高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 反应热的计算优秀练习题

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1．通过盖斯定律的学习，理解盖斯定律，并能利用盖斯定律解决简单问题。
2．通过热化学方程式、中和热、燃烧热和盖斯定律的学习，能进行反应焓变的简单计算。
【素养目标】
1．通过从宏微的视角认识和掌握盖斯定律。培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化，并遵循盖斯定律。培养学生“变化观念与平衡思想”的学科素养。
3．通过分析、推理等方法总结反应热与始态和终态的相互关系，建立认知模型，并能运用模型解决有关反应热的计算问题。培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
必备知识与关键能力
知识点一：盖斯定律
1．盖斯定律
(1)内容：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。即在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
(2)本质：盖斯定律的本质是能量守恒定律。
(3)图示：
ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
(4)意义：间接计算某些反应的反应热。
典例1．下列关于盖斯定律描述不正确的是( )
A．化学反应的焓变不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关
B．盖斯定律遵守能量守恒定律
C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的焓变
D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应焓变
【答案】A
【解析】化学反应的焓变取决于反应体系的始态和终态，与反应途径无头。
2．反应热的相关计算
(1)利用热化学方程式进行有关计算
根据已知热化学方程式和已知反应物或生成物的物质的量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。
(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量Q
计算公式：Q＝|燃烧热|×n(可燃物的物质的量)
(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算反应热
若反应物旧化学键断裂吸收的能量为E1，生成物新化学键形成放出的能量为E2，则反应的ΔH＝E1－E2。
(4)利用盖斯定律计算反应热
【思维建模】 盖斯定律的应用方法
(1) “虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径
①由A直接变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：
则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2) “加合”法
运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
盖斯定律应用三步流程
如：求P4(白磷)―→P(红磷)的热化学方程式。
已知：P4(白磷，s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH1①
P(红磷，s)＋eq \f(5,4)O2(g)===eq \f(1,4)P4O10(s) ΔH2②
即可用①－②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝ΔH1－4ΔH2。
【点拨】
①热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。
②热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。
③将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变。
典例2．已知下列反应的反应热：
(1) CH3COOH(l)+2O2(g) ===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-870.3 kJ·ml-1
(2) C(s)+O2(g) ===CO2(g) ΔH2=−393.5 kJ·ml-1
(3) H2(g)+1/2O2(g) ===H2O(l) ΔH3=−285.8 kJ·ml-1
则反应2C(s)+2H2(g)+ O2(g) ===CH3COOH(l)的反应热为( )
A．ΔH=＋488.3 kJ·ml-1 B．ΔH=－244.15 kJ·ml-1
C．ΔH=－977.6 kJ·ml-1 D．ΔH=－488.3 kJ·ml-1
【答案】D
【解析】根据盖斯定律，ΔH=2ΔH2＋2ΔH3－ΔH1=－488.3 kJ·ml-1
典例3．已知：
As(s)＋eq \f(3,2)H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s) ΔH1
H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH2
2As(s)＋eq \f(5,2)O2(g)===As2O5(s) ΔH3
则反应As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝ 。
【解析】将题中热化学方程式依次编号：
①As(s)＋eq \f(3,2)H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s) ΔH1
②H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH2
③2As(s)＋eq \f(5,2)O2(g)===As2O5(s) ΔH3
根据盖斯定律，将反应①×2－②×3－③可得：As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s) ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。
典例4．下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为
H2O(l)===H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝286 kJ·ml－1、H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝20 kJ·ml－1，
制得等量H2所需能量较少的是 。
【解析】根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：
H2O(l)===H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327 kJ·ml－1－151 kJ·ml－1＋110 kJ·ml－1＝286 kJ·ml－1
同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：
H2S(g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151 kJ·ml－1＋110 kJ·ml－1＋61 kJ·ml－1＝20 kJ·ml－1由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。
3．反应热大小的比较
(1)根据反应物的量的大小关系比较反应焓变的大小
①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2
反应②中H2的量更多，因此放热更多，故ΔH1＞ΔH2。
(2)根据反应进行的程度大小比较反应焓变的大小
③C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH3 ④C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH4
反应④中，C完全燃烧，放热更多，故ΔH3＞ΔH4。
(3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小
⑤S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH5 ⑥S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH6
方法一：图像法，画出上述两反应能量随反应过程的变化曲线。
由图像可知：ΔH5＜ΔH6。
方法二：通过盖斯定律构造新的热化学方程式。
由⑤－⑥可得S(g)===S(s) ΔH＝ΔH5－ΔH6＜0，故ΔH5＜ΔH6。
(4)根据特殊反应的焓变情况比较反应焓变的大小
⑦2Al(s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Al2O3(s) ΔH7 ⑧2Fe(s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Fe2O3(s) ΔH8
由⑦－⑧可得2Al(s)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋Al2O3(s) ΔH
已知铝热反应为放热反应，ΔH＝ΔH7－ΔH8＜0，故ΔH7＜ΔH8。
典例5．已知：①S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1；
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2；
③2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH3；
④2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH4；
⑤SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是( )
A．ΔH1