2019_2020学年高中化学第1章化学反应与能量第3节化学反应热的计算课后提能层级练新人教版选修4.doc

　第三节　化学反应热的计算
课后提能 层级练

1．下列关于盖斯定律描述不正确的是(　　)
A．化学反应的反应热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反应热
D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热
解析：选A　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．假定反应体系的始态为S，终态为L，它们之间变化如图所示：SL，则下列说法不正确的是(　　)
A．若ΔH1<0，则ΔH2>0
B．若ΔH1<0，则ΔH2<0
C．ΔH1和ΔH2的绝对值相等
D．ΔH1＋ΔH2＝0
解析：选B　正、逆反应的ΔH数值相等，符号相反。若ΔH1<0，则ΔH2一定大于0，B错误。
3．根据以下三个热化学方程式：
2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－Q2 kJ·mol－1
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g)　ΔH＝－Q3 kJ·mol－1
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是(　　)
A．Q1>Q2>Q3　　　　　 B．Q1>Q3>Q2
C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3
解析：选A　设已知三个方程式分别为①②③，则①②相比，可知①为H2S完全燃烧的热化学方程式，故放出热量比②多，即Q1>Q2；②③相比，H2O的状态不同，因为等量的水，H2O(l)比H2O(g)能量低，故放出热量Q2>Q3，则有Q1>Q2>Q3。
4．已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJ/mol，当它氧化生成1 g水时放出的热量是(　　)
A．26.0 kJ B．51.9 kJ
C．155.8 kJ D．467.3 kJ
解析：选A　葡萄糖的燃烧热的热化学方程式：
C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 804 kJ/mol，由此可知，生成6 mol×18 g/mol＝108 g水放出2 804 kJ热量，则生成1 g水时放出的热量为2 804 kJ÷108≈26.0 kJ。
5．已知热化学方程式：
H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋241.8 kJ/mol
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
当1 g液态水变为水蒸气时，其热量变化是(　　)
A．ΔH＝＋88 kJ/mol B．ΔH＝＋2.44 kJ/mol
C．ΔH＝－4.98 kJ/mol D．ΔH＝－44 kJ/mol
解析：选B　将两式相加得H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ/mol，所以每1 g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为 kJ＝2.44 kJ。
6．已知：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋130 kJ·mol－1
②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1
断开1 mol H—H键、O===O键分别需要吸收436 kJ、496 kJ的热量，则断开1 mol O—H键需要吸收的热量为(　　)
A．332 kJ B．118 kJ
C．462 kJ D．360 kJ
解析：选C　热化学方程式①×2－热化学方程式②得2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH＝[(＋130)×2－(－220)] kJ·mol－1＝＋480 kJ·mol－1＝4E(O—H)－E(O===O)－2E(H—H)＝4E(O—H)－496 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1，解得E(O—H)＝462 kJ·mol－1，C正确。
7．某同学发现在灼热的煤炭上洒少量水，煤炉中会产生淡蓝色火焰，煤炭燃烧更旺，因此该同学得出结论“煤炭燃烧时加少量水，可使煤炭燃烧放出更多的热量。”(已知煤炭的燃烧热ΔH为－393.15 kJ·mol－1，氢气的燃烧热ΔH为－242 kJ·mol－1，一氧化碳的燃烧热ΔH为－283 kJ·mol－1)
(1)写出该同学看到燃烧现象所涉及的所有反应的热化学方程式：
________________________________________________________________。
(2)你认为该同学的结论是否正确，请简要说明其理由：________________。
答案：(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.15 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－242 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol－1
C(g)＋H2O(l)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.85 kJ·mol－1
(2)不正确。根据盖斯定律，反应过程中的热效应与途径无关，只与反应物和生成物的状态有关
8．(2019·安泽高二检测)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360 kJ，所以P与Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为P(s)＋Cl2(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)＋Cl2(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　＝

1．在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2＞Q1的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－Q1 kJ/mol,2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－Q2 kJ/mol
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－Q1 kJ/mol，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－Q2 kJ/mol
C．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－Q1 kJ/mol，C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－Q2 kJ/mol
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－Q1 kJ/mol，H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝－Q2 kJ/mol
解析：选C　A项，生成H2O(l)放出热量多，Q1＞Q2；B项，S(g)燃烧生成SO2(g)放出热量多，Q1＞Q2；C项，碳燃烧生成CO2比生成CO时放出热量多，Q1＜Q2；D项，生成2 mol HCl比生成1 mol HCl时放出热量多，Q1＞Q2。
2．灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：
①Sn(白，s)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g)　ΔH1
②Sn(灰，s)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g)　ΔH2
③Sn(灰，s)Sn(白，s)　ΔH3＝＋2.1 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．ΔH1＞ΔH2
B．锡在常温下以灰锡状态存在
C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D．锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中，会自行毁坏
解析：选D　由③知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的，ΔH3＝ΔH2－ΔH1>0，则ΔH2>ΔH1，当温度低于13.2 ℃时Sn(白)自动转化为Sn(灰)，而灰锡是以粉末状存在，所以A、B、C都错，只能选D。
3．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
解析：选D　①－②得2C(s)＋2H2O(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1－(－483.6 kJ·mol－1)＝＋262.6 kJ·mol－1，则C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH＝(＋262.6 kJ·mol－1)÷2＝＋131.3 kJ·mol－1。
4．根据下列热化学方程式：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ/mol
③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－870.3 kJ/mol
可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(　　)
A．ΔH＝＋244.1 kJ/mol B．ΔH＝－488.3 kJ/mol
C．ΔH＝－996.6 kJ/mol D．ΔH＝＋996.6 kJ/mol
解析：选B　由①×2＋②×2－③可得2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)　ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2－ΔH3＝2×(－393.5 kJ/mol)＋2×(－285.8 kJ/mol)－(－870.3 kJ/mol)＝－488.3 kJ/mol。
5．用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
下列说法不正确的是(　　)
A．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJ
B．由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH<－574 kJ·mol－1
C．反应①②转移的电子数相同
D．反应②中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol
解析：选D　根据盖斯定律，将①②相加得到如下热化学方程式：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867 kJ·mol－1，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，放出的热量为0.2 mol×867 kJ·mol－1＝173.4 kJ；由于气态水生成液态水会放出热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则ΔH越小，即ΔH<－574 kJ·mol－1；反应②中每1 mol CH4反应完全时转移的电子总数为8 mol,4.48 L CH4的物质的量无法求算，因为没有指明气体的温度和压强。
6．肼(N2H4)可作为火箭发动机的燃料。有关肼化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol 化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O===O为500、N—N为154，计算断裂 1 mol N—H键所需的能量。

解析：由图知N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol－1
设断裂1 mol N—H键所需能量为x，
则有154 kJ＋4x＋500 kJ－2 752 kJ＝－534 kJ，
求得x＝391 kJ。
答案：391 kJ
7．试运用盖斯定律回答下列问题：
(1)已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH1＝－Q1 kJ/mol
C2H5OH(g)===C2H5OH(l)　ΔH2＝－Q2 kJ/mol
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH3＝－Q3 kJ/mol
若使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为________kJ。
(2)碳(s)在氧气供应不充足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)＋O2(g)=== CO(g)的ΔH。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH，计算时需要测得的实验数据有________。
解析：(1)将方程式依次编号为①②③，则①×3＋③－②可得C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH4＝－(3Q1－Q2＋Q3) kJ/mol
所以若使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，整个过程中放出的热量为(3Q1－Q2＋Q3) kJ。
(2)利用盖斯定律计算反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH，需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。
答案：(1)3Q1－Q2＋Q3(2)碳和CO的燃烧热
8．将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。炼铁高炉中发生的关键反应如下：
C(s)＋O2(g)=== CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol
CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH＝＋172.46 kJ/mol
Fe2O3＋CO―→Fe＋CO2
若已知：2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH＝－824.21 kJ/mol
根据上面三个热化学方程式，回答下列问题：
(1)CO的燃烧热为________；写出其热化学方程式_________________。
(2)高炉内Fe2O3被CO还原为Fe的热化学方程式为__________________。
(3)炼制1 t(吨)含铁96%的生铁所需焦炭的理论用量是________t，实际生产中所需焦炭远高于理论用量，其原因是____________________________________。
解析：由题意：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol
②CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2＝＋172.46 kJ/mol
③2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3＝－824.21 kJ/mol
④CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4
⑤Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH5
根据盖斯定律：
(1)④＝(①－②)，所以ΔH4＝(ΔH1－ΔH2)＝
(－393.5 kJ/mol－172.46 kJ/mol)＝－282.98 kJ/mol。
(2)⑤＝3×④－③，所以ΔH5＝ΔH4×3－ΔH3＝(－282.98 kJ/mol)×3－(－824.21 kJ/mol)＝－24.73 kJ/mol。
(3)设CO的质量为x，
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
　　　　84　　　112
　　　　x　　　0.96 t
x＝0.72 t
设C的质量为y，
2C＋O22CO
24　　　　　56
y　　　　　0.72 t
y≈0.31 t，
在实际生产中焦炭没有被充分利用，所以实际生产中所需焦炭远高于理论用量。
答案：(1)282.98 kJ/mol　CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.98 kJ/mol
(2)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH＝－24.73 kJ/mol
(3)0.31　焦炭没有被充分利用(或其他合理说法也正确)

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