鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的热效应习题ppt课件

第2课时　热化学方程式　反应焓变的计算

A级 必备知识基础练

1.(2022浙江丽水高二开学考试)下列热化学方程式中,正确的是(　　)

A.已知P(白磷,s)P(红磷,s)　ΔH=-17.6 kJ·mol-1,由此推知红磷更稳定

B.甲烷的摩尔燃烧焓为890.3 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1

C.500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)放热19.3 kJ,其热化学方程式为3H2+N22NH3　ΔH=-38.6 kJ·mol-1

D.用CH3COOH溶液和NaOH溶液反应测定中和热:CH3COOH(aq)+NaOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l)　ΔH<-57.3 kJ·mol-1

2.下列关于2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(g)+10H2O(l)　ΔH=-5 800 kJ·mol-1的叙述错误的是(　　)

A.该反应的反应热ΔH=-5 800 kJ·mol-1,是放热反应

B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关

C.该热化学方程式表示在25 ℃、101 kPa下,2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出5 800 kJ热量

D.该反应表明2 mol丁烷燃烧时一定会放出5 800 kJ的热量

3.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)(　　)

A.2SO2+O22SO3　ΔH=-196.6 kJ·mol-1

B.H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1

C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ

D.C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=+393.5 kJ·mol-1

4.化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是(　　)

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(l)　ΔH=(b+c-a) kJ·mol-1

D.N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH=(a+b) kJ·mol-1

5.298 K时,下列对热化学方程式“H2(g)+I2(g)HI(g)　ΔH=-3.5 kJ·mol-1”的叙述正确的是(　　)

A.1 mol氢气与1 mol碘蒸气完全反应需要放出3.5 kJ的热量

B.1个氢分子和1个碘分子完全反应需要放出7 kJ的热量

C.1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol 的HI气体需要放出7 kJ的热量

D. mol H2(g)与 mol I2(g)完全反应吸收3.5 kJ的热量

6.(2022湖南益阳高二期末)2021年10月16日0时23分,我国长征二号F火箭将神舟十三号载人飞船送入太空。火箭发射时用肼(N2H4,液态)作燃料,NO2(g)为氧化剂,二者反应生成N2(g)和水蒸气。已知在此条件下1 mol液态肼完全反应放出567.2 kJ的热量,下列关于该反应的热化学方程式书写正确的是(　　)

A.N2H4+NO2N2+H2O　ΔH=+567.2 kJ

B.2N2H4(l)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-567.2 kJ·mol-1

C.2N2H4(l)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(l)

ΔH=+1 134.4 kJ·mol-1

D.2N2H4(l)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-1 134.4 kJ·mol-1

7.能源问题是人类社会面临的重大课题,H2、CO、CH3OH(l)都是重要的能源物质,它们的摩尔燃烧焓(ΔH)依次为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1、-726.7 kJ·mol-1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为(　　)

A.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)　ΔH=-127.9 kJ·mol-1

B.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)　ΔH=+127.9 kJ·mol-1

C.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=-127.9 kJ·mol-1

D.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=+127.9 kJ·mol-1

8.(1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和水蒸气。已知室温下1 g 甲硅烷自燃放出热量44.6 kJ,写出此反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)使Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层生成HCl(g)和CO2(g)的反应是放热反应,当1 mol Cl2(g)参与反应时释放145 kJ的热量,写出此反应的热化学方程式: 　                                          。 

(3)家用液化气中的主要成分之一是丁烷,当10 kg丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时,放出的热量是5×105 kJ,试写出丁烷燃烧的热化学方程式: 　                                          。 

B级 关键能力提升练

9.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=a kJ·mol-1,2C(s)+O2(g)2CO(g)

ΔH=-220 kJ·mol-1。H—H键、OO键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a为(　　)

A.-332

B.-118

C.+350

D.+130

10.已知下列热化学方程式:

Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=-24.8 kJ·mol-1

Fe2O3(s)+ CO(g)Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH=-15.73 kJ·mol-1

Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)　ΔH=+640.4 kJ·mol-1

则14 g CO气体还原足量FeO固体得到单质Fe和CO2气体时对应的ΔH约为(　　)

A.-218 kJ·mol-1 B.-109 kJ·mol-1

C.+218 kJ·mol-1 D.+109 kJ·mol-1

11.(双选)(2021北京丰台高三上期中)已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是(　　)

A.该反应的反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1

B.每生成2 mol AB(g)吸收b kJ能量

C.该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量

D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,吸收a kJ能量

12.(双选)已知:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1,CO2(g)+C(s)2CO(g)　ΔH2,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH3,4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)　ΔH4,3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s)　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断正确的是 (　　)

A.ΔH1>0,ΔH3<0 B.ΔH2>0,ΔH4<0

C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5

13.已知热化学方程式:

①C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)

ΔH1=-1 301.0 kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH2=-393.5 kJ·mol-1

③H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH3=-285.8 kJ·mol-1

则反应④2C(s)+H2(g)C2H2(g)的ΔH为(　　)

A.+228.2 kJ·mol-1

B.-228.2 kJ·mol-1

C.+1 301.0 kJ·mol-1

D.+621.7 kJ·mol-1

14.已知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1,②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH2,③2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH3。

常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体0.5 mol,经完全燃烧恢复至室温,放出的热量为(　　)

A.-(0.4 mol×ΔH1+0.05 mol×ΔH3)

B.-(0.4 mol×ΔH1+0.05 mol×ΔH2)

C.-(0.4 mol×ΔH1+0.1 mol×ΔH3)

D.-(0.4 mol×ΔH1+0.1 mol×ΔH2)

15.根据以下3个热化学方程式:

2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=-Q1 kJ·mol-1

2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l)　ΔH2=-Q2 kJ·mol-1

2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(g)　ΔH3=-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

16.(2021湖南长沙高二开学考试)化学反应中的能量变化,是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同所致。

(1)键能也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH),下表是部分化学键的键能数据:

已知白磷的摩尔燃烧焓为2 378.0 kJ·mol-1,白磷完全燃烧的产物结构如图所示,则上表中X=　　　　。 

(2)1840年,俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应热效应的基础上,总结出一条规律:“一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相同的。”这个规律被称为盖斯定律。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可以利用盖斯定律间接计算求得。

①已知:Ⅰ.C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1

Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH2=

-571.6 kJ·mol-1

Ⅲ.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3=-2 599.2 kJ·mol-1

则由C(石墨,s)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②已知3.6 g碳在6.4 g的氧气中燃烧,至反应物耗尽,放出x kJ热量。已知单质碳的摩尔燃烧焓ΔH=-y kJ·mol-1,则1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH为　　　　　　　　　　　　　　。 

C级 学科素养拔高练

17.“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的“气”是指天然气,其主要成分是甲烷。工业上将C与水在高温下反应制得水煤气,水煤气的主要成分是CO和H2,两者的体积比约为1∶1。

已知:1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量;1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量;1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。

(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;若1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量　　　　　　(填“>”“=”或“<”)890 kJ。 

(2)忽略水煤气中的其他成分,相同状况下(生成CO2和液态水)若得到相等的热量,所需水煤气与甲烷的体积比约为　　　　　;燃烧生成的CO2的质量比约为　　　　　。 

(3)以上数据和计算说明,以天然气代替水煤气作民用燃料,突出的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

第2课时　热化学方程式　反应焓变的计算

A级　必备知识基础练

1.A　P(白磷,s)P(红磷,s)　ΔH=-17.6 kJ·mol-1,该反应放热,则红磷的能量更低,由此推知红磷更稳定,A项正确;根据题意可知,甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1,B项错误;将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)放热19.3 kJ,因反应为可逆反应,则热化学方程式中的反应热的绝对值大于38.6,而且热化学方程式中没有注明物质的状态,C项错误;醋酸为弱酸,电离时吸热,则用CH3COOH溶液和NaOH溶液反应测定中和热:ΔH>-57.3 kJ·mol-1,D项错误。

2.D　由热化学方程式表示的意义可知,A、B项正确;在热化学方程式没有标明温度、压强的情况下,对应的温度、压强为常温、常压,C项正确;2 mol丁烷在常温、常压下完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量才是5 800 kJ,D项错误。

3.B　没标明物质的聚集状态,A项错误;符合书写要求,B项正确;ΔH的单位是kJ·mol-1,C项错误;C燃烧反应为放热反应,ΔH为“-”,D项错误。

4.A　由图像知 mol N2(g)和 mol H2(g)变为氮原子和氢原子吸收a kJ热量,而1 mol 氮原子和3 mol氢原子结合成气态氨放出b kJ的热量,1 mol气态氨液化为液态氨又放出c kJ热量,则由N2(g)和H2(g)生成液态NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(l)　ΔH=-2(b+c-a) kJ· mol-1=2(a-b-c) kJ· mol-1或N2(g)+H2(g)NH3(l)　ΔH=(a-b-c) kJ· mol-1;生成气态氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=2(a-b) kJ· mol-1或N2(g)+

H2(g)NH3(g)　ΔH=(a-b) kJ· mol-1。

5.C　题中热化学方程式表示298 K时, mol H2(g)和 mol I2(g)反应生成1 mol HI(g)放出3.5 kJ热量,故A、B项错误,C项正确;D项中应为放出3.5 kJ热量。

6.D　A中热化学方程式未配平,且未注明物质的存在状态,放热反应的反应热ΔH<0,A错误;2 mol N2H4(l)反应放出的热量应为567.2 kJ×2=1 134.4 kJ,B错误,D正确;该反应是放热反应,ΔH<0,且反应产生的是水蒸气,不是液态水,物质的状态不同,反应过程的能量变化不同,C错误。

7.A　根据题给三种物质的摩尔燃烧焓可以写出:

H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH1=

-285.8 kJ· mol-1①

CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH2=

-283.0 kJ· mol-1②

CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3=-726.7 kJ· mol-1③

运用盖斯定律进行计算,由①×2+②-③可得:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)　ΔH=2ΔH1+ΔH2-ΔH3=2×(-285.8 kJ· mol-1)+(-283.0 kJ· mol-1)-

(-726.7 kJ· mol-1)=-127.9 kJ· mol-1。

8.答案 (1)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(g)

ΔH=-1 427.2 kJ· mol-1

(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)　ΔH=-290 kJ· mol-1

(3)C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)

ΔH=-2 900 kJ· mol-1

解析 (1)1 mol SiH4完全燃烧生成SiO2(s)和H2O(g)时,放出热量为32×44.6 kJ=1 427.2 kJ,故该反应的热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(g)

ΔH=-1 427.2 kJ· mol-1。

(2)由题意可知Cl2、H2O和C发生反应的化学方程式为2Cl2+2H2O+C4HCl+CO2,2 mol Cl2参加反应释放出的热量为2×145 kJ=290 kJ,故其热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)

ΔH=-290 kJ· mol-1。

(3)1 mol丁烷完全燃烧生成CO2(g)和液态水时,放出的热量为58 g×=2 900 kJ,故丁烷燃烧的热化学方程式为C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)　ΔH=-2 900 kJ· mol-1。

B级　关键能力提升练

9.D　根据盖斯定律,由第一个反应×2-第二个反应可得2H2O(g)O2(g)+2H2(g)　ΔH=(2a+220) kJ· mol-1。根据反应焓变与键能的关系计算,则2a+220=4×462-(436×2+496),解得a=+130。

10.B　14 g CO气体的物质的量为 mol。该问题可以转化为求反应CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g)的焓变。把已知给出的3个热化学方程式按照顺序依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,由[(①-②)×-③]×可得,CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g)

ΔH≈-109 kJ·mol-1。

11.AD　由题图可知,该反应为吸热反应,反应热ΔH=+(a-b) kJ·mol-1,故A正确;反应中每生成2 mol AB(g)吸收(a-b) kJ能量,故B错误;根据题图分析可知,该反应中反应物的总能量低于反应产物的总能量,故C错误;断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,吸收a kJ能量,故D正确。

12.BC　C、CO的燃烧都是放热反应,故ΔH1<0、

ΔH3<0,A错误;CO2与C生成CO的反应为吸热反应,则ΔH2>0,铁的氧化反应为放热反应,则ΔH4<0,B正确;将第二、第三两个热化学方程式相加可得第一个热化学方程式,C正确;将第五个热化学方程式乘2后与第四个热化学方程式相加,再除以3可得第三个热化学方程式,故ΔH3=,D错误。

13.A　热化学方程式①②③和④之间存在如下关系:

2×②+③-①=④。

所以2ΔH2+ΔH3-ΔH1=ΔH=-2×393.5 kJ·mol-1-285.8 kJ·mol-1+1 301.0 kJ·mol-1=+228.2 kJ·mol-1。

14.A　CH4的物质的量为0.5 mol×=0.4 mol,H2的物质的量为0.5 mol×=0.1 mol,混合气体完全燃烧放出的热量为-(0.4 mol×ΔH1+0.05 mol×ΔH3)。

15.A　后两个反应可理解为反应产物的状态不同,而第一个反应可理解为在第二个反应的基础上,S进一步与O2反应,这是S的燃烧,该反应是放热反应。故可以作图如下:

由图可知A项正确。

16.答案 (1)470

(2)①2C(石墨,s)+H2(g)C2H2(g)　ΔH=+226.8 kJ·mol-1　②-(5x-0.5y)kJ·mol-1

解析 (1)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2P4O10,1 mol P4完全燃烧需断裂6 mol P—P键、5 mol OO键,形成12 mol P—O键、4 mol PO键,所以(6 mol×172 kJ·mol-1+5 mol×498 kJ·mol-1)-(12 mol×335 kJ·mol-1+4 mol×X kJ·mol-1)=-2 378.0 kJ,解得X=470。

(2)①由C(石墨,s)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的化学方程式为2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g),该反应可以根据盖斯定律,由Ⅰ×2+Ⅱ×-Ⅲ×得到,所以反应焓变ΔH=2×(-393.5 kJ·mol-1)+(-571.6 kJ·mol-1)×-(-2 599.2 kJ·mol-1)×=+226.8 kJ·mol-1,则热化学方程式为2C(石墨,s)+H2(g)C2H2(g)

ΔH=+226.8 kJ·mol-1 。

②碳在氧气中燃烧,氧气不足时发生的反应为2C+O22CO,氧气足量时发生的反应为C+O2CO2;3.6 g碳的物质的量为=0.3 mol,6.4 g氧气的物质的量为=0.2 mol,n(C)∶n(O2)=3∶2,介于2∶1与1∶1之间,所以上述反应都发生。

设生成的CO的物质的量为a mol,CO2的物质的量为b mol。根据碳元素守恒有a+b=0.3,根据氧元素守恒有a+2b=0.2×2,联立方程,解得a=0.2,b=0.1;单质碳的摩尔燃烧焓为y kJ·mol-1,所以生成0.1 mol CO2放出的热量为0.1 mol×y kJ·mol-1 =0.1y kJ,因此生成0.2 mol CO放出的热量为x kJ-0.1y kJ。由于碳燃烧为放热反应,所以反应热ΔH的符号为“-”,故1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH=-=-(5x-0.5y) kJ·mol-1 。

C级　学科素养拔高练

17.答案 (1)2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1　<

(2)3∶1　3∶2

(3)燃烧放出的热量多,减少了CO2的排放量,有利于保护环境

解析 (1)1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,根据热化学方程式的书写要求,则2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1。因气态水变为液态水要放热,故1 mol CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气,放出的热量小于890 kJ。

(2)设放出的热量为890 kJ,所需CH4的体积为Vm,则所需水煤气的体积为×2Vm≈3Vm,故。由CO~CO2、CH4~CO2可知,3体积水煤气得1.5体积CO2,1体积甲烷可得1体积CO2,故燃烧生成的CO2质量比为。

(3)由(2)中结论可知,使用天然气作为燃料,相同条件下比水煤气燃烧放出的热量多,且减少了CO2的排放,有利于保护环境。