专题1.3-化学反应热的计算-2016-2017学年高二化学暑假作业(选修4)-Word版含解析.doc

专题1.3-化学反应热的计算-2016-2017学年高二化学暑假作业(选修4)-Word版含解析

知识梳理
一. 盖斯定律
1. 盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热相同。换句话说,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。
归纳总结：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△H；
② 由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为△H1、△H2、△H3。
如下图所示：

则有△H=△H1+△H2+△H3
盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但利用盖斯定律不难间接计算求得。
应用盖斯定律进行简单计算的注意事项：
⑴ 当反应方程式乘以或除以某数时，△H也应乘以或除以该数。
⑵ 反应方程式进行加减时，△H也同样进行加减运算，且计算过程中要带“+”“-”。
⑶ 运用盖斯定律进行计算并比较反应热的大小时，同样要把△H看做一个整体。
⑷ 在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的变化，状态由固到液到气变化时，会吸热；反之会放热。
⑸ 当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。运用盖斯定律关键在于分析总反应可由哪些中间过程构成，化简要细心，计算时△H（带“+”“-”）也要参与运算。
⑹ 不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。
⑺ 某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。
二、根据反应物和生成物的键能计算反应热：
ΔH=反应物的总键能—生成物的总键能
⑴ 计算时一定要注意是什么化学键，单键还双键，一个分子中有多少个共价键。如1molSi晶体中含有2molSi-Si共价键。
⑵ 有时还要利用题目中的条件构造一个新的热化学方程式或关系式，如可根据燃烧热的定义，写出热化学方程式，再结合题目中的热化学方程式，利用盖斯定律进行计算。
三、应用
盖斯定律:不管化学反应是一步完成或分
几步完成,其反应热是相同。换句话说,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。因为有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生，这给测定反应热造成了困难.此时如果应用盖斯定律,就可以间接地把它们的反应热计算出来。

跟踪练习
1．下列有关反应热的叙述中正确的是（ ）
①下表数据可以计算出 （g）+3H2（g）→（g）的反应热；
共价键
C﹣C
C═C
C﹣H
H﹣H
键能/（kJ•mol﹣1）
348
610
413
436

②已知2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=﹣483.6kJ•mol﹣1， 则氢气的燃烧热为△H=﹣241.8kJ•mol﹣1
③由单质A转化为单质B是一个吸热过程，由此可知单质B比单质A稳定
④X（g）+Y（g）═Z（g）+W（s）△H＞0，恒温恒容条件下达到平衡后加入X，上述反应的△H增大
⑤由盖斯定律，推知在相同条件下，金刚石或石墨燃烧生成1molCO2固体时，放出的热量相等；
⑥25℃，101kPa时，1mol碳完全燃烧生成CO2所放出的热量为碳的燃烧热．
A. ①②③④ B. ③④⑤ C. ④⑤ D. ⑥
【答案】D

2．SF6是一种优良的气体绝缘材料，分子结构中只存在S—F键。发生反应的热化学方程式为：S(s)＋ 3F2(g) = SF6(g)　ΔH= -1220 kJ/mol。已知：1mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1mol F—F键需吸收的能量为160 kJ，则断裂1mol S—F键需吸收的能量为 ( )
A. 76.67 kJ B. 276.67 kJ
C. 130 kJ D. 330 kJ
【答案】D
【解析】S(s)+3F2(g)=SF6(g)△H=-1220kJ/mol，断裂1mol S-F 键需吸收的能量设为x，得到-1220kJ=280KJ+160kJ×3-6x，x=330kJ，故选D。
3．已知乙醇、石墨和氢气的燃烧热分别为a、b、c(均为正值，单位均为kJ·mol－1)。则反应2C(s，石墨)＋2H2(g)＋H2O(l)==C2H5OH(l)的焓变为( )
A. (2b＋2c－a) kJ·mol－1 B. (b＋c－a) kJ·mol－1
C. (a－2b－2c) kJ·mol－1 D. (a－2b－c) kJ·mol－1
【答案】C
【解析】已知乙醇、石墨和氢气的燃烧热分别为a、b、c，则有反应①C2H5OH（l）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋3H2O（l） △H＝—a，②C（石墨，s）＋O2（g）＝CO2（g） △H＝—b，③H2（g）＋O2（g）＝H2O（l）△H＝—c，则根据盖斯定律可知②×2+③×2—①即可得到2C（石墨，s）＋2H2（g）＋H2O（l）＝C2H5OH（l）的△H＝(a－2b－2c) kJ·mol－1，答案选C。
4．已知：①Zn(s)＋O2(g)＝ZnO(s)ΔH＝－348.3kJ·mol－1
②2Ag(s)＋O2(g)＝Ag2O(s)ΔH＝－31.0kJ·mol－1
则Zn与Ag2O反应生成ZnO和Ag的热化学方程式为
A. Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)ΔH＝＋317.3kJ·mol－1
B. Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag　ΔH＝＋317.3kJ·mol－1
C. Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)ΔH＝－317.3kJ
D. 2Zn(s)＋2Ag2O(s)===2ZnO(s)＋4Ag(s)ΔH＝－634.6 kJ·mol－1
【答案】D
【解析】根据盖斯定律，用①－②得：Zn(s)＋Ag2O(s) = ZnO(s)＋2Ag(s) ΔH＝－348.3 kJ/mol－(－31.0 kJ/mol)＝－317.3 kJ/mol，C选项单位错误，若增大2倍，则为：2Zn(s)＋2Ag2O(s)===2ZnO(s)＋4Ag(s)ΔH＝－634.6 kJ·mol－1，正确。答案选D。
5．断裂1mol丙烷分子中所有共价键需要4006 kJ的能量，而断裂1mol新戊烷分子中所有共价键需要6356 kJ的能量。则C—C键的平均键能为（ ）
A. 386 kJ/mol B. 347kJ/mol C. 368 kJ/mol D. 414 kJ/mol
【答案】B

6．下列描述正确的是（ ）
A. HCl和NaOH反应的中和热△H=﹣57.3kJ/mol，则H2SO4和Ba（OH）2反应生成1molH2O时会放出57.3kJ的热量。
B. 已知氢氢键键能为akJ/mol,氯氯键键能为bkJ/mol,氢氯键键能为ckJ/mol，则生成1molHCl放出的能量为（a+b-2c）/2kJ
C. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D. CO（g）的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）反应的反应热为：△H=+2×283.0kJ/mol
【答案】D

7．处理燃烧产生的烟道气CO和SO2，方法之一是在一定条件下将其催化转化为CO2和S。
已知：①2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ∆H＝－566.0kJ/mol
②S(g)+O2(g)SO2(g) ∆H＝－296.0kJ/mol
下列说法中正确的是
A. 转化①有利于碳参与自然界的元素循环
B. 转化②中S和O2属于不同的核素
C. 可用澄清的石灰水鉴别CO2与SO2
D. 转化的热化学方程式是：2CO(g)+ SO2(g) S(s)+ 2CO2 (g) ∆H ＝+270kJ/mol
【答案】A
【解析】A.转化①中CO转化为CO2，有利于碳参与自然界的元素循环，A正确；B.转化②中S和O2属于不同的单质，B错误；C.CO2与SO2均能使澄清石灰水变浑浊，因此不能用澄清的石灰水鉴别CO2与SO2，C错误；D.根据盖斯定律可知①－②即得到热化学方程式：2CO(g)+ SO2(g)＝ S(s)+ 2CO2 (g) ∆H＝－270kJ/mol，D错误，答案选A。
8．已知C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol﹣1，2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol﹣1，H-H、O=O和O-H键能分别为436、496和462 kJ·mol﹣1，则a为（ ）
A. -332 B. +350 C. -130 D. +130
【答案】D
【解析】已知①C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=akJ•mol-1＞0，
②2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-220kJ•mol-1；①×2-②得：2H2O(g)═O2(g)+2H2(g)△H=(2a+220)kJ•mol-1＞0，4×462-496-2×436=2a+220，解得a=+130，故选D。
9．金属铝分别和O2、O3发生反应生成Al2O3，反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。下列有关说法中不正确的是

A. Al(s)与O3(g)反应的热化学方程式为2Al(s)+O3(g)Al2O3(s) ΔH =－1559.5 kJ·mol-1
B. 等质量的O2比O3的能量低
C. 1 mol O2完全转化为O3，需吸收142 kJ的热量
D. 给3O2(g)2O3(g)的平衡体系加热，有利于O3的生成
【答案】C

10．下列说法中正确的是
A. 电解精炼铜时，将粗铜与电源的负极相连
B. 当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为吸热反应
C. FeCl3(aq)＋3KSCN(aq)3KCl(aq)＋Fe(SCN)3(aq)体系中加入KCl固体，平衡向逆反应方向移动
D. 1807年，化学家戴维电解熔融氯化钾得到钾，直到现在，工业上依然用电解法制备金属钠、镁、铝等
【答案】D
【解析】A. 电解精炼铜时，将粗铜是阳极，与电源的正极相连，故A错误；B. 当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应，故B错误；C．氯离子不参与反应，平衡不移动，故C错误；D.工业上常用电解熔融氯化钾得到钾，故D正确；答案为D。

11．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：
4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) △H=-115.6 kJ·mol-1

下列说法正确的是
A. 升高温度能提高HCl的转化率
B. 加入催化剂，能使该反应的焓变减小
C. 1molCl2转化为2molCl2原子放出243kJ热量
D. 断裂H2O(g)中1mol H-O键比断裂HCl(g)中1mol H-Cl键所需能量高
【答案】D

12. (1)有关键能数据如下表：
化学键
Si—O
O===O
Si—Si
键能/kJ·mol－1
460
498.8
176

晶体硅中Si原子的杂化方式为______，1mol晶体硅中含有______molSi—Si键。晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为____________
(2)假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是_________。
A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．硅的来源丰富，易于开采，且可再生
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术
(3)工业制备纯硅的反应为2H2(g)＋SiCl4(g)===Si(s)＋4HCl(g) 　ΔH＝240.4kJ·mol－1，生成的HCl通入100mL2mol·L－1的NaOH溶液恰好反应，则反应过程中吸收的热量为__________kJ。
【答案】⑴ sp3 2 Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)ΔH＝－989.2 kJ·mol－1 ⑵ D ⑶ 12.02

13．SO2和氮氧化物的转化和综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。
(1)H2还原法是处理燃煤烟气中SO2的方法之一。已知：
2H2S(g)+SO2(g)＝3S(s)+2H2O(l) ΔH=a kJ·mol—1
H2S(g)＝H2(g)+S(s) ΔH=b kJ·mol—1
H2O(l)＝H2O(g) ΔH=c kJ·mol—1
写出SO2(g)和H2(g)反应生成S(s)和H2O(g)的热化学方程式：____________。
(2)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1 MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2其中n(SO2) ∶n(O2)＝2∶1］，测得容器内总压强与反应时间如图所示。

①图中A点时，SO2的转化率为____________。
②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率vc(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vc(正)______vA(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）。
③图中B点的压强平衡常数Kp＝_______________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
(3)利用脱氮菌可净化低浓度NO废气。当废气在塔内停留时间均为90s的情况下，测得不同条件下NO的脱氮率如图Ⅰ、Ⅱ所示。

图Ⅰ 图Ⅱ 图Ⅲ
①由图I知，当废气中的NO含量增加时，宜选用_________法提高脱氮效率。
②图Ⅱ中，循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率，其可能原因为____________。
⑷研究表明：NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。图Ⅲ所示为复合吸收剂组成一定时，温度对脱硫脱硝的影响。
①写出废气中的SO2与NaClO2反应的离子方程式：____________________________。
②温度高于60℃后，NO去除率随温度升高而下降的原因为_____________________。
【答案】⑴ SO2(g+2H2(g)=S(s)+2H2O(g) ΔH=(a -2b+2c) kJ·mol—1
⑵ 45% ＞ 24300 (MPa)－1 　　　　　⑶ 好氧硝化 Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用
⑷ 2H2O+ClO－2+2SO2=Cl—+2SO42-+4H+ 温度升高，H2O2分解速率加快
图中A点时，气体物质的量0.085，则 = ，x=0.45a，SO2的转化率=×100%=45%；②图象分析可知，C点是平衡状态，A点反应未达到平衡状态，其中C点的正反应速率vC（正）与A点的逆反应速率vA（逆）的大小关系为vC（正）＞vA（逆）；
③③图中B点，依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为y，
2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3
起始量（mol） 2a a 0
变化量（mol） 2y y 2y
平衡量（mol）2a﹣2y a﹣y 2y
B点气体物质的量为 0.007，则= ，y=0.9a，平衡常数K==24300（MPa）﹣1；
(3) ①由图I知，当废气中的NO含量增加时，脱氮率较高的是好氧硝化法，故宜选用好氧硝化法提高脱氮效率；②图Ⅱ中，Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用，循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率；⑷①废气中的SO2与NaClO2反应生成硫酸钠和盐酸，其离子方程式为：2H2O+ClO－+2SO2=Cl—+2SO42-+4H+；②温度高于60℃后，温度升高，H2O2分解速率加快，NO去除率随温度升高而下降。
14．C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)CO2的重整：用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。
已知：
CH4( g) +CO2( g) 2CO( g)+2H2( g) △H1=+247kJ·mol-1
CH4(g) +H2O(g) CO( g)+3H2(g) △H2=+205kJ • mol-1
写出CO2重整的热化学方程式_________________。
(2). “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。
①将烟气通入1.0mol·L-1的Na2SO3溶液，若此过程中溶液体积不变，则溶液的pH不断___________。(填“减小”、“ 不变”或 “增大”）。当溶液pH约为6时，吸收SO2的能力显著下降，应更换吸收剂，此时溶液中c(SO32-)=0.2mol ·L-1，则溶液中c(HSO3-)=____________。
②室温条件下，将烟气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图甲所示。

a点时n(HSO3-)：n(H2SO3)=__________，b点时溶液pH=7，则n(NH4+)：n(HSO3-)=___________。
(3)催化氧化法去除NO，—定条知下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下，n(NH3)：n(NO)的物质的量之比分別为4：1、3：3、1：3时，得到NO脱除率曲线如图乙所示：
①曲线a中NO的起始浓度为6×10-4 mg/m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率
为__________mg/(m3·s)
②曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是__________。
(4)间接电化学法除NO。其原理如图丙所示，写出电解池阴极的电极反应式（阴极室溶液呈酸性)：________________；吸收池中除去NO的原理：________________ (用离子方程式表示）。
【答案】⑴ CO2 (g) +4H2(g) CH4 (g) +2H2O (g) ΔH= - 163kJ/mol
⑵ 减小 1.6mol/L 1：1 3: 1 ⑶ 1.5×10-4 3:1 ⑷ 2HSO3-+2e-+2H+ ═S2O42-+2H2O 2NO + 2S2O42-+2H2O═N2 + 4HSO3-

15．二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题。
（1）新的研究表明，利用太阳能可以将CO2分解制取炭黑，其原理如右图所示。该过程的能量转化形式为______，在整个过程中，FeO的作用是_________。

已知：
①2Fe2O4（s）=6FeO（s）+O2（g） ΔH=akJ/mol
②C（s）+O2（g）=CO2（g） ΔH=bKJ/mol 则过程2的热化学方程式为________。
（2）一定温度下，在密闭容器中进行反应CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g） ΔH>0，下列说法正确的是________。
A.当混合气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态
B.升高温度，加快反应速率，CO2的转化率降低
C.增大CO2的浓度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大
D.平衡时CO、H2的体积分数不一定相等
（3）在2L恒容密闭容器中充入2molCO2和nmolH2，在一定条件下发生反应CO2（g）+3H2（g）CH3COOH（g）+H2O（g），CO2的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。

①若从反应开始到A点需要10s，则V（H2）= _____。
②该反应的平衡常数表达式为______，若X1=3，则B点的K=___________。
③根据图像判断X1 ____X2（填“>”、“<”或“=”，下同），平衡常数KA ___KB。
④若在500K时，按X1投料，在恒压下进行，达到平衡状态，此时CO2的转化率______75%（填“>”、“<”或“=”）
（4）美国伊利诺大学芝加哥分校（UIC）的研究团队设计出一种突破性的新太阳能电池，能把大气中的二氧化碳转换成碳氢化合物（hydrocarbon）燃料，解决了现代社会的两大挑战：“减少大气的碳含量”以及“有效率地制造高密度能源”。右图是通过CO2和H2O作用制备CH3OH的原理示意图。

①a电极的名称_________，电极产物___________。
②b电极的电极反应为_________。
【答案】 ⑴ 太阳能转化成化学能 催化剂 6FeO(s)+CO2(g) =2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=(-a-b)kJ/mol
⑵ AD　　 ⑶ 0.225mol/Ls K=c（CH2OH）·c（H2O）/ 5.3 > > >
⑷ 负极 H+、O2 CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O

②若X1=3，则n=6,B 点时C(CH3OH)=C(H2O)=0.75mol·L－1，C(CO2)=0.25mol·L－1，C(H2)=0.75mol·L－1，用三段式进行计算可得出，K=5.3。
③根据图像可知，在等温时，X1 条件下CO2 的转化率大于在X2 条件下CO2 的转化率，说明X1>X2。随温度升高，CO2 的转化率减小，平衡逆向移动，说明正反应是放热的，B 点的温度比A 点高，所以平衡常数KA>KB。
④在500 K 时，恒容下，随反应的进行，压强减小，若在恒压下达到平衡状态，相当于对恒容下进行加压，平衡正向移动，此时CO2 的转化率变大。
（4）该电池的总反应为2CO2+4H2O=2CH3OH+3O2，可以将太阳能转变为化学能；①分析图像，由电子转移的方向可知，a 为负极，发生氧化反应：2H2O―4e―=O2＋4H＋ ；②b 为正极，发生还原反应：CO2+6H＋+6e－=CH3OH+H2O