化学选择性必修1第二节 反应热的计算第1课时复习练习题

这是一份化学选择性必修1第二节 反应热的计算第1课时复习练习题，共23页。试卷主要包含了灰锡和白锡是锡的两种同素异形体，已知热化学方程式，通过以下反应均可获取H2，氧化亚铜常用于制船底防污漆，成语是中国传统文化的瑰宝等内容，欢迎下载使用。

基础过关练

题组一 对盖斯定律的理解
1.(2020辽宁朝阳凌源高二上期中联考)根据盖斯定律判断如图所示的物质转变过程中焓变的关系正确的是( )
A.ΔH1=ΔH2=ΔH3=ΔH4
B.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4
2.(2021北京丰台期中)一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成,反应热都是一样的,该定律称为盖斯定律。依据图示关系,下列说法不正确的是( )
A.石墨燃烧是放热反应
B.1 ml C(石墨)和1 ml CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,后者放热多
C.C(石墨,s)+12O2(g)CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
3.(2021河南豫西九校联考)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为( )
A.2V2O5(s)+SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ·ml-1
B.2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=+351 kJ·ml-1
C.V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ·ml-1
D.2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ·ml-1
4.灰锡(粉末状)和白锡是锡的两种同素异形体。已知:
①Sn(白,s)+2HCl(aq) SnCl2(aq)+H2(g) ΔH1
②Sn(灰,s)+2HCl(aq) SnCl2(aq)+H2(g) ΔH2
③Sn(灰,s)Sn(白,s) ΔH3=+2.1 kJ·ml-1
下列说法正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2
B.锡在常温下以灰锡状态存在
C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D.锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中,会自行毁坏
5.(2020辽宁朝阳建平第二中学高二上月考)已知热化学方程式:C(金刚石,s)+O2(g) CO2(g) ΔH1;
C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH2;
C(石墨,s) C(金刚石,s) ΔH3=+1.9 kJ/ml。
下列说法正确的是(深度解析)
A.金刚石比石墨稳定
B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2
D.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
题组二 利用盖斯定律计算反应热
6.(2020海南中学期末)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是( )
①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6 kJ·ml-1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ·ml-1
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1 kJ·ml-1
A.反应①中电能转化为化学能
B.反应②为放热反应
C.反应③使用催化剂,ΔH3减小
D.反应CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH=+74.8 kJ·ml-1
7.(2021河北重点高中阶段性测试)SO2的催化氧化反应是合成硫酸的重要步骤,下面是该反应中的能量变化示意图。已知:SO3(g)+H2O(l) H2SO4(aq) ΔH4=-d kJ·ml-1,且a、b、c、d均为正值。下列说法错误的是( )
A.SO2催化氧化反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH3=-c kJ·ml-1
B.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(s)的ΔH<ΔH3
C.由S(g)和O(g)形成1 ml SO3(g)中所含化学键放出的能量为a+b+c2 kJ
D.2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l) 2H2SO4(aq) ΔH=-(c+d) kJ·ml-1
8.(2019北京东城高二上期末)氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O,已知反应:
2Cu(s)+O2(g) 2CuO(s) ΔH=-314 kJ·ml-1
2Cu2O(s)+O2(g) 4CuO(s) ΔH=-292 kJ·ml-1
则CuO(s)+Cu(s) Cu2O(s)的ΔH等于(深度解析)
A.-11 kJ·ml-1
B.+11 kJ·ml-1
C.+22 kJ·ml-1
D.-22 kJ·ml-1
9.(2020山西长治二中高二上月考)成语是中国传统文化的瑰宝。铜墙铁壁、铜心铁胆、金戈铁马、百炼成钢等成语向人传递正能量。工业上,冶炼铁的有关热化学方程式如下:
①C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=a kJ·ml-1;
②CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔH2=b kJ·ml-1;
③Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH3=c kJ·ml-1;
④2Fe2O3(s)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g) ΔH4=d kJ·ml-1(上述热化学方程式中,a、b、c、d均不等于0)。下列说法正确的是( )
A.bB.C(s)+12O2(g) CO(g) ΔH=12(a+b) kJ·ml-1
C.d=3c+2b
D.CO(g)+12O2(g) CO2(g) ΔH10.(2021河南南阳期中质量评估)(1)金刚石和石墨互为同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,充分燃烧时生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示:
等物质的量的金刚石和石墨完全燃烧 (填“金刚石”或“石墨”)放出热量更多。在通常状况下,金刚石和石墨相比 (填“金刚石”或“石墨”)更稳定。请写出表示石墨燃烧热的热化学方程式: 。
(2)已知:Fe2O3(s)+32C(石墨,s) 32CO2(g)+2Fe(s) ΔH=+234.1 kJ/ml,则Fe2O3(s) 32O2(g)+2Fe(s) ΔH= kJ/ml。
(3)意大利科学家获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示,已知断裂1 ml N—N键吸收167 kJ热量,形成1 ml 键放出942 kJ热量。根据以上信息和数据,计算1 ml N4气体转变为N2的ΔH= kJ/ml。
11.下表给出的是一些物质的燃烧热数据:
(1)分析上表数据可知:
①分别完全燃烧C(s)和C3H8(g)提供相同的热量,其中 产生的温室气体更多;
②不同烃燃烧的热值(单位质量完全燃烧所放出的热量)与元素含量之间的关系是 。
(2)根据上表的数据 (填“能”或“不能”)计算出反应C2H4(g)+H2(g) C2H6(g)的焓变,若能,请你求出该反应的焓变: ;若不能,请你说明原因: 。
能力提升练

题组一 利用盖斯定律计算反应热或确定反应热的关系
1.(双选)(2020浙江丽水四校高二上联考,)氢卤酸的能量关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.已知HF气体溶于水放热,则HF的ΔH1>0
B.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的小
C.相同条件下,HCl的ΔH3+ΔH4比HI的大
D.一定条件下,气态原子形成1 ml H—X键放出a kJ能量,则该条件下ΔH2=+a kJ/ml
2.(2020福建三明高二上期末,)Li-Li2O体系的能量循环如图所示,则ΔH4等于(深度解析)
A.ΔH2+ΔH3 B.ΔH1+ΔH2
C.-ΔH3 D.ΔH1+ΔH2+ΔH3
3.(2020陕西西安高二上期末,)2 ml金属钠和1 ml氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.ΔH2>0
B.ΔH4+ΔH5+ΔH8=ΔH1
C.在相同条件下,2K(g) 2K+(g)的ΔH<ΔH3
D.ΔH6+ΔH7=ΔH8
4.(2020安徽铜陵高二上期末,)浓硫酸稀释时包含两个过程:一是部分硫酸分子分散在水里吸收热量,热效应为ΔH1;二是部分硫酸分子与水作用形成硫酸水化物并发生一系列变化,整个过程释放热量,热效应为ΔH2,其中具体包含以下三个变化:
①H2SO4(l)+nH2O(l) H2SO4·nH2O(l) ΔH3
②H2SO4·nH2O(l) H2SO4(aq)+nH2O(l) ΔH4
③H2SO4(aq) 2H+(aq)+SO42-(aq) ΔH5
下列说法正确的是( )
A.浓硫酸稀释时只有化学变化
B.ΔH1-ΔH2<0
C.ΔH5<0
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
5.(2021福建福州高二检测,)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·ml-1。
已知碳的燃烧热ΔH1=a kJ·ml-1
S(s)+2K(s) K2S(s) ΔH2=b kJ·ml-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s) ΔH3=c kJ·ml-1
则x为( )
A.3a+b-c B.c+3a-b C.a+b-c D.c+a-b
6.()盖斯定律是人们研究热化学的重要工具和方法。
(1)工业上常用乙烯水化法制取工业乙醇:C2H4(g)+H2O(l) CH3CH2OH(l) ΔH=a kJ/ml。
若已知乙烯和乙醇的燃烧热分别为1 411.0 kJ/ml、1 366.8 kJ/ml,能否求出上式中的a (填“能”或“不能”),若能,则a= ;若不能,说明原因: 。
(2)煤加工的重要手段是煤的气化,如用煤合成水煤气的原理为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH。
已知:C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml
H2(g)+12O2(g) H2O(g) ΔH=-242.0 kJ/ml
CO(g)+12O2(g) CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/ml
①6 g C(s)完全燃烧放出的热量为 kJ。
②C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH= 。
③将煤转化为水煤气时,下列有关说法正确的是 (填字母)。
A.可以使煤燃烧放出更多的热量
B.可减少粉尘污染,且可使燃料燃烧更充分
C.将煤转化为水煤气,再使用水煤气作燃料,该过程中的能量变化违背了盖斯定律
D.将固态煤转化为气态水煤气,用管道运输,节约运输成本
(3)煤的液化原理是以煤气化得到的水煤气为原料合成甲醇等液体燃料,如合成甲醇的原理为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=-99 kJ/ml。
已知反应中相关化学键的键能数据如下:
则断开1 ml CO气体中的C← O键需提供的最低能量为 。
题组二 利用盖斯定律推断信息型热化学方程式
7.(2019湖南长郡中学高二上月考,)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(深度解析)
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·ml-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=b kJ·ml-1
③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·ml-1
④2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=d kJ·ml-1
A.反应①②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g) 12CH3OCH3(g)+12H2O(l)的ΔH=d2kJ·ml-1
D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·ml-1
8.(2020山西大学附中高二上月考,)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。现有下列3个热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJ/ml
②3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJ/ml
③Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19 kJ/ml
写出FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和CO2的热化学方程式: 。深度解析
9.()(1)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为 。[已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·ml-1;CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·ml-1]
(2)用O2将HCl转化为Cl2,可提高经济效益,减少环境污染。
传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s) ΔH1。
反应②生成1 ml Cl2(g)的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为 (反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
(3)已知:①Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+494 kJ·ml-1;
②CO(g)+12O2(g) CO2(g) ΔH=-283 kJ·ml-1;
③C(s)+12O2(g) CO(g) ΔH=-110 kJ·ml-1。
则反应Fe2O3(s)+3C(s)+32O2(g) 2Fe(s)+3CO2(g)的ΔH= kJ·ml-1。
10.()(1)C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
CO2的重整:以CO2和H2为原料可得到CH4。
已知:①CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ/ml;
②CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH2=+205 kJ/ml。
则CO2重整的热化学方程式为 。
(2)已知部分物质燃烧的热化学方程式如下:
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-484 kJ/ml
2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566 kJ/ml
CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802 kJ/ml
CH4和O2反应生成CO和H2的热化学方程式为 。
(3)NH3是造成水体富营养化的重要因素之一,用次氯酸将水中的NH3转化为氮气除去,其相关反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ:NH3(aq)+HClO(aq) NH2Cl(aq)+H2O(l) ΔH1=a kJ/ml;
反应Ⅱ:NH2Cl(aq)+HClO(aq) NHCl2(aq)+H2O(l) ΔH2=b kJ/ml;
反应Ⅲ:2NHCl2(aq)+H2O(l) N2(g)+HClO(aq)+3HCl(aq) ΔH3=c kJ/ml。
则2NH3(aq)+3HClO(aq) N2(g)+3HCl(aq)+3H2O(l) ΔH= kJ/ml。
(4)已知:
①2CO(g)+SO2(g) S(l)+2CO2(g) ΔH1=-37.0 kJ/ml;
②2H2(g)+SO2(g) S(l)+2H2O(g) ΔH2=+45.0 kJ/ml;
③2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH3=-566.0 kJ/ml;
④2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH4=-484.0 kJ/ml。
写出液态硫(S)燃烧的热化学方程式: 。
答案全解全析
基础过关练
1.D A→B、B→C、C→D、A→D四个反应的反应热不可能完全相同,A错误;ΔH3+ΔH4是B→D的反应热,用B→A→D的反应热表示应为ΔH1-ΔH2,B错误;从反应方向分析,ΔH4=ΔH1-ΔH2-ΔH3,C错误;根据反应方向和盖斯定律可知A→D的反应热就是A→B→C→D的反应热的和,即ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4。
2.B 根据ΔH1<0可知,石墨燃烧是放热反应,A正确;根据反应热大小比较,ΔH1<ΔH2,即1 ml C(石墨)和1 ml CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,后者放热少,B错误;根据盖斯定律,C(石墨,s)+12O2(g) CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2,C正确;化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,D正确。
3.D 由题中信息可知:
①V2O4(s)+SO3(g) V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ·ml-1
②V2O4(s)+2SO3(g) 2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ·ml-1
根据盖斯定律可知,②-①×2得:2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s),则ΔH=ΔH1-2ΔH2=(-399 kJ·ml-1)-(-24 kJ·ml-1)×2=-351 kJ·ml-1,所以该反应的热化学方程式为2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ·ml-1。
4.D 由③知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的,由盖斯定律可得ΔH3=ΔH2-ΔH1>0,则ΔH1<ΔH2,当温度低于13.2 ℃时,Sn(白)自动转化为Sn(灰),所以A、B、C都错,选D。
5.D 石墨转化为金刚石要吸收能量,说明石墨的能量低,石墨比金刚石稳定,A错误;石墨的能量低于金刚石的能量,故石墨燃烧放出的能量比等质量的金刚石少,放热反应的ΔH<0,则ΔH1<ΔH2,B错误;将3个反应依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,③=②-①,故ΔH3=ΔH2-ΔH1,C错误;石墨转化为金刚石的反应的ΔH3=+1.9 kJ/ml,为吸热反应,D正确。
反思升华
同素异形体的转化过程中,若吸收热量则由稳定物质变为不稳定物质,若放出热量则由不稳定物质变为稳定物质。
6.D 根据“太阳光催化分解水制氢”可知,该反应过程中太阳能转化成化学能,A项错误;反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ·ml-1,焓变大于0,说明该反应为吸热反应,B项错误;反应③使用催化剂,可以加快反应速率,但是催化剂不影响反应热,所以使用催化剂后ΔH3不变,C项错误;根据盖斯定律,③-②可得:CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH=(+206.1 kJ·ml-1)-(+131.3 kJ·ml-1)=+74.8 kJ·ml-1,D项正确。
7.D 由能量变化示意图可知SO2催化氧化反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH3=-c kJ·ml-1,A正确;由于凝华放热,SO3(g) SO3(s) ΔH<0,则2SO2(g)+O2(g) 2SO3(s)的ΔH<ΔH3,B正确;由盖斯定律可知S(g)+3O(g) SO3(g) ΔH=-a+b+c2 kJ·ml-1,则S(g)和O(g)形成1 ml SO3(g)中所含化学键放出的能量为a+b+c2 kJ,C正确;由盖斯定律可得2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l) 2H2SO4(aq) ΔH=-(c+2d) kJ·ml-1,D错误。
8.A 根据盖斯定律,热化学方程式可以“加减运算”,获得新的热化学方程式。已知反应中,(前式-后式)×12得CuO(s)+Cu(s) Cu2O(s),故ΔH=12×(-314+292)kJ·ml-1=-11 kJ·ml-1。
思维建模
9.B ①C(s)+O2(g) CO2(g)为放热反应,a<0;②CO2(g)+C(s) 2CO(g)为吸热反应,b>0,因此b>a,A错误;根据盖斯定律可知,(①+②)×12可得C(s)+12O2(g) CO(g) ΔH=12(a+b) kJ·ml-1,B正确;根据盖斯定律可知,②×3+③×2可得2Fe2O3(s)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g) ΔH4=d kJ·ml-1=(3b+2c)kJ·ml-1,C错误;因为碳燃烧生成一氧化碳为放热反应,所以1 ml碳完全燃烧放出的热量大于1 ml一氧化碳完全燃烧放出的热量,故CO(g)+12O2(g) CO2(g) ΔH>a kJ·ml-1,D错误。
10.答案 (1)金刚石 石墨 C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml
(2)+824.4
(3)-882
解析 (1)由题图可知,质量相同时,金刚石的能量高于石墨,所以等物质的量的金刚石和石墨完全燃烧,金刚石放出的热量多;能量越低越稳定,所以石墨更稳定;石墨的燃烧热为393.5 kJ/ml,所以表示石墨燃烧热的热化学方程式为C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml。
(2)①Fe2O3(s)+32C(石墨,s) 32CO2(g)+2Fe(s) ΔH=+234.1 kJ/ml,②C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml,根据盖斯定律,由①-②×32得:Fe2O3(s) 2Fe(s)+32O2(g) ΔH=234.1 kJ/ml-(-393.5 kJ/ml)×32≈+824.4 kJ/ml。
(3)根据ΔH=反应物总键能-生成物总键能可得1 ml N4气体转变为N2的ΔH=6E(N—N)-2E()=6×167 kJ/ml-2×942 kJ/ml=-882 kJ/ml。
11.答案 (1)①C(s) ②烃中氢元素的质量分数越大,烃的热值越大
(2)能 -137.0 kJ·ml-1
解析 (1)①假设均产生2 219.9 kJ的热量,则需要C3H8(g) 1 ml,能产生3 ml CO2;而需要C(s)的物质的量为2 219.9 kJ393.5 kJ·ml-1≈5.64 ml,能产生5.64 ml CO2,故C(s)产生的温室气体多。②由表格中各烃的燃烧热可知,烃分子中氢元素的含量越高,则单位质量的烃完全燃烧放出的热量越多。
(2)C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-1 411.0 kJ·ml-1①
H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·ml-1②
C2H6(g)+72O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-1 559.8 kJ·ml-1③
由①+②-③可得C2H4(g)+H2(g) C2H6(g),则ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3=(-1 411.0 kJ·ml-1)+(-285.8 kJ·ml-1)-(-1 559.8 kJ·ml-1)=-137.0 kJ·ml-1。
能力提升练
1.AD 已知HF气体溶于水放热,则HF气体溶于水的逆过程吸热,即HF的ΔH1>0,A正确;由于HCl比HBr稳定,所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大,B错误;ΔH3+ΔH4代表H(g)→H+(aq)的焓变,与是HCl的还是HI的无关,C错误;一定条件下,气态原子形成1 ml H—X键放出a kJ能量,则断开1 ml H—X键形成气态原子吸收a kJ的能量,即ΔH2=+a kJ/ml,D正确。
2.D 根据盖斯定律可知,反应过程中的焓变关系为ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4。
反思升华
不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的,即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。根据下图则有ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
3.B 金属钠由固态变为气态的过程中需要吸收热量,因此ΔH2>0,A正确;由盖斯定律可知,ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH8=ΔH1,B错误;由钾原子原子核外有4个电子层,其失去最外层一个电子所需的能量较小,因此2K(g) 2K+(g)的ΔH<ΔH3,C正确;由盖斯定律可知,ΔH6+ΔH7=ΔH8,D正确。
4.D 依据题目所给信息可知,浓硫酸稀释时存在物理变化和化学变化,A错误;硫酸分子分散在水里吸收热量,ΔH1>0,硫酸分子与水作用形成硫酸水化物释放热量,ΔH2<0,则ΔH1-ΔH2>0,B错误;③为电离过程,吸收热量,则ΔH5>0,C错误;①+②+③为硫酸分子与水作用形成硫酸水化物并发生一系列变化释放热量,热效应为ΔH2,则ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5,D正确。
5.A 已知碳的燃烧热ΔH1=a kJ·ml-1,则碳燃烧的热化学方程式为①C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=a kJ·ml-1,②S(s)+2K(s) K2S(s) ΔH2=b kJ·ml-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s) ΔH3=c kJ·ml-1,根据盖斯定律可得,ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c,A正确。
6.答案 (1)能 -44.2 (2)①196.75 ②+131.5 kJ/ml ③BD (3)1 076 kJ
解析 (1)已知乙烯和乙醇的燃烧热分别为1 411.0 kJ/ml、1 366.8 kJ/ml,则①C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411.0 kJ/ml,②CH3CH2OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ/ml,根据盖斯定律,①-②可得C2H4(g)+H2O(l) CH3CH2OH(l) ΔH=-1 411.0 kJ/ml+1 366.8 kJ/ml=-44.2 kJ/ml,故a=-44.2。
(2)①已知C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml,6 g碳即0.5 ml碳完全燃烧释放的热量为196.75 kJ。
②ⅰ.C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml
ⅱ.H2(g)+12O2(g) H2O(g) ΔH=-242.0 kJ/ml
ⅲ.CO(g)+12O2(g) CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/ml
根据盖斯定律,ⅰ-ⅱ-ⅲ可得C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml+242.0 kJ/ml+283.0 kJ/ml=+131.5 kJ/ml。
③将煤转化为水煤气,改变了反应的过程,但未改变物质的始态与终态,煤燃烧放出的热量不变,A错误;将煤转化为水煤气,可减少粉尘污染,且可使燃料燃烧更充分,B正确;将煤转化为水煤气,再使用水煤气作燃料,该过程中的能量变化只与物质的始态与终态有关,与过程无关,符合盖斯定律,C错误;将固态煤转化为气态水煤气,用管道运输,可节约运输成本,D正确。
(3)设CO键的键能为E(CO),则E(CO)+436 kJ/ml×2-413 kJ/ml×3-343 kJ/ml-465 kJ/ml=-99 kJ/ml,E(CO)=1 076 kJ/ml,故断开1 ml CO气体中的CO键需提供的最低能量为1 076 kJ。
7.C 反应①②可为反应③提供反应物,A正确;反应③可将二氧化碳转化为甲醇,B正确;4个反应中,水全是气态,没有给出水由气态变为液态的焓变,C不正确;由(②+③)×2+④可得2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),则ΔH=(2b+2c+d) kJ·ml-1,D正确。
反思升华
本题以合成新能源二甲醚为背景,考查学生对简单化工流程的反应原理、能量的转化关系、化学反应焓变的概念、盖斯定律的运用等知识的掌握和理解程度,同时关注了节能减排、工业废气资源化利用、开发利用新能源等社会热点问题。注意盖斯定律在计算反应热中的应用。
8.答案 CO(g)+FeO(s) Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ/ml
解析 FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和CO2的反应方程式为CO(g)+FeO(s) Fe(s)+CO2(g),根据盖斯定律,可由(①×3-③×2-②)×16计算反应CO(g)+FeO(s) Fe(s)+CO2(g)的ΔH。
反思升华
利用盖斯定律计算化学反应的反应热时,要注意反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与途径无关,因此,可以首先测定相关基础反应的反应热,然后设计一定的路线得到某些难以直接测定的反应热。
9.答案 (1)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·ml-1
(2)4HCl(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=2ΔH1+2ΔH2
(3)-355
解析 (1)已知:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·ml-1①、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·ml-1②,由盖斯定律可知,②-①即得所求热化学方程式:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·ml-1。
(2)2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s) ΔH1①,2CuCl2(s)+O2(g) 2CuO(s)+2Cl2(g) 2ΔH2②,根据盖斯定律,由①×2+②得总反应:4HCl(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=2ΔH1+2ΔH2。
(3)根据盖斯定律,由①+3×②可得目标热化学方程式,故其ΔH=-355 kJ·ml-1。
10.答案 (1)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-163 kJ/ml
(2)2CH4(g)+O2(g) 2CO(g)+4H2(g) ΔH=-70 kJ/ml
(3)2a+2b+c
(4)S(l)+O2(g) SO2(g) ΔH=-529.0 kJ/ml
解析 (1)已知:①CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ/ml,②CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH2=+205 kJ/ml,根据盖斯定律,①-②×2得CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-163 kJ/ml。
(2)①2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH=-484 kJ/ml;
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566 kJ/ml;
③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802 kJ/ml;
将2×③-2×①-②得2CH4(g)+O2(g) 2CO(g)+4H2(g) ΔH=-70 kJ/ml。
(3)反应Ⅰ×2+反应Ⅱ×2+反应Ⅲ,得出目标热化学方程式的ΔH=(2a+2b+c)kJ/ml。
(4)②2H2(g)+SO2(g) S(l)+2H2O(g) ΔH2=+45.0 kJ/ml
④2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) ΔH4=-484.0 kJ/ml
根据盖斯定律,④-②得液态硫(S)燃烧的热化学方程式:S(l)+O2(g) SO2(g) ΔH=-529.0 kJ/ml。
物质
燃烧热
(kJ·ml-1)
物质
燃烧热
(kJ·ml-1)
C(s)
393.5
C2H6(g)
1 559.8
H2(g)
285.8
C3H8(g)
2 219.9
C2H4(g)
1 411.0
C12H26(l)
8 162.0
化学键
H—H
C—H
C—O
O—H
E/(kJ/ml)
436
413
343
465