人教版 (2019)选择性必修1第二节 反应热的计算同步练习题

第二节　反应热的计算

基础巩固

1.已知:①H2O(g)H2O(l)　ΔH1=-Q1 kJ·mol-1

②CH3OH(g)CH3OH(l)　ΔH2=-Q2 kJ·mol-1

③2CH3OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)　ΔH3=-Q3 kJ·mol-1

Q1、Q2、Q3 均大于 0。若要使 32 g 液态甲醇完全燃烧,最后恢复到室温,放出的热量为(单位:kJ)(　　)。

A.Q1+Q2+Q3 B.0.5Q3-Q2+2Q1

C.0.5Q3+Q2-2Q1 D.0.5(Q1+Q2+Q3)

答案:B

解析:根据③-2×②+4×①得出:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=ΔH3-2ΔH2+4ΔH1=(-Q3+2Q2-4Q1)kJ·mol-1,若32g液态甲醇完全燃烧,放出热量为(0.5Q3-Q2+2Q1)kJ,B项正确。

2.已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8 kJ·mol-1 、1 411.0 kJ·mol-1和1 366.8 kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为(　　)。

A.-44.2 kJ·mol-1

B.+44.2 kJ·mol-1

C.-330 kJ·mol-1

D.+330 kJ·mol-1

答案:A

解析:已知C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是1411.0kJ·mol-1和1366.8kJ·mol-1,则有①C2H4(g)+3O2(g)2H2O(l)+2CO2(g)　ΔH=-1411.0kJ·mol-1;②C2H5OH(l)+3O2(g)3H2O(l)+2CO2(g)　ΔH=-1366.8kJ·mol-1;根据盖斯定律 ①-②可得:C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l)

ΔH=-44.2kJ·mol-1,A项正确。

3.关于如图所示转化关系(X代表卤素),下列说法不正确的是(　　)。

A.2H(g)+2X(g)2HX(g)　ΔH3<0

B.生成HX的反应热与途径无关,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3

C.Cl、Br、I的非金属性依次减弱,所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多

D.生成HCl放出的热量比生成HBr的多,说明HCl比HBr稳定

答案:C

解析:非金属性越弱,X2越不稳定,破坏化学键吸收的能量越少,C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(l)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:①N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180.5 kJ·mol-1

②2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)  ΔH=+196.6 kJ·mol-1

则表示汽车尾气转化的热化学方程式为(　　)。

A.2SO2(g)+2NO(g)N2(g)+2SO3(g)　

ΔH=+377.1 kJ·mol-1

B.2SO2(g)+2NO(g)N2(g)+2SO3(g)　

ΔH=+16.1 kJ·mol-1

C.2SO2(g)+2NO(g)N2(g)+2SO3(g)　

ΔH=-16.1 kJ·mol-1

D.2SO2(g)+2NO(g)N2(g)+2SO3(g)　

ΔH=-377.1 kJ·mol-1

答案:D

解析:①+②得热化学方程式为N2(g)+2SO3(g)2NO(g)+2SO2(g)　ΔH=+(180.5+196.6)kJ·mol-1=+377.1kJ·mol-1。汽车尾气转化的热化学方程式是该热化学方程式的逆反应,故ΔH=-377.1kJ·mol-1,所以D项正确。

6.表示氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)和甲烷(CH4)燃烧热的热化学方程式如下:

①H2(g)+O2(g)H2O(l)　

ΔH=-285.8 kJ·mol-1

②CO(g)+O2(g)CO2(g)　

ΔH=-283.0 kJ·mol-1

③C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)　

ΔH=-5 518 kJ·mol-1

④CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　

ΔH=-890.3 kJ·mol-1

相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最少的是(　　)。

A.H2(g) B.CO(g)

C.C8H18(l) D.CH4(g)

答案:B

解析:假设它们的质量均为1g,则它们燃烧时放出的热量分别为

H2:×285.8kJ·mol-1=142.9kJ,

CO:×283.0kJ·mol-1≈10.1kJ,

C8H18:×5518kJ·mol-1≈48.4kJ,

CH4:×890.3kJ·mol-1≈55.6kJ,答案为B。

7.已知热化学方程式:

①3Fe(s)+2O2(g)Fe3O4(s)　ΔH1

②4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s)　ΔH2

则ΔH1和ΔH2的关系一定正确的是(　　)。

A.3ΔH1<2ΔH2 B.ΔH2<ΔH1

C.3ΔH1>2ΔH2 D.ΔH2>ΔH1

答案:C

解析:由铝热反应放出大量的热量可知,8Al(s)+3Fe3O4(s)4Al2O3(s)+9Fe(s)　ΔH<0。题中提供的两个热化学方程式,用②×2-①×3即得铝热反应的热化学方程式,所以:ΔH=2ΔH2-3ΔH1<0,即3ΔH1>2ΔH2,C项正确。

8.已知胆矾溶于水时,溶液温度降低。在室温下将1 mol无水硫酸铜制成溶液时,放出的热量为Q1kJ,而胆矾分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)　ΔH=+Q2 kJ·mol-1,则Q1与Q2的关系是(　　)。

A.Q1>Q2 B.Q1<Q2

C.Q1=Q2 D.无法确定

答案:B

解析:由已知得①CuSO4·5H2O(s)Cu2+(aq)+S(aq)+5H2O(l)　ΔH=+QkJ·mol-1,由溶液温度降低,可知胆矾溶于水为吸热过程,则Q>0,②CuSO4(s)Cu2+(aq)+S(aq)　ΔH=-Q1kJ·mol-1(Q1>0),③CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)

ΔH=+Q2kJ·mol-1,根据盖斯定律:①-②=③,则Q1+Q=Q2,即Q1<Q2,B项正确。

9.在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:

①H2S(g)+O2(g)SO2(g)+H2O(g)　ΔH1

②2H2S(g)+SO2(g)S2(g)+2H2O(g)　ΔH2

③H2S(g)+O2(g)S(g)+H2O(g)　ΔH3

④2S(g)S2(g)　ΔH4

则ΔH4的正确表达式为(　　)。

A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)

B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)

C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)

D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)

答案:A

解析:根据盖斯定律,由①×+②×-③×2可得反应④,则ΔH4=ΔH1×+ΔH2×-ΔH3×2=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。

10.高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁,有关反应为①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+260 kJ·mol-1

已知:②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)  ΔH=-566 kJ·mol-1

写出CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式。

答案:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)　

ΔH=-46 kJ·mol-1

解析:反应①×2+②得:2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)　ΔH=-46kJ·mol-1。

11.已知:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1;2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1。现有由炭粉和氢气组成的悬浮气0.2 mol,在氧气中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(g),共放出63.53 kJ热量,求悬浮气中C与H2的物质的量之比。

答案:1∶1

解析:设悬浮气中炭粉的物质的量为x,氢气的物质的量为y,

则:

解得:x=0.1mol,y=0.1mol,即两者的物质的量之比为1∶1。

能力提升

1.已知下列热化学方程式:

①C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g)　ΔH1

②C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)　ΔH2

③C(s,石墨)C(s,金刚石)　ΔH3=+1.9 kJ·mol-1

下列说法正确的是(　　)。

A.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应

B.金刚石比石墨稳定

C.ΔH3=ΔH1-ΔH2

D.ΔH1>ΔH2

答案:A

解析:由盖斯定律,③=②-①,即ΔH3=ΔH2-ΔH1=+1.9kJ·mol-1>0,石墨比金刚石稳定,A项正确,B、C、D三项错误。

2.煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,会污染大气。采用NaClO、Ca(ClO)2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。下列说法正确的是(　　)。

①SO2(g)+2OH-(aq)S(aq)+H2O(l)　ΔH1=a kJ·mol-1

②ClO-(aq)+S(aq)S(aq)+Cl-(aq)  ΔH2=b kJ·mol-1

③CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq)　ΔH3=c kJ·mol-1

④SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)　ΔH4=d kJ·mol-1

A.随着反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐增大

B.反应②和④属于氧化还原反应

C.反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)CaSO4(s)+2H2O(l)的ΔH=-c kJ·mol-1

D.d=a+b+c

答案:B

解析:由反应①和④可知,随着反应的进行,不断消耗OH-,因此吸收剂溶液的pH逐渐减小,A项错误;反应②和④中有元素化合价升降,属于氧化还原反应,B项正确;C项中反应除了生成CaSO4还生成了H2O,故ΔH≠-ckJ·mol-1,C项错误;根据盖斯定律,反应④=①+②-③,所以d=a+b-c,D项错误。

3.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,气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量,则该条件下ΔH2=a kJ·mol-1

答案:D

解析: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项错误;HCl比HBr稳定,相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大,B项错误;ΔH3+ΔH4代表H+(aq)H(g)的焓变,与是HCl的还是HI的无关,C项错误;一定条件下,气态原子生成1molH—X放出akJ能量,则断开1molH—X形成气态原子吸收akJ的能量,即为ΔH2=akJ·mol-1,D项正确。

4.肼(H2N—NH2)是一种高能燃料,化学反应过程中有关物质的焓的变化如图所示。已知断裂1 mol N2、1 mol O2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所需的能量为(　　)。

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中的化学键需要的能量为2752kJ-534kJ=2218kJ。H2N—NH2分子中含有1个N—N和4个N—H,设断裂1molN—H所需的能量为x,则154kJ+4x+496kJ=2218kJ,解得x=392kJ。

5.已知:

①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1

②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH2

③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH3

室温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气11.2 L(已折算为标准状况),经完全燃烧后恢复至室温,放出的热量为(　　)。

A.-(0.4 mol×ΔH1+0.05 mol×ΔH3)

B.-(0.4 mol×ΔH1+0.05 mol×ΔH2)

C.-(0.4 mol×ΔH1+0.1 mol×ΔH3)

D.-(0.4 mol×ΔH1+0.1 mol×ΔH2)

答案:A

解析:先算出甲烷和氢气各自的体积,再根据热化学方程式分别求算它们各自完全燃烧放出的热量,就可求出放出的总热量。也可以求出甲烷和氢气按体积比4∶1燃烧的热化学方程式,列比例式来求反应放出的总热量。

n(气体)==0.5mol,n(CH4)=0.5mol×=0.4mol,n(H2)=0.5mol×=0.1mol。燃烧后恢复至室温,H2O为液态,所以放出热量:Q=0.4mol×(-ΔH1)+0.1mol×(-)=-(0.4mol×ΔH1+0.05mol×ΔH3)。

6.(1)下列三个反应在某密闭容器中进行:

①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH1=a kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=b kJ·mol-1

③2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)　ΔH3=　　　　 kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。

(2)焦炭与CO、CO2、H2均是重要的化工原料,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:

④CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH4=-49.58 kJ·mol-1

⑤CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH5=+41.19 kJ·mol-1

⑥CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH6

则反应⑥的ΔH6=　　　　　　　 kJ·mol-1。 

(3)一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定下来,但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,相关的热化学方程式如下:

⑦CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)  ΔH7=+210.5 kJ·mol-1

⑧CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)　ΔH8=-47.3 kJ·mol-1

反应:CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。 

答案:(1)(2a+b)　(2)-90.77　(3)-399.7

解析:(1)分析反应①和②,根据盖斯定律,由①×2+②可得2Fe(s)+O2(g)2FeO(s),则有ΔH3=2ΔH1+ΔH2=2akJ·mol-1+bkJ·mol-1=(2a+b)kJ·mol-1。

(2)分析反应④、⑤和⑥,根据盖斯定律,由④-⑤可得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则有ΔH6=ΔH4-ΔH5=(-49.58kJ·mol-1)-(+41.19kJ·mol-1)=-90.77kJ·mol-1。

(3)根据盖斯定律,由⑧×4-⑦可得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g),则有ΔH=4ΔH8-ΔH7=(-47.3kJ·mol-1)×4-(+210.5kJ·mol-1)=-399.7kJ·mol-1。

7.煤的气化和液化是煤变为清洁能源的有效途径,煤的气化主要是碳与水反应生成CO和H2,CO与H2的混合气体是合成多种有机化合物(如烃类、醇类等)的原料气。已知:CO、H2、C、CH3OH的燃烧热分别为283.0 kJ·mol-1、

285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1、726.5 kJ·mol-1。

(1)C(s)与H2O(l)反应生成H2(g)和CO(g)的热化学方程式为 　　　　　　　。

(2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)的ΔH=　　　　　　　　。 

答案:(1)C(s)+H2O(l)CO(g)+H2(g)

ΔH=+175.3 kJ·mol-1

(2)-128.1 kJ·mol-1

解析:根据题意可写出下列热化学方程式。

①C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-393.5kJ·mol-1

②CO(g)+O2(g)CO2(g)

ΔH2=-283.0kJ·mol-1

③H2(g)+O2(g)H2O(l)

ΔH3=-285.8kJ·mol-1

④CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)

ΔH4=-726.5kJ·mol-1

根据盖斯定律,

(1)①-②-③得热化学方程式:

C(s)+H2O(l)CO(g)+H2(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=(-393.5kJ·mol-1)-(-283.0kJ·mol-1)-(-285.8kJ·mol-1)=+175.3kJ·mol-1。

(2)②+③×2-④得:

ΔH=ΔH2+ΔH3×2-ΔH4=(-283.0kJ·mol-1)+(-285.8kJ·mol-1)×2-(-726.5kJ·mol-1)=-128.1kJ·mol-1。