高中化学第一章 化学反应与能量第三节 化学反应热的计算课后练习题

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1.下列说法或表示方法中正确的是（    ）

A.等质量的硫蒸气和硫磺分别完全燃烧，后者放出的热量多

B.氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1，则氢气燃烧的热化学方程式为：2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)  ΔH＝285.8 kJ·mol-1

C.Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s) ====BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)  ΔH＜0

D.已知中和热为57.3 kJ·mol-1，若将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3 kJ

思路解析:硫磺变成硫蒸气需要吸收热量；在101 kPa时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热；Ba(OH)2·8H2O固体与NH4Cl固体反应是吸热反应，则ΔH>0；H2SO4的浓溶液与NaOH溶液混合时要放热。

答案：D

2.已知299 K时，合成氨反应N2（g）+3H2(g) ====2NH3(g)  ΔH=－92.0 kJ·mol-1,将此温度下的0.1 mol N2和0.3 mol H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量为（假定测量过程中没有能量损失）（    ）

A.一定小于92.0 kJ                        B.一定大于92.0 kJ

C.一定等于92.0 kJ                        D.无法确定

思路解析:反应热是指反应完全进行时放出或吸收的热量，可逆反应是不能进行到底的，因此可逆反应放出或吸收的热量一定小于反应热。

答案：A

3.100 g碳燃烧所得气体中，CO占体积，CO2占体积，且C(s)+ O2(g)====CO(g)  ΔH=－110.35 kJ·mol-1,CO(g)+ O2(g)====CO2(g)  ΔH=－282.57 kJ·mol-1。与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是（    ）

A.392.92 kJ            B.2 489.44 kJ            C.784.92 kJ            D.3 274.3 kJ

思路解析:100 g碳燃烧所得气体中CO的物质的量为，这些物质的量CO完全燃烧放出的能量为×282.57 kJ· mol-1=784.92 kJ。

答案：C

4.氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式分别为（    ）

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

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

C8H18(l)+ O2(g) ====8CO2(g)+9H2O(l)  ΔH=－5 518 kJ·mol-1

CH4(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)

思路解析:1 gH2、CO、C8H18、CH4完全燃烧，放出热量依次为：×285.8 kJ，×283.0 kJ，×5 518 kJ，×890.3 kJ。比较可知答案为B。

答案：B

5.充分燃烧一定量丁烷气体放出的热量为Q，完全吸收它生成的CO2生成正盐，需5 mol ·L-1的KOH溶液100 mL,则丁烷的燃烧热为（    ）

A.16Q                B.8Q                   C.4Q               D.2Q

思路解析:先列出丁烷、CO2、KOH与ΔH的反应关系，找出KOH与丁烷的燃烧热ΔH的摩尔关系，列比例式即可求出丁烷的燃烧热。

据关系式

C4H10—4CO2—8KOH  — ΔH

             8 mol      ΔH

             0.5 mol     Q

知ΔH=16Q。

答案：A

6.已知：①2C(s)+O2(g)====2CO(g)  ΔH=－221.0 kJ·mol-1;②2H2(g)+O2(g) ====2H2O(g)  ΔH=－483.6 kJ·mol-1。则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g) ====CO(g)+H2(g)的ΔH为（    ）

A.+262.6 kJ·mol-1     B.－131.3 kJ·mol-1

C.－352.3 kJ·mol-1    D.+131.3 kJ·mol-1

思路解析:据盖斯定律，把已知两个反应相加减，可求得制备水煤气的反应的ΔH。

①－②，得

2C(s)+O2(g)－2H2(g)－O2(g)====2CO(g)－2H2O(g)  ΔH=－221.0 kJ· mol-1－（－483.6 kJ·mol-1），即

2C(s)+2H2O(g)====2H2(g)+2CO(g)  ΔH=+262.1 kJ·mol-1

C(s)+H2O(g) ====CO(g)+H2(g)的ΔH为262.1 kJ·mol-1÷2=+131.3 kJ·mol-1。

答案：D

7.已知2H2O（l）====2H2(g)+O2(g)  ΔH=+517.6 kJ·mol-1,CH4(g)+2O2(g) ====CO2(g)+2H2O(l)  ΔH=－890.3 kJ·mol-1。1 g氢气分别燃烧后，放出的热量之比约是（    ）

A.1∶34             B.1∶17

C.2.3∶1            D.4.6∶1

思路解析:根据已知两个反应的热化学方程式，可求得1 g氢气和1 g甲烷完全燃烧放出的热量分别为=256.8 kJ和=55.64 kJ，比值约是4.6∶1。

答案：D

8.已知下列热化学方程式：

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

(2)3Fe2O3（s）+CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g)  ΔH=－47 kJ·mol-1

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

写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式：_________________________________。

思路解析:依据盖斯定律，化学反应不管是一步完成还是分几步完成，这个总过程的热效应是相同的。我们可从所给的有关方程式分析：从方程式(3)与方程式(1)可看出有我们需要的物质。但方程式(3)必须通过方程式(2)有关物质才能和方程式(1)结合在一起。将方程式(3)×2+方程式(2)，得：

(4)Fe2O3（s）+CO(g)====2FeO(s)+CO2(g)  ΔH=－9 kJ· mol -1

将(1)－(4)得：FeO(s)+CO(g) ====Fe(s)+CO2(g)  ΔH=－16 kJ· mol -1

答案：FeO(s)+CO(g) ====Fe(s)+CO2(g)  ΔH=－16 kJ· mol-1

9.某石油液化气由丙烷和丁烷组成，其质量分数分别为80%和20%。已知：

C3H8（g）+5O2(g) ====3CO2(g)+4H2O(g)  ΔH=－2 200 kJ·mol-1

2C4H10(g)+13O2(g) ====8CO2(g)+10H2O(g)  ΔH=－5 800 kJ·mol-1

现有一质量为0.80 kg、容积为4.0 L的铝壶，将一壶20 ℃的水烧开需消耗0.056 kg石油液化气，试计算该燃料的利用率。已知水的比热容为4.2 kJ·kg-1·℃-1,铝的比热容为0.88 kJ·kg-1·℃-1。

思路解析:本题把物理学中的热学知识与化学中的反应热结合在一起考查，应用能量守恒原理即可解决。

由热化学方程式可知，C3H8的燃烧热为2 200 kJ· mol-1，C4H10的燃烧热为2 900 kJ· mol-1，故可先计算液化气燃烧放出的热量。

Q放=×2 200 kJ· mol-1+×2 900 kJ· mol-1=2 800 kJ。

再根据物理学知识计算：

Q吸=mcΔt=［4.0 L×1 kg·L-1×4.2 kJ·kg-1·℃-1+0.80 kg×0.88 kJ· (kg·℃)-1］×(100 ℃－20 ℃)=1 400 kJ。

所以，该燃料的利用率为×100%=50%。

答案：50%

10.已知CaCO3(s) ====CaO(s)+CO2(g)  ΔH=175.7 kJ·mol-1

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

求1 t CaCO3分解生成生石灰理论上需要含杂质10%的焦炭多少千克？

思路解析:根据热化学方程式知：1 mol CaCO3(100 g)分解要吸收175.7 kJ的热量，所以1 t CaCO3分解时吸热×175.7 kJ=1.757×106 kJ,1 mol 纯净的炭（12 g)燃烧时放出393.5 kJ的热量，所以需含杂质10%的焦炭：=5.95×104 g=59.5 kg。

答案：59.5 kg

11.化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反应：

①CH4（g）+O2(g) ====CO(g)+2H2(g)  ΔH1=－36 kJ·mol-1

②CH4(g)+H2O(g) ====CO(g)+3H2(g)  ΔH2=+216 kJ·mol-1

由反应①②推出总反应热为零的总反应方程式③，并求进料气中空气(O2的体积分数为21%)与水蒸气的体积比。

思路解析:从所给的热化学方程式可看出：21636=6,将①×6得出式子与②相加：

6CH4+3O2====6CO+12H2

+)CH4+H2O====CO+3H2

7CH4+3O2+H2O====7CO+15H2。

所以总反应式③为

7CH4(g)+3O2(g)+H2O(g)====7CO(g)+15H2(g)  ΔH=0

其中，则。

答案：100∶7

我综合 我发展

12.已知723 K时，2SO2(g)+O2(g)====2SO3(g)  ΔH=－Q kJ·mol-1。在相同条件下，向一密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达平衡时放出热量为Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 mol SO2和0.5 mol O2达到平衡时放出的热量为Q2，则Q1、Q2、Q满足的关系是（    ）

A.Q=Q1/2             B.Q2<Q1/2           C.Q2<Q1<Q           D.Q=Q1>Q2

思路解析:Q指生成2 mol SO3完全反应时放出的热。若把2 mol SO2和1 mol O2混合，达平衡时生成的SO3小于2 mol，则Q1<Q；若将反应物的量减半，由于其他条件相同，压强减小，SO2的转化率减小，生成SO3的量比第一容器的一半少，放出的热量Q2<Q1/2。

答案：BC

13.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制取TiO2的流程如下：

图1-5

(1)Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_________周期，第________族。

(2)步骤①加Fe的目的是：________________________________________________________；

步骤②冷却的目的是：___________________________________________________________。

(3)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是______________________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_________处理。

(4)由金红石(TiO2)制取单质Ti，涉及的步骤为：

TiO2TiCl4Ti

已知：①C(S)+O2(g)====CO2(g);ΔH=-393.5 kJ·mol-1

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

③TiO2(S)+2Cl2(g) ====TiCl4(s)+O2(g);ΔH=+141 kJ·mol-1

则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)====TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=______________。

反应TiCl4+2Mg====2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________________。

思路解析:本题是一道典型的无机物框图制备题。不仅考查对基础知识的掌握，还主要考查学科知识的综合应用能力。

(1)由原子序数推断元素在周期表中的位置，关键是熟悉元素周期表的结构，即各周期起止元素的原子序数、各族的相对位置等。Ti的原子序数为22，与熟悉的Ca(原子序数为20)相近，由Ca在元素周期表中的位置，分析推断Ti位于第四周期，第ⅣB族。

(2)由框图所示流程分析可知，要将TiO2+与Fe2+、Fe3+分离，需要先加入铁粉将Fe3+还原为Fe2+，趁热过滤除去残渣，再将滤液冷却使FeSO4·7H2O析出。

(3)制备TiO2过程中的副产物FeSO4·7H2O在工农业生产和日常生活中有较多的应用。在分离出H2TiO3，的废液中，还含有少量的TiO2+、Fe2+，可加入石灰(或碳酸钙、废碱)降低H+的浓度，使之转化为沉淀析出，进行循环利用。

(4)反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体的反应进行的途径无关。将已知热化学方程式相加减③+2×①-②得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)====TiCl4(s)+2CO(g)，其ΔH=141 kJ· mol-1+2×(-393.5 kJ· mol-1)-(-566 kJ· mol-1)=-80 kJ· mol-1。因为在高温下，Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用，所以用Mg还原TiCl4时要在惰性气体(Ar)中进行。

答案：(1)4  ⅣB  (2)将Fe2+还原为Fe3+ 

析出(或分离、或得到)FeSO4·7H2O 

(3)FeSO4·7H2O 

石灰(或碳酸钙、废碱) 

(4)-80 kJ· mol-1 

防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用

14.同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：

P4（白磷,s）+5O2(g) ====P4O10(s)  ΔH=－2 983.2 kJ·mol-1                        ①

P(红磷,s)+ O2（g）====P4O10(s)  ΔH=－738.5 kJ·mol-1                      ②

则白磷转化为红磷的热化学方程式为____________。相同状况下，能量状态较低的是____________；白磷的稳定性比红磷____________（填“高”或“低”）。

思路解析:①－②×4得P4（白磷,s）====4P(红磷,s)；ΔH=－29.2 kJ· mol-1，该反应放热，所以反应物的能量大于生成物的能量，故生成物红磷的能量低，能量越低，越稳定。

答案：P4（白磷,s）====4P（红磷,s）；ΔH=－29.2 kJ· mol-1  红磷  低

15.“西气东输”是西部大开发的重点工程，这里的“气”指天然气，其主要成分是甲烷。工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气。水煤气的主要成分是CO和H2，它们的体积比约为1∶1，已知：

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

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

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

若不考虑水煤气中其他成分，相同状况下要获得相等的热量，所需甲烷与水煤气的体积比约为_________；它们燃烧生成CO2的物质的量之比约为______________________。以甲烷代替水煤气作民用燃气，其优点之一是_______________________。

思路解析:可设产生的热量同为m kJ，可分别表示出所用的水煤气及甲烷的物质的量。

答案：1∶3  2∶3  等体积的气体，甲烷提供的热量多

16.家用液化气中的主要成分之一是丁烷，当10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量为5×105 kJ,试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式：________________________。已知1 mol 液态水汽化时需要吸收44 kJ的热量，则1 mol 丁烷完全燃烧并生成气态水时放出的热量为______kJ。

思路解析:本题结合反应热在实际生活的应用来考查热化学方程式的书写。正确的热化学方程式有以下几个特点：①要标明反应物和生成物的状态。②放出热量的用“－”，吸收热量的用“+”。③方程式里的计量数表示物质的物质的量。

答案：(1)2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(g)+10H2O(l)  ΔH=－5.8×103 kJ· mol-1  (2)2.680×103

17.根据图1-6和图1-7，写出反应的热化学方程式。

图1-6                                       图1-7

思路解析:本题考查读图、识图，从图象上获取解题信息的能力。找出反应物和生成物及对应的能量，即可写出反应的热化学方程式。

答案：(1)CO(g)+H2O(g)====CO2(g)+H2(g)ΔH=－41 kJ· mol-1

(2)CO2(g)+H2(g) ====CO(g)+H2O(g)ΔH=+41 kJ· mol-1

18.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6(s)+6O2(g)====6CO2(g)+6H2O(l)  ΔH=－2 800 kJ·mol-1。已知葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。

思路解析:根据葡萄糖燃烧的热化学方程式，可知葡萄糖的燃烧热，也就知道了1 mol 葡萄糖完全燃烧（或氧化）放出的热量。只要知道100 g葡萄糖的物质的量，问题就解决了。

答案：根据题意，葡萄糖的燃烧热为ΔH=－2 800 kJ· mol-1。

100 g葡萄糖的物质的量为：=0.556 mol。

1 mol C6H12O6完全燃烧放出2 800 kJ的热量， 0.556 mol C6H12O6完全燃烧放出的热量为：0.556 mol ×2 800 kJ· mol-1=1 556.8 kJ。

我创新 我超越

19.设计实验用来测量物质反应是吸热还是放热？请写出实验原理、画出实验装置，然后与同学们交流共享，并将你们的设计记录下来。

答案：可以利用空气的热胀冷缩原理、温度改变时混合气体的颜色的变化等方法来测量物质反应是吸热还是放热。