高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的热效应第2课时同步训练题

课时分层作业(二)　

热化学方程式　反应焓变的计算

 (建议用时：40分钟)

[合格过关练]

1．热化学方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1表示

(　　)

A．碳和水反应吸收131.3 kJ能量

B．1 mol碳和1 mol水反应生成1 mol一氧化碳和1 mol 氢气并吸收131.3 kJ热量

C．1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，吸收热量131.3 kJ

D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kJ

C　[根据热化学方程式的意义可知C项正确。]

2．(双选)甲烷是一种高清洁的新能源，0.25 mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是(　　)

A．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝＋1 780 kJ·mol－1

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

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

D．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－1 780 kJ·mol－1

CD　[0.25 mol甲烷完全燃烧放出222.5 kJ的热量，则1 mol甲烷完全燃烧放出890 kJ的热量。]

3．0.1 mol C(s)与0.1 mol水蒸气反应生成0.1 mol CO和0.1 mol H2，需要吸收13.15 kJ的热量，则反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的反应热是(　　)

A．ΔH＝＋131.5 kJ

B．ΔH＝－131.5 kJ

C．ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1

D．ΔH＝－131.5 kJ·mol－1

C　[0.1 mol C与0.1 mol水蒸气反应生成0.1 mol CO和0.1 mol H2，吸收13.15 kJ的热量，则热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1。]

4．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．有的化学反应过程没有能量变化

B　[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；盖斯定律的实际作用很大，C项错误；任何化学反应均有能量变化，D项错误。]

5．已知热化学方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)

 ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

 ΔH2＝－483.6 kJ·mol－1

当1 g液态水变为气态水时，对其热量变化的下列描述：①放出；②吸收；③2.44 kJ；④4.88 kJ；⑤88 kJ。其中正确的是(　　)   

A．②和⑤　 B．①和③

C．②和④ D．②和③

D　[根据盖斯定律将两式相加得：2H2O(l)===2H2O(g)　ΔH＝＋88 kJ·mol－1据此计算。]

6．已知在101 kPa、298 K条件下，2 mol H2(g)完全燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是(　　)

A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　 ΔH(298 K)＝＋242 kJ·mol－1

B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH(298 K)＝－484 kJ·mol－1

C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　 ΔH(298 K)＝＋242 kJ·mol－1

D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH(298 K)＝＋484 kJ·mol－1

A　[在判断热化学方程式时，应注意以下几点：①标明各物质的聚集状态，B中H2O的状态标错，B错误。②标明反应是吸热还是放热，C、D应为负值，故C、D错误。③若反应逆向进行，ΔH应改变符号，但绝对值不变，故A正确。]

7．下列各组热化学方程式中，化学反应的反应热ΔH前者大于后者的是

(　　)

①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1

C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2

②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH3

2C3H8(g)＋10O2(g)===6CO2(g)＋8H2O(g)　ΔH4

③2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH5

NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH6

A．①   B．①③

C．②③ D．①②③

C　[等量的碳在氧气中完全燃烧生成二氧化碳放出的热量大于不完全燃烧生成一氧化碳放出的热量，但放热反应的ΔH为负值，所以放出的热量越多，ΔH越小，故①中ΔH前者小于后者；可燃物越多，放出的热量越多，②中前者是1 mol C3H8(g)燃烧，后者是2 mol C3H8(g)燃烧，所放出的热量后者较多，同样放热反应的ΔH为负值，所以②中ΔH前者大于后者；③中前者为吸热反应，后者为放热反应，吸热反应ΔH>0，放热反应ΔH<0，ΔH前者大于后者。]

8．航天燃料从液态变为固态，是一项技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，每千克的铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是(　　)

A．Be＋O2===BeO　 ΔH＝－564.3 kJ·mol－1

B．Be(s)＋O2(g)===BeO(s)　 ΔH＝＋564.3 kJ·mol－1

C．Be(s)＋O2(g)===BeO(s)　 ΔH＝－564.3 kJ·mol－1

D．Be(s)＋O2(g)===BeO(g)　 ΔH＝－564.3 kJ

C　[每千克的铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ，则1 mol 铍即9 g铍完全燃烧放出的热量是×62 700 kJ＝564.3 kJ，C正确。A中没有注明物质的状态，B中反应热的符号错误，D中反应热的单位错误。]

9．S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。已知：

①S(s，单斜)＋O2(g)===SO2(g)　     ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1

②S(s，正交)＋O2(g)===SO2(g)　     ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1

③S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3

下列说法正确的是(　　)

A．ΔH3＝＋0.33 kJ·mol－1

B．单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应

C．S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3<0，正交硫比单斜硫稳定

D．S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3>0，单斜硫比正交硫稳定

C　[依据盖斯定律，由①－②得，S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－0.33 kJ·mol－1，该反应为放热反应，则A、B、D项错误。由于物质能量越低越稳定，故正交硫比单斜硫稳定，C项正确。]

10．(素养题)中和热是在稀溶液中，酸、碱发生中和反应生成1 mol 液态水时放出的热量，强酸、强碱的中和热为57.3 kJ·mol－1。下列热化学方程式中正确的是(　　)

A．HNO3(aq)＋KOH(aq)===H2O(l)＋KNO3(aq)　ΔH>－57.3 kJ·mol－1

B．HNO3(aq)＋NH3·H2O(aq)===H2O(l)＋NH4NO3(aq)　ΔH<－57.3 kJ·mol－1

C．CH3COOH(aq)＋KOH(aq)===H2O(l)＋CH3COOK(aq)　

ΔH<－57.3 kJ·mol－1

D．CH3COOH(aq)＋NH3·H2O(aq)===H2O(l)＋CH3COONH4(aq)　

ΔH>－57.3 kJ·mol－1

D　[A项，ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，B、C项，因弱酸、弱碱电离吸收能量，

ΔH>－57.3 kJ·mol－1。]

11．(1)下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_____________________________________。

(2)观察图a和图b，根据盖斯定律，写出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5和ΔH6的关系。

图a　　　 　　图b

图a：__________________________________________________________；

图b：__________________________________________________________。

[答案]　(1)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1

(2)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0　ΔH6＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5

12．在现代人倡导绿色生活、清洁能源的同时，煤的清洁利用提上了日程。CFB锅炉洁净煤燃烧技术，为处理高硫煤和劣质煤及满足严格的大气排放标准带来了美好前景。把煤作为燃料可通过下列两种途径：

途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0

途径Ⅱ：先制水煤气

C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2>0

再燃烧水煤气

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3<0

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4<0。

请回答下列问题：

(1)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系是____________。

(2)由于制取水煤气的反应中，反应物具有的总能量______________(填“大于”“等于”或“小于”)反应产物具有的总能量，所以在化学反应时，反应物就需要________________(填“吸收”或“释放”)能量才能转化为反应产物，因此其反应条件为________________________________________________________。

(3)与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有较多的优点，请写出两点：

①______________________________________________________________；

②______________________________________________________________。

[解析]　本题考查盖斯定律的应用。解题时可根据化学方程式间的关系，依据盖斯定律把化学方程式作适当变形并加减。

(1)由盖斯定律知，将途径Ⅱ的三个化学方程式分别调整系数后叠加可得：ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)。

(2)因为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2>0，所以在制取水煤气的反应中，反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量，在发生反应时，反应物需要吸收能量才能转化为反应产物，因此其反应条件为高温。

(3)与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ的优点主要有：煤的利用率高；变成气体燃料后，运输方便；使燃料充分燃烧(合理即可)。

[答案]　(1)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)

(2)小于　吸收　高温

(3)煤的利用率高　变成气体燃料后，运输方便(或使燃料充分燃烧，任选两点作答，其他合理答案均可)

13．已知下列两个热化学方程式：

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

C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)

 ΔH＝－2 220 kJ·mol－1

根据上面两个热化学方程式，试完成下列问题：

(1)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为________。

(2)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 847 kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是________。

(3)已知：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1。试写出丙烷燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式：___________________________________________。

[解析]　(1)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为 kJ·mol－1×1 mol＋2 220 kJ·mol－1×2 mol＝4 725.8 kJ。(2)设混合气体中H2的物质的量为x，则C3H8的物质的量为5 mol－x，所以：285.8 kJ·mol－1 ×x＋(5 mol－x)×2 220 kJ·mol－1＝3 847 kJ，解得x≈3.75 mol，则5 mol－x＝1.25 mol，故V(H2)∶V(C3H8)＝3.75 mol∶1.25 mol＝3∶1。

(3)给已知方程式编号：

C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220 kJ·mol－1　 ①

H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1 ②

根据盖斯定律将①＋②×4得：

C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　

ΔH＝－2 044 kJ·mol－1。

[答案]　(1)4 725.8 kJ　(2)3∶1

(3)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝－2 044 kJ·mol－1

[素养培优练]

14．(双选)一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染。已知：①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－574 kJ·mol－1，②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－1 160 kJ·mol－1。

下列选项不正确的是(　　)

A．CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867 kJ·mol－1

B．CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3>ΔH1

C．若用0.2 mol CH4还原NO2至N2，则反应中放出的热量一定为173.4 kJ

D．若用标准状况下2.24 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子为0.8 mol

BC　[A项，由得出：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝ kJ·mol－1＝－867 kJ·mol－1，正确；B项，H2O(g)===H2O(l)　ΔH＜0，因此ΔH3＜ΔH1，错误；C项，没有说明H2O的状态，如果是气态，则正确，若是液态，则放出的热量大于173.4 kJ，错误；D项，消耗1 mol CH4转移

8 mol e－，则消耗标准状况下2.24 L CH4转移电子为0.8 mol，正确。]

15．(素养题)物质的生成热可定义为：由稳定单质生成1 mol 物质所放出的热量，如CO2气体的生成热就是1 mol C(s)完全燃烧生成CO2气体时放出的热量，已知下列几种化合物的生成热分别是

则1 kg葡萄糖在人体内完全氧化生成CO2气体和液态水，最多可提供的能量为(　　)

A．3 225 kJ   B．2 816 kJ

C．6 999 kJ D．15 644 kJ

D　[根据生成热的定义得下面三个热化学方程式：

6C(s)＋3O2(g)＋6H2(g)===C6H12O6(s)

ΔH＝－1 259.8 kJ·mol－1　①

C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1　②

O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1　③

由：②×6＋③×3－①得：

C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)

ΔH＝－2 816 kJ·mol－1，故1 kg C6H12O6(s)完全氧化时放出的热量为2 816× kJ≈15 644 kJ。]

16．在298 K、1.01×105 Pa下，将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，测得反应放出x kJ 的热量。已知在该条件下，1 mol CO2通入1 L 2 mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，放出y kJ的热量，则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式为(　　)

A．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)　

 ΔH＝－(2y－x)kJ·mol－1

B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)　

 ΔH＝－(2x－y)kJ·mol－1

C．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)　

 ΔH＝－(4x－y)kJ·mol－1

D．2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l)　

 ΔH＝－(8x－2y)kJ·mol－1

C　[由题意可知，CO2(g)＋NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋NaHCO3(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－x kJ·mol－1，CO2(g)＋2NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋H2O(l)　ΔH2＝－y kJ·mol－1，则CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)　ΔH＝ΔH1×4－ΔH2＝－(4x－y)kJ·mol－1。]

17．通常人们把断裂1 mol某化学键所吸收的能量或形成1 mol 某化学键所释放的能量看作该化学键的键能，键能的大小可用于估算化学反应的反应热ΔH。已知部分化学键的键能数据如表所示：

则下列热化学方程式不正确的是(　　)

A．H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝－91.5 kJ·mol－1

B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ·mol－1

C．H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝＋91.5 kJ·mol－1

D．2HCl===H2(g)＋Cl2(g)　ΔH＝＋183 kJ·mol－1

C　[反应热＝反应物的总键能－反应产物的总键能，根据表中的键能数据计算可知，H2(g)和Cl2(g)反应生成HCl(g)的反应是放热反应，ΔH＜0，C项错误。]

18．(1)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质硫和二氧化碳。

已知：

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

②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　 ΔH＝－296.0 kJ·mol－1。

该转化反应的热化学方程式为______________________________________

________________________________________________________________。

(2)氮氧化物是造成光化学烟雾的主要气体。

已知：

CO(g)＋NO2(g)===NO(g)＋CO2(g)

 ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)

2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)

 ΔH＝－b kJ·mol－1(b＞0)

若用3.36 L(标准状况下)CO将NO2还原为N2(CO完全反应)，整个反应过程中转移电子的物质的量为________mol，放出的热量为________kJ(用含a、b的代数式表示)。

(3)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物污染。已知：

CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)

 ΔH1＝－574 kJ·mol－1①

CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)

 ΔH2②

若1 mol CH4将NO2还原为N2，整个过程中放出的热量为867 kJ，则ΔH2＝________________。

(4)某氮肥厂含氮废水中的氮元素多以NH和NH3·H2O形式存在，处理过程中NH在微生物的作用下经过两步反应被氧化成NO。这两步反应过程中的能量变化如图所示：

1 mol NH(aq)全部被氧化成NO(aq)的热化学方程式是________________。

[解析]　(1)根据盖斯定律，由①×2－②可得题述反应的热化学方程式。

(2)将题给两个反应分别编号为①、②，根据盖斯定律，由①×2＋②可得4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g)

ΔH＝－(2a＋b)kJ·mol－1，则3.36 L(标准状况下)CO(即0.15 mol CO)还原NO2时，转移电子×8 mol＝0.3 mol，放出的热量为×(2a＋b)kJ·mol－1＝ kJ。

(3)CH4将NO2还原为N2的热化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　

ΔH＝－867 kJ·mol－1，根据盖斯定律，ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)，则ΔH2＝－867 kJ·mol－1×2－(－574 kJ·mol－1)＝－1 160 kJ·mol－1。

(4)第一步反应的热化学方程式为NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋H2O(l)＋

2H＋(aq)　ΔH＝－273 kJ·mol－1，第二步反应的热化学方程式为NO(aq)＋O2(g)===NO(aq)　ΔH＝－73 kJ·mol－1，将上述两步反应相加得到反应：NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋H2O(l)＋2H＋(aq)　ΔH＝－346 kJ·mol－1。

[答案]　(1)2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g)

ΔH＝－270 kJ·mol－1

(2)0.3　

(3)－1 160 kJ·mol－1

(4)NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋H2O(l)＋2H＋(aq)

 ΔH＝－346 kJ·mol－1