第一章 化学反应的热效应(举一反三题型专练) 化学人教版选择性必修1
2026-09-08
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3份
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40页
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摘要:
**基本信息**
聚焦化学反应热效应,以“考点-题型”双维架构系统覆盖中和热测定、焓变、热化学方程式、盖斯定律及反应热计算,通过基础题型精准突破与综合题型知能拔高,构建从概念辨析到综合应用的递进式训练体系。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|常考题型·精准突破|10类基础题型,每题型含3-5道典型题|聚焦单一考点,如中和热概念判断、热化学方程式书写、盖斯定律应用等,强调概念辨析与基础方法|从核心概念(中和热、焓变)到表示方法(热化学方程式),再到定律应用(盖斯定律)与计算(键能、焓变),形成“概念-方法-应用”逻辑链|
|综合攻坚·知能拔高|4类综合题型,含多反应耦合计算等|融合多考点,如键能与能量变化综合判断、陌生情境反应热计算,突出复杂问题解决能力|基于基础模块,实现跨考点整合,培养科学思维与综合应用能力,契合高考命题趋势|
内容正文:
第一章 化学反应的热效应(专项训练)
常考题型·精准突破
考点一 中和热的测定(重点)
◆题型1 中和热概念判断
1.C
2.C
◆题型2 中和热的测定及误差分析
3.B
4.(1)搅拌,使强酸和强碱充分反应
考点二 反应热与焓变
◆题型1 化学反应中能量变化的原因判断
5.B
6.B
◆题型2 反应热与燃烧热概念辨析
7.A
8.A
考点三 热化学方程式(重点)
◆题型1 热化学方程式书写及正误判断
9.B
10.D
11.A
◆题型2 表示中和热、燃烧热的热化学方程式书写
12.D
13.(1)
考点四 盖斯定律(难点)
◆题型1 盖斯定律应用
14.D
15.D
◆题型2 反应热大小比较
16.D
17.A
考点五 反应热的计算(难点)
◆题型1 键能与能量计算反应热
18.D
19.A
◆题型2 反应焓变的计算
20.B
21.D
综合攻坚·知能拔高
综合提升
◆题型1 盖斯定律多反应耦合的综合计算
1.C
2.A
3.A
◆题型2 键能与能量变化的综合判断
4.(1)
5.(1)431.8
6.(1)
◆题型3 反应热、燃烧热、中和热的综合辨析
7.A
8.D
9.B
◆题型4 陌生情境反应热的综合计算
10.(1)<
11.(1)-118
12.(1)C3H8(g)+5O2(g)═3CO2(g)+4H2O(g) △H =﹣2044kJ/mol
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第一章 化学反应的热效应(专项训练)
常考题型·精准突破
考点一 中和热的测定(重点)
题型1 中和热概念判断
题型2 中和热的测定及误差分析
考点二 反应热与焓变
题型1 化学反应中能量变化的原因判断
题型2 反应热与燃烧热概念辨析
考点三 热化学方程式(重点)
题型1 热化学方程式书写及正误判断
题型2 表示中和热、燃烧热的热化学方程式书写
考点四 盖斯定律(难点)
题型1 盖斯定律应用
题型2 反应热大小比较
考点五 反应热的计算(难点)
题型1 键能与能量计算反应热
题型2 反应焓变的计算
综合攻坚·知能拔高
综合提升
题型1 盖斯定律多反应耦合的综合计算
题型2 键能与能量变化的综合判断
题型3 反应热、燃烧热、中和热的综合辨析
题型4 陌生情境反应热的综合计算
常考题型·精准突破
考点一 中和热的测定(重点)
◆题型1 中和热概念判断
1.(25-26高二下·上海·期末)下列反应的ΔH表示的是中和热的是
A.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH1
B.H2SO4(浓aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH2
C.HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH3
D.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH4
2.(25-26高二上·黑龙江牡丹江第三高级中学·期中)下列关于中和热的说法正确的是
A.中和热是指酸与碱反应放出的热量
B.中和热是指强酸与强碱反应生成水放出的热量
C.在稀溶液中,强酸与强碱反应生成液态水时所释放的热量称为中和热
D.只要是强酸与强碱反应,中和热都是
3.下列关于量热计的说法错误的是
A.量热计的外筒和内筒都有保温作用 B.玻璃搅拌器可以用金属搅拌器代替
C.量热计可以测定反应前后溶液温度的变化 D.量热计的内筒是反应容器
4.(23-24高一下·陕西延安中学·月考)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热,将100mL0.5mol·L-1盐酸与100mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应(在稀溶液中,可以近似地认为酸、碱的密度、比热容与水的相等)。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器的作用是_____。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,生成1molH2O(l)时所测得中和反应的反应热(ΔH)将_____(填“偏大”“偏小”或“不变”),判断的理由是_____。
(3)实验中改用80mL0.50mol·L-1盐酸和80mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,二者所求中和热数据_____(填“相等”或“不相等”)。
(4)若0.50mol/L盐酸和0.55mol/LNaOH溶液的密度都是1g/cm3,反应后生成的溶液比热容c=4.18J/(g·℃),用80mL0.50mol·L-1盐酸和80mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行4次实验测得反应前后的温度差值为3.4℃、3.3℃、4.7℃、3.2℃。则得中和热ΔH=_____(结果保留小数点后1位)与默认中和热ΔH比较_____。(填“偏大”“偏小”或“一样”)
(5)下列说法正确的是_____(填字母)。
a.向内筒中加入稀碱时,应当缓慢而匀速地加入
b.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,以免造成测量误差
c.用量筒量取稀酸或碱时,视线必须与液体凹面最低处相平
d.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对生成1molH2O(l)时所测得的中和反应的反应热(ΔH)无影响
5.(25-26高一下·陕西铜川第一中学·期末)反应 A+B→C(△H<0)分两步进行 ①A+B→X (△H>0)②X→C(△H<0)下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
A. B.
C. D.
6.对于反应中的能量变化,表述正确的是
A.吸热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量
B.形成化学键的过程会释放能量
C.加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.氧化反应均为吸热反应
7.已知: 。下列与化学反应能量变化相关的描述正确的是
A.中学阶段,反应热等于反应的焓变,用符号“”表示
B.有热量变化时一定发生了化学反应
C.石墨的燃烧热与金刚石的燃烧热,二者数值相同
D.常温下与在水溶液中反应,放出热量
8.下列说法错误的是
A.101kPa时,1molN2H4完全燃烧生成液态水和二氧化氮气体放出的热量是肼的燃烧热
B.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多
C.在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量是反应热
D.焓是与内能有关的物理量,等压条件下进行的化学反应其反应热等于焓变
9.下列关于热化学方程式的描述(的数值均无误)正确的是
A.
B.氢气的燃烧热,则电解水的热化学方程式为
C.已知 ,密闭容器中充入和发生该反应,放出的热量
D.已知,,增大压强平衡右移,放出的热量增大,则减小
10.(24-25高二上·四川仁寿第一中学校·期末)下列有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是
A.稀硫酸与溶液反应:
B.在下的燃烧热,则水分解的热化学方程式为
C.已知的燃烧热,则有
D.已知硫粉与铁粉混合加热生成时放出热量,则
11.(25-26高二上·河南·期中)已知在时,由氢气和氮气反应生成放出热量。则下列热化学方程式中正确的是
A.;
B.;
C.;
D.;
12.家用液化气的成分之一是丁烷(C4H10)。当10kg丁烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时,放出5×105 kJ的热量。下列有关于丁烷燃烧的热化学方程式,正确的是
A.C4H10(g)+O2(g)=4CO2(g)+5H2O(g) ∆H= -2900kJ/mol
B.C4H10(g)+O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l) ∆H=-50 kJ/mol
C.2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(g) ∆H=-2000kJ/mol
D.2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) ∆H=-5800kJ/mol
13.(24-25高二上·福建厦门双十中学·月考)如下图是一种弹式量热计装置,可以测量物质的摩尔燃烧焓。某实验兴趣小组尝试利用此装置测量乙烷的摩尔燃烧:将标准状况下4.48 L乙烷(C2H6)放入不锈钢氧弹内,充入足量氧气并将整个氧弹放入装有1000 g水的内筒中,利用引燃线进行点火使氧弹中乙烷完全燃烧。已知样品燃烧时所放热量等于水和弹式量热计各部件所吸收热量之和,实验过程中温度传感器测得温度由25℃升高到77℃。已知水的比热容,弹式量热计的热容为。
(1)利用以上数据写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式:_______。
(2)上述实验中若将绝热套换成玻璃容器,测得的乙烷的摩尔燃烧焓_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
14.根据盖斯定律,下列对图中反应热关系的判断中不正确的是( )
A.
B.
C.
D.
15.(25-26高一下·山西长治上党第一中学校·期末)发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g) =H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ/mol
②H2(g)=H2(l) ΔH2=-0.92 kJ/mol
③O2(g)=O2(l) ΔH3=-6.84 kJ/mol
④H2O(l)=H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ/mol
则反应H2(l)+O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为
A.+237.46 kJ/mol B.-474.92 kJ/mol
C.-118.73 kJ/mol D.-237.46 kJ/mol
16.(25-26高二上·四川乐山第一中学·月考)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A.相同条件下的两份稀溶液中,,,则
B.若,则甲烷的燃烧热为812.3
C.下,,将和过量的在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ
D.以下两个化学反应① ②.反应热大小关系为
17.关于下列的判断正确的是
A. B.
C. D.
18.三硫化四磷用于制造火柴等,可由和化合而得。它们的结构式如图所示,依据下列键能(气态分子中1 mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量)数据,反应的为
化学键
S-S
P-P
P-S
键能/()
x
y
z
A. B.
C. D.
19.(25-26高二上·安徽阜阳临泉田家炳实验中学·月考)我国科学家开发新型催化剂实现CO2催化还原制备丙烷,已知几种化学键的键能数据如图:
下列叙述错误的是
A.CO2吸收能量后一定会发生化学键的断裂
B.断开1 mol CO2(g)中化学键所需的能量大于断开1 mol H2O(g)中化学键所需的能量
C.过程2H(g)+O(g)→H2O(g)放出能量
D.3CO2(g)+10H2(g)C3H8(g)+6H2O(g) ΔH=-448 kJ·mol-1
20.(25-26高三下·重庆第八中学校2026届·月考)标准摩尔生成焓是指由最稳定的单质生成纯物质时的反应焓变,单位为。已知部分物质在时的标准摩尔生成焓如下表:
物质
-110.5
-201.0
则反应的反应焓变(单位)为
A.+90.5 B.-90.5 C.+128.7 D.-128.7
21.已知、、的燃烧热分别为、、。混合物完全燃烧,放出热量。则、、的物质的量之比为
A. B. C. D.
1.氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,为
A.+533kJ/mol B.+686kJ/mol C.+838kJ/mol D.+1143kJ/mol
2.在25℃、101kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为( )
A.-488.3kJ·mol-1 B.+488.3kJ·mol-1
C.-191kJ·mol-1 D.+191kJ·mol-1
3.在25℃、101kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为( )
A.-488.3kJ·mol-1 B.+488.3kJ·mol-1
C.-191kJ·mol-1 D.+191kJ·mol-1
4.(25-26高二上·江苏苏州新吴中学·月考)回答下列问题。
(1)在25℃,下,氢气在氧气中完全燃烧,生成液态水,放出的热量,表示氢气燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)某反应过程中的能量变化如图所示,回答问题。
①该反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应,反应的_______(用含、的代数式表示)。
②该反应过程中,断裂旧化学键吸收的总能量_______(填“>”“<”或“=”)形成新化学键释放的总能量
(3)由金红石()制取单质的步骤为:
已知:I.
II.
III.
①的_______。
②若已知: ;
则_______(填“>”、“<”或“=”)。
(4)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为和)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下
①
②
③
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
(中)
436
343
1076
465
413
由此计算_______;已知,则_______。
5.I.肼(N₂H₄)在不同条件下分解产物不同,200℃时在Cu表面分解的机理如图1所示。已知200℃时,反应i.3N₂H₄(g)=N(g)+4NH(g) △H1=-32.9kJ·mol;
反应ii.N₂H₄(g)+H₂(g)=2NH(g) △H2,其能量变化如图2所示。
(1)已知部分共价键的键能如表所示。
共价键
N—N
N—H
H-H
键能/(kJ·mol1)
304.4
389
a
则a=_____。
(2)200℃时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为_____。
(3)200℃时,1mol肼完全分解生成0.5molH₂,该过程_____(填“吸收”或“放出”)_____kJ的热量。
Ⅱ、将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,可发生反应:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206kJ·mol-1①
已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802kJ·mol-1②
(4)写出由CO₂和H₂O(g)反应生成CO的热化学方程式:_____。
6.(25-26高二上·浙江温州新力量联盟·期中)第19届杭州亚运会的设计处处充满科技感,打造了首届碳中和亚运会。
Ⅰ、亚运会首次使用零碳甲醇作为亚运会主火炬燃料,不会污染环境。
(1)已知:4 g甲醇在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出90.8 kJ的热量,写出甲醇燃烧的热化学方程式___________。
(2)甲醇燃烧的能量变化如图所示,该反应的___________(用含、的代数式表示)。
Ⅱ、甲醇利用焦炉气中的氢气与从工业尾气中捕集的二氧化碳合成,反应如下:
主反应:
副反应:
(3)气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量叫做键能,下表为几种化学键的键能:
化学键
键能
413
799
436
463
则中键能为___________。
(4)反应的___________,___________。(用,表示)
7.(25-26高二上·河南三门峡·期末)下列说法或表示正确的是
A.等质量的硫固体和硫蒸气分别完全燃烧,后者放出的热量多
B. ,所以金刚石比石墨稳定
C.已知: ,则H2的燃烧热为241.8 kJ/mol
D.HCl和NaOH反应的中和热,则H2SO4和Ca(OH)2反应的反应热
8.(24-25高二上·天津南仓中学·月考)已知:
①101kPa时,
②稀溶液中,
下列结论正确的是
A.碳的燃烧热等于110.5kJ·mol-1
B.①的反应热为221kJ·mol-1
C.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3kJ·mol-1
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出的热量小于57.3kJ
9.(25-26高一下·山东·期中)下列说法正确的是
A.物质发生化学反应不一定伴有能量的变化
B.已知 ,则石墨比金刚石稳定
C.在任何条件下,化学反应的焓变等于反应热
D.,下,稀盐酸和稀溶液反应的中和热,则含的稀硫酸与足量稀氢氧化钡溶液反应放出的热量为
10.(25-26高二上·四川南充高坪中学·月考)化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量的变化,是人类获取能量的重要途径,而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。回答下列问题:
(1)已知CH3OH(l)的燃烧热=-238.6kJ/mol,CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) =-a kJ/mol,则a___________(填“>”“<”或“=”)238.6。
(2)Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程式:___________。
(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) =-1176kJ/mol,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为___________kJ。
(4)已知25℃、101kPa时,1g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出38.0kJ热量,则该条件下反应2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)的=___________kJ/mol。
(5)低碳经济成为人们一种新的生活理念,二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。结合下列有关图示和所学知识回答:
①用CO2催化加氢可以制取乙烯:。若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的=___________(用含a、b的式子表示)。又知:相关化学键的键能如下表所示,实验测得上述反应的=-152kJ·mol-1,则表中的x=___________。
化学键
C=O
H-H
C=C
C-H
H-O
键能/kJ·mol-1
800
430
x
410
450
②用表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5个电子转移时,放出650kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为___________。
11.丙烷的价格低廉且产量大,而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值,因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
直接脱氢
反应①:CH3CH2CH3(g)=CH2=CHCH3(g)+H2(g) ΔH1=+123.8 kJ·mol-1
反应②:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6 kJ·mol-1
计算O2氧化丙烷脱氢反应③:CH3CH2CH3(g)+O2(g)=CH2=CHCH3(g)+H2O(g)的ΔH3=___________kJ·mol-1.
(2)已知下列键能数据,结合反应①数据,计算C=C的键能是___________kJ·mol-1.
化学键
C—C
C—H
H—H
键能/(kJ·mol-1)
347.7
413.4
436.0
12.已知:
H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=﹣285.8kJ/mol;
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=﹣2220.0kJ/mol;
H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol。
(1)写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式:_____
(2)实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol,完全燃烧生成液态水时放热6262.5kj,则混合气体中H2和C3H8的体积比为多少?_____
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第一章 化学反应的热效应(专项训练)
常考题型·精准突破
考点一 中和热的测定(重点)
题型1 中和热概念判断
题型2 中和热的测定及误差分析
考点二 反应热与焓变
题型1 化学反应中能量变化的原因判断
题型2 反应热与燃烧热概念辨析
考点三 热化学方程式(重点)
题型1 热化学方程式书写及正误判断
题型2 表示中和热、燃烧热的热化学方程式书写
考点四 盖斯定律(难点)
题型1 盖斯定律应用
题型2 反应热大小比较
考点五 反应热的计算(难点)
题型1 键能与能量计算反应热
题型2 反应焓变的计算
综合攻坚·知能拔高
综合提升
题型1 盖斯定律多反应耦合的综合计算
题型2 键能与能量变化的综合判断
题型3 反应热、燃烧热、中和热的综合辨析
题型4 陌生情境反应热的综合计算
常考题型·精准突破
考点一 中和热的测定(重点)
◆题型1 中和热概念判断
1.(25-26高二下·上海·期末)下列反应的ΔH表示的是中和热的是
A.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH1
B.H2SO4(浓aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH2
C.HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH3
D.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH4
【答案】C
【详解】中和热的概念:稀酸和稀碱发生中和反应,生成1mol液态的水放出的热量,其稀酸和稀碱必须是强酸和强碱。
A.不符合生成1mol液态水,选项A错误;
B.选项中浓硫酸不是稀酸,选项B错误;
C.符合中和热方程式的表达式,选项C正确;
D.CH3COOH是弱酸不符合条件,选项D错误;
答案选C。
2.(25-26高二上·黑龙江牡丹江第三高级中学·期中)下列关于中和热的说法正确的是
A.中和热是指酸与碱反应放出的热量
B.中和热是指强酸与强碱反应生成水放出的热量
C.在稀溶液中,强酸与强碱反应生成液态水时所释放的热量称为中和热
D.只要是强酸与强碱反应,中和热都是
【答案】C
【详解】A.中和热不仅指酸与碱反应放出的热量,还需满足强酸、强碱的稀溶液且生成1mol液态水的条件,A错误;
B.未强调“稀溶液”条件,若酸或碱浓度过高,溶解或稀释过程的热效应会影响结果,B错误;
C.明确限定“稀溶液中强酸与强碱生成1mol液态水”,符合中和热的严格定义,C正确;
D.若反应生成沉淀(如硫酸与氢氧化钡生成BaSO4),会额外释放热量,导致中和热数值不同,且中和热通常为负值,D错误;
故答案为C。
◆题型2 中和热的测定及误差分析
3.下列关于量热计的说法错误的是
A.量热计的外筒和内筒都有保温作用 B.玻璃搅拌器可以用金属搅拌器代替
C.量热计可以测定反应前后溶液温度的变化 D.量热计的内筒是反应容器
【答案】B
【详解】A.量热计的外筒起保温作用,内筒是反应容器,量热计的外筒和内筒都设计有保温功能,目的是减少热量损失,A正确;
B.玻璃搅拌器不可用金属替代,因金属导热性强会导致热量散失,B错误;
C.用量热计测定中和反应的反应热实验中,是通过该仪器直接测定反应前后的温度变化,求得反应热的,C正确;
D.量热计的内筒是导热性好的反应容器,D正确;
答案选B。
4.(23-24高一下·陕西延安中学·月考)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热,将100mL0.5mol·L-1盐酸与100mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应(在稀溶液中,可以近似地认为酸、碱的密度、比热容与水的相等)。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器的作用是_____。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,生成1molH2O(l)时所测得中和反应的反应热(ΔH)将_____(填“偏大”“偏小”或“不变”),判断的理由是_____。
(3)实验中改用80mL0.50mol·L-1盐酸和80mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,二者所求中和热数据_____(填“相等”或“不相等”)。
(4)若0.50mol/L盐酸和0.55mol/LNaOH溶液的密度都是1g/cm3,反应后生成的溶液比热容c=4.18J/(g·℃),用80mL0.50mol·L-1盐酸和80mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行4次实验测得反应前后的温度差值为3.4℃、3.3℃、4.7℃、3.2℃。则得中和热ΔH=_____(结果保留小数点后1位)与默认中和热ΔH比较_____。(填“偏大”“偏小”或“一样”)
(5)下列说法正确的是_____(填字母)。
a.向内筒中加入稀碱时,应当缓慢而匀速地加入
b.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,以免造成测量误差
c.用量筒量取稀酸或碱时,视线必须与液体凹面最低处相平
d.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对生成1molH2O(l)时所测得的中和反应的反应热(ΔH)无影响
【答案】(1)搅拌,使强酸和强碱充分反应
(2) 偏大 不盖杯盖会有一部分热量散失,但中和热焓变是负值,反应热(ΔH)将偏大
(3)相等
(4) -55.176kJ/mol 偏大
(5)c
【详解】(1)根据量热计的构造可知,该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌器,其作用是搅拌,使强酸和强碱充分反应,故答案为:搅拌,使强酸和强碱充分反应;
(2)简易量热计如果不盖杯盖,热量损耗大,测得数值将偏小,中和热ΔH为负值,即反应热(ΔH)将偏大,故答案为:偏大;不盖杯盖会有一部分热量散失,但中和热焓变是负值,反应热(ΔH)将偏大;
(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的用量成正比,改用80mL0.50mol•L-1的盐酸和80mL0.55mol•L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量增多,即不相等,但二者所求中和热数据相等,故答案为:相等;
(4)若0.50mol/L盐酸和0.55mol/LNaOH溶液的密度都是1g/cm3,反应后生成的溶液比热容c=4.18J/(g·℃),用80mL0.50mol·L-1盐酸和80mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行4次实验测得反应前后的温度差值为3.4℃、3.3℃、4.7℃、3.2℃,第三组实验数据明显误差舍去,平均温差为:=3.3℃,生成H2O的物质的量为:0.08L×0.50mol/L=0.04mol,则得中和热ΔH=-=-55.176kJ/mol,与默认中和热ΔH=-57.4kJ/mol比较偏大,故答案为:-55.176kJ/mol;偏大;
(5)a.若缓慢而匀速地加入会造成热量散失,导致测定结果误差较大,a错误;
b.量筒中残留液体为标定以外的体积,则将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中会使HCl的物质的量偏大,导致测量结果偏高,b错误;
c.用量筒量取稀酸或碱时,眼睛必须与液体凹面最低处相平,否则俯视或仰视都会造成测量结果出现误差,c正确;
d.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验会使酸或碱的物质的量偏小,导致所测中和热ΔH的值偏大或偏小,d错误;
故答案为:c。
考点二 反应热与焓变
◆题型1 化学反应中能量变化的原因判断
5.(25-26高一下·陕西铜川第一中学·期末)反应 A+B→C(△H<0)分两步进行 ①A+B→X (△H>0)②X→C(△H<0)下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由题意知A+B→C为放热反应,故C的能量低于A和B能量之和,第一步反应为吸热反应,故X的能量高于A和B能量之和,第二步反应为放热反应,故X的能量高于C的能量,符合上述能量要求的只有图像B,故答案选B。
6.对于反应中的能量变化,表述正确的是
A.吸热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量
B.形成化学键的过程会释放能量
C.加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.氧化反应均为吸热反应
【答案】B
【详解】A.吸热反应中,反应物的总能量小于生成物的总能量,A项错误;
B.新化学键的形成需要释放能量,B项正确;
C.加热才能发生的反应不一定是吸热反应 ,例如:铝热反应,需要加热,但是是放热反应,C项错误;
D.大多数的氧化反应是放热反应,D项错误;
故选B。
◆题型2 反应热与燃烧热概念辨析
7.已知: 。下列与化学反应能量变化相关的描述正确的是
A.中学阶段,反应热等于反应的焓变,用符号“”表示
B.有热量变化时一定发生了化学反应
C.石墨的燃烧热与金刚石的燃烧热,二者数值相同
D.常温下与在水溶液中反应,放出热量
【答案】A
【详解】A.在等压条件下进行的化学反应(严格地说,对反应体系做功还有限定,中学阶段,一般不考虑),其反应热等于反应的焓变,用符号表示,故A正确;
B.有热量变化时不一定发生化学反应,如NaOH固体溶解过程放出热量,属于物理变化,故B错误;
C.石墨、金刚石为不同结构的碳单质,两者能量不同,则燃烧热不同,故C错误;
D.H2SO4与Ba(OH)2反应会生成BaSO4沉淀和水,生成沉淀要放热,所以稀溶液中1molH2SO4与1molBa(OH)2反应放热大于114.6kJ,故D错误;
故选:A。
8.下列说法错误的是
A.101kPa时,1molN2H4完全燃烧生成液态水和二氧化氮气体放出的热量是肼的燃烧热
B.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多
C.在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量是反应热
D.焓是与内能有关的物理量,等压条件下进行的化学反应其反应热等于焓变
【答案】A
【详解】A.燃烧热要求生成指定产物,肼燃烧热的指定产物应为液态水和N2,故A错误;
B.硫蒸气能量高于硫固体,等质量的硫蒸气燃烧释放更多热量,故B正确;
C.等温条件下反应热即体系与环境交换的热量,故C正确;
D.在等压条件下进行的化学反应其反应热等于焓变,故D正确;
故答案为A。
考点三 热化学方程式(重点)
◆题型1 热化学方程式书写及正误判断
9.下列关于热化学方程式的描述(的数值均无误)正确的是
A.
B.氢气的燃烧热,则电解水的热化学方程式为
C.已知 ,密闭容器中充入和发生该反应,放出的热量
D.已知,,增大压强平衡右移,放出的热量增大,则减小
【答案】B
【详解】A.ΔH单位应为kJ·mol-1而非kJ,故A错误;
B.氢气的燃烧热,即1mol氢气燃烧生成液态水放热285.8kJ,正逆反应的焓变互为相反数,所以 ,故B正确;
C.为可逆反应,和无法完全转化,实际生成氨气的物质的量小于2 mol,所以放热小于92.4kJ,故C错误;
D.,,表示按化学计量数完全反应时的焓变,是一个定值,不随平衡移动而改变。增大压强,平衡向正反应方向移动,反应物转化率增大,实际放出的热量增多,但不变,故D错误;
选B。
10.(24-25高二上·四川仁寿第一中学校·期末)下列有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是
A.稀硫酸与溶液反应:
B.在下的燃烧热,则水分解的热化学方程式为
C.已知的燃烧热,则有
D.已知硫粉与铁粉混合加热生成时放出热量,则
【答案】D
【详解】A. 稀硫酸与溶液反应是放热反应: ,A错误;
B. 在下的燃烧热,则水分解的热化学方程式为: ,B错误;
C. 已知的燃烧热,氢元素的指定产物是H2O(l),则有: ,C错误;
D. 已知硫粉(即0.3mol)与铁粉(即0.2mol)混合加热生成(即0.2mol)时放出热量,则硫粉过量,生成1molFeS放出热量,则 ,D正确;
故选D。
11.(25-26高二上·河南·期中)已知在时,由氢气和氮气反应生成放出热量。则下列热化学方程式中正确的是
A.;
B.;
C.;
D.;
【答案】A
【分析】已知在时,由氢气和氮气反应生成放出热量,可以写出热化学方程式: ,以此解答。
【详解】A.由分析可知 ,则 ,A正确;
B.由分析可知 ,B错误;
C.热化学方程式中要注明物质的状态,由分析可知 ,则 ,C错误;
D.由分析可知 ,则,D错误;
故选A。
◆题型2 表示中和热、燃烧热的热化学方程式书写
12.家用液化气的成分之一是丁烷(C4H10)。当10kg丁烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时,放出5×105 kJ的热量。下列有关于丁烷燃烧的热化学方程式,正确的是
A.C4H10(g)+O2(g)=4CO2(g)+5H2O(g) ∆H= -2900kJ/mol
B.C4H10(g)+O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l) ∆H=-50 kJ/mol
C.2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(g) ∆H=-2000kJ/mol
D.2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) ∆H=-5800kJ/mol
【答案】D
【详解】10kg丁烷的物质的量为,则1mol丁烷完全燃烧时放出的热量为,则丁烷燃烧的热化学方程式为,则,D正确;
故选D。
13.(24-25高二上·福建厦门双十中学·月考)如下图是一种弹式量热计装置,可以测量物质的摩尔燃烧焓。某实验兴趣小组尝试利用此装置测量乙烷的摩尔燃烧:将标准状况下4.48 L乙烷(C2H6)放入不锈钢氧弹内,充入足量氧气并将整个氧弹放入装有1000 g水的内筒中,利用引燃线进行点火使氧弹中乙烷完全燃烧。已知样品燃烧时所放热量等于水和弹式量热计各部件所吸收热量之和,实验过程中温度传感器测得温度由25℃升高到77℃。已知水的比热容,弹式量热计的热容为。
(1)利用以上数据写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式:_______。
(2)上述实验中若将绝热套换成玻璃容器,测得的乙烷的摩尔燃烧焓_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)
(2)偏大
【分析】燃烧热是指在时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,燃烧热的热化学方程式的特点为可燃物的物质的量既定为1mol,指定产物一般指在、时稳定存在的物质状态,据此分析解答。
【详解】(1)由题目数据可知,标准状况下4.48L乙烷的物质的量为0.2mol,温度传感器测得温度由25℃升高到77℃,温度升高52℃,计算,,放出总热量为Q=Q(水)+Q(弹)=312kJ,则乙烷完全燃烧放出1560kJ的热量,所以乙烷燃烧热的热化学方程式为 :。
故答案为 :。
(2)如果将绝热套换成玻璃仪器,测量过程因热量散发快导致热量有损失,得出的温度差值变小,计算出的热量数值偏小,但是负值,反而偏大。
故答案为:偏大。
考点四 盖斯定律(难点)
◆题型1 盖斯定律应用
14.根据盖斯定律,下列对图中反应热关系的判断中不正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.由题可知,则 ,A 正确;
B.为三个式子之和,根据盖斯定律,有:,B 正确;
C.根据盖斯定律,为,总和为0,C 正确;
D.为,根据盖斯定律, 的反应热为,D 错误;
故答案选D。
15.(25-26高一下·山西长治上党第一中学校·期末)发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g) =H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ/mol
②H2(g)=H2(l) ΔH2=-0.92 kJ/mol
③O2(g)=O2(l) ΔH3=-6.84 kJ/mol
④H2O(l)=H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ/mol
则反应H2(l)+O2(l)=H2O(g)的反应热ΔH为
A.+237.46 kJ/mol B.-474.92 kJ/mol
C.-118.73 kJ/mol D.-237.46 kJ/mol
【答案】D
【详解】由盖斯定律可知,①—②—×③+④可得反应H2(l)+O2(l)=H2O(g),则ΔH =ΔH1-ΔH2—×ΔH3+ΔH4=-237.46 kJ/mol,故选D。
◆题型2 反应热大小比较
16.(25-26高二上·四川乐山第一中学·月考)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A.相同条件下的两份稀溶液中,,,则
B.若,则甲烷的燃烧热为812.3
C.下,,将和过量的在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ
D.以下两个化学反应① ②.反应热大小关系为
【答案】D
【详解】A.醋酸为弱酸,其电离需吸热,导致中和反应放出的热量减少,即b < a,A错误;
B.燃烧热要求生成液态水,而题中生成气态水,故ΔH不能代表燃烧热,B错误;
C.合成氨反应是可逆反应,可逆反应无法完全进行,实际放热量小于理论值46.2 kJ,C错误;
D.水从气态转化为液态时放热,反应②生成液态水,其焓变比2倍反应①(生成气态水)更负,故2ΔH1>ΔH2 ,D正确;
故选D。
17.关于下列的判断正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】中和反应都是放热反应,则,,碳酸氢根的电离是吸热反应,则是放热反应,;而,反应物断键吸收的能量大于生成物形成键放出的能量,故为吸热反应,即.
【详解】A.因为醋酸电离吸热,所以,A正确;
B.根据分析知,,。即,B错误;
C.中和反应都是放热反应,则,,C错误;
D.根据分析知,,,D错误;
故选A。
考点五 反应热的计算(难点)
◆题型1 键能与能量计算反应热
18.三硫化四磷用于制造火柴等,可由和化合而得。它们的结构式如图所示,依据下列键能(气态分子中1 mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量)数据,反应的为
化学键
S-S
P-P
P-S
键能/()
x
y
z
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】8个(每个含6个P-P键)的键能=8×6y=48y,3个(每个含8个S-S键)的键能=3×8x=24x;生成物为8个(每个含3个P-P键和6个P-S键)的键能=8×3y +8×6z=24y+48z。ΔH=反应物断键总能量-生成物成键总能量=(48y+24x)-(24y+48z)=24x+24y-48z=24(x+y-2z),故选D。
19.(25-26高二上·安徽阜阳临泉田家炳实验中学·月考)我国科学家开发新型催化剂实现CO2催化还原制备丙烷,已知几种化学键的键能数据如图:
下列叙述错误的是
A.CO2吸收能量后一定会发生化学键的断裂
B.断开1 mol CO2(g)中化学键所需的能量大于断开1 mol H2O(g)中化学键所需的能量
C.过程2H(g)+O(g)→H2O(g)放出能量
D.3CO2(g)+10H2(g)C3H8(g)+6H2O(g) ΔH=-448 kJ·mol-1
【答案】A
【详解】A.CO2吸收能量后,若能量未达到化学键断裂所需的键能,可能仅使分子动能或势能增加,不会发生化学键断裂,“一定”表述错误,A错误;
B.1 mol CO2含2个C=O键,断开所需吸收能量为2×799kJ=1598 kJ;1 mol H2O含2molO-H键,断开所需吸收能量为2×467kJ=934 kJ,1598kJ>934kJ,B正确;
C.2H(g)+O(g)→H2O(g)过程中形成2个O-H键,形成化学键会释放能量,C正确;
D.ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,3CO2(g)+10H2(g)C3H8(g)+6H2O(g) ΔH=6E(C=O)+10E(H-H)-2E(C-C)-8E(C-H)-12E(O-H)=6×799kJ·mol-1+10×436kJ·mol-1-2×347kJ·mol-1-8×413kJ·mol-1-12×467kJ·mol-1=-448 kJ·mol-1,D正确;
故答案为:A。
◆题型2 反应焓变的计算
20.(25-26高三下·重庆第八中学校2026届·月考)标准摩尔生成焓是指由最稳定的单质生成纯物质时的反应焓变,单位为。已知部分物质在时的标准摩尔生成焓如下表:
物质
-110.5
-201.0
则反应的反应焓变(单位)为
A.+90.5 B.-90.5 C.+128.7 D.-128.7
【答案】B
【详解】代入反应焓变计算公式,,为稳定单质,其标准摩尔生成焓为0,代入数据得,
故选B。
21.已知、、的燃烧热分别为、、。混合物完全燃烧,放出热量。则、、的物质的量之比为
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】已知、、的燃烧热分别为、、。混合物完全燃烧,放出热量。设、、的物质的量分别为x、y、z,可得方程①x+y+z=0.5,②1300x+1400y+1560z=700,反应①×1400-反应②得11x-160z=0,解得,根据选项,只有D项符合,故答案选D。
综合攻坚·知能拔高
综合提升
◆题型1 盖斯定律多反应耦合的综合计算
1.氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,为
A.+533kJ/mol B.+686kJ/mol C.+838kJ/mol D.+1143kJ/mol
【答案】C
【详解】根据循环过程示意图中的物质转化和能量变化,可以得出以下热化学方程式:①;②;③;④;⑤;⑥;由盖斯定律可知,⑤+①-⑥-②+③得④,得到,故选C。
2.在25℃、101kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为( )
A.-488.3kJ·mol-1 B.+488.3kJ·mol-1
C.-191kJ·mol-1 D.+191kJ·mol-1
【答案】A
【详解】在25℃、101kPa条件下,H2(g)、C(s)和CH3COOH(l)的燃烧热分别是285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1和870.3 kJ·mol-1;分别写出燃烧热的热化学方程式可以得到:
H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8 kJ·mol-1①,
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5 kJ·mol-1②,
CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H=-870.3kJ•mol-1③,
由盖斯定律可知,①×2+②×2-③可得反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(1),则此反应的△H =2×(-285.8 kJ·mol-1)+2×(-393.5 kJ·mol-1)+870.3 kJ·mol-1=-488.3 kJ·mol-1,答案选A。
3.在25℃、101kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为( )
A.-488.3kJ·mol-1 B.+488.3kJ·mol-1
C.-191kJ·mol-1 D.+191kJ·mol-1
【答案】A
【详解】在25℃、101kPa条件下,H2(g)、C(s)和CH3COOH(l)的燃烧热分别是285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1和870.3 kJ·mol-1;分别写出燃烧热的热化学方程式可以得到:
H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8 kJ·mol-1①,
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5 kJ·mol-1②,
CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H=-870.3kJ•mol-1③,
由盖斯定律可知,①×2+②×2-③可得反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(1),则此反应的△H =2×(-285.8 kJ·mol-1)+2×(-393.5 kJ·mol-1)+870.3 kJ·mol-1=-488.3 kJ·mol-1,答案选A。
◆题型2 键能与能量变化的综合判断
4.(25-26高二上·江苏苏州新吴中学·月考)回答下列问题。
(1)在25℃,下,氢气在氧气中完全燃烧,生成液态水,放出的热量,表示氢气燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)某反应过程中的能量变化如图所示,回答问题。
①该反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应,反应的_______(用含、的代数式表示)。
②该反应过程中,断裂旧化学键吸收的总能量_______(填“>”“<”或“=”)形成新化学键释放的总能量
(3)由金红石()制取单质的步骤为:
已知:I.
II.
III.
①的_______。
②若已知: ;
则_______(填“>”、“<”或“=”)。
(4)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为和)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下
①
②
③
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键
(中)
436
343
1076
465
413
由此计算_______;已知,则_______。
【答案】(1)
(2) 吸热 (E1-E2) >
(3) <
(4) -99 +41
【详解】(1)燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的物质所放出的热,氢气在1.00 mol氧气中完全燃烧,生成2.00 mol液态水,放出571.6 kJ的热量,反应热与化学计量数成正比,则1 mol氢气和0.5 mol氧气反应放出285.8 kJ的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为:;
(2)①由图可知,该反应反应物的总能量小于生成物的总能量,为吸热反应;反应的ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=(E1-E2) kJ/mol;
②断裂化学键吸收热量,形成化学键放出热量,该反应为吸热反应,则断裂旧化学键吸收的总能量>形成新化学键释放的总能量;
(3)①根据盖斯定律,将③+①×2-②可得,则;
②水从气态变成液态放出热量,则生成液态水比生成气态水放出的热量多,则Q1<Q2;
(4)根据反应物总键能-生成物总键能,可知,。根据盖斯定律,②-①=③,则。
5.I.肼(N₂H₄)在不同条件下分解产物不同,200℃时在Cu表面分解的机理如图1所示。已知200℃时,反应i.3N₂H₄(g)=N(g)+4NH(g) △H1=-32.9kJ·mol;
反应ii.N₂H₄(g)+H₂(g)=2NH(g) △H2,其能量变化如图2所示。
(1)已知部分共价键的键能如表所示。
共价键
N—N
N—H
H-H
键能/(kJ·mol1)
304.4
389
a
则a=_____。
(2)200℃时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为_____。
(3)200℃时,1mol肼完全分解生成0.5molH₂,该过程_____(填“吸收”或“放出”)_____kJ的热量。
Ⅱ、将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,可发生反应:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206kJ·mol-1①
已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802kJ·mol-1②
(4)写出由CO₂和H₂O(g)反应生成CO的热化学方程式:_____。
【答案】(1)431.8
(2)N₂H₄(g)=N2(g)+2H2(g) △H=+50.7kJ·mol-1
(3) 吸收 4.45
(4)CO2(g)+3H2O(g)= CO(g)+3H2(g)+2 O2(g),△H=+1008 kJ·mol-1。
【详解】(1)N₂H₄(g)+H₂(g)=2NH3(g) △H2=-41.8kJ·mol-1,△H2=4389 kJ·mol-1+304.4 kJ·mol-1+a kJ·mol-1-6389 kJ·mol-1=-41.8kJ·mol-1,解得a=431.8 kJ·mol-1。
(2)反应i.3N₂H₄(g)=N2(g)+4NH3(g) △H1=-32.9kJ·mol-1;反应ii.N₂H₄(g)+H₂(g)=2NH3(g) △H2=-41.8kJ·mol-1,根据盖斯定律可知,由反应i-2反应ii,可得200℃时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N₂H₄(g)=N2(g)+2H2(g) △H=-32.9kJ·mol-1-2(-41.8kJ·mol-1)=+50.7kJ·mol-1。
(3)由N₂H₄(g)=N2(g)+2H2(g) △H=+50.7kJ·mol-1可知,1mol肼完全分解生成0.5molH₂,消耗0.25mol N₂H₄(g),则该过程吸收50.70.25=12.675kJ能量,另外0.75mol N₂H₄(g) 发生反应3N₂H₄(g)=N2(g)+4NH3(g) △H1=-32.9kJ·mol-1,放出的热量为,故1mol肼完全分解生成0.5molH₂过程中吸收的热量为12.675kJ-8.225kJ=4.45kJ。
(4)已知CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206kJ·mol-1①:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802kJ·mol-1②,根据盖斯定律可知,由①-②可得,CO2(g)+3H2O(g)= CO(g)+3H2(g)+2 O2(g),△H=+206kJ·mol-1-(-802kJ·mol-1)=+1008 kJ·mol-1。
6.(25-26高二上·浙江温州新力量联盟·期中)第19届杭州亚运会的设计处处充满科技感,打造了首届碳中和亚运会。
Ⅰ、亚运会首次使用零碳甲醇作为亚运会主火炬燃料,不会污染环境。
(1)已知:4 g甲醇在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出90.8 kJ的热量,写出甲醇燃烧的热化学方程式___________。
(2)甲醇燃烧的能量变化如图所示,该反应的___________(用含、的代数式表示)。
Ⅱ、甲醇利用焦炉气中的氢气与从工业尾气中捕集的二氧化碳合成,反应如下:
主反应:
副反应:
(3)气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量叫做键能,下表为几种化学键的键能:
化学键
键能
413
799
436
463
则中键能为___________。
(4)反应的___________,___________。(用,表示)
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)4g甲醇放热90.8kJ,32g(1mol)放热为90.8kJ×8= 726.4kJ;热化学方程式为:2CH3OH (l) +3O2(g)= 2CO2(g) +4H2O (l) ΔH=-1452.8kJ/mol;
(2)从能量图看,ΔH等于生成物总能量-反应物总能量,即ΔH=E2-E1;
(3)主反应: ,反应的ΔH=反应物总键能-生成物总键能;反应物的键能:CO2含2个C=O键,键能为2×799kJ·mol-1;3个H-H键,键能为3×436 kJ·mol-1,总键能=2×799 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1=2906 kJ·mol-1,生成物键能:CH3OH含3个C-H、1个C-O、1个O-H;H2O含2个O-H,设C-O键能为c,总键能=3×413 kJ·mol-1+c+463 kJ·mol-1+2×463 kJ·mol-1=2628 kJ·mol-1+ c;根据ΔH = 2906 kJ·mol-1-(2628 kJ·mol-1+c) =-49 kJ·mol-1,解得:c= 327 kJ·mol-1。
(4)主反应: ,副反应: ,用主反应-副反应得到目标反应:ΔH3=ΔH1-ΔH2=(-49 kJ·mol-1)-41 kJ·mol-1 =-90 kJ·mol-1,反应相减,平衡常数相除,平衡常数K3=。
◆题型3 反应热、燃烧热、中和热的综合辨析
7.(25-26高二上·河南三门峡·期末)下列说法或表示正确的是
A.等质量的硫固体和硫蒸气分别完全燃烧,后者放出的热量多
B. ,所以金刚石比石墨稳定
C.已知: ,则H2的燃烧热为241.8 kJ/mol
D.HCl和NaOH反应的中和热,则H2SO4和Ca(OH)2反应的反应热
【答案】A
【详解】A.硫蒸气能量高于硫固体,等质量时硫蒸气燃烧释放更多热量,A正确;
B.物质能量越低越稳定。金刚石转化为石墨的过程放热(ΔH为负),说明石墨能量更低更稳定,故“金刚石比石墨稳定”的说法错误,B错误;
C.燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定化合物(如液态水)时的反应热,此处生成气态水,不符合燃烧热定义,C错误;
D.和反应生成沉淀,伴随沉淀热额外能量变化,反应热不等于中和热(生成1 mol水)的简单倍数,D错误;
故选A。
8.(24-25高二上·天津南仓中学·月考)已知:
①101kPa时,
②稀溶液中,
下列结论正确的是
A.碳的燃烧热等于110.5kJ·mol-1
B.①的反应热为221kJ·mol-1
C.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3kJ·mol-1
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出的热量小于57.3kJ
【答案】D
【详解】A.燃烧热是1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,反应①中1mol碳燃烧生成的CO不是碳的稳定氧化物,CO继续燃烧还会放出热量,因此碳的燃烧热大于,A错误;
B.反应热包含表示吸热/放热的符号,①的反应热为,B错误;
C.中和热是稀强酸与稀强碱反应生成1mol水放出的热量,叙述中和热时用正值,且浓硫酸稀释放热,该反应的中和热数值大于,C错误;
D.醋酸为弱电解质,电离过程需要吸收热量,因此稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水时,放出的热量小于57.3kJ,D正确;
故答案选D。
9.(25-26高一下·山东·期中)下列说法正确的是
A.物质发生化学反应不一定伴有能量的变化
B.已知 ,则石墨比金刚石稳定
C.在任何条件下,化学反应的焓变等于反应热
D.,下,稀盐酸和稀溶液反应的中和热,则含的稀硫酸与足量稀氢氧化钡溶液反应放出的热量为
【答案】B
【详解】A.化学反应必然伴随能量变化(吸热或放热),因此物质发生化学反应一定伴有能量变化,A错误;
B.ΔH>0表明石墨转化为金刚石为吸热反应,说明石墨能量更低,更稳定,B正确;
C.焓变(ΔH)等于反应热仅适用于恒压条件且无非体积功的情况,选项中的“任何条件”表述错误,C错误;
D.硫酸与氢氧化钡反应生成BaSO4沉淀,额外释放沉淀热,总放热量应大于114.6kJ,而D选项未考虑此部分热量,D错误;
答案选B。
◆题型4 陌生情境反应热的综合计算
10.(25-26高二上·四川南充高坪中学·月考)化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量的变化,是人类获取能量的重要途径,而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。回答下列问题:
(1)已知CH3OH(l)的燃烧热=-238.6kJ/mol,CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) =-a kJ/mol,则a___________(填“>”“<”或“=”)238.6。
(2)Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程式:___________。
(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) =-1176kJ/mol,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为___________kJ。
(4)已知25℃、101kPa时,1g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出38.0kJ热量,则该条件下反应2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)的=___________kJ/mol。
(5)低碳经济成为人们一种新的生活理念,二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。结合下列有关图示和所学知识回答:
①用CO2催化加氢可以制取乙烯:。若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的=___________(用含a、b的式子表示)。又知:相关化学键的键能如下表所示,实验测得上述反应的=-152kJ·mol-1,则表中的x=___________。
化学键
C=O
H-H
C=C
C-H
H-O
键能/kJ·mol-1
800
430
x
410
450
②用表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5个电子转移时,放出650kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为___________。
【答案】(1)<
(2)
(3)98
(4)-1216
(5) (a-b)kJ/mol 844
【详解】(1)燃烧热是指 可燃物完全燃烧生成指定产物(如液态水)时放出的热量,由于气态水转化为液态水会放出热量,因此生成气态水放出的热量少于生成液态水放出的热量,即 ;
(2)、和反应生成和,反应方程式为, 参与反应释放 热量,则 参与反应释放 热量,可得该反应的热化学方程式为:;
(3)在反应 中, 元素的化合价由 价升高到 价,每有 参与反应,共转移 电子,转移 电子时放出 热量,则每转移 电子放出的热量为 ;
(4) 甲烷的物质的量为 ,不完全燃烧放出 热量,方程式中含有 (即 甲烷),其不完全燃烧放出的热量为 ,由于该反应为放热反应,故 ;
(5)① 由能量变化图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,正反应活化能-逆反应活化能,;
根据 反应物总键能-生成物总键能,可得 ,解得 ;
② 燃烧的化学方程式为 ,反应中 元素化合价由 价升高到 价, 完全燃烧转移 电子,每转移 电子放出 热量,则转移 电子(即 燃烧)放出 热量,故其燃烧热的热化学方程式为 。
11.丙烷的价格低廉且产量大,而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值,因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
直接脱氢
反应①:CH3CH2CH3(g)=CH2=CHCH3(g)+H2(g) ΔH1=+123.8 kJ·mol-1
反应②:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6 kJ·mol-1
计算O2氧化丙烷脱氢反应③:CH3CH2CH3(g)+O2(g)=CH2=CHCH3(g)+H2O(g)的ΔH3=___________kJ·mol-1.
(2)已知下列键能数据,结合反应①数据,计算C=C的键能是___________kJ·mol-1.
化学键
C—C
C—H
H—H
键能/(kJ·mol-1)
347.7
413.4
436.0
【答案】(1)-118
(2)614.7
【详解】
解析:(1)根据盖斯定律可知:反应③=反应①+×反应②,则ΔH3=ΔH1+ΔH2=123.8-×483.6kJ·mol-1=-118 kJ·mol-1。(2)反应①CH3CH2CH3(g)==CH2==CHCH3(g)+H2(g) ΔH1=+123.8 kJ·mol-1,设C==C的键能是x kJ·mol-1,根据ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,可得ΔH1=[2×347.7+8×413.4-(x+347.7+6×413.4+436.0)]kJ·mol-1=+123.8 kJ·mol-1,解得x=614.7 kJ·mol-1。
12.已知:
H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=﹣285.8kJ/mol;
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=﹣2220.0kJ/mol;
H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol。
(1)写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式:_____
(2)实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol,完全燃烧生成液态水时放热6262.5kj,则混合气体中H2和C3H8的体积比为多少?_____
【答案】(1)C3H8(g)+5O2(g)═3CO2(g)+4H2O(g) △H =﹣2044kJ/mol
(2)1:1
【详解】(1)已知:①C3H8(g)+5O2(g)═3CO2(g)+4H2O(1)△H=﹣2220.0kJ/mol,
②H2O(1)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol,根据盖斯定律,①+②×4得C3H8(g)+5O2(g)═3CO2(g)+4H2O(g)△H=﹣2044kJ/mol。
(2)由热化学方程式可知,氢气的燃烧热为285.8kJ/mol,丙烷的燃烧热为2220.0kJ/mol,H2和C3H8的混合气体共5mol,完全燃烧生成液态水时放热6262.5KJ,则混合气体中H2和C3H8的平均燃烧热为=1252.5kJ/mol,根据十字交叉法计算H2和C3H8的体积比:
故H2和C3H8的体积比为967.5kJ/mol:966.7kJ/mol=1:1。
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