2019屆高考化學(xué)全冊精準(zhǔn)培優(yōu)專練(打包22套).zip
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培優(yōu)點(diǎn)十一 熱化學(xué)方程式的書寫
一.幾種情形下的熱化學(xué)方程式的書寫
1.熱化學(xué)方程式判斷正誤
典例1.已知充分燃燒a g乙炔氣體時(shí)生成1 mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水,并放出熱量b kJ,則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2b kJ·mol?1
B.C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=+2b kJ·mol?1
C.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-4b kJ·mol?1
D.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+b kJ·mol?1
【解析】 放熱反應(yīng)中ΔH<0,所以B、D錯(cuò)誤;生成1 mol CO2時(shí)放出b kJ 的熱量,所以,生成4 mol CO2時(shí)放出的熱量為4b kJ,所以C正確。
【答案】C
2.鍵能與熱化學(xué)方程式書寫
典例2.下表中列出了25℃、101kPa時(shí)一些物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)。
物質(zhì)
CH4
C2H2
H2
燃燒熱(kJ·mol?1)
890.3
1 299.6
285.8
已知鍵能:C-H鍵 413.4 kJ·mol?1、H-H鍵 436.0 kJ·mol?1。
則下列敘述正確的是( )
A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ·mol?1
B.C≡C鍵的鍵能為796.0 kJ·mol?1
C.C-H鍵鍵長小于H-H鍵鍵長
D.2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g) ΔH=-376.4 kJ·mol?1
【解析】A項(xiàng),生成的水應(yīng)為液態(tài);B項(xiàng),C原子半徑大于H原子半徑,故C—H鍵鍵長大于H—H鍵鍵長;由蓋斯定律和已知數(shù)據(jù)可得2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g) ΔH=+376.4 kJ·mol?1,由鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系可知376.4 kJ·mol?1=8×413.4 kJ·mol?1-2×413.4 kJ·mol?1-x-3×436.0 kJ·mol-1,解得x=796.0 kJ·mol?1,故B項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【答案】B
3.圖像與熱化學(xué)方程式書寫
典例3.依據(jù)下圖判斷,下列說法正確的是( )
A.2 mol H2(g)與1 mol O2(g)所具有的總能量比2 mol H2O(g)所具有的總能量低
B.氫氣的燃燒熱為ΔH=-241.8 kJ·mol?1
C.液態(tài)水分解的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol?1
D.H2O(g)變成H2O(l)時(shí),斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量
【解析】A項(xiàng),觀察題圖知,2 mol H2(g)與1 mol O2(g)所具有的總能量比2 mol H2O(g)所具有的總能量高;B項(xiàng),氫氣的燃燒熱是指1 mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)所放出的能量,氫氣的燃燒熱為ΔH=-285.8 kJ·mol?1;D項(xiàng),H2O(g)變成H2O(l)是物理變化,不涉及化學(xué)鍵的斷裂與形成。
【答案】C
4.蓋斯定律與熱化學(xué)方程式書寫
典例4.氫氣不僅是新能源,也是重要的化工原料。氫氣可由甲烷制備:CH4(g)+H2O(l)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+250.1 kJ·mol?1,已知298 K時(shí),CH4(g)、CO(g)的燃燒熱分別為890 kJ·mol?1、283 kJ·mol?1。寫出氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式_________________________________________________。
【解析】CH4(g)+H2O(l)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+250.1 kJ·mol?1①;CH4(g)、CO(g)的燃燒熱的熱化學(xué)方程式分別為CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol?1②;CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol?1③;根據(jù)蓋斯定律,由(②-①-③)/3得H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.7 kJ·mol?1。
【答案】H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.7 kJ·mol?1
二.對點(diǎn)增分集訓(xùn)
1.已知在398 K、1×105 Pa條件下,2 mol H2燃燒生成水蒸氣放出484 kJ熱量,下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.H2O(g)===H2(g)+O2(g) ΔH=+242 kJ·mol?1
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-484 kJ·mol?1
C.H2(g)+O2 (g)===H2O(g) ΔH=+242 kJ·mol?1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O (g) ΔH=+484 kJ·mol?1
【解析】選項(xiàng)B中生成物水的狀態(tài)表述錯(cuò)誤,產(chǎn)物水應(yīng)為氣態(tài);選項(xiàng)C和D中反應(yīng)熱ΔH的符號錯(cuò)誤,放熱反應(yīng)應(yīng)用負(fù)號“-”表示。
【答案】A
2.下列熱化學(xué)方程式中正確的是( )
A.甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol?1,則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol?1
B.500℃、30 MPa下,將0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g)放熱19.3 kJ,其熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·mol?1
C.HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH=-57.3 kJ·mol?1,則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH=2×(-57.3) kJ·mol?1
D.在101 kPa時(shí),2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.8 kJ 熱量,氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol?1
【解析】燃燒熱要求產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物,水必須是液態(tài),A錯(cuò)誤;合成氨為可逆反應(yīng),故放出19.3 kJ熱量時(shí)生成NH3的物質(zhì)的量小于1 mol,因此N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<-38.6 kJ·mol?1;B錯(cuò)誤;中和熱是指強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量,而與生成水的物質(zhì)的量的多少無關(guān),C錯(cuò)誤;2 g H2的物質(zhì)的量為1 mol,故2 mol H2燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出熱量應(yīng)為571.6 kJ,D正確。
【答案】D
3.天然氣燃燒不完全會(huì)產(chǎn)生有毒氣體CO,又知CO和CH4燃燒的熱化學(xué)方程式分別為
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol?1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol?1
又知由1 mol H2與O2反應(yīng)生成液態(tài)H2O比生成氣態(tài)H2O多放出44 kJ的熱量。則下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A.2CH4(g)+O2(g)===CO2(g)+CO(g)+4H2O(l) ΔH=-1214 kJ·mol?1
B.2CH4(g)+O2(g)===CO2(g)+CO(g)+4H2O(g) ΔH=-1038 kJ·mol?1
C.3CH4(g)+5O2(g)===CO2(g)+2CO(g)+6H2O(l) ΔH=-1538 kJ·mol?1
D.3CH4(g)+5O2(g)===CO2(g)+2CO(g)+6H2O(g) ΔH=-1840 kJ·mol?1
【解析】根據(jù)題意寫出有關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:①2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH1=-566 kJ·mol?1;②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-890 kJ·mol?1;③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol?1;④CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH4;⑤CH4(g)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) ΔH5;④=②-③×2,可求ΔH4=-890 kJ·mol?1+88 kJ·mol?1=-802 kJ·mol?1;⑤=②-①×,可求ΔH5=-890 kJ·mol?1+283 kJ·mol?1=-607 kJ·mol?1。A項(xiàng)中,ΔH=ΔH2+ΔH5=-1497 kJ·mol?1;同理,B項(xiàng)中ΔH為-1321 kJ·mol?1,C項(xiàng)中ΔH為-2104 kJ·mol?1,D項(xiàng)中ΔH為-1840 kJ·mol?1。
【答案】D
4.化學(xué)反應(yīng)N2+3H22NH3的能量變化如圖所示,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是( )
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=2(a-b-c)kJ·mol?1
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=2(b-a)kJ·mol?1
C.N2(g)+H2(g)NH3(g) H=(b+c-a)kJ·mol?1
D.N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=(a+b)kJ·mol?1
【解析】由圖可以看出,△E為反應(yīng)的活化能,反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的活化能減生成物的活化能,所以N2(g)+H2(g)NH3(g) △H=(a-b)kJ·mol?1,即N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-2(b-a)kJ·mol?1,故BD錯(cuò)誤;而1mol的NH3(g)轉(zhuǎn)化為1mol的NH3(l)放出的熱量為ckJ,根據(jù)蓋斯定律有:N2(g)+H2(g)NH3(l) △H =(a-b-c)kJ·mol?1,即:N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=2(a-b-c) kJ·mol?1,故A正確,C錯(cuò)誤;故選:A。
【答案】A
5.在25℃、1.01×105 Pa下,將22 g CO2通入到750 mL 1.0 mol·L?1的NaOH溶液中充分反應(yīng),放出x kJ熱量。在該條件下1 mol CO2通入到2 L 1.0 mol·L?1的NaOH溶液中充分反應(yīng),放出y kJ熱量,則CO2與NaOH反應(yīng)生成NaHCO3的熱化學(xué)方程式為( )
A.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH=-(2y-x) kJ·mol?1
B.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH=-(4x-y) kJ·mol?1
C.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH=-(2x-y) kJ·mol?1
D.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH=-(8x-2y) kJ·mol?1
【解析】根據(jù)題意,22 g CO2通入750 mL 1.0 mol·L?1的NaOH溶液中充分反應(yīng),n(CO2)=0.5 mol,n(NaOH)=1.0 mol·L?1×0.75 L=0.75 mol,該反應(yīng)既生成碳酸鈉又生成碳酸氫鈉,方程式為2CO2+3NaOH===NaHCO3+Na2CO3+H2O,由0.5 mol CO2反應(yīng)放出熱量為x kJ,則2 mol CO2反應(yīng)放出熱量為4x kJ,即熱化學(xué)方程式為2CO2(g)+3NaOH(aq)===NaHCO3(aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=-4x kJ·mol?1①,又1 mol CO2通入2 L 1.0 mol·L?1 NaOH溶液中充分反應(yīng)放出y kJ的熱量,則熱化學(xué)方程式為2NaOH(aq)+CO2(g)===Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=-y kJ·mol?1②,由蓋斯定律可知,①-②可得,NaOH(aq)+CO2(g)===NaHCO3(aq) ΔH=-(4x-y) kJ·mol?1。
【答案】B
6.硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣,目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮?dú)夂退?,其反?yīng)機(jī)理為
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
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為___________________________。
【解析】根據(jù)蓋斯定律,(①+②)×即可得出答案。
【答案】CH4(g)+2NO2(g)===CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ΔH=-867 kJ·mol?1
7.參考下列圖表和有關(guān)要求回答問題:
(1)圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,若在反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,E1的變化是________(填“增大”、“減小”或“不變”,下同),ΔH的變化是________。請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:_____________________________________________________。
(2)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·mol?1
②CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol?1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1
則甲醇燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_______________________________________。
(3)下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù):
化學(xué)鍵
P—P
P—O
O==O
P==O
鍵能/kJ·mol-1
a
b
c
x
已知1 mol白磷(P4)完全燃燒放熱為d kJ,白磷及其完全燃燒的生成物結(jié)構(gòu)如上圖Ⅱ所示,則上表中x=__________________kJ·mol-1(用含有a、b、c、d的代數(shù)式表示)。
【解析】(1)觀察圖形,E1應(yīng)為反應(yīng)的活化能,加入催化劑反應(yīng)的活化能降低,但是ΔH不變;1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO的反應(yīng)熱數(shù)值即反應(yīng)物和生成物的能量差,因此該熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol?1。(2)方程式3×②-①×2+③×2得:CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=3×(-192.9 kJ·mol?1)-2×49.0 kJ·mol?1+2×(-44 kJ·mol?1)=-764.7kJ·mol?1。(3)反應(yīng)熱=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和,即6a+5c-(4x+12b)=-d,可得x=(6a+5c+d-12b)。
【答案】(1)減小 不變 NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol?1
(2)CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7 kJ·mol?1
(3)(6a+5c+d-12b)
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