O(g) H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol-1,则表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为__________
_________________________________________________________________________ 。
(4)已知反应A+B C+D中A、B、C、D所含能量依次可表示为EA、EB、EC、ED,该反应的ΔH=_____
________________。
(EC+ED)-(EA+EB)
CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7 kJ·mol-1
(5)已知:H2和C3H8的标准燃烧热分别为ΔH=-285.8 kJ·mol-1和ΔH=-2 219.9 kJ·mol-1,在25 ℃和101 kPa下,
H2和C3H8的混合气体5 mol完全燃烧生成CO2和液态水,放出6 264.2 kJ的热量。则混合气体中H2和C3H8的
体积比是________。
1∶1
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)冷敷袋是利用吸热的化学或物理变化使周围温度降低。(2)焓变=E1-E2=134 kJ·mol-1-368 kJ·
mol-1=-234 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律,由②×3-①×2+③×2可得所求热化学方程式,则甲醇标准燃烧热的
热化学方程式为CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7 kJ·mol-1。(4)ΔH=生成物总能量-反
应物总能量=(EC+ED)-(EA+EB)。(5)设混合气体中H2的物质的量为a mol,C3H8的物质的量为(5-a) mol,则2
85.8a+2 219.9×(5-a)=6 264.2,解得a≈2.5,相同条件下,气体的物质的量之比等于体积之比,则H2和C3H8的
体积比约为1∶1。
第1讲 描述运动的基本概念
创新题型
创新点 盖斯定律的逆向思维应用
10.[2025北京东城月考]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。
第1讲 描述运动的基本概念
回答下列问题:
(1)依据图示写出下列反应的焓变:
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)黑磷是磷的一种同素异形体,已知P4(白磷,s) 4P(黑磷,s) ΔH6=-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)。
黑磷>红磷>白磷
<
-123.8 kJ·mol-1
-714.6 kJ·mol-1
-1 148 kJ·mol-1
第1讲 描述运动的基本概念
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) ΔH6=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,①-②得P4(白磷,s) 4P(红磷,s) 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,则等质量时具有的
能量:白磷>红磷;P4(白磷,s) 4P(黑磷,s) ΔH=-157.2 kJ·mol-1 ⅱ,则等质量时具有的能量:白磷>黑
磷;根据盖斯定律,ⅰ-ⅱ可得4P(黑磷,s) 4P(红磷,s) ΔH7=+86.8 kJ·mol-1,则等质量时具有的能量:红
磷>黑磷,物质的能量越高稳定性越差,故物质的稳定性:黑磷>红磷>白磷。
第1讲 描述运动的基本概念
$