2020-2021学年第二节 反应热的计算课时作业

这是一份2020-2021学年第二节 反应热的计算课时作业，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题
1．已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·ml－1，则反应HCl(g)===eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)Cl2(g)的ΔH为( D )
A．＋184.6 kJ·ml－1 B．－92.3 kJ·ml－1
C．－369.2 kJ·ml－1 D．＋92.3 kJ·ml－1
解析：依据热化学方程式的书写原则和方法，已知热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·ml－1，改变方向，焓变变为正值，方程式系数除以2，焓变也除以2，得热化学方程式为：HCl(g)===eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)Cl2(g) ΔH＝＋92.3 kJ·ml－1，故选D。
2．已知298 K时，合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.0 kJ·ml－1，将此温度下的1 ml N2和3 ml H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量为(假定测量过程中没有能量损失) ( D )
A．一定大于92.0 kJ B．无法确定
C．一定等于92.0 kJ D．一定小于92.0 kJ
解析：合成氨是可逆反应，反应物不能完全转化，热化学方程式中的焓变是生成物与反应物的能量差，1 ml N2和3 ml H2不能完全转化为氨气，所以放热少于92 kJ，故选D。
3．已知：
①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝b kJ·ml－1
③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH3＝c kJ·ml－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝d kJ·ml－1
则a、b、c、d的关系正确的是( C )
A．ad>0
C．2a＝b<0 D．2c＝d>0
解析：反应①和③相比，③放出热量多，a大于c，A项错；氢气的燃烧是放热反应，b和d均为负值，B项错；反应②是①的二倍，故b＝2a，而且燃烧放热，即b＝2a<0，C项正确；氢气的燃烧是放热反应，c和d均为负值，故D项错误。
4．在25 ℃、101 kPa条件下，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·ml－1、285.8 kJ·ml－1、870.3 kJ·ml－1，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( A )
A．－488.3 kJ·ml－1 B．＋488.3 kJ·ml－1
C．－191 kJ·ml－1 D．＋191 kJ·ml－1
解析：据燃烧热，则有：
①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1，②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·ml－1，③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－870.3 kJ·ml－1，由盖斯定律可知，①×2＋②×2－③可得反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)
ΔH＝2×(－285.8 kJ·ml－1)＋2×(393.5 kJ·ml－1)＋870.3 kJ·ml－1＝－488.3 kJ·ml－1，故选A。
5．钛被称为“第三金属”。用钛合金制成的“钛潜艇”，可潜入4 500米的深度。“钛飞机”坚实又轻便，时速每小时可超过300千米。在航天事业中，钛可制成飞船的“外衣”，防高温的侵袭。
将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知：
TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)
ΔH＝＋140.5 kJ·ml－1
C(石墨，s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5 kJ·ml－1
则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(石墨，s)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是( D )
A．＋80.5 kJ·ml－1 B．＋30.0 kJ·ml－1
C．－30.0 kJ·ml－1 D．－80.5 kJ·ml－1
解析：按题干顺序给两个热化学方程式编号为①②，根据盖斯定律，①＋②×2，得到TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(石墨，s)===TiCl4(l)＋2CO(g) ΔH＝－80.5 kJ·ml－1。
6．半导体工业用石英砂作原料通过三个重要反应生产单质硅：
①SiO2(s)＋2C(s)===Si(s)＋2CO(g)
(石英砂) (粗硅)
ΔH＝＋682.44 kJ·ml－1
②Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(g) ΔH＝－657.01 kJ·ml－1
③SiCl4(g)＋2Mg(s)===2MgCl2(s)＋Si(s)
(纯硅)
ΔH＝－625.63 kJ·ml－1
生产1.00 kg纯硅的总反应热约为( D )
A．2.43×104 kJ B．－2.35×104 kJ
C．－2.23×104 kJ D．－2.14×104 kJ
解析：利用盖斯定律将①＋②＋③可得：
SiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＋2Mg(s)===Si(s)＋2CO(g)＋2MgCl2(s) ΔH＝－600.2 kJ·ml－1
生产1.00 kg纯硅时总反应热为－600.2 kJ·ml－1×eq \f(1.00×103 g,28 g·ml－1)≈－2.14×104 kJ。
二、非选择题
7．断开1 ml 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：
请回答下列问题：
(1)如图表示某反应的能量变化关系，则该反应为__放热__(填“吸热”或“放热”)反应，其中ΔH＝__(a－b)kJ·ml－1__(用含有a、b的关系式表示)。
(2)若图示中表示反应H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·ml－1，则b＝__926__ kJ·ml－1，x＝__496.4__kJ·ml－1。
(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 ℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气，反应的化学方程式为__O2＋4HCleq \(=====,\s\up7(450℃),\s\d5(催化剂))2Cl2＋2H2O__。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 ml电子转移时，反应的能量变化为__放出能量31.4 kJ__。
解析：(1)反应物的能量高于生成物，因此是放热反应。反应热为反应物与生成物的能量之差，即ΔH＝(a－b)kJ·ml－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＋eq \f(1,2)x－926＝－241.8，则x＝496.4。(3)根据题意写出方程式。反应的ΔH＝(496.4＋431×4－247×2－463×4)kJ·ml－1＝－125.6 kJ·ml－1，则转移1 ml电子时反应放出的能量为31.4 kJ。
8．黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一，反应的化学方程式为4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2。在25 ℃和101 kPa时，1 ml FeS2(s)完全燃烧生成Fe2O3(s)和SO2(g)时放出853 kJ的热量。这些热量(工业中叫做“废热”)在生产过程中得到了充分利用，大大降低了生产成本，对于节约资源、能源循环利用具有重要意义。
(1)请写出黄铁矿燃烧的热化学方程式。
(2)计算理论上1 kg黄铁矿(FeS2的含量为90%)完全燃烧放出的热量。
答案：(1)FeS2(s)＋eq \f(11,4)O2(g)＝eq \f(1,2)Fe2O3(s)＋2SO2(g)
(2)6 397.5 KJ ΔH＝－853 KJ·ml－1
解析：(1)根据题意，黄铁矿燃烧的热化学方程式为FeS2(s)＋eq \f(11,4)O2(g)===eq \f(1,2)Fe2O3(s)＋2SO2(g) ΔH＝－853 kJ·ml－1
(2)FeS2的摩尔质量为120 g·ml－1。1 kg黄铁矿含FeS2的质量为1 000 g×90%＝900 g。900 g FeS2的物质的量为eq \f(900 g,120 g·ml－1 )＝7.5 ml。理论上1 kg黄铁矿完全燃烧放出的热量为7.5 ml×853 kJ·ml－1＝6 397.5 kJ。
B 级·能力提升练
一、不定项选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．硫酸是基础化学工业的重要产品，下列为接触法制硫酸的反应：
①4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g) ΔH＝－3 412 kJ·ml－1
②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·ml－1
③SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝－130.3 kJ·ml－1
下列说法正确的是( CD )
A．反应②中使用催化剂越多释放出的热量越大
B．反应①中1 ml FeS2(s)参与反应放出的热量为3 412 kJ
C．64 g SO2与1 ml O2在密闭容器中发生反应释放出的热量小于98.3 kJ
D．FeS2生成H2SO4的热化学方程式可表示为2FeS2(s)＋eq \f(15,2)O2(g)＋4H2O(l)===Fe2O3(s)＋4H2SO4(l) ΔH＝－2 620.4 kJ·ml－1
解析：催化剂不影响反应热大小，A项错误；反应①中1 ml FeS2(s)参与反应放出的热量为eq \f(3 412,4)kJ＝853 kJ，故B项错误；64 g SO2的物质的量为1 ml，由于反应②是可逆反应，1 ml SO2不能完全反应，放出热量小于98.3 kJ，C项正确；由盖斯定律eq \f(1,2)×①＋2×②＋4×③可得：
2FeS2(g)＋eq \f(15,2)O2(g)＋4H2O(l)===Fe2O3(s)＋4H2SO4(l) ΔH＝－2 620.4 kJ·ml－1，D项正确。
2．已知Ca(OH)2固体溶于水放热，与Ca(OH)2体系相关的能量关系如图所示，下列说法正确的是( AC )
A．ΔH4>0
B．ΔH1＋ΔH2>0
C．ΔH3>ΔH2
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
解析：过程Ca(OH)2(s)―→Ca2＋(g)＋2OH－(g)，要破坏离子键，且存在固体向气体的变化，该过程吸收热量，ΔH4>0，A项正确；根据盖斯定律知，ΔH1＋ΔH2＝ΔH3，Ca(OH)2(s)溶于水放热，ΔH3<0，从而得ΔH1＋ΔH2<0，B项错；由于ΔH1＋ΔH2＝ΔH3，则有ΔH2＝ΔH3－ΔH1，过程Ca(OH)2(s)―→CaO(s)＋H2O(l)吸收热量，ΔH1>0，可知ΔH3>ΔH2，C项正确；根据盖斯定律可得：ΔH1＋ΔH2＝ΔH4＋ΔH5＋ΔH6，ΔH1＋ΔH2－ΔH4－ΔH5－ΔH6＝0，D项错误。
3．动画片《黑猫警长》有一集《失踪的纽扣》，最终黑猫警长破案，丢失的纽扣是由于锡纽扣在零下33度以下会变成粉末状，而失踪。
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)eq \(,\s\up7(>13.2 ℃),\s\d5(<13.2 ℃))Sn(白，s) ΔH3＝＋2.1 kJ·ml－1
下列说法正确的是( AD )
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．锡制器皿长期处于低于13.2 ℃的环境中，会自行毁坏
解析：常温下，灰锡将自发地转化为白锡，说明锡在常温下以白锡状态存在。锡制器皿(白锡)长期处于低于13.2 ℃的环境中，会发生白锡向灰锡转化的反应，由于灰锡以粉末状存在，所以锡制器皿会自行毁坏，B项错误，D项正确；ΔH3＝ΔH2－ΔH1>0，也可知C项错误，A正确。
4．1,3－丁二烯CH2===CH—CH===CH2和2－丁炔CH3—C≡C—CH3是有机合成工业中常用的不饱和烃原材料，分别与氢气反应的热化学方程式如下：
CH2===CH—CH===CH2(g)＋2H2(g)―→CH3CH2CH2CH3(g) ΔH＝－236.6 kJ·ml－1
CH3—C≡C—CH3(g)＋2H2(g)―→CH3CH2CH2CH3(g) ΔH＝－272.7 kJ·ml－1
下列说法错误的是( CD )
A．可计算出1,3－丁二烯和2－丁炔相互转化的焓变ΔH
B．可比较1,3－丁二烯和2－丁炔分子的稳定性
C．不能比较1,3－丁二烯和2－丁炔的燃烧热数值的相对大小
D．可计算出2－丁炔中一个碳碳三键键能与1,3－丁二烯中两个碳碳双键键能之和的差值
解析：由题给热化学方程式可得CH2===CH—CH===CH2(g)―→CH3—C≡C—CH3(g) ΔH＝＋36.1 kJ·ml－1，由此可以得出其相互转化的焓变，故A正确；相同条件下2－丁炔转化为正丁烷放出热量比1,3－丁二烯多，说明1,3－丁二烯能量低，稳定，故B正确；1,3－丁二烯能量低，燃烧热数值也低，故C错误；1,3－丁二烯和2－丁炔所含的碳碳单键数目不同，所以不能判断一个碳碳三键的键能与两个碳碳双键的键能大小，故D错误。
二、非选择题
5．(1)奥运会火炬采用常温下为气态的丙烷(C3H8)为燃料。丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。试回答下列问题：
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 ml H2O(l)过程中的能量变化图，在图中的括号内填入的是__－__(“＋”或“－”)。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：__C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH1＝－2 215.0 kJ·ml－1__。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 ml二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ热量。若1 ml丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为__1︰3__。
(2)盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成还是分几步完成，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题：
①已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH1＝－Q1 kJ·ml－1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH＝－Q2 kJ·ml－1
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝－Q3 kJ·ml－1。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__(Q3＋3Q1－Q2)__kJ。
②碳(s)在氧气供应不充足时，生成CO同时还生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)＋eq \f(1,2)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__碳和一氧化碳的燃烧热__。
解析：(1)①图像是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 ml H2O(l)过程中的能量变化图，丙烷燃烧反应放热，ΔH＝－553.75 kJ·ml－1。
②根据丙烷完全燃烧生成CO2和1 ml H2O(l)过程中的能量变化图，反应放热ΔH＝－553.75 kJ·ml－1，则写出的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH1＝－2 215.0 kJ·ml－1。
③1 ml二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ热量。若1 ml丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ热量，设1 ml混合气体中二甲醚物质的量为x ml，丙烷物质的量为(1－x)ml，C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH1＝－2 215.0 kJ·ml－1，得到丙烷燃烧放热(1－x)2 215 kJ；依据条件得到：1 645 kJ－1 455x kJ＝(1－x)2 215 kJ，计算得到x＝0.75，则丙烷物质的量为0.25 ml，则混合气体中丙烷和二甲醚物质的量之比＝0.25︰0.75＝1︰3。
(2)①a、H2O(g)===H2O(l) ΔH1＝－Q1 kJ·ml－1
b、C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH2＝－Q2 kJ·ml－1
c、C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝－Q3 kJ·ml－1
依据盖斯定律计算c＋3a－b得到，46 g液态无水酒精物质的量＝eq \f(46 g,46 g·ml－1)＝1 ml，完全燃烧，生成气态CO2和液态H2O的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH3＝－(Q3＋3Q1－Q2)kJ·ml－1。
②设计实验、利用盖斯定律计算C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g)的ΔH，需要知道碳和一氧化碳的燃烧热才能计算得到。
化学键
H—H
Cl—Cl
O===O
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/(kJ·ml－1)
436
247
x
330
413
463
431