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 反应热的计算习题

第二节　反应热的计算

基础巩固

1.下列说法正确的是(　　)。

A.化学反应的反应热与反应过程有密切的关系

B.化学反应的反应热取决于反应体系的始态和终态

C.盖斯定律只是一条简单的自然规律,其实际作用不大

D.所有反应的反应热都可以通过实验直接测定

答案:B

解析:反应热与反应体系的始态和终态有关,与反应过程无关,故A项错误、B项正确;盖斯定律广泛应用于生产生活中,C项错误;有些化学反应的反应热无法直接测定,D项错误。

2.常温常压下,下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示,则(　　)。

①H2(g)+O2(g)H2O(g)    ΔH1=-Q1 kJ·mol-1,

②2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH2=+Q2 kJ·mol-1。

A.Q1>Q2 B.Q1=Q2

C.2Q1<Q2 D.Q2=Q1

答案:C

解析:由①得:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH3=-2Q1kJ·mol-1;由②得:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)

ΔH4=-Q2kJ·mol-1。生成液态水放热更多,所以2Q1<Q2。

3.已知A、B、C、D、E、F等物质转化过程中的热效应如图所示,下列各反应热关系中不正确的是(　　)。

A.AF　ΔH=-ΔH6

B.AD　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3

C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0

D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5

答案:D

解析:根据盖斯定律,一个化学反应的反应热只与体系的始态和终态有关,与过程无关。图示中,由FA,ΔH=ΔH6可知由AF,ΔH=-ΔH6,A项正确;AD过程的反应热应为AB、BC、CD三个过程的反应热之和,B项正确;始态和终态相同,ΔH=0,C项正确;FB的反应热为ΔH1+ΔH6,与BF的反应热数值相等,符号相反,即ΔH1+ΔH6=-(ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5),D项错误。

4.已知:H2SO4(aq)与Ba(OH)2(aq)反应生成1 mol BaSO4时的ΔH1=-1 584.2 kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应生成1 mol H2O时的ΔH2=-57.3 kJ·mol-1。则反应Ba2+(aq)+S(aq)BaSO4(s)的焓变ΔH等于(　　)。

A.-1 526.9 kJ·mol-1

B.-1 469.6 kJ·mol-1

C.+1 469.6 kJ·mol-1

D.+1 526.9 kJ·mol-1

答案:B

解析:根据题意可写出下列热化学方程式:

①2H+(aq)+S(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH1=-1584.2kJ·mol-1

②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH2=-57.3kJ·mol-1

①-②×2,得Ba2+(aq)+S(aq)BaSO4(s),其ΔH=ΔH1-2ΔH2=-1584.2kJ·mol-1-2×(-57.3kJ·mol-1)=-1469.6kJ·mol-1。

5.已知:

①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)    ΔH=a kJ·mol-1

②2C(s)+O2(g)2CO(g)    ΔH=-221 kJ·mol-1

③1 mol H2O(g)中的化学键断裂时需要吸收924 kJ的能量;

1 mol O2(g)中的化学键形成时要释放496 kJ的能量;

1 mol H2(g)中的化学键形成时要释放436 kJ的能量。

则a为(　　)。

A.-349.5 B.-118

C.+350 D.+129.5

答案:D

解析:根据盖斯定律,①×2-②得:2H2O(g)O2(g)+2H2(g)　ΔH=(2a+221)kJ·mol-1

2molH2O(g)中的化学键断裂时要吸收能量2×924kJ=1848kJ,1molO2(g)和2molH2(g)中的化学键形成时要释放能量496kJ+2×436kJ=1368kJ,则1848kJ-1368kJ=(2a+221)kJ,解得a=129.5。

6.已知热化学方程式:

①C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) 　ΔH1=-1 299.6 kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH2=-393.5 kJ·mol-1

③H2(g)+O2(g)H2O(l) 　ΔH3=-285.8 kJ·mol-1

则反应④2C(s)+H2(g)C2H2(g)的ΔH为(　　)。

A.+226.8 kJ·mol-1  B.-226.8 kJ·mol-1

C.+1 299.6 kJ·mol-1 D.+620.3 kJ·mol-1

答案:A

解析:根据盖斯定律,②×2+③-①=④,ΔH=ΔH2×2+ΔH3-ΔH1=(-393.5kJ·mol-1)×2+(-285.8kJ·mol-1)-(-1299.6kJ·mol-1)=+226.8kJ·mol-1。

7.在一定条件下,将一定量 SO2气体与氧气反应,当64 g SO2气体被氧化成SO3气体时,共放出热量98.3 kJ,且在此条件下SO2的转化率为80%。据此,写出SO2气体被氧化成SO3气体的热化学方程式。

答案:SO2(g)+O2(g)SO3(g)　ΔH=-98.3 kJ·mol-1

解析:热化学方程式中的ΔH是指反应物完全反应时的热效应。根据题意,64gSO2气体即1molSO2气体被氧化成SO3气体时的热效应为ΔH=-98.3kJ·mol-1,与SO2的转化率无关。

8.(1)已知:

①Fe2O3(s)+3C(石墨,s)2Fe(s)+3CO(g) 　ΔH=+489.0 kJ·mol-1

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

③C(石墨,s)+O2(g)CO2(g) 　ΔH=-393.5 kJ·mol-1

写出Fe(s)与O2(g)反应生成Fe2O3(s)的热化学方程式。

(2)25 ℃,101 kPa下:

①2Na(s)+O2(g)Na2O(s) 　ΔH1=-414 kJ·mol-1

②2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) 　ΔH2=-511 kJ·mol-1

写出Na2O2(s)与Na(s)反应生成Na2O(s)的热化学方程式。

答案:(1)4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s) 　ΔH=-1 641.0 kJ·mol-1

(2)Na2O2(s)+2Na(s)2Na2O(s) 　ΔH=-317 kJ·mol-1

解析:(1)由盖斯定律知:③×6-①×2-②×6即得到反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)　ΔH=-1641.0kJ·mol-1。(2)由盖斯定律知①×2-②即得到反应Na2O2(s)+2Na(s)2Na2O(s)　ΔH=-317kJ·mol-1。

9.已知下列热化学方程式:

①H2(g)+O2(g)H2O(l) 　ΔH=-285.8 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)H2O(g) 　ΔH=-241.8 kJ·mol-1

③C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1

④C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1

回答下列问题。

(1)上述反应中属于放热反应的是　　　　　。 

(2)H2的燃烧热ΔH=　　　　　　　;C的燃烧热ΔH=　　　　　　　。 

(3)燃烧10 g H2生成液态水,放出的热量为　　　　。 

(4)写出CO燃烧的热化学方程式:                               　。 

答案:(1)①②③④

(2)-285.8 kJ·mol-1　-393.5 kJ·mol-1

(3)1 429 kJ

(4)CO(g)+O2(g)CO2(g) 　ΔH=-283 kJ·mol-1

解析:(1)放热反应的ΔH<0,故①②③④都是放热反应。

(2)1mol纯物质完全燃烧生成指定产物所放出的热量为燃烧热,由所给热化学方程式知H2、C的燃烧热(ΔH)分别为-285.8kJ·mol-1、-393.5kJ·mol-1。

(3)10gH2的物质的量为5mol,燃烧生成液态水,放出的热量为5mol×285.8kJ·mol-1=1429kJ。

(4)根据盖斯定律,④-③得CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283kJ·mol-1。

能力提升

1.肼(H2N—NH2)是一种高能燃料,有关化学反应过程中的焓变如图所示。已知断裂1 mol N2(g)、1 mol O2(g)中化学键吸收的能量分别为942 kJ、496 kJ;断裂1 mol N—N吸收的能量为154 kJ,则断裂1 mol N—H所需的能量是(　　)。

A.194 kJ B.392 kJ C.516 kJ D.658 kJ

答案:B

解析:根据图示可知,断裂1molH2N—NH2和1molO2中的化学键需要吸收的能量为2752kJ-534kJ=2218kJ。1个H2N—NH2分子中含有1个N—N和4个N—H,设断裂1molN—H需要吸收的能量为x,则154kJ+4x+496kJ=2218kJ,解得x=392kJ。

2.已知:①2H2(g)+O2(g)2H2O(g) 　ΔH=-483.6 kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)2H2O(l) 　ΔH=-571.6 kJ·mol-1

③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) 　ΔH=-890 kJ·mol-1

现有H2与CH4的混合气体22.4 L(已折算为标准状况),使其完全燃烧生成CO2和液态水,测得反应放热739 kJ。原混合气体中H2与CH4的质量之比是(　　)。

A.1∶26 B.1∶3 C.1∶24 D.8∶3

答案:C

解析:设H2、CH4的物质的量分别为x、y。则x+y=1mol,x·kJ·mol-1+y·890kJ·mol-1=739kJ,解得x=0.25mol,y=0.75mol,H2与CH4的质量之比是(0.25mol×2g·mol-1)∶(0.75mol×16g·mol-1)=1∶24。

3.甲醇是重要的化工原料,也可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3

已知断裂1 mol化学键需要吸收的能量如下:

由此可计算: ΔH1=　　 　　kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。

答案:-99　+41

解析:1个CO分子中含有1个C≡O,1个CH3OH分子中含有3个C—H、1个C—O和1个H—O,反应①的反应热ΔH1=(1076+2×436-3×413-343-465)kJ·mol-1=-99kJ·mol-1。

根据盖斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=(-58kJ·mol-1)-(-99kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1。

4.已知下列热化学方程式:

①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH1=-25 kJ·mol-1

②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH2=-47 kJ·mol-1

③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)　ΔH3=+19 kJ·mol-1

计算反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的反应热。

答案:+11 kJ·mol-1

解析:根据盖斯定律,[(②+③×2)-①×3]×得:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),其ΔH=[(ΔH2+2ΔH3)-3ΔH1]×

=[(-47kJ·mol-1+2×19kJ·mol-1)-3×(-25kJ·mol-1)]×

=+11kJ·mol-1。

5.已知1 mol H2(g)中的化学键断裂时需要吸收436 kJ能量,1 mol O2(g)中的化学键断裂时需要吸收498 kJ能量。根据能量图,回答下列问题:

(1)分别写出①②的数值:

①　　　　　; ②　　　　　。 

(2)生成H2O(g)中的1 mol H—O放出　　　 kJ的能量。 

(3)已知:H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44 kJ·mol-1,试写出表示氢气燃烧热的热化学方程式:                                                      　。 

答案:(1)①1 370　②1 852　(2)463

(3)H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285 kJ·mol-1

解析:(1)①断裂2molH2和1molO2中的化学键需吸收能量:436kJ×2+498kJ=1370kJ;

②由H和O生成2molH2O(g)放出能量:1370kJ+482kJ=1852kJ。

(2)设生成1molH—O时放出能量为x,根据反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-482kJ·mol-1,则436kJ×2+498kJ-4x=-482kJ,解得x=463kJ。

(3)根据盖斯定律,由①2H2(g)+O2(g)2H2O(g)

ΔH=-482kJ·mol-1,②H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44kJ·mol-1,①÷2-②得:H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-241kJ·mol-1-44kJ·mol-1=-285kJ·mol-1。