【优化设计】2015-2016学年高中化学 1.3化学反应热的计算练习 新人教版选修4.doc
第三节化学反应热的计算A组1.已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H1=-890.3 kJ·mol-1;H2(g)+O2(g)H2O(l)H2=-285.8 kJ·mol-1。CO2与H2反应生成甲烷气体与液态水的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(l)H3,则H3为()A.-252.9 kJ·mol-1B.+252.9 kJ·mol-1C.-604.5 kJ·mol-1D.+604.5 kJ·mol-1解析:由盖斯定律可知H3=4H2-H1=(-285.8 kJ·mol-1)×4+890.3 kJ·mol-1=-252.9 kJ·mol-1。答案:A2.已知热化学方程式:C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)H1=-1 301.0 kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H2=-393.5 kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(l)H3=-285.8 kJ·mol-1则反应2C(s)+H2(g)C2H2(g)的H为()A.+228.2 kJ·mol-1B.-228.2 kJ·mol-1C.+1 301.0 kJ·mol-1D.+621.7 kJ·mol-1解析:热化学方程式和之间存在如下关系:2×+-=。所以2H2+H3-H1=H=-2×393.5 kJ·mol-1-285.8 kJ·mol-1+1 301.0 kJ·mol-1=+228.2 kJ·mol-1。答案:A3.已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566 kJ·mol-1,Na2O2(s)+CO2(g)Na2CO3(s)+O2(g)H=-226 kJ·mol-1。根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是()A.CO的燃烧热为283 kJB.如图所示可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C.2Na2O2(s)+2CO2(s)2Na2CO3(s)+O2(g)H>-452 kJ·mol-1D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时,电子转移数为6.02×1023解析:A选项中燃烧热单位错误,应为kJ·mol-1;B项图中没有表示出H=-566 kJ·mol-1时,对应的反应物与生成物物质的量的关系及聚集状态,B项错;由于2Na2O2(s)+2CO2(g)2Na2CO3(s)+O2(g)H=-452 kJ·mol-1,固态CO2转化为气态CO2需吸收热量,所以2Na2O2(s)+2CO2(s)2Na2CO3(s)+O2(g)H>-452 kJ·mol-1,C项正确;根据盖斯定律,将已知的两个热化学方程式分别编号并作×+运算得:CO(g)+Na2O2(s)Na2CO3(s)H=-509 kJ·mol-1,可知当放出509 kJ热量时,消耗1 mol CO(g),电子转移数为2×6.02×1023,D项错误。答案:C4.已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196.6 kJ·mol-1,实验室测得4 mol SO2发生上述化学反应时放出314.3 kJ热量,参加反应的SO2的物质的量为()A.1.6 molB.2.0 molC.3.2 molD.3.6 mol解析:参加反应的SO2为3.2 mol。答案:C5.已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJ·mol-1;CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890 kJ·mol-1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3 695 kJ。原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是()A.11B.13C.14D.23解析:设H2、CH4的物质的量分别为x、y。则x+y=5 mol,571.6 kJ·mol-1x÷2+890 kJ·mol-1y=3 695 kJ,解得x=1.25 mol;y=3.75 mol,两者比为13,故选B项。答案:B6.运用盖斯定律,结合下述反应方程式,回答问题。已知:(1)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)H1=-176 kJ·mol-1(2)NH3(g)+H2O(l)NH3·H2O(aq)H2=-35.1 kJ·mol-1(3)HCl(g)+H2O(l)HCl(aq)H3=-72.3 kJ·mol-1(4)NH3(aq)+HCl(aq)NH4Cl(aq)H4=-52.3 kJ·mol-1(5)NH4Cl(s)+2H2O(l)NH4Cl(aq)H5则第(5)个方程式中的反应热H5是。 解析:根据盖斯定律和上述反应方程式得:(4)+(3)+(2)-(1)=(5),即H5=+16.3 kJ·mol-1。答案:+16.3 kJ·mol-1B组1.已知H2O(g)H2O(l)H = Q1 kJ·mol-1;C2H5OH(g)C2H5OH(l)H =Q2 kJ·mol-1;C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)H = Q3 kJ·mol-1。若使23 g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为()A.(Q1+Q2+Q3) kJB.0.5(Q1+Q2+Q3) kJC.(0.5Q2-1.5Q1-0.5Q3) kJD.(1.5Q1-0.5Q2 +0.5Q3) kJ解析:23 g酒精的物质的量为0.5 mol,生成1.5 mol气态H2O,冷至室温放热为-1.5Q1 kJ,酒精汽化时吸收的热量为-0.5Q2 kJ, 故反应放出的热量应为(-1.5Q1+0.5Q2-0.5Q3) kJ。答案:C2.酸性氧化物和碱反应生成酸式盐的反应很难直接测其反应热。已知常温常压下,将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中充分反应,测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下,1 mol CO2通入1 L 2 mol·L-1的NaOH溶液中充分反应放出y kJ热量,则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式为()A.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)H=-(2y-x) kJ·mol-1B.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)H=-(2x-y) kJ·mol-1C.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)H=-(4x-y) kJ·mol-1D.2CO2(g)+2NaOH(l)2NaHCO3(l)H=-(8x-2y) kJ·mol-1解析:0.5 mol CO2与0.75 mol NaOH反应,CO2过量,故反应生成0.25 mol Na2CO3和0.25 mol NaHCO3,放出x kJ的热量,若生成1 mol Na2CO3和1 mol NaHCO3应放出4x kJ的热量。1 mol CO2通入2 mol NaOH溶液中恰好生成1 mol Na2CO3,放出y kJ的热量,由盖斯定律可得:CO2和NaOH生成1 mol NaHCO3时放出热量为(4x-y) kJ,D项中标错了物质的状态。答案:C3.已知H2(g)+Br2(g)2HBr(g)H=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,其他相关数据如下表:H2(g)Br2(g)HBr(g)1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436a369则下列说法正确的是()A.2HBr(g)H2(g)+Br2(g)H<0B.Br2(l)Br2(g)H=-30 kJ·mol-1C.HH键的键能为436 kJD.a=200解析:A项,2HBr(g)H2(g)+Br2(g)应为吸热反应,H>0;B项,液体变成气体,应吸收热量,H>0,故B项错误;C项,单位错,HH键的键能应为436 kJ·mol-1,故C项错误;D项,已知H2(g)+Br2(g)2HBr(g)H=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,则有H2(g)+Br2(g)2HBr(g)H=-102 kJ·mol-1,反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,则有436 kJ+a-2×369 kJ=-102 kJ,a=200 kJ,故D项正确。故选D。答案:D4.废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生,并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离,能得到非金属粉末和金属粉末。用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:Cu(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2(g)H=+64.39 kJ·mol-12H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)H=-196.46 kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.84 kJ·mol-1在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为。 解析:已知热化学方程式中+×+得:Cu(s)+2H+(aq)+H2O2(l)Cu2+(aq)+2H2O(l)H=-319.68 kJ·mol-1H=H1+×H2+H3=+64.39 kJ·mol-1+×(-196.46 kJ·mol-1)+(-285.84 kJ·mol-1)=-319.68 kJ·mol-1答案:Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l)H=-319.68 kJ·mol-15.红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的H表示生成1 mol产物的数据)。根据图回答下列问题:(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为。 (2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为。 (3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的H3=,P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的H4(填“>”“<”或“=”)H3。 解析:(1)由题图看出,1 mol P在Cl2中燃烧生成PCl3(g)放出的热量为306 kJ,所以P与Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为P(s)+Cl2(g)PCl3(g)H=-306 kJ·mol-1。(2)中间产物PCl3和未完全反应的Cl2的总能量高于最终产物PCl5的能量,其H=-93 kJ·mol-1,所以PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)H=+93 kJ·mol-1。(3)由盖斯定律可知,一步生成PCl5和两步生成PCl5的热效应相等,即H3=H4=H1+H2=-399 kJ·mol-1。答案:(1)P(s)+Cl2(g)PCl3(g)H=-306 kJ·mol-1(2)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)H=+93 kJ·mol-1(3)-399 kJ·mol-1=6.将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)H=-242.0 kJ·mol-1CO(g)+O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJ·mol-1请回答:(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式:。 (2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律做出下列循环图:并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。请分析:甲、乙两同学观点正确的是(填“甲”或“乙”);判断的理由是 。 (3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点 。 解析:根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+131.5 kJ·mol-1,由此可知煤转化为水煤气是吸热反应,而甲正是忽略了这个问题,才误认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量。”答案:(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+131.5 kJ·mol-1(2)乙甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或H1=H2+H3且H2>0)(3)减少污染,燃烧充分,方便运输(答两点即可)7.断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为AB键的键能。下表列出了一些化学键的键能E:化学键HHClClOOCClCHOHHClE/(kJ·mol-1)436247x330413463431请回答下列问题:(1)如图表示某反应的能量变化关系,则此反应为(填“吸热”或“放热”)反应,其中H=(用含有a、b的关系式表示)。 (2)若图示中表示反应H2(g)+O2(g)H2O(g)H=-241.8 kJ·mol-1,则b= kJ·mol-1,x=。 (3)历史上曾用“地康法”制氯气,这一方法是用CuCl2作催化剂,在450 利用空气中的氧气与氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为。若忽略温度和压强对反应热的影响,根据上题中的有关数据,计算当反应中有1 mol电子转移时,反应的能量变化为。 解析:(1)反应物的能量高于生成物,因此是放热反应。反应热为反应物断键吸收的能量与生成物成键放出的能量之差,即H=(a-b) kJ·mol-1。(2)b表示H、O原子结合为气态水时的能量变化,其数值为463×2=926;436+x-926=-241.8,则x=496.4。(3)根据题意易写出化学方程式。反应的H=(496.4+431×4-247×2-463×4) kJ·mol-1=-125.6 kJ·mol-1,则转移1 mol电子时反应放出的能量为31.4 kJ。答案:(1)放热(a-b) kJ·mol-1(2)926496.4(3)O2+4HCl2Cl2+2H2O放出能量31.4 kJ
