高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 反应热达标测试

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 反应热达标测试，共8页。
第二节 反应热的热计算
【学习目标】
1.构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型。
2.了解盖斯定律对反应热测定的重要意义，增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。
【基础知识】
一、盖斯定律
1、盖斯定律：一个化学反应，不管是 一步 完成的还是 分几步 完成的，其反应热是 相同 的。换句话说，化学反应的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。
2、盖斯定律的计算方法
（1）“虚拟路径”法：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径。
①由A 直接 变成D，反应热为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：

则有ΔH＝ ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 。
（2）加合法：加合法就是运用所给热化学方程式通过 加减乘除 的方法得到所求的热化学方程式。
例：根据如下两个反应，选用上述两种方法，计算出C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
Ⅱ：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
反应C(s)＋O2(g)====CO2(g)的途径可设计如下：

则ΔH＝ ΔH1－ΔH2 ＝ －110.5 kJ·mol－1。

二、反应热的计算
1、根据热化学方程式计算
热化学方程式中反应热数值与各物质的化学计量数成正比。例如，
aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)　ΔH
　a　　　b　　　　c　　　d　　|ΔH|
n(A)　　n(B)　　n(C)　n(D)　　Q
则＝＝＝＝
2、根据反应物、生成物的键能计算
ΔH＝反应物的 键能总和 －生成物的 键能总和 。
3、根据物质的燃烧热数值计算
Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH(燃烧热)|。
4、根据盖斯定律计算
将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH 相加或相减 ，得到一个新的热化学方程式及其ΔH。
5、ΔH大小比较时注意事项
（1）吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”，所以 吸热反应 的ΔH一定大于 放热反应 的ΔH。
（2）放热反应的ΔH为“－”，所以放热越多，ΔH越小。

【考点剖析】
考点一　盖斯定律及其应用
1．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：
mCeO2(m－x)CeO2·xCe＋xO2
(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2mCeO2＋xH2＋xCO

下列说法不正确的是(　　)
A．该过程中CeO2没有消耗
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)的反应热大于ΔH3
答案　C
解析　通过太阳能实现总反应H2O＋CO2―→H2＋CO＋O2可知：CeO2没有消耗，CeO2为催化剂，故A正确；该过程中在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，故B正确；由图中转化关系及据盖斯定律可知：ΔH1为正值，ΔH2＋ΔH3为负值，则－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，故C错误；气态水转化为液态水，放出能量，故H2(g)＋O2(g)=== H2O(l)放热更多，焓变更小，故D正确。
2．已知298 K、101 kPa时：
2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1
Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
答案　A
解析　应用盖斯定律，将第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加，即得2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH1＋2ΔH2，故ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，A项正确。
3．发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式：
①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1
②H2(g)===H2(l)　ΔH2＝－0.92 kJ·mol－1
③O2(g)===O2(l)　ΔH3＝－6.84 kJ·mol－1
④H2O(l)===H2O(g)　ΔH4＝＋44.0 kJ·mol－1
则反应H2(l)＋O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为(　　)
A．＋237.46 kJ·mol－1 B．－474.92 kJ·mol－1
C．－118.73 kJ·mol－1 D．－237.46 kJ·mol－1
答案　D
解析　根据盖斯定律，将反应①－②－③×＋④可得目标反应化学方程式，其反应热ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3×＋ΔH4＝－237.46 kJ·mol－1。
4．已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·mol－1；②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)====CO(g)＋H2(g)的ΔH为(　　)
A．＋262.6 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．－352.3 kJ·mol－1 D．＋131.3 kJ·mol－1
答案　D
解析　根据盖斯定律，将①－②得2C(s)＋2H2O(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ·
mol－1－(－483.6 kJ·mol－1)＝＋262.6 kJ·mol－1，则C(s)＋H2O(g)====CO(g)＋H2(g)的ΔH＝
(＋262.6 kJ·mol－1)÷2＝＋131.3 kJ·mol－1。
5．肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料，反应时N2O4为氧化剂，反应生成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 kJ·mol－1
下列表示N2H4和N2O4反应的热化学方程式，正确的是(　　)
A．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) 　ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1
B．N2H4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋2H2O(g) 　ΔH＝－542.7 kJ·mol－1
C．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) 　ΔH＝－542.7 kJ·mol－1
D．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(l) 　ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1
答案　A
解析　根据盖斯定律，将②×2－①得2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 076.7 kJ·mol－1。
考点二　ΔH大小比较
6．已知：①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝c kJ·mol－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH4＝d kJ·mol－1
下列关系中正确的是(　　)
A．a＜c＜0 B．b＞d＞0
C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
答案　C
解析　热化学方程式中化学计量数表示物质的量，水从气态变为液态，放热，所以①与③比较，③放出的热量多，焓变小于零的反应是放热的，所以0＞a＞c，②与④比较，④放出的热量多，所以0＞b＞d，热化学方程式反应计量数变化，焓变随之变化，所以b＝2a＜0，d＝2c＜0，故选C。
7．已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式用离子方程式可表示为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，又知电解质的电离是吸热过程。向1 L 0.5 mol·L－1的NaOH溶液中分别加入下列物质：①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸，恰好完全反应时的焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是(　　)
A．ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B．ΔH1＜ΔH3＜ΔH2
C．ΔH1＝ΔH3＞ΔH2 D．ΔH1＞ΔH3＞ΔH2
答案　D
解析　因为稀醋酸是弱酸，电离时吸热，浓硫酸溶于水时会放出较多热量，故中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)＞Q(稀硝酸)＞Q(稀醋酸)，又因放热反应中焓变为负值，则ΔH2＜ΔH3＜ΔH1，因而选D。
考点三　反应热的计算
8．通常人们把拆开1 mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热。已知：1 mol Si(s)含2 mol Si—Si
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/kJ·mol－1
460
360
436
431
176
347

工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，该反应的ΔH为(　　)
A．＋236 kJ·mol－1 B．－236 kJ·mol－1
C．＋412 kJ·mol－1 D．－412 kJ·mol－1
答案　A
解析　反应热＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，即ΔH＝360 kJ·mol－1×4＋
436 kJ·mol－1×2－176 kJ·mol－1×2－431 kJ·mol－1×4＝＋236 kJ·mol－1。
9．已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJ·mol－1，当它氧化生成1 g水时放出的热量是(　　)
A．26.0 kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3 kJ
答案　A
解析　葡萄糖燃烧热的热化学方程式：C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝
－2 804 kJ·mol－1，由此可知，生成6 mol×18 g·mol－1＝108 g水放出2 804 kJ热量，则生成
1 g水时放出的热量为2 804 kJ÷108≈26.0 kJ。
10．已知C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.5 kJ·mol－1
欲得到相同热量，需充分燃烧C和H2的质量比约为(　　)
A．12∶3.25 B．3.25∶12
C．1∶1 D．6∶1
答案　A
解析　设需要碳和氢气的质量分别是x、y，则×393.5＝×241.5，解得x∶y≈12∶3.25。
11．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) 　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ·mol－1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况下)，使其完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，若实验测得反应放热3 845.8 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　)
A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3
答案　C
解析　设混合气体中含有x mol H2，则CH4的物质的量为(5－x) mol，则285.8x＋890×(5－x)＝3 845.8，得x＝1，C项正确。
12．依据题意，写出下列反应的热化学方程式。
(1)若适量的N2和O2完全反应生成NO2，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。则该反应的热化学方程式为______________________________________________________。
(2)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为__________________。(3)已知拆开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_______________________________________。
答案　(1)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋67.8 kJ·mol－1
(2)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－1 300 kJ·mol－1
(3)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1
13．(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃，101 kPa时：
CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－271 kJ·mol－1
5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·mol－1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是______________________。
(2)已知：
Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1 344.1 kJ· mol－1
2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝＋1 169.2 kJ· mol－1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为______________________。
答案　(1)Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·mol－1
(2)Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1
解析　(1)已知：①CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－271 kJ·mol－1
②5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·mol－1
则根据盖斯定律可知①×5－②即得到Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·mol－1。
(2)已知：①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1 344.1 kJ· mol－1
②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝＋1 169.2 kJ· mol－1
则根据盖斯定律可知①－②即得到由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1。
14．为了合理利用化学能，确保安全生产，进行化工设计时需要充分考虑化学反应的反应热，并采取相应措施。化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。
(1)实验测得，5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_____________________________。
(2)现有以下两个热化学方程式：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝b kJ·mol－1
则a________(填“＞”“＝”或“＜”)b。
(3)已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－x kJ·mol－1。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，其他相关数据如表：

NH3(g)
O2(g)
NO(g)
H2O(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
a
b
z
d

则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为____________________。
答案　(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.4 kJ·mol－1　(2)＞
(3)
解析　(1)5 g液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出113.5 kJ热量，故32 g即1 mol液态CH3OH在氧气中充分燃烧生成CO2气体和液态水时放出×113.5 kJ＝726.4 kJ热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)＋O2(g)====CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.4 kJ·mol－1。(2)将两个热化学方程式进行比较，由于H2O由气态变成液态放出热量，故ΔH1＞ΔH2，则a＞b。(3)根据题意可知蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，因此6 mol H2O(g)变成液态水需要放出的能量为6×44 kJ。根据ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能可知，在反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－x kJ＝4a kJ＋5b kJ－
4z kJ－6d kJ－6×44 kJ，解得z＝。
15．热力学标准态(298.15 K、101 kPa)下，由稳定单质发生反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。图甲为ⅥA族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题。

(1)①请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系：_________________
_______________________________________________________________________________。
②硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为_____________________________。
(2)在25 ℃、101 kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ，该反应的热化学方程式是_________________________________。
(3)根据图乙写出反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)的热化学方程式：_________________
________________________________________________________________________。
(4)由金红石(TiO2)制取单质Ti的步骤为
TiO2―→TiCl4Ti
已知：Ⅰ.C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
Ⅱ.2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1
Ⅲ.TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH＝＋141 kJ·mol－1
①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝________________________________。
②反应TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是_________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)①非金属元素氢化物越稳定，ΔH越小
②H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1
(2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 520.0 kJ·mol－1
(3)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ·mol－1
(4)①－80 kJ·mol－1　②防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或CO2、N2)作用
解析　(2)SiH4气体在氧气中完全燃烧的化学方程式为SiH4＋2O2SiO2＋2H2O，由化学方程式可知，1 mol SiH4完全燃烧转移8 mol电子，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g) ===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 520.0 kJ·mol－1。(3)ΔH＝419 kJ·mol－1－510 kJ·mol－1＝－91 kJ·
mol－1，故该反应的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ·mol－1。
(4)①根据盖斯定律，由2×Ⅰ－Ⅱ＋Ⅲ可得：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)　Δ