2019屆高考化學全冊精準培優(yōu)專練(打包22套).zip
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培優(yōu)點十二 反應熱的計算
一.反應熱的計算
1.鍵能與反應熱
典例1.已知:①1mol H2分子中化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量;②1 mol I2蒸氣中化學鍵斷裂時需要吸收151 kJ的能量;③由H和I形成1mol HI氣態(tài)分子時釋放299kJ的能量。下列熱化學方程式正確的是( )
A.2HI(g)===H2(g)+I2(g) ΔH=+11kJ·mol?1
B.H2(g)+I2(g)===HI(g) ΔH=-11 kJ·mol?1
C.H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH=+288 kJ·mol?1
D.H2(g)+I2(g)===HI(g) ΔH=-144 kJ·mol?1
【解析】從題給信息知鍵能:E(H2)=436 kJ·mol?1,E(I2)=151 kJ·mol?1,E(HI)=299 kJ·mol?1,則H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH=E(H2)+E(I2)-2E(HI)=(436+151-2×299)kJ·mol?1=-11 kJ·mol?1,則2HI(g)===H2(g)+I2(g) ΔH=+11 kJ·mol?1。
【答案】A
2.蓋斯定律與反應熱
典例2.由金紅石(TiO2)制取單質Ti,涉及的步驟為
TiO2―→TiCl4Ti
已知:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2
③TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g) ΔH3
則反應 TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH為( )
A.ΔH3+2ΔH1-2ΔH2 B.ΔH3+ΔH1 -ΔH2
C.ΔH3+2ΔH1-ΔH2 D.ΔH3+ΔH1 -2ΔH2
【解析】2×①-②+③,得到:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=2ΔH1-ΔH2+ΔH3,C正確。
【答案】C
3.蓋斯定律與熱化學方程式
典例3.在一定條件下,CH4可與NOx反應除去NOx,已知有下列熱化學方程式:
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol?1
②N2(g)+2O2(g) ===2NO2(g) ΔH2=+67.0 kJ·mol?1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-41.0 kJ·mol?1
則CH4(g)+2NO2(g) ===CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ΔH=____________。
【解析】由蓋斯定律知①-②-2×③可得目標方程式。故ΔH=ΔH1-ΔH2-2ΔH3=[-890.3-(+67.0)-2×(-41.0)]kJ·mol?1=-875.3 kJ·mol?1。
【答案】-875.3 kJ·mol?1
二.對點增分集訓
1.肼(H2N-NH2)是一種高能燃料,有關化學反應的能量變化如圖所示。已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量(kJ):N≡N鍵為942、O=O鍵為500、N-N鍵為154,則斷裂1 mol N-H鍵所需的能量(kJ)是( )
A.194 B.391 C.516 D.658
【解析】ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能,由圖可知N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ·mol?1。設斷裂1mol N—H鍵所需能量為x kJ,則154kJ+4x kJ+500kJ-2752kJ=-534kJ,可求得x=391,故選B。
【答案】B
2.已知:①1mol H2中化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量;②1mol Cl2中化學鍵斷裂時需要吸收243 kJ的能量;③由氫原子和氯原子形成1mol HCl時釋放431kJ的能量。下列敘述正確的是( )
A.氫氣和氯氣反應生成氯化氫氣體的熱化學方程式是 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
B.氫氣和氯氣反應生成2mol氯化氫氣體,反應的ΔH=+183 kJ·mol?1
C.氫氣和氯氣反應生成2mol氯化氫氣體,反應的ΔH=-183 kJ·mol?1
D.氫氣和氯氣反應生成1mol氯化氫氣體,反應的ΔH=-183 kJ·mol?1
【解析】根據反應熱的含義,形成2mol H-Cl鍵放出熱量431×2 kJ,斷裂1mol H-H和Cl-Cl鍵分別吸收熱量436 kJ、243 kJ,故ΔH=(436+243-431×2) kJ·mol?1=-183 kJ·mol?1。
【答案】C
3.已知反應:H2(g)+Br2(l)===2HBr(g) ΔH=-72 kJ·mol?1,蒸發(fā)1 mol Br2(l)需要吸收的能量為30 kJ,
其他相關數據如下表所示:
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1mol分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ
436
a
369
則表中a為( )
A.404 B.260 C.230 D.200
【解析】由H2(g)+Br2(l) ===2HBr(g) ΔH=-72 kJ·mol?1;Br2(l) ===Br2(g) ΔH=+30 kJ·mol-1可得出H2(g)+Br2(g)===2HBr(g) ΔH=(-72kJ·mol?1)-(+30 kJ·mol?1)=-102kJ·mol?1,又該反應的ΔH=(436+a-2×369)kJ·mol?1=-102kJ·mol?1,所以a=200。
【答案】D
4.硫及其化合物的轉化關系如圖所示(反應條件已省略),下列說法正確的是( )
A.ΔH1=ΔH2+ΔH3
B.圖中涉及的反應均為化合反應
C.途徑①發(fā)生氧化還原反應,H2O2既被氧化又被還原
D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,則2H2O2(aq) ===2H2O(l)+O2(g)為吸熱反應
【解析】A項,由于途徑①與途徑②只有終態(tài)一致而始態(tài)不同,故ΔH1≠ΔH2+ΔH3;C項,途徑①中H2O2只作氧化劑,被還原;D項,由蓋斯定律知途徑①-途徑②得H2O2(aq)===H2O(l)+O2(g) ΔH=ΔH1-(ΔH2+ΔH3)<0,故該反應為放熱反應。
【答案】B
5.常溫下,0.01 mol·L?1 MOH溶液的pH為10。已知:2MOH(aq)+H2SO4(aq)===M2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH1=-24.2 kJ·mol?1;H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH2=-57.3kJ·mol?1。則MOH在水溶液中電離的ΔH
為( )
A.+33.1kJ·mol?1 B.+45.2kJ·mol?1 C.-81.5kJ·mol?1 D.-33.1kJ·mol?1
【解析】根據題中0.01mol·L?1 MOH溶液的pH=10,知MOH為弱堿,MOH溶液與硫酸的中和反應可以看作兩個過程:MOH(aq) ===M+(aq)+OH-(aq) ΔH、H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH2,根據蓋斯定律知ΔH1=2(ΔH+ΔH2),則ΔH=ΔH1-ΔH2=(-24.2kJ·mol?1)×-(-57.3kJ·mol?1)=+45.2kJ·mol?1,B項正確。
【答案】B
6.已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=?1 275.6 kJ·mol?1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol?1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol?1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學方程式:___________________________________。
【解析】依據蓋斯定律①-②得到2CH3OH(l)+2O2(g)===2CO(g)+4H2O(g) ΔH=-709.6 kJ·mol?1;化簡得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學方程式:CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(g) ΔH=-354.8 kJ·mol?1。
【答案】CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(g) ΔH=-354.8 kJ·mol?1
7.目前“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題。甲烷自熱重整是一種先進的制氫方法,其反應方程式為CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)。閱讀下圖,計算該反應的反應熱ΔH=________kJ·mol?1。
【解析】設圖像中甲烷燃燒的反應熱為ΔH1,二氧化碳生成一氧化碳和氧氣的反應熱為ΔH2,氫氣燃燒的反應熱為ΔH3,則CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)的反應熱ΔH=ΔH1+ΔH2-3ΔH3=-846.3kJ·mol?1+282kJ·mol?1-3×(-241.8kJ·mol?1)=+161.1kJ·mol?1。
【答案】+161.1
8.應對霧霾污染、改善空氣質量需要從多方面入手,如開發(fā)利用清潔能源。甲醇是一種可再生的清潔能源,具有廣闊的開發(fā)和應用前景。
已知:①CH3OH(g)+H2O(l)===CO2(g)+3H2(g) ΔH=+93.0 kJ·mol?1;②CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=?192.9 kJ·mol?1;③CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH=-38.19 kJ·mol?1則表示CH3OH燃燒熱的熱化學方程式為_______________________________。
【解析】根據蓋斯定律,由②×3-①×2-③,可得CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=?192.9 kJ·mol?1×3-93.0kJ·mol?1×2-(-38.19 kJ·mol?1)=-726.51kJ·mol?1。
【答案】CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51 kJ·mol?1
9.(1)如下圖所示表示的是NO2和CO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式:_____________________________________________________________。
(2)已知:
①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJ· mol?1
②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJ· mol?1
③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19 kJ· mol?1
請寫出CO還原FeO的熱化學方程式:_________________________________。
【解析】(1)根據能量變化示意圖,此反應是放熱反應,熱化學反應方程式:NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=(134-368) kJ· mol?1=-234kJ· mol?1。(2)(3×①-②-2×③)/6得到:FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=?11 kJ· mol?1。
【答案】(1)NO2(g)+CO(g)===NO(g)+CO2(g) ΔH=-234kJ· mol?1
(2)FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=?11 kJ· mol?1
10.已知:
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=a kJ·mol?1
②CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH=b kJ·mol?1
③Si(s)+O2(g)===SiO2(s) ΔH=c kJ·mol?1
工業(yè)上生產粗硅的熱化學方程式為____________________________________。
【解析】根據蓋斯定律,①+②-③得:2C(s)+SiO2(s)===2CO(g)+Si(s) ΔH=(a+b-c)kJ·mol?1。
【答案】2C(s)+SiO2(s)===2CO(g)+Si(s) ΔH=(a+b-c)kJ·mol?1
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