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- 2021-08-24 发布
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第一章 化学反应与能量
第三节 化学反应热的计算
1.在298 K时下述反应的有关数据:
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1=-110.5 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
则C(s)+CO2(g)===2CO(g)的ΔH为( )
A.+283.5 kJ·mol-1 B.+172.5 kJ·mol-1
C.-172.5 kJ·mol-1 D.-504 kJ·mol-1
解析:由已知热化学方程式可得:2C(s)+O2(g)===2CO(g)
ΔH=2ΔH1=-221 kJ·mol-1①
CO2(g)===C(s)+O2(g) ΔH-ΔH2=+393.5 kJ·mol-1②
依据盖斯定律,反应①+②可得:C(s)+CO2(g)===2CO(g)
ΔH=-221 kJ·mol-1+393.5 kJ·mol-1=+172.5 kJ·mol-1。
答案:B
2.根据盖斯定律判断如下图所示的物质转变过程中,正确的等式是( )
A.ΔH1=ΔH2=ΔH3=ΔH4
B.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4
解析:由盖斯定律知:ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4,D项正确。
答案:D
3.已知丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水,则放出的热量约为( )
A.55 kJ B.220 kJ
C.550 kJ D.1 108 kJ
解析:丙烷分子式是C3H8,1 mol丙烷完全燃烧会产生4 mol水,则丙烷完全燃烧产生1.8 g水,反应放出的热量为×2 215 kJ=55.375 kJ。
答案:A
4.已知:C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5 kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=-483.6 kJ·mol-1。
现有由炭粉和氢气组成的悬浮气0.2 mol,在氧气中完全燃烧,共放出63.53 kJ热量,则悬浮气中C与H2的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.2∶3 D.3∶2
解析:设悬浮气中炭粉的物质的量为x mol,氢气的物质的量为y mol,则解方程组得:x=0.1,y=0.1,即两者的物质的量之比为1∶1。
答案:A
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)。
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)由题图可知,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)+ 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的总热效应相等,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 =
(时间:40分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括7个小题,每小题8分,共56分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列关于盖斯定律的说法不正确的是( )
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同
B.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
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.根据盖斯定律,热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反应热
解析:根据盖斯定律,热化学方程式的ΔH,须由已知的化学反应经过合理的“变形”(如加减或乘除等),还要注意“+”“-”号的变化,得到热化学方程式的ΔH。
答案:D
2.已知H2(g)+Cl2 (g)===2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1,则反应HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的ΔH为( )
A.+184.6 kJ·mol-1 B.-92.3 kJ·mol-1
C.-369.2 kJ·mol-1 D.+92.3 kJ·mol-1
解析:据两热化学方程式的关系可知ΔH=-(-184.6 kJ·mol-1)×=+92.3 kJ·mol-1,D正确。
答案:D
3.已知热化学方程式:
C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1①
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2②
C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH3=+1.9 kJ·mol-1③
下列说法正确的是( )
A.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
B.金刚石比石墨稳定
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2
D.ΔH1>ΔH2
解析:由热化学方程式③中ΔH3=+1.9 kJ·mol-1>0得出石墨比金刚石稳定,故A项对,B项错;C项中正确结论应为ΔH3=ΔH2-ΔH1;ΔH1与ΔH2均小于零,石墨具有的能量低于金刚石,故都生成CO2时ΔH1<ΔH2,D项错。
答案:A
4.肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料,反应时N2O4为氧化剂,生成N2和水蒸气。已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g)
ΔH=+8.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-534.0 kJ·mol-1
下列表示肼与N2O4反应的热化学方程式,正确的是( )
A.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-542.7 kJ·mol-1
B.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 059.3 kJ·mol-1
C.N2H4(g)+N2O4(g)===N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1
D.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1
解析:根据盖斯定律,由②×2-①得2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 076.7 kJ·mol-1,故选D。
答案:D
5.在100 g碳不完全燃烧所得气体中,CO和CO2的体积比为1∶2,已知:
①C(s)+ O2(g)===CO(g)
ΔH1=-110.35 kJ·mol-1
②CO(g)+O2(g)===CO(g)
ΔH2=-282.57 kJ·mol-1
则与100 g碳完全燃烧相比,损失的热量是( )
A.392.92 kJ B.2 489.42 kJ
C.784.92 kJ D.3 274.3 kJ
解析:所谓不完全燃烧就是指碳燃烧生成了CO,没有完全生成CO2,而损失的能量就是这部分CO燃烧生成CO2所释放的能量。100 g碳不完全燃烧得到CO气体的物质的量为100 g÷(12 g·mol-1)×1/3=25/9 mol,由热化学方程式②可知,1 mol CO燃烧生成CO2放出282.57 kJ的热量,则可求得损失的热量是25/9 mol×282.57 kJ·mol-1=784.92 kJ,故C选项正确。
答案:C
6.已知:Cu(s)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+H2(g) ΔH1
2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3
则反应Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+2H2O(l)的ΔH是( )
A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
B.ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3
C.ΔH=ΔH1+2ΔH2+2ΔH3
D.ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3
解析:根据待求热化学方程式,将已知热化学方程式进行处理:
Cu(s)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+H2(g) ΔH1
H2O2(l)===H2O(l)+O2(g) ΔH2
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH3
然后将三个热化学方程式相加,得Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
答案:A
7.已知C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热ΔH分别是-1 411.0 kJ·mol-1和-1 366.8 kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为( )
A.-44.2 kJ·mol-1 B.+44.2 kJ·mol-1
C.-330 kJ·mol-1 D.+330 kJ·mol-1
解析:由题意知
①C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH1=-1 411.0 kJ·mol-1
②C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH2=-1 366.8 kJ·mol-1
③C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH
由盖斯定律,得:③=①-②,则ΔH=ΔH1-ΔH2=-1 411.0 kJ·mol-1-(-1 366.8 kJ·mol-1)=-44.2 kJ·mol-1,故选A。
答案:A
二、非选择题(本题包括2个小题,共44分)
8.(22分)已知下列两个热化学方程式:
H2(g)+O2(g)===H2O(l)
ΔH=-285.0 kJ·mol-1
C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1
(1)实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol,完全燃烧生成液态水时放热6 262.5 kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比为________。
(2)已知:H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式:_________________________
_____________________________________________________。
解析:(1)设H2、C3H8的物质的量分别为n1 mol、n2 mol,则
解得:由相同p、T时,===1∶1。(2)由H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,则4 mol H2O(l)变为气态水吸热为176 kJ,故C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 044.0 kJ·mol-1。
答案:(1)1∶1 (2)C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 044 kJ·mol-1
9.(22分)研究化学反应中的能量变化有重要意义。请根据学过的知识回答下列问题:
(1)已知一氧化碳与水蒸气反应过程的能量变化如下图所示:
①反应的热化学方程式为_______________________________。
②已知:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=+131 kJ·mol-1
则C(s)+CO2(g)===2CO(g) ΔH=________。
(2)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能
量。已知:N≡N键的键能是948.9 kJ·mol-1,H—H键的键能是436.0 kJ·mol-1;N—H键的键能是391.55 kJ·mol-1。则N2(g)+H2(g)===NH3(g)。ΔH=________。
解析:(1)由能量变化图示可知该反应的热化学方程式为:①CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41 kJ·mol-1;②将C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)减去CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g),整理可得:C(s)+CO2(g)===2CO(g) ΔH=+172 kJ·mol-1;(2)根据键能的定义及与反应热的关系可知:ΔH=×948.9 kJ·mol-1+×436.0 kJ·mol-1
-3×391.55 kJ·mol-1=-46.2 kJ·mol-1。
答案:(1)①CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41 kJ·mol-1 ②+172 kJ·mol-1
(2)-46.2 kJ·mol-1
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