2022年化学反应与能量知识点-习题 .pdf
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1、学习必备欢迎下载第二节化学反应热的计算计算反应热的解题方法与技巧:有关反应热的计算题很多,解答相关问题时,首先需要熟练掌握盖斯定律,其次,平时积累起来的计算机巧在反应热的计算中基本适用。注意遵循:质量守恒定律,能量守恒定律和盖斯定律。【方法一】方程式加合法:根据可直接测定的化学反应的反应热间接计算难以直接测定的化学反应的反应热,需要应用盖斯定律来分析问题。解题时,常用已知反应热的热化学方程式相互加合(加、减等数学计算),得到未知反应热的热化学方程式,则相应的反应热做相同的加合即为所求的反应热。例 1.已知 298K 时下列两个反应焓变的实验数据:反应 1:C(s)+O2(g)=CO2( g)
2、H1-393.5 kJ mol-1反应 2: CO(g)+1/2 O2(g)=CO2(g) H2 -283.0 kJ mol-1计算在此温度下反应3:C (s)+1/2 O2(g)=CO(g)的反应焓变 H3 【思路分析】根据反应3 找起点: C(s) ,找终点: CO (g) ;找出中间产物CO2( g) ;利用方程组消去中间产物:反应1-反应 2=反应 3;列式 H1-H2= H3=-110.5kJ mol-1【方法二】十字交叉法:十字交叉法是通常用来计算溶液浓缩及稀释、混合气体的平均组成、混合溶液中某离子浓度,混合物中某种成分的质量分数等得一种常见用法,一般能列出一个二元一次方程组来求解
3、的命题,均可用十字交叉法,某些反应热的计算中也是可用十字交叉法。例 2 已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为:C(s,金刚石) +O2(g)=CO2(g) H1-395.41 kJ mol-1C(s,石墨) +O2(g)=CO2(g) H1-393.51 kJ mol-1若取金刚石和石墨混合晶体共1mol 在 O2中完全燃烧,产生热量为Q kJ ,则金刚石和石墨的物质的量之比为(用Q 的代数式)思路分析 由十字交叉法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页学习必备欢迎下载金刚石395.41 Q-393.5
4、1 Q 石墨393.51 395.41-Q 可得二者物质的量比为Q-395.41393.51-Q【方法三】平均值法:平均值法特别适用于缺少数据而不能直接求解的计算。当两种或两种以上物质混合时,不论以任何比例混合,总存在一个平均值,解题时只要抓住平均值,就能避繁就简,迅速解题。平均值法有:平均相对分子质量法、平均分子式法、平均体积法、平均原子法和平均反应热法等。平均反应热法是利用两种混合物中每摩尔物质在反应中的反应热的平均值推断混合物质组成的解题方法,常用于有两种物质反应热的计算。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H-889.5kJ mol-1 C2H6(g)+27O2(
5、g)=2CO2(g)+3H2O(l)H-1583.4kJ mol-1C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)H -1409.6kJ mol-1 C2H2(g)+25O2( g)=2CO2(g)+H2O(l)H -1298.4kJ mol-1 C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H -2217.8kJ mol-1如果 1mol 上述烃中的两种混合物完全燃烧后放出1518.8 的热量,则下列组合不可能是()A. CH4和 C2H4 B.CH4和 C2H6 C.C3H8和 C2H6 D.C3H8和 C2H2 【思路分析】混合烃的平均燃烧热为1518.8kJ
6、 ,则混合烃中,一种烃的燃烧热必大于1518.8kJ 另一种烃的燃烧热必小于1518.8kJ ,代入各项进行比较,即可确定正确的选项。答案:AC【方法四】关系式法:对于多步反应,可根据各种关系(主要是化学方程式,守恒等),列出对应的关系式,快速地在要求的物质的数量与题目给出物质的数量之间建立定量关系,从而免除了设计中间过程的大量运算,不但节约运算时间,还避免了运算出错对计算结果的影响,是经常使用的方法之一。例 4.黄铁矿主要成分是FeS2.某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.1000g 样品在空气中充分燃烧,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
7、- -第 2 页,共 14 页学习必备欢迎下载将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.02000mol L-1的 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液 25.00ml 。已知: SO2+Fe3+2H2O=SO42-+Fe2+4H+ Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O(1)样品中 FeS2的质量分数(假设杂质不参加反应)(2)若燃烧 6gFeS2产生的 SO2全部转化为SO3气体时放出9.83kJ 热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4,放出 13.03kJ 热量,写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式(
8、3)煅烧 10t 上述黄铁矿, 理论上产生SO2的体积(标准状况) 为L, 制得 98%的硫酸的质量为t, SO2全部转化为时放出的热量是kJ。【思路分析】(1)设样品有含有FeS2xg,根据关系式FeS2-2SO2-4Fe2+-32Cr2O72-得 x=0.09g, 因此得 FeS2的质量分数 90%. (2)6gFeS2相当于 0.05mol ,生成的SO3共 0.1mol, 因此热化学方程式可表示为:SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l) H-130.3kJ mol-1 (3)设有 xLSO2生成, ytH2SO4生成,根据关系式求解:FeS2 - 2SO2 - 2H2SO4120
9、 44.8 196 10 90% 106 x y 98% 106列比例式解得x=3.36 106 L 相当于 y=15t. 由 ( 2)得 0.1molSO2完全转化SO3时放出 9.83kJ 的热量, 0.1molSO3完全转化为H2SO4放出 13.03kJ的热量,因此得当0.1molSO2完全转化H2SO4时共放出热量因此22.86kJ. 当有 1.5 105 mol 完全转化为H2SO4放出的热量为22.86kJ 1.5 106=3.43 107kJ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页学习必备欢迎下载【答案
10、】(1)90% (2) SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l) H -130.3kJ mol-1 (3)3.36 106 15 3.43 1071.理解盖斯定律的意义。2.能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。一、盖斯定律1含义(1) 不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。(2) 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。例如,H1、H2、H3之间有如下的关系:H1H2H3。2意义利用盖斯定律,可以间接地计算一些难以测定的反应热。例如: C(s)12O2(g)=CO(g) 上述反应在O2供应充分时,可燃烧生成CO2;O2供应不充分时,
11、虽可生成CO,但同时还部分生成CO2。因此该反应的H不易测定,但是下述两个反应的H却可以直接测得:(1)C(s) O2(g)=CO2(g) H1 393.5 kJ mol1(2)CO(g) 12O2(g)=CO2(g) H2 283.0 kJ mol 1根据盖斯定律,就可以计算出欲求反应的H。分析上述两个反应的关系,即知:HH1H2。则 C(s) 与 O2(g)生成 CO(g) 的热化学方程式为C(s) 12O2(g)=CO(g) H 110.5 kJ mol1。思维拓展热化学方程式的性质123二、反应热的计算1根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算例 1 由氢气和氧气反应生成4.5 g
12、水蒸气放出60.45 kJ的热量,则反应:2H2(g)O2(g)=2H2O(g) 的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页学习必备欢迎下载HA 483.6 kJ mol1B 241.8 kJ mol1C 120.6 kJ mol1D 241.8 kJ mol1答案A 解析已知 4.5 g 水蒸气生成时放热60.45 kJ ,要求方程式中生成2 mol H2O(g) 的H,比例关系:4.5 g2 mol 18 g mol160.45 kJQ解得Q483.6 kJ ,故H 483.6 kJ mol 1。2利用燃烧热数据,求
13、算燃烧反应中的其它物理量例 2 甲烷的燃烧热H 890.3 kJ mol1,1 kg CH4在 25, 101 kPa 时充分燃烧生成液态水放出的热量约为 ( ) A 5.56 104 kJ mol1B5.56 104 kJ mol 1C5.56 104 kJ D 5.56 104 kJ 解析16 g CH4燃烧放出890.3 kJ 热量,1 kg CH4燃烧放出的热量为890.3 kJ16 g 1 000 g 55 643.75 kJ 5.56 104 kJ。答案C 3利用盖斯定律的计算例 3 已知下列热化学方程式:Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g) H1 26.7 k
14、J mol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g) H2 50.75 kJ mol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g) H3 36.5 kJ mol1则反应 FeO(s) CO(g)=Fe(s) CO2(g)的焓变为 ( ) A 7.28 kJ mol 1B 7.28 kJ mol1C 43.68 kJ mol1D 43.68 kJ mol 1答案 A 解析根据盖斯定律,首先考虑目标反应与三个已知反应的关系,三个反应中,FeO 、CO 、Fe、CO2是要保留的,而与这四种物质无关的Fe2O3、Fe3O4要通过方程式的叠加处理予以消去:因此将32 得到:
15、6FeO(s) 6CO(g) 6Fe(s) 6CO2(g) H 43.65 kJ mol1化简: FeO(s) CO(g) Fe(s) CO2(g) H 7.28 kJ mol1知识点一盖斯定律及应用1运用盖斯定律解答问题通常有两种方法:其一,虚拟路径法:如C(s) O2(g)=CO2(g),可设置如下:H1H2H3其二:加合 (或叠加 )法:即运用所给方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。如:求 P4(白磷 )=4P( 红磷 )的热化学方程式。已知: P4(s,白磷 )5O2(g)=P4O10(s) H1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
16、- -第 5 页,共 14 页学习必备欢迎下载4P(s ,红磷 ) 5O2(g)=P4O10(s) H2即可用得出白磷转化为红磷的热化学方程式。答案P4(白磷 )=4P( 红磷 ) HH1H22已知: H2O(g)=H2O(l) HQ1 kJ mol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l) HQ2 kJ mol1C2H5OH(g) 3O2(g)=2CO2(g) 3H2O(g) HQ3 kJ mol1若使 46 g 酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为( ) A(Q1Q2Q3) Kj B0.5(Q1Q2Q3) kJ C(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJ D(3Q1Q2Q3) k
17、J 答案D 解析46 g 酒精即 1 mol C2H5OH(l) 根据题意写出目标反应C2H5OH(l) 3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H然后确定题中各反应与目标反应的关系则H(Q3Q23Q1) kJ mol 1知识点二反应热的计算3已知葡萄糖的燃烧热是H 2 840 kJ mol1,当它氧化生成1 g 液态水时放出的热量是( ) A26.0 kJ B51.9 kJ C155.8 kJ D467.3 kJ 答案A 解析葡萄糖燃烧的热化学方程式是C6H12O6(s)6O2(g) 6CO2(g)6H2O(l) H 2 840 kJ mol1据此建立关系式6H2O H6 18 g 2
18、840 kJ 1 g x kJ 解得x2 840 kJ 1 g6 18 g26.3 kJ ,A 选项符合题意。4已知:2H2(g) O2(g)=2H2O(l) H 571.6 kJ mol1 CO(g) 12O2(g)=CO2(g) H 282.8 kJ mol1现有 CO 、H2、CO2组成的混合气体67.2L ( 标准状况 ),经完全燃烧后放出的总热量为710.0 kJ ,并生成 18 g 液态水,则燃烧前混合气体中CO 的体积分数为( ) A80% B50% C60% D 20% 答案B 解析根据生成18 g 液态 H2O 知混合气体中含1 mol H2,该反应产生的热量为571.62k
19、J285.8 kJ。CO燃烧放出的热量为710.0 kJ285.8 kJ424.2 kJ ,则CO 的物质的量为n(CO) 424.2 kJ282.8 kJ mol 11.5 mol ,V(CO)% 100% 50%。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页学习必备欢迎下载1已知: (1)Zn(s) 1/2O2(g)=ZnO(s) H 348.3 kJ mol 1(2)2Ag(s) 1/2O2(g)=Ag2O(s) H 31.0 kJ mol 1则 Zn(s) Ag2O(s)=ZnO(s) 2Ag(s) 的H等于 ( )
20、 A 317.3 kJ mol1B 379.3 kJ mol1C 332.8 kJ mol1D 317.3 kJ mol1答案A 解析HH1H2 348.3 kJ mol1(31.0 kJ mol1) 317.3 kJ mol12已知 25、 101 kPa 条件下:4Al(s) 3O2(g)=2Al2O3(s) H 2 834.9 kJ mol14Al(s) 2O3(g)=2Al2O3(s) H 3 119.1 kJ mol1由此得出的正确结论是( ) A等质量的O2比 O3能量低,由O2变为 O3为吸热反应B等质量的O2比 O3能量低,由O2变为 O3为放热反应CO3比 O2稳定,由O2变
21、为 O3为吸热反应DO2比 O3稳定,由O2变为 O3为放热反应答案A 解析将两个热化学方程式叠加处理得:3O2(g) 2O3(g) H 284.2 kJ mol1,所以 O2变为 O3的反应是吸热反应,O2的能量低, O2更稳定。3能源问题是人类社会面临的重大课题,H2、CO、CH3OH 都是重要的能源物质,它们的燃烧热依次为285.8 kJ mol1、 282.5 kJ mol 1、 726.7 kJ mol1。已知 CO 和 H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g) 2H2(g)=CH3OH(l) 。则 CO 与 H2反应合成甲醇的热化学方程式为( ) ACO(g) 2H2(g)=CH3O
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