化学选择性必修1微项目 揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法——化学平衡思想的创造性应用复习练习题

焓变的计算方法及盖斯定律的应用类型归纳

(建议用时：40分钟)

1．假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，它们之间的变化如图所示，则下列说法不正确的是(　　)

A.|ΔH1|＞|ΔH2|

B.|ΔH1|＜|ΔH3|

C.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0

D.甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2

A　[题述过程中甲为始态，乙为中间态，丙为终态，由盖斯定律可知，甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2，D项正确；在题述过程中ΔH1与ΔH2的相对大小无法判断，A项错误；由|ΔH3|＝|ΔH1|＋|ΔH2|知，|ΔH1|＜|ΔH3|，B项正确；从能量守恒的角度可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0，C项正确。]

2．S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。已知：

①S(s，单斜)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1

②S(s，正交)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1

③S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3

下列说法正确的是(　　)

A.ΔH3＝＋0.33 kJ·mol－1

B.单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应

C.S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3<0，正交硫比单斜硫稳定

D.S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3>0，单斜硫比正交硫稳定

C　[依据盖斯定律，由①－②得，S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－0.33 kJ·mol－1，该反应为放热反应，则A、B、D项错误。由于物质能量越低越稳定，故正交硫比单斜硫稳定，C项正确。]

3．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)Sn(白，s)　ΔH3＝2.1 kJ·mol－1。

下列说法正确的是(　　)

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.锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中，会自行毁坏

D　[由③知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的，当温度低于13.2 ℃时Sn(白)自动转化为Sn(灰)，所以A、B、C都错，D正确。]

4．如图所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列说法或表达式正确的是(　　)

A.C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝－1.9 kJ·mol－1

B.石墨和金刚石之间的转化是物理变化

C.石墨的稳定性强于金刚石

D.1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能小1.9 kJ

C　[已知ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，则运用盖斯定律可知，C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1，A错误；石墨和金刚石是不同的物质，二者之间的转化是化学变化，B错误；等物质的量的石墨的总能量低于金刚石，则石墨的稳定性强于金刚石，C正确；物质越稳定，所具有的总键能越大，1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ，D错误。]

5．已知：

①SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l)　ΔH1

②SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)　ΔH2

③CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3

则反应ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq)的ΔH等于(　　)

A.ΔH1＋ΔH3－ΔH2　　 B．ΔH2＋ΔH3－ΔH1

C.ΔH3＋ΔH1－ΔH2  D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3

B　[①SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l)　ΔH1，②SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)　ΔH2，③CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3，由盖斯定律②－①＋③得到反应ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq)的ΔH＝ΔH2＋ΔH3－ΔH1，B正确。]

6．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1

N2(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH2

N2(g)＋H2(g)NH3(g)　ΔH3

则反应4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)的ΔH为(　　)

A.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3     B．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3

C.6ΔH1＋4ΔH2＋4ΔH3  D．6ΔH1＋4ΔH2－4ΔH3

D　[①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1；

②N2(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH2；

③N2(g)＋H2(g)NH3(g)　ΔH3；

根据盖斯定律可知，①×6＋②×4－③×4可得反应

4NH3(g)＋7O2(g)===4NO2(g)＋6H2O(g)，

ΔH＝6ΔH1＋4ΔH2－4ΔH3，故选D。]

7．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10，已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P===O c kJ·mol－1、O===O d kJ·mol－1。根据有关数据和如图所示的分子结构估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　)

A.(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1

B.(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1

C.(4c＋12b－4a－5d)kJ·mol－1

D.(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1

A　[根据反应热等于反应物的键能总和与反应产物的键能总和之差分析，白磷分子中含有6个磷磷键，P4O10中含有12个磷氧键，4个磷氧双键，故该反应热为(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1。故选A。]

8．已知热化学方程式：H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋241.8 kJ·mol－1，H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1。当1 g水蒸气变为液态水时，其焓变为(　　)

A.ΔH＝＋4.4 kJ·mol－1

B.ΔH＝－4.4 kJ·mol－1

C.ΔH＝－2.44 kJ·mol－1

D.ΔH＝＋2.44 kJ·mol－1

C　[①H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋241.8 kJ·mol－1，②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，根据盖斯定律，①＋②可得H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，由该热化学方程式可知，18 g水蒸气变为液态水时放出44 kJ的热量，则1 g水蒸气变为液态水时，放出的热量是×1 g≈2.44 kJ，即当1 g水蒸气变为液态水时，其焓变ΔH＝－2.44 kJ·mol－1，故选C。]

9．已知：C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.35 kJ·mol－1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.57 kJ·mol－1。6 g碳不完全燃烧所得产物中，CO与CO2的体积比为2∶3，则与6 g碳完全燃烧相比，损失的热量为(　　)

A.56.51 kJ     B．110.35 kJ

C.196.46 kJ  D．282.57 kJ

A　[碳不完全燃烧的产物为CO，根据盖斯定律可知，6 g碳不完全燃烧损失的热量为产物中CO燃烧生成CO2时放出的热量。6 g碳的物质的量n＝＝0.5 mol，不完全燃烧所得气体中，CO与CO2的体积比为2∶3，根据碳原子守恒，求得CO的物质的量为0.5 mol×＝0.2 mol，根据CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.57 kJ·mol－1可知，0.2 mol CO燃烧生成CO2时放出的热量为282.57 kJ·mol－1×0.2 mol≈56.51 kJ，所以6 g碳不完全燃烧，损失的热量为56.51 kJ，A正确。]

10．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11.2 L(标准状况)，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)

A　[CH4的物质的量为×＝0.4 mol，H2的物质的量为×＝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)。]

11．(素养题)物质的生成热可定义为：由稳定单质生成1 mol 物质所放出的热量，如CO2气体的生成热就是1 mol C(s)完全燃烧生成CO2气体时放出的热量，已知下列几种化合物的生成热分别是

则1 kg葡萄糖在人体内完全氧化生成CO2气体和液态水，最多可提供的能量为(　　)

A．3 225 kJ     B．2 816 kJ

C．6 999 kJ  D．15 644 kJ

D　[根据生成热的定义得下面三个热化学方程式：

6C(s)＋3O2(g)＋6H2(g)===C6H12O6(s)

ΔH＝－1 259.8 kJ·mol－1　①

C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－393.5 kJ·mol－1　②

O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1　③

由：②×6＋③×3－①得：

C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 816 kJ·mol－1，故1 kg C6H12O6(s)完全氧化时放出的热量为2 816× kJ≈15 644 kJ。]

12．下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为

_____________________________________________________________、

_____________________________________________________________，

制得等量H2所需能量较少的是________。

[解析]　根据盖斯定律，把系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)的三个热化学方程式分别相加，可以得到制氢的热化学方程式，分别为H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋286 kJ·mol－1、H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。

[答案]　H2O(l)===H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋286 kJ·mol－1

H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝＋20 kJ·mol－1　系统(Ⅱ)

13．化学键的键能是原子间形成(或断裂)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。以下是部分共价键键能的数据：H—S：364 kJ·mol－1、S—S：266 kJ·mol－1、S===O：522 kJ·mol－1、H—O：464 kJ·mol－1。

(1)试根据这些数据计算下面这个反应的反应热：2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，反应产物中的S实为S8，实际分子是一个8元环状分子(即)，则Q＝________。

(2)标准状况下，将a L H2S与b L SO2混合进行上述反应，当a>2b时，反应放热________ kJ·mol－1；当a<2b时，反应放热________ kJ·mol－1。

(3)H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝44 kJ·mol－1，试写出H2S和SO2反应生成H2O(g)的热化学方程式：________________________。

[解析]　(1)反应可以改写成：2H2S(g)＋SO2(g)===S8(s)＋2H2O(l)，根据公式：ΔH＝反应物的键能总和－反应产物的键能总和＝4×364 kJ·mol－1＋2×522 kJ·mol－1－3×266 kJ·mol－1－4×464 kJ·mol－1＝－154 kJ·mol－1。

(2)当a>2b时，H2S过量应依据SO2的量计算；当a<2b时，SO2过量应依据H2S的量计算。

(3)1 mol液态水变成气态水需吸热44 kJ，则由第(1)题可知该反应生成H2O(g)时共放热(154－2×44)kJ＝66 kJ。

[答案]　(1)154　(2)　　(3)2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(g)　ΔH＝－66 kJ·mol－1

14．按要求对下列两题进行填空。

(1)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。已知：

Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)

ΔH＝＋64.39 kJ·mol－1

2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)

ΔH＝－196.46 kJ·mol－1

H2(g)＋O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.84 kJ·mol－1

在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为_________________________________________________。

(2)已知O2(g)===O(g)＋e－

ΔH1＝＋1 175.7 kJ·mol－1

PtF6(g)＋e－===PtF(g)　ΔH2＝－771.1 kJ·mol－1

OPtF(s)===O(g)＋PtF(g)

ΔH3＝＋482.2 kJ·mol－1

则反应O2(g)＋PtF6(g)===OPtF(s)的ΔH＝________ kJ·mol－1。

[解析]　(1)在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的反应方程式为：Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O，结合题目所给热化学方程式可知，反应物Cu、H2O2、H＋可由前两个方程式直接相加得到，结合化学计量数应将第二个方程式整理为H2O2(l)===H2O(l)＋O2(g)　ΔH＝－98.23 kJ·mol－1，作为中间产物的H2和O2可与第三个方程式相加消去，即ΔH＝＋64.39 kJ·mol－1＋(－196.46 kJ·mol－1)×＋(－285.84 kJ·mol－1)＝－319.68 kJ·mol－1。

故热化学方程式应为Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－319.68 kJ·mol－1。

(2)观察题目所给方程式与要求的方程式的关系可知在已知方程式中OPtF(s)为反应物，而在要求方程式中其为反应产物，因此应将第三个方程式变形为O(g)＋PtF(g)===OPtF(s)　ΔH′3＝－482.2 kJ·mol－1，然后再与第一个和第二个方程式相加，即可得所求方程式，故ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝＋1175.7 kJ·mol－1＋(－771.1 kJ·mol－1)－(＋482.2 kJ·mol－1)＝－77.6 kJ·mol－1。

[答案]　(1)Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－319.68 kJ·mol－1　(2)－77.6

15．(1)1 mol石墨(s)转变成金刚石(s)需要吸收1.9 kJ的热量，该反应的热化学方程式为_____________________________。

(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和澄清石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为____________________。

(3)已知下列热化学方程式：

Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)

ΔH1＝－25 kJ·mol－1①

3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)

ΔH2＝－47 kJ·mol－1②

Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)

ΔH3＝＋19 kJ·mol－1③

写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式：

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。

(4)向足量稀硫酸中加入100 mL 0.4 mol·L－1Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。向足量稀Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L－1盐酸时，放出的热量为2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为_____________。

[解析]　(1)1 mol石墨(s)转变成金刚石(s)需要吸收1.9 kJ的热量，该反应的热化学方程式为C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1。

(2)因生成的CO2用过量饱和澄清石灰水完全吸收，可得100 g CaCO3沉淀，则CaCO3的物质的量是1 mol，由碳元素守恒可知，二氧化碳的物质的量也为1 mol，即无水乙醇完全燃烧生成1 mol二氧化碳放出的热量为Q kJ，而完全燃烧1 mol无水乙醇时生成2 mol二氧化碳，则放出的热量为Q kJ×2＝2Q kJ，热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2Q kJ·mol－1。

(3)依据盖斯定律可知，①×3－(③×2＋②)得6CO(g)＋6FeO(s)===6Fe(s)＋6CO2(g)　ΔH＝－66 kJ·mol－1，则FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式为CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－11 kJ·mol－1。

(4)向足量稀硫酸中加入100 mL 0.4 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，反应涉及的离子方程式有Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，其中生成的BaSO4的物质的量为0.04 mol，生成H2O的物质的量为0.08 mol；向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L－1盐酸时，反应涉及的离子方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，生成H2O的物质的量为0.04 mol，根据放出的热量为2.2 kJ，可知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－＝－55 kJ·mol－1，设Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，则0.04 mol×Q kJ·mol－1＋0.08 mol×55 kJ·mol－1＝5.12 kJ，解得Q＝18，所以Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为BaCl2(aq)＋Na2SO4(aq)===BaSO4(s)＋2NaCl(aq)　ΔH＝－18 kJ·mol－1。

[答案]　(1)C(s，石墨)===C(s，金刚石)

ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1

(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)

ΔH＝－2Q kJ·mol－1

(3)FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)

ΔH＝－11 kJ·mol－1

(4)BaCl2(aq)＋Na2SO4(aq)===BaSO4(s)＋2NaCl(aq)

ΔH＝－18 kJ·mol－1