高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一章 化学反应的热效应第二节 反应热的计算课时作业

第2节 反应热的计算

1．我国长征系列运载火箭使用的是以液氢为燃烧剂，液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：

(1)H2(g)===H2(l)　ΔH1＝－0.92 kJ·mol－1

(2)O2(g)===O2(l)　ΔH2＝－6.84 kJ·mol－1

(3)如图：

下列说法正确的是    (　C　)

A．2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量低

B．氢气的燃烧热为ΔH＝－241.8 kJ·mol－1

C．液氢燃烧的热化学方程式2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g)

ΔH＝－474.92 kJ·mol－1

D．H2O(g)变成H2O(l)的过程中，断键吸收的能量小于成键放出的能量

解析：由图像分析，2 mol H2(g)与1 molO2(g)反应生成2 mol H2O(g)，放出483.6 kJ的热量，故2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量高，A错误；氢气的燃烧热是指1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，故氢气的燃烧热为＝285.8 kJ·mol－1，B错误；由图像分析，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1＝－483.6 kJ·mol－1①，H2(g)===H2(l)

ΔH1＝－0.92 kJ·mol－1②，O2(g)===O2(l)　ΔH2＝－6.84 kJ·mol－1③，将①－②×2－③可得2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g)　ΔH＝－474.92 kJ·mol－1，故C正确；H2O(g)生成H2O(l)为物理变化，不存在化学键的断裂和生成，故D错误。

2．下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

下列说法不正确的是    (　C　)

A．通过计算，可知系统(Ⅰ)制备氢气的热化学方程式为H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋286 kJ·mol－1

B．通过计算，可知系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1

C．若反应H2(g)＋O2(g)===H2O(g)

ΔH＝－a kJ·mol－1，则a>286

D．制得等量H2所需能量较少的是热化学硫碘循环硫化氢分解法

解析：该反应的焓变为ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝＋286 kJ·mol－1，故A正确；该反应的焓变为ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝＋20 kJ·mol－1，故B正确；对于反应H2(g)＋O2(g)===H2O(l)来说，反应的焓变ΔH＝－286 kJ·mol－1，由气态水变化为液态水需要放热，所以反应H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝(－286＋Q)kJ·mol－1，其中Q为正值，则a＝286－Q<286，故C错误；根据焓变比较，第一种反应的焓变为＋286 kJ·mol－1，第二种反应的焓变为＋20 kJ·mol－1，显然利用第二种制得等量H2所需能量较少，即利用热化学硫碘循环硫化氢分解法，故D正确。

3．已知：

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1

3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2

2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3

2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4

2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　B　)

A．ΔH1<0，ΔH3>0　　　

B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3

C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5

解析：物质的燃烧均为放热反应，而放热反应的反应热均为负值，故A错误；铝热反应为放热反应，故ΔH5<0；而2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3③，2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4④，将④－③可得：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0时，故ΔH4<ΔH3，故B正确；已知：3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2②、2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3③，将(②＋③)×可得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1＝(ΔH2＋ΔH3)，故C错误；已知：2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3③，2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4④，将④－③可得：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)故有ΔH5＝ΔH4－ΔH3，即ΔH3＝ΔH4－ΔH5，故D错误。

4．金刚石和石墨均为碳的同素异形体，氧气不足时它们燃烧生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。

(1)写出石墨转化为金刚石的热化学方程式__C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.5 kJ·mol－1__。

(2)写出石墨和二氧化碳反应生成一氧化碳的热化学方程式__C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1__。

(3)科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：

①判断CO和O生成CO2是放热反应的依据是__状态Ⅰ的能量高于状态Ⅲ的能量__。

②写出CO2的电子式__·×C×·__，CO2含有的化学键类型是(若含共价键，请标明极性或非极性)__极性共价键__。

解析：(1)根据图像可知石墨的总能量低于金刚石，石墨转化为金刚石的反应热为＋(395.0－283.0－110.5)kJ·mol－1＝＋1.5kJ·mol－1，因此石墨转化为金刚石的热化学方程式为C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.5 kJ·mol－1。

(2)根据图像可知：

①C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1

②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1

根据盖斯定律可知①－②即可得到石墨和二氧化碳反应生成一氧化碳的热化学方程式为C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1。

(3)①根据图像可知状态Ⅰ的能量高于状态Ⅲ的能量，所以CO和O生成CO2是放热反应。

②二氧化碳是共价化合物，则CO2的电子式为：·×C×·，碳氧是不同的非金属元素，则CO2含有的化学键类型是极性共价键。

5．2020年1月7日23时20分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将通信技术试验卫星五号发射升空。

(1)长征三号乙运载火箭的一子级、助推器和二子级使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作为推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，书写该反应的热化学方程式。

(2)长征三号乙运载火箭的三子级使用的是效能更高的液氢和液氧作为推进剂。已知：

①H2(g)===H2(l)　ΔH＝－0.92 kJ·mol－1

②O2(g)===O2(l)　ΔH＝－6.84 kJ·mol－1

③H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1

④H2(g)＋O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式。

(3)肼(N2H4)常用作火箭燃料。

肼(H2N—NH2)的有关化学反应的能量变化如图所示：

计算下表中的a值。

答案：(1)C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)

ΔH＝－2 550.0 kJ·mol－1

(2)H2(l)＋O2(l)＝H2O(g)　ΔH＝－237.46 kJ·mol－1

(3)391

解析：(1)N2O4与偏二甲肼反应的产物为CO2、N2和气态水，1 mol C2H8N2(l)与N2O4(l)完全燃烧放出的热量为×60 g＝2 550.0 kJ。该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)　ΔH＝－2 550.0 kJ·mol－1。

(2)根据盖斯定律，由④＋③－①－②×得：H2(l)＋O2(l)===H2O(g)　ΔH＝－237.46 kJ·mol－1。

(3)391。由能量变化图示可知，反应N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)的ΔH1＝－576 kJ·mol－1，根据反应热与键能的关系可知ΔH1＝(4a kJ·mol－1＋154 kJ·mol－1＋500 kJ·mol－1)－(942 kJ·mol－1＋4×463 kJ·mol－1)＝－576 kJ·mol－1，解得a＝391。