内容正文:
第二节 反应热的计算
◆ 学习任务一 盖斯定律
1.[2026·辽宁大连二十四中高二月考] 已知下列反应的热化学方程式:
①6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2
③C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为 ( )
A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1
B.2ΔH1-12ΔH3-5ΔH2
C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1
D.ΔH1-12ΔH3-5ΔH2
2.[2025·重庆重点中学高二联考] 几种物质间的转化焓变如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.ΔH3>ΔH4
B.ΔH1<ΔH6
C.ΔH1+ΔH5=-(ΔH2+ΔH3+ΔH4)
D.ΔH1+ΔH5=ΔH6
◆ 学习任务二 反应热的计算和大小比较
3.通常人们把拆开1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能,键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热。已知:1 mol Si(s)含2 mol Si—Si。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/(kJ·mol-1)
460
360
436
431
176
347
工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)。该反应的ΔH为 ( )
A.+236 kJ·mol-1 B.-236 kJ·mol-1
C.+412 kJ·mol-1 D.-412 kJ·mol-1
4.[2025·辽宁协作体高二期末] 在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是 ( )
选项
Ⅰ
Ⅱ
A
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH1
2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH2
B
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1
SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH2
C
2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(g) ΔH1
2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH2
D
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g) CO(g) ΔH2
5.[2025·福建厦门六中高二月考] TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物。
TiO2→TiCl4Ti
已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) ΔH=+175.4 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)的ΔH是 ( )
A.-45.6 kJ·mol-1
B.-169.6 kJ·mol-1
C.+169.6 kJ·mol-1
D.+45.6 kJ·mol-1
6.一定条件下,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.该反应的反应热ΔH=(c-a) kJ·mol-1
B.该反应为吸热反应
C.断裂2 mol H—H和1 mol O2(g)中氧氧键放出(b-a) kJ能量
D.表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH= kJ·mol-1
7.土壤中的微生物可将大气中的H2S经两步反应氧化成S,两步反应的能量变化如图所示。
下列说法不正确的是 ( )
A.O的非金属性大于S,推知热稳定性:H2O>H2S
B.两步反应中化学键断裂吸收的总能量均小于化学键形成释放的总能量
C.H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH=-364.01 kJ·mol-1
D.结合S(s)的燃烧热,可求算2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)的ΔH
8.(1)[2026·河北石家庄实验中学高二检测] 环氧乙烷(C2H4O)是一种重要的化工原料。现代工业常用银作催化剂,氧化乙烯制备环氧乙烷。发生的主要反应如下:
Ⅰ.2C2H4(g)+O2(g)2C2H4O(g) ΔH1=-210 kJ·mol-1
Ⅱ.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1239 kJ·mol-1
已知银催化反应Ⅰ时存在如下转化过程:
C2H4(g)+AgO2(s)C2H4O(g)+AgO(s)
Ag(s)+O2(g) Ag(s)+O2(g)
据此计算焓变ΔH4= (用含ΔH1、ΔH3、ΔH5的代数式表示)。
(2)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
试写出CO2(l)和NH3(l)反应生成CO(NH2)2(l)和H2O(l)的热化学方程式: 。
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第二节 反应热的计算
1.A [解析] 根据盖斯定律,目标反应4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)可由12×③+5×②-2×①组合得到,因此ΔH=12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1。
2.B [解析] O2(g)→2O(g)为断键吸热过程,ΔH3大于0,4H(g)+2O(g)2H2O(g)为成键放热过程,ΔH4小于0,则ΔH3>ΔH4,A正确;2H2O(g)→2H2O(l)为放热过程,则ΔH5<0,根据盖斯定律,ΔH1+ΔH5=ΔH6,故ΔH1>ΔH6,B错误,D正确;反应焓变与途径无关,根据盖斯定律,ΔH1+ΔH5=-(ΔH2+ΔH3+ΔH4),C正确。
3.A [解析] ΔH=E(反应物的键能之和)-E(生成物的键能之和),即ΔH=360 kJ·mol-1×4+436 kJ·mol-1×2-176 kJ·mol-1×2-431 kJ·mol-1×4=+236 kJ·mol-1。
4.C [解析] 氢气与氧气反应生成水是放热反应,水的分解是吸热反应,ΔH1<ΔH2,A错误;SO2和O2反应是放热反应,ΔH1=2ΔH2,ΔH1<ΔH2,B错误;乙炔燃烧为放热反应,气态水转化成液态水会放热,故ΔH1>ΔH2,C正确;碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳多,ΔH1<ΔH2,D错误。
5.A [解析] 由盖斯定律知,①×2-②+③可得所求反应,即TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)的ΔH =(-393.5 kJ·mol-1)×2-(-566.0 kJ·mol-1)+ (+175.4 kJ·mol-1)=-45.6 kJ·mol-1,A正确。
6.A [解析] 由题图可知,反应物的总能量为a kJ·mol-1,生成物的总能量为c kJ·mol-1,故该反应的反应热ΔH=(c-a) kJ·mol-1,A正确。反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,B不正确。断裂2 mol H—H和1 mol O2(g)中氧氧键吸收(b-a) kJ能量,C不正确。表示H2燃烧热的热化学方程式中生成物应为液态水,D不正确。
7.C [解析] 一般非金属性越强的元素,其气态氢化物稳定性越强,O的非金属性大于S,故热稳定性H2O>H2S,A正确;由图知两步反应均为放热反应,故反应物化学键断裂吸收的总能量均小于生成物化学键形成放出的总能量,B正确;由图知,第一步热化学方程式为H2S(g)+O2(g)S(s)+H2O(g) ΔH1=-221.19 kJ·mol-1,第二步热化学方程式为S(s)+O2(g)+H2O(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH2=-585.20 kJ·mol-1,根据盖斯定律,两步反应的热化学方程式相加得H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq) ΔH=-806.39 kJ·mol-1,C错误;结合S(s)的燃烧热可得到S(s)的燃烧热的热化学方程式,再结合第一步热化学方程式,由盖斯定律可求算2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)的ΔH,D正确。
8.(1)ΔH1-ΔH3-ΔH5
(2)CO2(l)+2NH3(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l)
ΔH=E1-E2+E3-E4
[解析] (1)根据题给信息可知,Ⅰ.2C2H4(g)+O2(g)2C2H4O(g) ΔH1=-210 kJ·mol-1;
Ⅲ.Ag(s)+O2(g)AgO2(s) ΔH3;
Ⅴ.AgO(s)Ag(s)+O2(g) ΔH5;
结合盖斯定律,由×Ⅰ-Ⅲ-Ⅴ可得C2H4(g)+AgO2(s)C2H4O(g)+AgO(s),故ΔH4=ΔH1-ΔH3-ΔH5。
(2)根据题图,CO2(l)+2NH3(l)NH2COONH4(l) ΔH=E1-E2①,NH2COONH4(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E3-E4②,根据盖斯定律,①+②可得CO2(l)+2NH3(l)CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E2+E3-E4。
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