四反应焓变计算专练 高考化学一轮复习专项练含解析

反应焓变计算专练

(建议用时20分钟)

一、根据能量示意图或方程式计算

1．如图中：E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：

(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2(g)和CO(g)反应的热化学方程式：_____________________________________________________________

_______________________________________________________________。

(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3 kJ·mol－1、－285.8 kJ·mol－1和

－283.0 kJ·mol－1，则生成1 m3(标准状况)CO所需的热量为________。

【解析】(1)观察图象，E1为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)  ΔH＝－234 kJ·mol－1。

(2)首先写出热化学方程式：

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)  ΔH＝－890.3 kJ·mol－1①

CO(g)＋O2(g)===CO2(g)  ΔH＝－283.0 kJ·mol－1②

H2(g)＋O2(g)===H2O(l)   ΔH＝－285.8 kJ·mol－1③

①－(②＋③)×2得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247.3 kJ·mol－1

故标准状况下生成1 m3 CO所需热量为××247.3 kJ≈5.52×103 kJ。

答案：(1)减小　不变

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

(2)5.52×103 kJ

二、根据键能计算

2．通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。

工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为__________。

【解析】SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的Si—Si键为 2 mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH＝4×360 kJ·mol－1＋2×

436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝236 kJ·mol－1。

答案：236 kJ·mol－1

3．乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

已知：

计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

【解析】制备苯乙烯需断开2 mol C—H键，生成1 mol H—H键，同时在C—C键的基础上生成C===C键，因此生成1 mol苯乙烯吸收的热量为2×412 kJ＝824 kJ，放出的热量为436 kJ＋(612－348)kJ＝700 kJ，根据反应热的定义可知，ΔH＝824 kJ·mol－1－700 kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1。

答案：＋124

三、根据盖斯定律计算

4．消除氮氧化物(主要为NO和NO2)污染是“蓝天计划”的重要内容之一。

(1)甲烷还原方法是在催化剂作用下消除氮氧化物(主要为NO和NO2)污染，NO、O2和CH4的混合物反应体系主要发生如下反应：

2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)  ΔH＝－113. 0 kJ·mol－1　(Ⅰ)

CH4(g)＋2O2(g) CO2(g)＋2H2O(g)  ΔH＝－802.3 kJ·mol－1(Ⅱ)

CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  ΔH＝－1 160 kJ·mol－1(Ⅲ)

①反应CH4(g)＋2NO2(g) N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________。

②反应CH4(g)＋2O2(g) CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则a________802.3(填“>”“<”或“＝”)。

(2)用水吸收NOx(主要指NO和NO2)的相关热化学方程式如下：

2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)

ΔH＝－116.1 kJ·mol－1

3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)

ΔH＝＋75.9 kJ·mol－1

反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。

【解析】(1)①2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)  ΔH＝－113.0 kJ·mol－1(Ⅰ)

CH4(g)＋2O2(g) CO2(g)＋2H2O(g)  ΔH＝－802.3 kJ·mol－1(Ⅱ)

CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  ΔH＝－1 160 kJ·mol－1(Ⅲ)

根据盖斯定律：(Ⅲ－Ⅰ×2＋Ⅱ)÷2得到：

CH4(g)＋2NO2(g) N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝[－1 160－(－113)×2＋

(－802.3)]÷2＝－868.15 kJ·mol－1。

②反应ⅡCH4(g)＋2O2(g) CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.3 kJ·mol－1；

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

因为生成液态水放热更多，所以a>802.3；

(2)将两个热化学方程式编号，2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)　

ΔH＝－116.1 kJ·mol－1(①式)

3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)　ΔH＝＋75.9 kJ·mol－1(②式)

根据盖斯定律，将(①×3＋②)÷2得，反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝[(－116.1 kJ·mol－1)×3＋75.9 kJ·mol－1]÷2＝－136.2 kJ·mol－1。

答案：(1)①－868.15 kJ·mol－1　②>

(2)－136.2

5．(1)已知：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)

ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1

2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)

ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1

由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为_____________________________________________________________。

(2)已知：25 ℃、101 kPa时，

Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)  ΔH＝－520 kJ·mol－1

S(s)＋O2(g)===SO2(g)  ΔH＝－297 kJ·mol－1

Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s)  ΔH＝－1065 kJ·mol－1

SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是______________________________________________________________。

(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。

已知温度为T时：

CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)   ΔH＝＋165 kJ·mol－1

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

温度为T时，该反应合成CH4的热化学方程式为____________________________________________________________。

【解析】(1)根据盖斯定律，由题中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　

ΔH＝＋1 344.1 kJ·mol－1－1 169.2 kJ·mol－1＝＋174.9 kJ·mol－1。

(2)设所给热化学方程式依次为①②③，根据盖斯定律，由③－②－①可得：MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s)　ΔH＝－1 065 kJ·mol－1＋297 kJ·mol－1＋

520 kJ·mol－1＝－248 kJ·mol－1。

(3)将题中两个已知的热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，

由②－①可得CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－206 kJ·mol－1。

答案：(1)Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　

ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1

(2)MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s)  ΔH＝－248 kJ·mol－1

(3)CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)  ΔH＝－206 kJ·mol－1

6．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。

(1)已知：

①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－Q1 kJ· mol－1；

②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－Q2 kJ· mol－1；

③S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－Q3 kJ· mol－1。

工业上常用SO2将CO氧化转化为单质硫的热化学方程式是_____________________________________________________________。

(2)已知：

①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－437.3 kJ·mol－1

②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－285.8 kJ· mol－1

③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1

煤的气化主要反应的热化学方程式是C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　

ΔH＝__________kJ·mol－1。

【解析】(1)运用盖斯定律，由2×②－③－①即可求得目标反应，目标反应的ΔH＝(Q1－2Q2＋Q3) kJ· mol－1。

(2)根据盖斯定律，C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)可以通过①－②－③得到，因此该反应的ΔH＝－437.3 kJ·mol－1－(－285.8 kJ·mol－1)－(－283.0 kJ·mol－1)＝

＋131.5  kJ·mol－1。

答案：(1)SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)　ΔH＝(Q1－2Q2＋Q3) kJ· mol－1　

(2)＋131.5