人教版化学选修4第一章第三节化学反应热的计算习题.doc

第三节 化学反应热的计算
A组
1.已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol-1;H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1。CO2与H2反应生成甲烷气体与液态水的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(l) ΔH3,则ΔH3为( )

A.-252.9 kJ·mol-1 B.+252.9 kJ·mol-1
C.-604.5 kJ·mol-1 D.+604.5 kJ·mol-1
解析:由盖斯定律可知ΔH3=4ΔH2-ΔH1=(-285.8 kJ·mol-1)×4+890.3 kJ·mol-1=-252.9 kJ·mol-1。
答案:A
2.已知热化学方程式:
①C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1 301.0 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol-1
则反应④2C(s)+H2(g)C2H2(g)的ΔH为( )
A.+228.2 kJ·mol-1 B.-228.2 kJ·mol-1
C.+1 301.0 kJ·mol-1 D.+621.7 kJ·mol-1
解析:热化学方程式①②③和④之间存在如下关系:
2×②+③-①=④。
所以2ΔH2+ΔH3-ΔH1=ΔH=-2×393.5 kJ·mol-1-285.8 kJ·mol-1+1 301.0 kJ·mol-1=+228.2 kJ·mol-1。
答案:A
3.已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1,Na2O2(s)+CO2(g)Na2CO3(s)+12O2(g)
ΔH=-226 kJ·mol-1。

根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是( )
A.CO的燃烧热为283 kJ
B.如图所示可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.2Na2O2(s)+2CO2(s)2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-452 kJ·mol-1
D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时,电子转移数为6.02×1023
解析:A选项中燃烧热单位错误,应为kJ·mol-1;B项图中没有表示出ΔH=-566 kJ·mol-1时,对应的反应物与生成物物质的量的关系及聚集状态,B项错;由于2Na2O2(s)+2CO2(g)2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-452 kJ·mol-1,固态CO2转化为气态CO2需吸收热量,所以2Na2O2(s)+2CO2(s)2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-452 kJ·mol-1,C项正确;根据盖斯定律,将已知的两个热化学方程式分别编号①②并作12×①+②运算得:CO(g)+Na2O2(s)Na2CO3(s) ΔH=-509 kJ·mol-1,可知当放出509 kJ热量时,消耗1 mol CO(g),电子转移数为2×6.02×1023,D项错误。
答案:C
4.已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,实验室测得4 mol SO2发生上述化学反应时放出314.3 kJ热量,参加反应的SO2的物质的量为( )
A.1.6 mol B.2.0 mol C.3.2 mol D.3.6 mol
解析:参加反应的SO2为314.3 kJ×2mol196.6 kJ≈3.2 mol。
答案:C
5.已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1。
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3 695 kJ。原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( )
A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3
解析:设H2、CH4的物质的量分别为x、y。则x+y=5 mol,571.6 kJ·mol-1x÷2+890 kJ·mol-1y=3 695 kJ,解得x=1.25 mol;y=3.75 mol,两者比为1∶3,故选B项。
答案:B
6.运用盖斯定律,结合下述反应方程式,回答问题。已知:
(1)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) ΔH1=-176 kJ·mol-1
(2)NH3(g)+H2O(l)NH3·H2O(aq) ΔH2=-35.1 kJ·mol-1
(3)HCl(g)+H2O(l)HCl(aq) ΔH3=-72.3 kJ·mol-1
(4)NH3(aq)+HCl(aq)NH4Cl(aq) ΔH4=-52.3 kJ·mol-1
(5)NH4Cl(s)+2H2O(l)NH4Cl(aq) ΔH5
则第(5)个方程式中的反应热ΔH5是 。 
解析:根据盖斯定律和上述反应方程式得:(4)+(3)+(2)-(1)=(5),即ΔH5=+16.3 kJ·mol-1。
答案:+16.3 kJ·mol-1
B组
1.已知H2O(g)H2O(l) ΔH = Q1 kJ·mol-1;C2H5OH(g)C2H5OH(l) ΔH =Q2 kJ·mol-1;C2H5OH(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH = Q3 kJ·mol-1。若使23 g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为( )
A.(Q1+Q2+Q3) kJ
B.0.5(Q1+Q2+Q3) kJ
C.(0.5Q2-1.5Q1-0.5Q3) kJ
D.(1.5Q1-0.5Q2 +0.5Q3) kJ
解析:23 g酒精的物质的量为0.5 mol,生成1.5 mol气态H2O,冷至室温放热为-1.5Q1 kJ,酒精汽化时吸收的热量为-0.5Q2 kJ, 故反应放出的热量应为(-1.5Q1+0.5Q2-0.5Q3) kJ。
答案:C
2.酸性氧化物和碱反应生成酸式盐的反应很难直接测其反应热。已知常温常压下,将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L-1 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
解析:0.5 mol CO2与0.75 mol NaOH反应,CO2过量,故反应生成0.25 mol Na2CO3和0.25 mol NaHCO3,放出x kJ的热量,若生成1 mol Na2CO3和1 mol NaHCO3应放出4x kJ的热量。1 mol CO2通入2 mol NaOH溶液中恰好生成1 mol Na2CO3,放出y kJ的热量,由盖斯定律可得:CO2和NaOH生成1 mol NaHCO3时放出热量为(4x-y) kJ,D项中标错了物质的状态。
答案:C
3.已知H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,其他相关数据如下表:

H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
436
a
369

则下列说法正确的是( )
A.2HBr(g)H2(g)+Br2(g) ΔH<0
B.Br2(l)Br2(g) ΔH=-30 kJ·mol-1
C.H—H键的键能为436 kJ
D.a=200
解析:A项,2HBr(g)H2(g)+Br2(g)应为吸热反应,ΔH>0;B项,液体变成气体,应吸收热量,ΔH>0,故B项错误;C项,单位错,H—H键的键能应为436 kJ·mol-1,故C项错误;D项,已知H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,则有
H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH=-102 kJ·mol-1,
反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,则有436 kJ+a-2×369 kJ=-102 kJ,a=200 kJ,故D项正确。故选D。
答案:D
4.废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生,并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离,能得到非金属粉末和金属粉末。
用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
Cu(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39 kJ·mol-1
2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ·mol-1
H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH=-285.84 kJ·mol-1
在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为 。 
解析:已知热化学方程式中①+12×②+③得:
Cu(s)+2H+(aq)+H2O2(l)Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=-319.68 kJ·mol-1
ΔH=ΔH1+12×ΔH2+ΔH3=+64.39 kJ·mol-1+12×(-196.46 kJ·mol-1)+(-285.84 kJ·mol-1)=-319.68 kJ·mol-1
答案:Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=-319.68 kJ·mol-1
5.红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。

根据图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为 。 
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为 。 
(3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3= ,P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4 (填“>”“<”或“=”)ΔH3。 
解析:(1)由题图看出,1 mol P在Cl2中燃烧生成PCl3(g)放出的热量为306 kJ,所以P与Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为P(s)+32Cl2(g)PCl3(g) ΔH=-306 kJ·mol-1。(2)中间产物PCl3和未完全反应的Cl2的总能量高于最终产物PCl5的能量,其ΔH=-93 kJ·mol-1,所以PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93 kJ·mol-1。(3)由盖斯定律可知,一步生成PCl5和两步生成PCl5的热效应相等,即ΔH3=ΔH4=ΔH1+ΔH2=-399 kJ·mol-1。
答案:(1)P(s)+32Cl2(g)PCl3(g) ΔH=-306 kJ·mol-1
(2)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93 kJ·mol-1
(3)-399 kJ·mol-1 =
6.将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+12O2(g)H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol-1
CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式: 。 
(2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律做出下列循环图:

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析:甲、乙两同学观点正确的是 (填“甲”或“乙”);判断的理由是  
。 
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点 
。 
解析:根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5 kJ·mol-1,由此可知煤转化为水煤气是吸热反应,而甲正是忽略了这个问题,才误认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量。”
答案:(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5 kJ·mol-1
(2)乙 甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1=ΔH2+ΔH3且ΔH2>0)
(3)①减少污染,②燃烧充分,③方便运输(答两点即可)
7.断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。下表列出了一些化学键的键能E:
化学键
H—H
Cl—Cl
OO
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/(kJ·mol-1)
436
247
x
330
413
463
431

请回答下列问题:
(1)如图表示某反应的能量变化关系,则此反应为 (填“吸热”或“放热”)反应,其中ΔH= (用含有a、b的关系式表示)。 

(2)若图示中表示反应H2(g)+12O2(g)H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1,则b= kJ·mol-1,x= 。 
(3)历史上曾用“地康法”制氯气,这一方法是用CuCl2作催化剂,在450 ℃利用空气中的氧气与氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为 。若忽略温度和压强对反应热的影响,根据上题中的有关数据,计算当反应中有1 mol电子转移时,反应的能量变化为 。 
解析:(1)反应物的能量高于生成物,因此是放热反应。反应热为反应物断键吸收的能量与生成物成键放出的能量之差,即ΔH=(a-b) kJ·mol-1。(2)b表示H、O原子结合为气态水时的能量变化,其数值为463×2=926;436+12x-926=-241.8,则x=496.4。(3)根据题意易写出化学方程式。反应的ΔH=(496.4+431×4-247×2-463×4) kJ·mol-1=-125.6 kJ·mol-1,则转移1 mol电子时反应放出的能量为31.4 kJ。
答案:(1)放热 (a-b) kJ·mol-1
(2)926 496.4
(3)O2+4HCl2Cl2+2H2O 放出能量31.4 kJ

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