2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练4化学反应热的相关计算含解析
展开化学反应热的相关计算
非选择题(共15题)
1.随着世界工业经济的发展、人口的剧增,全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。
(1)把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径I:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1<0①
途径II:先制成水煤气:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H2>0②
再燃烧水煤气:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3<0③
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H4<0④
则途径I放出的热量___________(填“大于”“等于”或“小于”)途径II放出的热量;△H1、△H2、△H3、△H4的数学关系式是___________。
(2)在25℃、101kPa下,1克甲醇完全燃料放热22.68kJ,写出甲醇燃烧热的热化学方程式___________。
(3)已知①
②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2=-285.8kJ/mol
③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-1370kJ/mol
试计算④2CO(g)+4H2(g)=H2O(l)+C2H5OH(l)的ΔH=___________。
(4)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒,处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如:6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s) △H=-235.8kJ•mol-1
已知:2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g) △H=+62.2kJ•mol-1;则O3转化为O2的热化学方程式为___________。
2. (1) 已知反应: ①C(s)+1/2O2(g)= CO(g) ΔH1=-110.5 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
写出表示CO燃烧热的热化学方程式______________________。
(2) 搭载神舟十一号航天飞船的长征二号F运载火箭的助推器、芯一级、芯二级应用的燃料全部是液态偏二甲肼和液态四氧化二氮。其中偏二甲肼(C2H8N2)为火箭燃料,四氧化二氮(N2O4)为氧化剂, 当它们混合时,立即产生大量氮气、二氧化碳和水蒸气,并放出大量热。 若0.1mol 偏二甲肼与N2O4完全反应时,放出 526.65kJ的热量。写出该反应的热化学方程式: ______________________。
3.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
ΔH=+88.6 kJ/mol,
则M、N相比,较稳定的是________。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH=-238.6 kJ/mol,CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-a kJ/mol,则a________238.6(填“>”“<”或“=”)。
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_________________________。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)===2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1176 kJ/mol,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为___________________。
(5)汽车排出的尾气中含有CO和NO等气体。为了解决污染问题,在汽车排气管内安装的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物CO和NO转化为无毒的大气循环物质。已知:
N2(g)+O2(g) ===2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221.0 kJ/mol
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
请写出污染物CO和NO转化为无毒的大气循环物质的热化学方程式是: ______________________
4.(一) A和B反应生成C,假定反应由A、B开始,它们的起始浓度均为1mol/l。反应进行2min后A的浓度为0.8mol/l, B的浓度为0.6mol/l, C的浓度为0.6mol/l。则2min内反应的平均速率为v(A)=____________,v (B) =____________,v(C)=____________。该反应的化学反应方程式为:___________________________。
(二) 比较下列各组热化学方程式中的ΔH的大小关系。
(1)已知1 mol白磷转化成红磷,放出18.39 kJ的热量,又知:①P4 (白,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH1,
②4P(红,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH2。
则ΔH1和ΔH2的关系:ΔH1____________ΔH2
(2)③ S(g)+O2(g)==SO2(g) △H1
④S(s)+O2(g)==SO2(g) △H2 ΔH1_____ΔH2
(3)已知:高温下,在密闭容器中用H2还原WO2可得到金属钨。当温度过高时,WO2(s)会转变为WO2 (g)。请根据以下反应:
⑤WO2 (s) + 2H2 (g) W (s) + 2H2O (g) ΔH = +66.0 kJ· mol-1
⑥WO2 (g) + 2H2 W (s) + 2H2O (g) ΔH = -137.9 kJ· mol-1
计算出WO2 (s) WO2 (g) 的ΔH = ______________________。
5.已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
回答下列各问题:
(1)表示C的燃烧热的热化学方程式为________;(填序号)
(2)燃烧10 g H2生成液态水,放出的热量为________。
(3)写出表示CO的燃烧热的热化学方程式_______________________________。
6.Ⅰ.已知下列热化学方程式:
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ∆H=-570kJ/mol
②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ∆H=+483.6kJ/mol
③2CO(g)=2C(s)+O2(g) ∆H=+220.8kJ/mol
④2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ∆H=-787kJ/mol
回答下列问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是___________(填写序号)。
(2)燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为___________。
(3)CO(g)的燃烧热的热化学方程式为___________
Ⅱ.已知:工业上制二甲醚是在一定温度(230~280℃)、压强(2.0~10.0MPa)和催化剂作用下进行的,反应器中发生了下列反应:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ·mol-1①
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ·mol-1②
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ·mol-1③
(4)反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g),计算该反应的ΔH=___________。
(5)已知:①Fe3O4(s)+CO(g)⇌3FeO(s)+CO2(g) ΔH1=+19.3kJ·mol-1
②3FeO(s)+H2O(g)⇌Fe3O4(s)+H2(g) ΔH2=-57.2kJ·mol-1
③C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) ΔH3=+172.4kJ·mol-1
碳与水制氢气总反应的热化学方程式是___________。
(6)用NA表示阿伏加德罗常数,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650kJ的热量。其热化学方程式为___________。
(7)SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中,只存在S—F键,已知1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,F—F键能为160kJ·mol-1,S—F键能为330kJ·mol-1,试写出S(s)和F2(g)反应生成SF6(g)的热化学方程式___________。
7.(1)已知:P4(s)+6Cl2(g)4PCl3(g) ΔH=akJ·mol-1,P4(s)+10Cl2(g)4PCl5(g) ΔH=bkJ·mol-1;破坏PCl5中1mol P—Cl键所需能量为ckJ·mol-1,破坏PCl3中1molP—Cl键所需能量为1.2ckJ·mol-1。则破坏Cl2中1molCl—Cl键所需的能量为___________________。
(2)工业合成氨时,合成塔中每生成1molNH3放出46kJ的热量。其反应过程的能量变化如图。b值为________kJ。加入催化剂,a值____(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。压缩容器体积,b值___。
(3)“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g),并放出大量热,已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量,该反应的热化学方程式为_____________________________。
8.(1)发射卫星用N2H4为燃料,NO2为氧化剂,两者反应生成N2和水蒸气, 已知
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ⊿ H1= + 67.7kJ/mol;
N2H4(g)+O2(g)= N2(g)+2H2O(g) ⊿ H2= - 534kJ/mol;
2H2(g)+ O2(g)= 2H2O (g) ⊿ H3= - 484kJ/mol;
H2(g)+F2(g)=2HF(g) ⊿ H4= - 538kJ/mol
①写出N2H4与 NO2反应的热化学方程式______________________,
②写出N2H4与F2反应的热化学方程式__________________________
(2)已知反应:Cl2+2HBr===Br2+2HCl。
Ⅰ.当有0.2 mol HCl生成时放出8.1 kJ的热量。
Ⅱ.其能量变化示意图如图:
由上述数据判断断开1 mol H—Cl 键与断开 1 mol H—Br键所需能量相差约为________kJ。
9.根据已知信息,完成下列问题
(1)汽车尾气中的NOx是大气污染物之一。压缩天然气(CNG)汽车的优点之一是利用催化技术能够将NOx转变成无毒的CO2和N2。
已知:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1,
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2。
则2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) ΔH3=____(用ΔH1和ΔH2表示)。
(2)工业上用水煤气法制氢气,
已知:①C(s)+12O2(g)=CO(g) ΔH1=-110.5 kJ·mol-1,
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6 kJ·mol-1。
则水煤气法制氢气C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH3=____kJ·mol-1。
(3)Cu2O是一种半导体材料,
已知:①Cu2O(s)+1/2O2(g)=2CuO(s) ΔH1=-145 kJ·mol-1,
②CuO(s)+H2(g)=Cu(s)+H2O(l) ΔH2=-129 kJ·mol-1,
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol-1。
则反应2Cu(s)+H2O(l)=Cu2O(s)+H2(g) ΔH4=____kJ·mol-1。
(4)工业上由金红石(TiO2)制取单质Ti,
已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1,
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1,
③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH3=+141.0 kJ·mol-1。
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g) ΔH4=____kJ·mol-1。
(5)工业上用天然气制备CH3OH。
已知:①CH4(g)+O2(g)=CO(g)+H2(g)+H2O(g) ΔH1=-321.5 kJ·mol-1,
②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH2=+250.3 kJ·mol-1,
③CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-90.0 kJ·mol-1。
则CH4(g)与O2(g)反应生成CH3OH(g)的热化学方程式为____。
(6)已知1mol N2H4(l)在O2(g)中燃烧,生成N2(g)和H2O(l),放出622 kJ热量,则N2H4(l)燃烧的热化学方程式为____。
(7)已知0.5mol CH4(g)完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(l)时,放出445 kJ热量,则CH4(g)燃烧的热化学方程式为____。
(8)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。已知在300℃、Fe做催化剂时,在氨气足量的情况下,烟气中c(NO2):c(NO)=1:1时脱氮效果最佳,且生成1mol N2(g)反应放出的热量为Q kJ(Q>0),此时对应的脱氮反应的热化学方程式为____。
10.(1)根据如图所示情况,判断下列说法中正确的是________。
A.其热化学方程式为:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=41 kJ·mol-1
B.该反应为吸热反应
C.该反应为放热反应
D.若当H2O为液态时反应热为ΔH2,则ΔH2>ΔH
(2)25℃、101 kPa下,已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量,表示氢气燃烧热的热化学方程式是_________。
(3)已知反应:N2(g) + O2 (g) = 2NO(g) △H1
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) △H2
N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) △H3
利用上述三个反应,计算4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) △H4 的反应焓变为________________(用含△H1、△H2、△H3的式子表示)。
(4)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__________________。
11.(1)1.00 L 1.00 mol·L-1 H2SO4溶液与2.00 L 1.00 mol·L-1 NaOH溶液完全反应,放出114.6 kJ热量,该反应的中和热为________,表示其中和热的热化学方程式_________________________________。
(2)在25 ℃、101 kPa时,1.00 g C6H6(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出41.8 kJ的热量,C6H6的燃烧热为________ kJ·mol-1,该反应的热化学方程式为_____________________________________。
12.到目前为止,由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。
(1)化学反应中放出的热能(焓变,ΔH)与反应物和生成物在反应过程中断键和形成新键过程中吸收和放出能量的大小有关。
已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-185 kJ/mol,断裂1 mol H-H键吸收的能量为436 kJ,断裂1 mol Cl-Cl键吸收的能量为247 kJ,则形成1 mol H-Cl键放出的能量为_______。
(2)燃料燃烧将其所含的化学能转变为我们所需要的热能。已知:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
②C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
标准状况下22.4 L氢气和甲烷的混合气体在足量的氧气中充分燃烧反应放出588.05 kJ的热量,原混合气体中氢气的质量是_______。根据以上三个热化学方程式,计算C(s,石墨)+2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH为 _______。
13.Ⅰ.已知下列热化学方程式:
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ∆H=-570kJ/mol
②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ∆H=+483.6kJ/mol
③2CO(g)=2C(s)+O2(g) ∆H=+220.8kJ/mol
④2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ∆H=-787kJ/mol
回答下列问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是_______(填写序号)。
(2)燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为_______。
(3)C(s)的燃烧热的热化学方程式为_______
Ⅱ.已知:工业上制二甲醚是在一定温度(230~280℃)、压强(2.0~10.0MPa)和催化剂作用下进行的,反应器中发生了下列反应:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ·mol-1 ①
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ·mol-1 ②
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ·mol-1 ③
(4)反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g),计算该反应的ΔH=_______。
14.烟气中主要污染物SO2、NOx,为消除排放、保护环境,实现绿色可持续发展。处理方法一:烟气经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1
NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H2
SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3
(1)反应3NO(g)+ O3(g)= 3NO2(g)的△H=___________(用△H1 、△H2表示)。
(2)N2和O2在一定条件下反应生成NO2的热化学方程式为:N2(g)+O2(g) =NO2(g) ΔH=+34 kJ•mol-1.该反应为___________(“放热”或“吸热”)反应
(3)化学反应中的能量变化源自于化学反应中化学键变化时产生的能量变化。下表为一些化学键的键能:
化学键
键能(kJ·mol-1)
化学键
键能(kJ·mol-1)
N≡N
942
H-O
460
N-H
391
O=O
499
H-H
437
①写出N2和H2反应合成氨的热化学方程式:___________
②已知:1mol H2O(g)转化为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ的热量。计算1g H2完全燃烧时放出的热量___________。H2O(g)的稳定性___________(“大于”“小于”)H2O(l)。
(4)写出NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式:___________
15.Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量过渡态。分析图中信息,回答下列问题:
(1)图一是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:________。在反应体系中加入催化剂,对反应热是否有影响?______,原因是_____。
(2)图二是红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)的反应过程与能量关系图(图中的ΔH表示生成1mol产物的数据)。根据图二回答下列问题:
①PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2(g)的热化学方程式_______。
②P(s)和Cl2(g)分两步反应生成1molPCl5(g)的ΔH1与P(s)和Cl2(g)一步反应生成1molPCl5(g)的ΔH2关系是:ΔH2________ΔH1(填“大于”“小于”或“等于”),原因是________。
参考答案
1.等于 △H1=△H2+(△H3+△H4) CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.76kJ•mol-1 -339.2kJ/mol 2O3(g)=3O2(g) △H=-285kJ/mol
【详解】
(1)根据盖斯定律,条件不变的情况下,化学反应的热效应只与起始和最终状态有关,与反应途径无关,则途径Ⅰ放出的热量=途径Ⅱ放出的热量;根据盖斯定律,由②+③×+④×= ①,故ΔH1=ΔH2+(ΔH3+ΔH4);
(2)在25℃、101kPa下,1g甲醇物质的量,完全燃烧放热22.68kJ,则1mol甲醇完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为725.76 kJ,故甲醇燃烧热是725.76 kJ•mol-1,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=-725.76kJ•mol-1;
(3) 已知①
②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2=-285.8kJ/mol
③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-1370kJ/mol
根据盖斯定律①×2—③+②×4得;故
(4)6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s)ΔH1=-235.8kJ•mol-1 ①;2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)ΔH2=+62.2kJ•mol-1 ②,根据盖斯定律,由①×2+②×3可得2O3(g)= 3O2(g)ΔH=ΔH1×2+ΔH2×3=(-235.8kJ•mol-1)×2+(+62.2kJ•mol-1)×3=-285 kJ•mol-1,2O3(g)=3O2(g) △H=-285kJ/mol。
2.CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1C2H8N2(l)+2N2O4(l) ===2CO2(g)+3N2(g)+4 H2O(g) ΔH=-5266.5 kJ·mol-1
【解析】
试题分析:(1)根据盖斯定律计算反应热;
(2)计算1mol偏二甲肼燃烧放出的热量,从书写热化学方程式。
解析:(1)已知:①C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH1=-110.5 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
则根据盖斯定律可知②-①即得到表示CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1。
(2)0.1mol 偏二甲肼与N2O4完全反应时,放出526.65kJ的热量,则1mol偏二甲肼完全反应放出的热量是5266.5kJ,所以该反应的热化学方程式为 C2H8N2(l)+2N2O4(l) =2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-5266.5 kJ·mol-1。
点睛:应用盖斯定律进行简单计算时,关键在于设计反应过程,同时注意:①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。②当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也应相应地乘、除以某一个数;方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。③将一个热化学方程式颠倒书写时,ΔH的符号也随之改变,但数值不变。
3.M<2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)===4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290 kJ/mol98 kJ2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ/mol
【解析】
试题分析:(1)M转化为N是吸热反应,N的能量高,不稳定;
(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量少;
(3)有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量,2mol氯气反应放热290kJ,据此书写热化学方程式;
(4)根据转移电子数和反应热的关系计算;
(5)根据盖斯定律计算。
解析:(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N: △H=+88.6kJ•mol-1,过程是吸热反应,N暗处转化为M,是放热反应,能量越低越稳定,说明M稳定;
(2)燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量小于燃烧热;
(3)有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量,2mol氯气反应放热290kJ,反应的热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290 kJ/mol;
(4)根据方程式4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1176 kJ/mol可知反应中转移12mol电子放热1176kJ,则反应过程中,每转移1mol电子放热1176kJ÷12=98kJ;
(5)已知:①N2(g)+O2(g) =2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol
②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221.0 kJ/mol
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
则根据盖斯定律可知2×③-①-②即得到CO和NO转化为无毒的大气循环物质的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ/mol。
4.v(A)=" 0.1" mol·l-1·min- 1 v (B) =" 0.2" mol·l-1·min-1 v(C)=" 0.3" mol·l-1·min-1 A+2B=3C ΔH1﹤ΔH2 ΔH1﹤ΔH2
【详解】
试题分析:(一) 根据公式v=Δc/Δt计算。v(A)= Δc(A)/Δt=(1mol/L-0.8mol/L)/2min=0.1 mol·l-1·min- 1,v (B) =Δc(B)/Δt=(1mol/L-0.6mol/L)/2min=0.2 mol·l-1·min- 1,v(C)= Δc(C)/Δt=0.6mol/L/2min=0.3mol·l-1·min- 1, 又A和B的浓度随反应的进行而减小,A、B为反应物,C的浓度随反应的进行逐渐增大,C为生成物,反应速率之比等于化学计量数之比,该反应的化学反应方程式为:A+2B=3C。
(二) (1)根据盖斯定律:①-②得P4 (白,s) ===4P(红,s) ΔH=ΔH1-ΔH2,又1 mol白磷转化成红磷,放出18.39 kJ的热量,则ΔH=ΔH1-ΔH2<0,ΔH1和ΔH2的关系:ΔH1<ΔH2;
(2)根据盖斯定律:③-④得S(g)="=S(s)" ΔH=ΔH1-ΔH2,又气态硫转化为固态硫为放热过程,则ΔH=ΔH1-ΔH2<0, ΔH1<ΔH2;
(3)根据盖斯定律:⑤-⑥得WO2 (s) WO2 (g) 的ΔH =+66.0 kJ· mol-1 -(-137.9 kJ· mol-1)="+203.9" kJ· mol-1。
考点:考查化学反应速率的计算、盖斯定律。
5.④ 1 429.0 kJ CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1 。
【详解】
试题分析:(1)燃烧热:1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,④符合题意;(2)生成液态水参考①热反应方程式,生成10g液态水,放出热量10×285.8/2="1429.0" kJ ; kJ ;
(3)④-③得出:CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5-(-110.5)kJ·mol-1=283.0kJ·mol-1,整理得:CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1 。考点:考查燃烧热、反应热的计算。
6.①、④ 1425kJ CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.1kJ/mol -246.1kJ·mol-1 C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g) ΔH=+134.5kJ/mol C2H2(g)+ O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ·mol-1 S(s)+3F2(g)=SF6(g) ΔH=-1220kJ/mol
【详解】
Ⅰ.(1)放热反应的∆H小于0,所以上述反应中属于放热反应的是①、④。
(2)由热化学方程式①可知,燃烧4gH2生成液态水,放出的热量为483.6kJ ,则燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为1425kJ 。
(3)将上述热化学方程式中的③和④相加,然后除以2,即可得CO(g)的燃烧热的热化学方程式:CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=(220.8kJ/mol-787kJ/mol)=-283.1kJ/mol。
Ⅱ.(4)将给出的反应①×2+②+③可得3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的ΔH=-90.7kJ·mol-1×2+(-23.5kJ·mol-1)+( -41.2kJ·mol-1)= -246.1kJ·mol-1。
(5)碳与水制氢气的反应为:C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)。将给出的三个反应相加即可得总反应,ΔH=+19.3kJ·mol-1-57.2kJ·mol-1+172.4kJ·mol-1=+134.5kJ/mol,则热化学方程式是C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)ΔH=+134.5kJ/mol。
(6)用NA表示阿伏加德罗常数,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650kJ的热量。1molC2H2参加反应,碳元素的化合价从-1价升高到+4价,失去10mol电子,所以放出1300kJ的热量。其热化学方程式为:C2H2(g)+ O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ·mol-1。
(7)SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中,只存在S—F键,已知1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,F—F键能为160kJ·mol-1,S—F键能为330kJ·mol-1,该反应的ΔH=280kJ/mol+3×160 kJ/mol -6×330 kJ/mol =-1220 kJ/mol,S(s)和F2(g)反应生成SF6(g)的热化学方程式为:S(s)+3F2(g)=SF6(g) ΔH=-1220kJ/mol。
7. 92 减小 不变 C2H8N2(l)+2N2O4(l)===2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) ΔH=-2 550.0 kJ·mol-1
【解析】
【分析】
(1)①P4(s)+6Cl2(g)═4PCl3(g)△H=a kJ•mol-1,②P4(s)+10Cl2(g)═4PCl5(g)△H=b kJ•mol-1;利用盖斯定律 得:Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g)△H= kJ•mol-1,再结合焓变=反应物键能之和-生成物键能之和分析解答;
(2)根据能量图可知b值为1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol NH3放出的热量;加入催化剂,降低反应的活化能;压缩容器体积,平衡发生移动,但反应热不变,据此解答;
(3)根据物质的量与热量成正比,以及热化学方程式的书写方法来解答。
【详解】
(1)①P4(s)+6Cl2(g)═4PCl3(g)△H=a kJ•mol-1,②P4(s)+10Cl2(g)═4PCl5(g)△H=b kJ•mol-1;利用盖斯定律 得:Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g)△H= kJ•mol-1,焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,可得:E(Cl-Cl)+3×1.2c-5c= kJ•mol-1,解得E(Cl-Cl)= kJ•mol-1,故答案为;
(2)根据能量图可知b值为1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol NH3放出的热量,又每生成1mol NH3,放出46kJ的热量,所以b=46×2=92;加入催化剂,降低反应的活化能,则a减小,但活化能之差不变,则反应热b不变;压缩容器体积,平衡会发生移动,但反应热不变,即b值不变,故答案为92;减小;不变;
(3)10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量,则1mol液态偏二甲肼与足量的液态四氧化二化氮完全反应生成N2(g)、CO2(g)、H2O(g)、放出的热量为×425 kJ =2250kJ,则热化学方程式为:C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) △H=-2250kJ/mol,故答案为C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) △H=-2250kJ/mol。
8.N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+ 4H2O(g) ⊿ H =-1135.7 kJ/mol N2H4(g) +2F2(g)= N2(g)+4HF(g) ⊿ H = - 1126kJ/mol。 62
【详解】
(1)①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ⊿ H1 = + 67.7kJ/mol;
②N2H4(g)+O2(g)= N2(g)+2H2O(g) ⊿ H2 = - 534kJ/mol;
③2H2(g)+ O2(g)= 2H2O (g) ⊿ H3 = - 484kJ/mol;
④H2(g)+F2(g)=2HF(g) ⊿ H4 = - 538kJ/mol;
i根据盖斯定律: ②×2-①得到: N2H4(g)+ 2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) ⊿H=-1135.7 kJ/mol;综上所述,本题答案是:N2H4(g)+ 2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) ⊿H =-1135.7 kJ/mol。
ii根据盖斯定律②-③+2×④,得到热化学方程式为:N2H4(g) +2F2(g)=N2(g)+4HF(g) ⊿H =-1126kJ/mol;综上所述,本题答案是:N2H4(g) +2F2(g)= N2(g)+4HF(g) ⊿H =- 1126kJ/mol。
(2)根据当有0.2mol HCl生成时放出8.1kJ的热量,所以 Cl2(g)+2HBr(g)═Br2(g)+2HCl(g)△H=﹣81 kJ•mol﹣1;243+∑2molH﹣Br﹣200﹣∑2molH﹣Cl═﹣81 kJ•mol﹣1,∑2molH﹣Cl﹣∑2molH﹣Br=124kJ,所以断开1mol H﹣Cl 键与断开 1mol H﹣Br键所需能量相差约为62kJ;综上所述,本题答案是:62。
9.ΔH1+ΔH2+131.3+117.2-802CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) ΔH=-251.2 kJ·mol-1N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622 kJ·mol-11/2CH4(g)+O2(g)=1/2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-445 kJ·mol-12NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) ΔH=-2Q kJ·mol-1。
【解析】
(1)反应①和反应②相加即可得到反应2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g),所以ΔH3=ΔH1+ΔH2。
(2)反应①-12×反应②,即可得到反应2Cu(s)+H2O(l)=Cu2O(s)+H2(g),所以该反应的焓变ΔH3=ΔH1-12×ΔH2= -110.5-12×(-483.6)=+131.3 kJ·mol-1。
(3)反应③-2×反应②-反应①,即可得到反应2Cu(s)+H2O(l)=Cu2O(s)+H2(g),所以该反应的焓变ΔH4=ΔH3-2×ΔH2-ΔH1= -285.8-2×(-129)-(-145)=+117.2kJ·mol-1。
(4)2×反应①-反应②+反应③,即可得到反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g),所以该反应的焓变ΔH4=ΔH3-2×ΔH2-ΔH1=2×(-393.5)-(-566)+141=-80kJ·mol-1。
(5)反应①+反应②+2×反应③,即可得到反应2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g),该反应的焓变ΔH=ΔH1+ΔH2+2×ΔH3= -321.5+250.3+2×(-90)=-251.2 kJ·mol-1,所以反应的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) ΔH=-251.2 kJ·mol-1。
(6)1mol N2H4(l)在O2(g)中燃烧,生成N2(g)和H2O(l),其方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l),已知1mol N2H4(l)燃烧的放热为622 kJ,所以热化学方程式为:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622 kJ·mol-1。
(7)0.5mol CH4(g)应该与1mol O2(g)反应,生成0.5molCO2(g)和1molH2O(l),放出445 kJ热量,所以热化学方程式为:1/2CH4(g)+O2(g)=1/2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-445 kJ·mol-1。
(8)根据题目描述,可以写出反应的部分方程式为(明显生成物中一定有H2O):NH3(g)+NO(g)+NO2(g)→N2(g)+H2O(g),因为烟气中c(NO2):c(NO)=1:1,所以两种氮氧化物在方程式中的系数相等,化合价降低6价(NO降低2价,NO2降低4价),NH3化合价升高3价,所以NH3的系数为2,NO和NO2的系数都是1,再根据原子守恒得到反应为:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g),已知生成1mol N2(g)反应放出的热量为Q kJ,所以此反应的焓变ΔH=-2Q kJ·mol-1,所以热化学方程式为:2NH3(g) + NO(g) + NO2(g) = 2N2(g) + 3H2O(g) ΔH=-2Q kJ·mol-1。
10.B H2(g) +1/2O2(g) = H2O(1) △H2=-285.8kJ·mol-1 2△H1+3△H2—2△H3 C2H5OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1
【详解】
(1).根据图分析,一氧化碳和水反应生成二氧化碳和氢气为放热反应,故A错误;B.图显示二氧化碳和氢气反应生成一氧化碳和水为吸热反应,故正确;C.该反应为吸热反应,故错误;D.从气态水变成液态水需要放热,所以该反应吸收的热量减少,数值变小,故错误。故选B。 (2) 25℃、101 kPa下,已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量,即1mol氢气完全反应生成液态水放出的热量为285.8kJ,热化学方程式为:H2(g) +1/2O2(g) = H2O(1) △H2=-285.8kJ·mol-1;(3) ①N2(g) + O2 (g) = 2NO(g) △H1 ;②2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) △H2 ;③N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) △H3 ,根据盖斯定律分析,①×2+②×3-③×2即可得热化学方程式4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) △H4=2△H1+3△H2—2△H3 。 (4)100克碳酸钙的物质的量为1mol,则说明有0.5mol乙醇反应,则乙醇燃烧的热化学方程式为: C2H5OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1。
【点睛】
注意反应的方向和热量的关系,正反应为放热,则逆反应为吸热,且数值不变。注意热化学方程式中的化学计量数为物质的量,物质的量与反应热成正比例关系。
11.57.3 kJ·mol-1 H2SO4(aq)+NaOH(aq)=== Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 3 260.4 C6H6(l)+O2(g)===6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-3 260.4 kJ·mol-1
【解析】
【详解】
(1)1.00L 1.00mol·L-1 H2SO4溶液与2.00L 1.00mol·L-1 NaOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,即生成2mol水放出114.6kJ的热量,反应的反应热为-114.6kJ·mol-1,中和热为-57.3kJ·mol-1,则中和热的热化学方程式:1/2H2SO4(aq)+NaOH(aq)1/2Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
(2)1.00g C6H6(l)在O2中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出41.8kJ的热量,则1molC6H6(l)在氧气中完全燃烧放出的热量为41.8kJ×78=3260.4KJ,因此C6H6(l)的燃烧热为△H=-3260.4kJ·mol-1;C6H6(l)燃烧热的热化学方程式为C6H6(l)+15/2O2(g)═6CO2(g)+3H2O(l)△H=-3 260.4 kJ·mol-1。
12.434 kJ 1.0 g -74.8 kJ/mol
【详解】
解答本题时应注意以下两点:
(1)根据ΔH=旧键断裂吸收的能量-新键形成放出的能量,可以求断键或成键吸收或放出的能量。
(2)根据求解的反应C(s,石墨)+2H2(g)=CH4(g),找出可用的已知热化学方程式①②③,然后将热化学方程式进行相应的调整,然后进行加和即得。
(1)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-185 kJ/mol ,该反应的ΔH=旧键断裂吸收的能量-新键形成放出的能量,设形成1 mol H—Cl键放出的能量为x,则每发生这样的反应1 mol,ΔH="436" kJ·mol-1+247 kJ·mol-1-2x=-185 kJ·mol-1,解得x=434 kJ·mol-1,所以每形成1 mol H—Cl键放出
434 kJ的热量。
(2)设混合气体中CH4的物质的量为a,H2的物质的量为b,a+b="1" mol
890.3 kJ·mol-1×a+571.6 kJ·mol-1×b/2=588.05 kJ,解得a=0.5 mol,b=0.5 mol,所以H2的质量为0.5 mol×2 g·mol-1=1.0 g。
根据反应C(s,石墨)+2H2(g)=CH4(g)可知,②+③-① 即得,所以该反应的反应热为ΔH=-571.6 kJ·mol-1-393.5 kJ·mol-1+890.3 kJ·mol-1
=-74.8 kJ·mol-1。
13.①、④ 1425kJ C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ/mol -246.1kJ·mol-1
【详解】
Ⅰ. (1)<0表示放热反应,故上述反应中属于放热反应的是①、④,故答案为:①、④;
(2)根据反应①可知,燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为1425kJ,故答案为:1425 kJ;
(3)燃烧热是指1mol燃料完全燃烧生成稳定的氧化物时的热效应,有反应④可推知,C(s)的燃烧热的热化学方程式为C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ/mol ,故答案为:C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ/mol;
Ⅱ.(4)根据该斯定律可知,反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)可由2①+②+③,故该反应的ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=2×(-90.7kJ·mol-1)+(-23.5kJ·mol-1)+(-41.2kJ·mol-1)=-246.1kJ·mol-1,故答案为:-246.1kJ·mol-1。
14.△H1+2△H2 吸热 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93kJ•mol-1 138.75kJ 小于 4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g) ΔH=-1079 kJ•mol-1
【详解】
(1)①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)△H1;②NO(g)+O2(g)=NO2(g)△H2;③SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)△H3;根据盖斯定律,①+②×2,可得反应3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)的△H=△H1+2△H2;
(2)△H<0为放热反应,△H>0为吸热反应;N2(g)+O2(g) =NO2(g)ΔH=+34kJ•mol-1,该反应为吸热反应;
(3)①N2和H2反应合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),△H=942+3×437-2×3×391=-93kJ•mol-1;所以N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93kJ•mol-1;
②H2(g)+ O2=H2O(g)△H=437+×499-(2×460)=-233.5kJ•mol-1;1molH2O(g)转化为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ的热量;即H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ•mol-1;所以H2(g)+O2=H2O(l), △H=-233.5-44=-277.5 kJ•mol-1;1g H2(物质的量为0.5mol),完全燃烧时,生成液态水时放出的热量为×277.5=138.75kJ;根据H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ•mol-1反应可知,水由气态变为液态,放出热量,水蒸气的能量较高,所以H2O(g)的稳定性小于H2O(l);
(4)N2(g)+O2(g) =NO2(g)ΔH=+34 kJ•mol-1,△H =×942+499-E(NO2)=34,E(NO2)=936 kJ•mol-1;NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g)ΔH=4×391×3+7×499-(4×936)-6×2×460=-1079kJ•mol-1。
15.NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)ΔH=-234 kJ·mol-1 没有影响 改变反应的途径,降低反应所需的活化能,但E1和E2的差ΔH不变,对反应热没有影响 PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)ΔH=+93kJ·mol-1 等于 反应中的能量变化只与起态、终态有关,与反应的途径无关
【详解】
(1)NO2和CO反应生成CO2和NO,化学方程式为NO2+CO=CO2+NO,由图一可知,ΔH=E1-E2=134kJ·mol-1-368kJ·mol-1=-234kJ·mol-1,热化学方程式NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol-1;当加入催化剂,改变反应的途径,降低反应所需的活化能,则E1和E2都减小,但E1和E2的差ΔH不变,对反应热没有影响;
(2)①由图二可知,PCl3(g)和Cl2(g)反应生成PCl5(g)放出热量为93kJ,则热化学方程式为PCl3(g)+Cl2(g)=PCl5(g) ΔH=-93 kJ·mol-1,所以PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2(g)吸收热量,其热化学方程式为PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93 kJ·mol-1;②由盖斯定律可知,一个化学反应无论一步完成还是分步完成,其热效应相同,即反应中的能量变化只与起态、终态有关,与反应的途径无关,则P(s)和Cl2(g)分两步反应生成1molPCl5(g)的ΔH1与P(s)和Cl2(g)一步反应生成1molPCl5(g)的ΔH2相等;
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