高考化学精准培优专练十二 反应热的计算（含解析)

这是一份高考化学精准培优专练十二 反应热的计算（含解析)，共8页。试卷主要包含了键能与反应热，盖斯定律与反应热，盖斯定律与热化学方程式，已知下列热化学方程式，多晶硅是制作光伏电池的关键材料，已知等内容，欢迎下载使用。
1．键能与反应热
典例1．通常人们把拆开1ml某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
则下列热化学方程式不正确的是( )
A. 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)==HCl(g) ΔH＝－91.5 kJ/ml
B. H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g) ΔH＝－183 kJ/ml
C. 2HCl(g)==H2(g)+Cl2(g) ΔH＝+183 kJ/ml
D. 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)==HCl(g) ΔH＝+91.5kJ/ml
【答案】D
【解析】根据反应H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g) ΔH＝436 kJ/ml +243kJ/ml-431kJ/ml×2=－183kJ/ml，热化学方程式的焓变与计量数成正比，则A、B、C正确；此反应为放热反应，焓变小于零，D错误。
2．盖斯定律与反应热
典例2．由金红石(TiO2)制取单质Ti，涉及的步骤为
TiO2―→TiCl4eq \(――→,\s\up7(镁/800℃/Ar))Ti
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
则反应 TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH为（ ）
A．ΔH3+2ΔH1－2ΔH2 B．ΔH3+ΔH1－ΔH2
C．ΔH3+2ΔH1－ΔH2 D．ΔH3+ΔH1－2ΔH2
【答案】C
【解析】2×①－②+③，得到：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g) ΔH＝2ΔH1－ΔH2+ΔH3，C正确。
3．盖斯定律与热化学方程式
典例3．在一定条件下，CH4可与NOx反应除去NOx，已知有下列热化学方程式：
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ·ml−1
②N2(g)+2O2(g) ===2NO2(g) ΔH2＝+67.0 kJ·ml−1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－41.0 kJ·ml−1
则CH4(g)+2NO2(g) ===CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ΔH＝____________。
【答案】－875.3 kJ·ml−1
【解析】由盖斯定律知①－②－2×③可得目标方程式。故ΔH＝ΔH1－ΔH2－2ΔH3＝[－890.3－(+67.0)－2×(－41.0)]kJ·ml−1＝－875.3 kJ·ml−1。
二．对点增分集训
1．将1000 mL 0.1ml·L－1 BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量；将1000 mL 0.5ml·L－1 HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出b kJ热量(不考虑醋酸钠水解)；将500mL 1ml·L－1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为（ ）
A．(5a－2b)kJ B．(2b－5a)kJ C．(10a+4b)kJ D．(5a+2b)kJ
【答案】D
【解析】1000mL 0.1ml·L－1 BaCl2的物质的量为0.1ml，将1000mL 0.1ml·L－1 BaCl2溶液与足量稀硫酸反应，涉及的离子方程式为：Ba2+(aq)+SOeq \\al(2−,4)(aq)=BaSO4(s)，生成0.1ml BaSO4，放出akJ热量；1000mL 0.5 ml·L－1 HCl溶液的物质的量为0.5ml，将1000mL 0.5 ml·L－1 HCl溶液与足量CH3COONa溶液反应，涉及的离子方程式为H+(aq)+CH3COO−(aq) =CH3COOH (l)，生成0.5ml CH3COOH，放出b kJ热量；所以500mL 1 ml·L－1 H2SO4的物质的量为0.5ml，将500mL 1ml·L－1 H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应，涉及的离子方程式有Ba2+(aq)+SOeq \\al(2−,4)(aq)=BaSO4(s)，H+(aq)+CH3COO−(aq)=CH3COOH(l)，生成0.5ml BaSO4，1ml CH3COOH，溶液反应放出的热量为(5a+2b)kJ。
2．在25℃、101kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ/ml、285.8kJ/ml、
870.3kJ/ml，则2C(s)+2H2(g)+O2(g)= CH3COOH(l)的焓变为( )
A．-488.3kJ/mlB．488.3kJ/mlC．191kJ/mlD．-191kJ/ml
【答案】A
【解析】25℃、101kPa下，C(s)、H2(g)和CH3COOH(l)的燃烧热分别是393.5kJ/ml、285.8 kJ·ml−1和870.3kJ·ml−1，则①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·ml−1，②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·ml−1，③CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·ml−1，由盖斯定律可知，②×2+①×2-③可得反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(1)。
3．已知反应：H2(g)+Br2(l)===2HBr(g) ΔH＝－72 kJ·ml−1，蒸发1ml Br2(l)需要吸收的能量为30kJ，
其他相关数据如下表所示：
则表中a为（ ）
A．404 B．260 C．230 D．200
【答案】D
【解析】由H2(g)+Br2(l)==2HBr(g) ΔH＝－72kJ·ml−1；Br2(l)==Br2(g) ΔH＝+30 kJ·ml−1可得出H2(g)+Br2(g)==2HBr(g) ΔH＝(－72kJ·ml−1)－(+30 kJ·ml−1)＝－102kJ·ml−1，又该反应的ΔH＝(436+a－2×369)kJ·ml−1＝－102kJ·ml−1，所以a＝200。
4．已知下列热化学方程式：
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH＝－24.8 kJ/ml
Fe2O3(s)+1/3CO(g)=2/3Fe3O4(s)+1/3CO2(g) ΔH＝－15.73 kJ/ml
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH＝+640.4 kJ/ml
则14 g CO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2气体时对应的ΔH约为( )
A.－218 kJ/mlB.－109 kJ/mlC.+109 kJ/mlD.+218 kJ/ml
【答案】B
【解析】①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH＝－24.8 kJ/ml；②Fe2O3(s)+1/3CO
(g)=2/3Fe3O4(s)+1/3CO2(g) ΔH＝－15.73 kJ/ml；③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH＝
+640.4kJ/ml，根据盖斯定律，①×3−②×3+③×26得CO(g)+FeO(s)=Fe(s)+CO2(g) ΔH＝－218.0kJ/ml，14g CO即0.5ml，对应的焓变为-109kJ/ml。
5．用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)；ΔH=-574kJ·ml-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；ΔH=-1160kJ·ml-1
③H2O(g)=H2O(l)；ΔH=-44kJ·ml-1
下列说法不正确的是（ ）
A. 等物质的量的CH4参加反应，反应①、②转移的电子数相同
B. CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)；ΔH=-530kJ·ml-1
C. 0.2ml CH4还原NO2至N2，并生成H2O(g)，放出的热量为173.4 kJ
D. 若用4.48L（标准状况）CH4还原NO2至N2并生成H2O(g)，整个过程中转移电子1.60ml
【答案】B
【解析】A. 由于两个反应中CH4都只变为CO2，C的化合价由-4变为+4，则等物质的量的CH4参加反应，①、②转移的电子数相同，故A正确；B. 已知反应①CH4(g)+4NO2(g)
=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)；ΔH= -574kJ/ml，故B错误；C. 反应12×(①+②)得到CH4(g)+
2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；ΔH=-867 kJ·ml−1，所以0.2ml CH4还原NO2至N2，并生成H2O(g)，放出的热量0.2ml×867 kJ/ml =173.4kJ，故C正确；D. 反应①-2×③+②可得到2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)，ΔH=(-574kJ/ml)-2×(-44kJ/ml)+(-1160kJ/ml)=-1646kJ/ml，反应12×(①+②)得到CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；ΔH= -867kJ/ml，无论得到气态水、液态水，都是4.48L(0.2ml) CH4 还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数=0.2×(4+4)=1.6ml，故D正确；故选B。
6．（1）已知C(s、金刚石）+O2(g)==CO2(g)；ΔH=-395.4kJ/ml，C(s、石墨）+O2(g)==CO2(g)；ΔH=-393.5kJ/ml。
①石墨和金刚石相比，石墨的稳定性______金刚石的稳定性。
②石墨中C-C键键能______金刚石中C-C键键能。（均填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2）已知H—H键的键能为436kJ·ml－1，Cl—Cl键的键能为243kJ·ml－1，H—Cl键
的键能为431kJ·ml－1，则H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热为______。
（3）已知下列反应的反应热：
CH4(g)+H2O(g)＝CO(g)+3H2(g) ΔH1＝+206.2kJ·ml－1
CH4(g)+CO2(g)＝2CO(g)+2H2(g) ΔH2＝-247.4 kJ·ml－1
则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为______________。
【答案】（1）大于 大于
（2）ΔH=-183kJ·ml-1
（3）CH4(g)+2H2O(g)＝CO2(g)+4H2(g) ΔH＝+659.8kJ·ml－1
【解析】（1）①已知金刚石与石墨燃烧生成相同的二氧化碳时释放的热量多，则相同量的金刚石具有的能量高于石墨所具有的能量，能量越低越稳定，石墨较稳定；②物质越稳定，其键能越大，越难发生反应，石墨比金刚石稳定，所以石墨中的碳碳键比金刚石中的键能大；（2）化学反应中旧键的断裂吸热，新键的形成放热，则436 kJ/ml+243 kJ/ml-431 kJ/ml2=-183kJ/ml，则热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-183kJ/ml；（3）根据盖斯定律可知，①2-②可得CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g) ΔH＝+659.8kJ/ml。
7．多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
Ⅰ．硅粉与在300℃时反应生成1ml SiHCl3气体和，放出225KJ热量，该反应的热化学方程式为___________________。SiHCl3的电子式为______________。
【答案】I.
【解析】I.书写热化学方程式时一定要标注出各物质的状态，要将热化学方程式中焓
变的数值与化学计量数对应。本题的反应温度需要标注为条件；参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl，生成的是气态的SiHCl3和氢气，反应条件是300℃，配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g)eq \(=====,\s\up7(300℃))SiHCl3(g)+H2(g) ∆H=-225kJ·ml-1；SiHCl3中硅与1个H、3个Cl分别形成共价单键，由此可写出其电子式为：，注意别漏标3个氯原子的孤电子对。
8．应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手，如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景。
已知：①CH3OH(g)+H2O(l)===CO2(g)+3H2(g) ΔH＝+93.0 kJ·ml−1；②CH3OH(g)+eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH＝−192.9 kJ·ml−1；③CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH＝－38.19 kJ·ml−1则表示CH3OH燃烧热的热化学方程式为_______________________________。
【答案】CH3OH(l)+eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝－726.51 kJ·ml−1
【解析】根据盖斯定律，由②×3－①×2－③，可得CH3OH(l)+eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝−192.9 kJ·ml−1×3－93.0kJ·ml−1×2－(－38.19 kJ·ml−1)＝－726.51kJ·ml−1。
9．（1）如下图所示表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：______________________________________。
（2）已知：
①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH＝－25 kJ· ml−1
②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH＝－47 kJ· ml−1
③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH＝+19 kJ· ml−1
请写出CO还原FeO的热化学方程式：_________________________________。
【答案】（1）NO2(g)+CO(g)===NO(g)+CO2(g) ΔH＝－234kJ·ml−1
（2）FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH＝−11kJ·ml−1
【解析】（1）根据能量变化示意图，此反应是放热反应，热化学反应方程式：NO2(g)+
CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH＝(134－368)kJ·ml−1＝－234kJ·ml−1。（2）(3×①－②－2×③)/6得到：FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH＝−11kJ·ml−1。
10．（1）已知：①CH3OH(g)+H2O(g)==CO2(g)+3H2(g) ΔH＝+49.0 kJ/ml
②CH3OH(g)+3/2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) ΔH＝－192.9 kJ/ml
由上述方程式可知：CH3OH的燃烧热________(填“大于”“等于”或“小于”)192.9 kJ/ml。
已知水的气化热为44 kJ/ml。则表示氢气燃烧热的热化学方程式为__________。
（2）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。
已知：①2NH3(g)+CO2(g)==NH2CO2NH4(s) ΔH＝－159.5 kJ/ml
②NH2CO2NH4(s)==CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH＝+116.5 kJ/ml
③H2O(l)==H2O(g) ΔH＝+44.0 kJ/ml
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学方程式是______。
（3）已知：①Fe(s)+1/2O2(g)==FeO(s) ΔH1＝－272.0kJ/ml
②2Al(s)+3/2O2(g)==Al2O3(s) ΔH2＝－1675.7kJ/ml
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是______。某同学认为，铝热反应可用于工业炼铁，你的判断是______(填“能”或“不能”)，你的理由是_____。
【答案】（1）大于 H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l) ΔH＝-124.6 kJ/ml
（2）2NH3(g)+CO2(g)==CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH＝－87.0 kJ/ml
（3）3FeO(s)+2Al(s)==Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH＝－859.7 kJ/ml 不能
该反应的引发，需消耗大量能量，成本较高
【解析】（1）CH3OH的燃烧热为1ml液态甲醇完全燃烧生成稳定的氧化物释放的热量，对比反应②，则燃烧热大于192.9kJ/ml；已知水的气化热为44 kJ/ml，则③H2O(g)= H2O(l) ΔH＝－44 kJ/ml，根据盖斯定律，+③可得H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH＝-124.6kJ/ml；（2）根据盖斯定律，①+②-③即可得到2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH＝+116.5－159.5-44.0=-87.0kJ/ml；（3）根据盖斯定律，②-①×3可得2Al(s)+3FeO(s)=Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH＝－859.7 kJ/ml；铝热反应不能用于工业炼铁，因该反
应的引发需要较多的能源，成本较高。化学键
H—H
Cl—Cl
H—Cl
生成1ml化学键时放出的能量
436kJ/ml
243kJ/ml
431kJ/ml
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1ml分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
436
a
369