难点1 反应热的相关计算- 高考化学专练【热点·重点·难点】

难点1  反应热的相关计算

【命题规律】

本专题考点为高考必考点。主要考查反应热的相关计算。包括利用键能、反应物和生成物的能量、盖斯定律等方法。考查的核心素养以证据推理和模型构建为主。

【备考建议】

2021年高考备考应关注以图表为信息背景的反应热的计算。

【限时检测】（建议用时：30分钟）

1．[2020浙江7月选考]关于下列的判断正确的是(    )

A．   B． C．  D．

【答案】B

【解析】

碳酸氢根的电离属于吸热过程，则CO(aq)+H+(aq)=HCO(aq)为放热反应，所以△H1<0；

CO(aq)+H2O(l)HCO(aq)+OHˉ(aq)为碳酸根的水解离子方程式，CO的水解反应为吸热反应，所以△H2>0；

OHˉ(aq)+H+(aq)=H2O(l)表示强酸和强碱的中和反应，为放热反应，所以△H3<0；

醋酸与强碱的中和反应为放热反应，所以△H4<0；

但由于醋酸是弱酸，电离过程中会吸收部分热量，所以醋酸与强碱反应过程放出的热量小于强酸和强碱反应放出的热量，则△H4>△H3；

综上所述，只有△H1<△H2正确，故答案为B。

2．[2020新课标Ⅱ]天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。

（1）乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)= C2H4(g)+H2(g)  ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示：

①ΔH1=_________ kJ·mol−1。

【答案】（1）①137  

【解析】

【详解】

（1）①由表中燃烧热数值可知：

①C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g) +3H2O(l) ∆H1= -1560kJ∙mol-1；②C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g) +2H2O(l) ∆H2= -1411kJ∙mol-1；③H2(g)+O2(g)=H2O(l) ∆H3= -286kJ∙mol-1；根据盖斯定律可知，①-②-③得C2H6(g) =C2H4(g) + H2(g)，则∆H= ∆H1-∆H2-∆H3=( -1560kJ∙mol-1)-( -1411kJ∙mol-1)- ( -286kJ∙mol-1)=137kJ∙mol-1，故答案为137；

3．【上海市青浦区2021届高三一模】化学反应H2+Cl2→2HCl的能量变化如图所示。关于该过程能量变化的叙述不正确的是

A．氢气与氯气反应的热化学方程式：H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)+183kJ

B．该反应在光照和点燃条件下的反应热效应是相同的

C．2molHCl分子中的化学键形成时要释放862kJ能量

D．2mol气态氢原子的能量低于1mol氢气的能量

【答案】D

【详解】

A．由图可知1mol H2(g)和1molCl2(g)反应生成2mol HCl(g)放出(862-679)kJ=183kJ能量，因此氢气与氯气反应的热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)+183kJ，A正确；

B．反应热效应只与反应的始态和终态有关，与条件、途径无关，因此该反应在光照和点燃条件下的反应热效应是相同的，B正确；

C．由图可知2molHCl分子中的化学键形成时要释放862kJ能量，C正确；

D．气态氢原子形成氢气分子时形成化学键，形成化学键释放能量，因此2mol气态氢原子的能量高于1mol氢气的能量，D错误。

答案选D。

4．【上海市浦东新区2021届高三一模】碳在氧气或臭氧中燃烧的能量变化如图所示，下列说法正确的是

A．O2(g)⇌O3(g)+80.8 kJ

B．将O2转变为O3 后再与碳反应，可获得更多的能量

C．l mol碳不完全燃烧所释放的能量介于393.5～474.3 kJ

D．断裂l mol O2(g)中共价键吸收的能量比形成1mol CO2(g)中共价键放出的能量少

【答案】D

【详解】

A．由盖斯定律、图示信息知：O2(g)⇌O3(g)-80.8 kJ，A错误；

B． 由盖斯定律知，将O2转变为O3 后再与碳反应生成二氧化碳、将O2直接与碳反应生成二氧化碳、获得相同的能量，B错误；

C． l mol碳不完全燃烧所释放的能量小于393.5kJ，C错误；

D． O2与碳反应生成二氧化碳是放热反应、氧气的键能和碳的键能之和小于二氧化碳的键能，则l mol O2(g)中共价键吸收的能量比形成1mol CO2(g)中共价键放出的能量少，D正确；

答案选D。

5．【湖北省荆州市2021届高三上学期第一次质量检查】下列说法不正确的是(    )

A．稀与溶液混合时，其活化能接近于零，反应速率快，且该反应为放热反应

B．反应在低温下能自发进行，说明该反应的

C．已知，，则燃烧热的热化学方程式为

D．已知，，则

【答案】C

【详解】

A．酸和碱反应不需要外界做功的条件下就能发生，说明它们已经处于活跃状态，因此活化能接近0，且酸碱中和反应为放热反应，故A正确；

B．反应的ΔS＜0，若在低温下能自发进行，则ΔH-TΔS＜0，即ΔH＜TΔS＜0，故B正确；

C．已知，，根据盖斯定律得：，则燃烧热的热化学方程式为：，故C错误；

D．已知，该反应为放热反应，则，，该反应为吸热反应，则，则，故D正确；

故选C。

6．【福建省莆田市2021届高三毕业班第一次教学质量检测】碘及碘的化合物在人类活动中占有重要的地位。已知反应H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH=-14.9kJ·mol－1。

（1）根据下图判断1molH2(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为___________kJ。

【答案】439.9   

【详解】

(1)由盖斯定律可知，断裂1molH－H键的焓变=ΔH3－ΔH1=+439.9kJ·mol－1，所以断裂1molH－H键需要吸收的能量为439.9kJ；

7．【广东省惠州市2021届高三上学期第一次调研考试】甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。

(1)已知：①CH3OH(l)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)    △H＝－638.5kJ·mol－1

②CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)    △H＝－283.0kJ·mol－1

③H2O(l)＝H2O(g)    △H＝＋44.0kJ·mol－1

则反应CH3OH(l)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2O(l)的△H＝____kJ·mol-1。

【答案】-443.5 kJ·mol－1   

【详解】

（1）根据盖斯定律，①-②-2×③可得CH3OH(l)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2O(l)，因此该反应的△H＝[(-638.5 kJ·mol－1)-(-283.5 kJ·mol－1)-2×44 kJ·mol－1]=-443.5 kJ·mol－1，

故答案为：-443.5 kJ·mol－1；

8．【广东省肇庆市2021届高三毕业班第一次统一检测】从“铁器时代”开始，铁单质及其化合物一直备受青睐。

Ⅱ．铁的冶炼

(3)工业上采用高炉炼铁法冶炼铁单质，其反应的热化学方程式为：

已知：

①；

②。

则___________。

【答案】     
【详解】

II．(3)根据盖斯定律，；

9．【广西北海市2021届高三第一次模拟】磷石膏是湿法生产磷酸的固体废弃物，用磷石膏生产硫酸或硫，既可减少对环境的污染又可使资源循环利用。回答下列问题：

(1)用焦炭、硫磺等均可还原磷石膏。已知下列反应：

I．CaSO4(s)+2C(s)=CaS(s)+2CO2(g)  △H1=+226 kJ∙mol−1

II．3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g)  △H2=a kJ∙mol−1

III．3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s)  △H3=b kJ∙mol−1

①反应(I)能在___________(填“低温”“高温”或“任何温度”)下自发进行。

②用硫磺还原CaSO4反应为2CaSO4(s)+S(s)=2CaO(s)+3SO2(g)，其△H=___________kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。

【答案】高温       

【详解】

(1)①反应(I)是吸热反应(△H＞0)，熵增的反应(△S＞0)，根据△G＝△H－T△S＜0,得出该反应在高温下自发进行；故答案为：高温。

②将第II个方程式3倍减去第III个方程式，再整体除以4得到硫磺还原CaSO4反应为2CaSO4(s)+S(s)=2CaO(s)+3SO2(g)，其△H= kJ·mol−1；故答案为：。

10．【湖南省永州市2021届高三第一次模拟】十九大报告提出“要像对待生命一样对待生态环境”，对硫、氮、碳元素形成的有毒有害气体进行处理成为科学研究热点。请回答下列问题：

Ⅰ．氮元素的化合物种类繁多，研究氮氧化物的反应机理对于消除污染有重要指导作用。

(1)NO2有较强的氧化性，能将SO2氧化成SO3，自身被还原为NO。

已知：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）  ΔH1＝－196.6 kJ·mol－1

2NO（g）＋O2（g）=2NO2（g）    ΔH2＝－113.0 kJ·mol－1

则NO2氧化SO2的热化学方程式为___________。

【答案】NO2（g）＋SO2（g）=SO3（g）＋NO（g）   △H＝－41.8kJ·mol－1  

【详解】

Ⅰ．(1)根据图一可知热化学方程式为①2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）  ΔH1＝－196.6 kJ·mol－1；

 ②2NO（g）＋O2（g）=2NO2（g） ΔH2＝－113.0 kJ·mol－1；

 根据盖斯定律，由①－②整理可得NO2（g）＋SO2（g）=SO3（g）＋NO（g） ΔH =ΔH1-ΔH2=－41.8kJ/mol；

11．【陕西省汉中市2021届高三第一次模拟】还原法处理氮的氧化物是环境科学研究的热点课题。

Ⅰ．氢气还原法。H2还原NO发生的反应为：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)。

(1)已知几种化学键的键能数据如下：

2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) ΔH=___________kJ·mol-1。

【答案】-666    

【详解】

Ⅰ．(1) ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=2×436 kJ·mol-1+2×630 kJ·mol-1-946 kJ·mol-1-4×463 kJ·mol-1=-666 kJ·mol-1。

12．【四川省成都市2021届高三第一次诊断性考试】生产生活中氨及铵盐有重要用途，而汽车尾气中含NO、NO2则应降低其排放。

(1)在20℃时，已知：①N2(g) +O2(g)=2NO(g) ，正、逆反应活化能分别为a kJ/mol、b kJ/mol；②4NH3(g) +5O2(g) =4NO(g)+6H2O(l)，正、逆反应活化能分别为c kJ/mol、d kJ/mol；则4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l)的ΔH为___________。

【答案】(5b+c-5a-d)kJ/mol  

【详解】

(1)反应①N2(g) +O2(g)=2NO(g)的正、逆反应活化能分别为a kJ/mol、b kJ/mol，则①的∆H1=(a-b)kJ/mol，反应②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l)的正、逆反应活化能分别为c kJ/mol、dkJ/mol，则②的∆H2=(c-d)kJ/mol，方程式4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l)可由②-5×①得到，根据盖斯定律，∆H=(c-d)kJ/mol-5×(a-b)kJ/mol=(5b+c-5a-d)kJ/mol；

13．【四川省成都市石室中学2021届高三一诊模拟】氮氧化物和硫氧化物污染已成为一个世界性的环境问题，但只要合理利用也是重要的资源。

(1) NH3还原法可将NO还原为N2进行脱除。

已知：①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=- 1530kJ·mol-1； 。

②N2(g)+O2(g)= 2NO(g) ΔH2 = +180 kJ·mol-1.

写出NH3还原NO的热化学方程式：_______。

【答案】6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H=−2070kJ/mol   

【详解】

(1)NH3还原NO的化学方程式为6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(l)，已知

①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=- 1530kJ·mol-1；

②N2(g)+O2(g)= 2NO(g) ΔH2 = +180 kJ·mol-1；

根据盖斯定律①−②×3计算6NO(g)+4NH3(g)=N2(g)+6H2O(l)的焓变△H=−1530 kJ⋅mol−1−(+180 kJ⋅mol−1)×3=−2070kJ/mol，即热化学方程式为6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H=−2070kJ/mol，故答案为：6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(l) △H=−2070kJ/mol；

14．【四川省乐山市2021届高三12月第一次调研考试】氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景，采用天然气制备氢气主要经历以下反应：

(i)CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)  △H1

(ii)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)   △H2

根据题给信息回答下列问题：

(1)根据图像计算△H1=______ kJ∙mol−1。

【答案】＋204   

【详解】

(1)根据题意，焓变等于反应物断键吸收的热量减去生成物成键放出的热量，因此根据图像得到△H1=2582kJ∙mol−1－2378 kJ∙mol−1＝＋204kJ∙mol−1；故答案为：＋204。

15．【云南省红河州2021届高中毕业生第一次复习统一检测】人类过多地使用化石燃料，造成了二氧化碳的大量排放，致使地球气温上升。二氧化碳是温室气体，也是一种重要的资源，如以CO2为基本原料可合成甲醇，回答下列问题：

(1)已知下列热化学方程式：

①2CO2(g) + 6H2(g) = CH3OCH3(g) +3H2O(g)  ΔH1=−122.6kJ·mol−1

②CH3OCH3(g) + H2O(g) = 2CH3OH(g)       ΔH2=+23.4kJ·mol−1

则用CO2(g)与H2(g)反应合成CH3OH(g)的热化学方程式③ _______________________

【答案】CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.6 kJ·mol−1   

【详解】

(1)根据盖斯定律，(①+②)可得CO2(g)+3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)，则ΔH=(−122.6kJ·mol−1+23.4kJ·mol−1)=-49.6 kJ·mol−1。