高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 电解质的电离 离子反应一课一练

热化学方程式 反应焓变的计算

(建议用时：40分钟)

[基础过关练]

1．“能源分类相关图”如图，下列选项中的能源全部符合图中阴影部分的是(　　)

A.煤炭、石油、潮汐能

B.水能、生物质能、天然气

C.太阳能、风能、生物质能

D.地热能、海洋能、核能

C　[太阳能、风能、生物质能均是来自太阳的能量，也是新能源、可再生能源。]

2．0.1 mol C(s)与0.1 mol水蒸气反应生成0.1 mol CO和0.1 mol H2，需要吸收13.15 kJ的热量，则反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的反应热是(　　)

A.ΔH＝＋131.5 kJ

B.ΔH＝－131.5 kJ

C.ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1

D.ΔH＝－131.5 kJ·mol－1

C　[0.1 mol C与0.1 mol水蒸气反应生成0.1 mol CO和0.1 mol H2，吸收13.15 kJ的热量，则热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1。]

3．下列说法正确的是(　　)

A.化学反应的反应热与反应过程有密切的关系

B.化学反应的反应热取决于反应体系的始态和终态

C.盖斯定律只是一条简单的自然规律，其实际作用不大

D.有的化学反应过程没有能量变化

B　[反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应过程无关，故A项错误、B项正确；盖斯定律的实际作用很大，C项错误；任何化学反应均有能量变化，D项错误。]

4．已知热化学方程式：2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)　ΔH＝－196 kJ·mol－1。下列说法正确的是(　　)

A.生成0.5 L O2时放热98 kJ

B.H2O为气态时，放热大于196 kJ

C.反应物总能量小于反应产物总能量

D.加入催化剂MnO2，ΔH不变

D　[未注明状态，无法计算氧气的物质的量，故无法计算放出的热量，A错误；液态水变成气态水要吸热，故H2O为气态时，放热小于196 kJ，B错误；此反应为放热反应，故反应物总能量大于反应产物总能量，C错误；催化剂只能改变化学反应速率，不影响焓变，故加入催化剂，反应热不变，D正确。]

5．P4(白磷，s)4P(红磷，s)　ΔH＝－17 kJ·mol－1，根据以上热化学方程式，得出的下列推论中正确的是(　　)

A.正反应是一个吸热反应

B.白磷比红磷稳定

C.当1 mol白磷完全转变成红磷时放出17 kJ热量

D.当4 g红磷转变成白磷时吸收17 kJ热量

C　[P4(白磷，s)4P(红磷，s)　ΔH＝－17 kJ·mol－1＜0，是放热反应，1 mol白磷完全转变成4 mol红磷时放出17 kJ热量，A错误，C正确；根据题中热化学方程式可得，4P(红磷，s)P4(白磷，s)　ΔH＝＋17 kJ·mol－1，红磷所具有的能量比等量的白磷低，所以红磷比白磷稳定，4 mol红磷完全转变成1 mol白磷时吸收17 kJ热量，B、D错误。]

6．盖斯定律指出：化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体反应途径无关。物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列错误的是(　　)

A.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝1

B.A→D的ΔH＝－ΔH4

C.ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3－ΔH4

D.B→D的ΔH＝ΔH2＋ΔH3

A　[根据盖斯定律及图示知，物质A经过一系列转化最终又得到物质A，所以始末状态相同，焓变为0，则ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝0，故A错误；A→D与D→A互为逆过程，则根据盖斯定律得，ΔH＝－ΔH4，故B正确；ΔH1＋ΔH2表示A→C的焓变，C→A的焓变为ΔH3＋ΔH4，则ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3－ΔH4，故C正确；如题图所示B→D的ΔH＝ΔH2＋ΔH3，故D正确。]

7．在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：

H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1，

2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2，

H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3，

2S(g)===S2(g)　ΔH4。

则ΔH4的正确表达式为(　　)

A.ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)

B.ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)

C.ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)

D.ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)

A　[①H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1，②2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2，③H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3，根据盖斯定律②×－③×2＋①×得反应2S(g)===S2(g)，则ΔH4＝ΔH2×－ΔH3×2＋ΔH1×＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，A正确。]

8．(素养题)中和热是在稀溶液中，酸、碱发生中和反应生成1 mol 液态水时放出的热量，强酸、强碱的中和热为57.3 kJ·mol－1。下列热化学方程式中正确的是(　　)

A.HNO3(aq)＋KOH(aq)===H2O(l)＋KNO3(aq)　ΔH>－57.3 kJ·mol－1

B.HNO3(aq)＋NH3·H2O(aq)===H2O(l)＋NH4NO3(aq)　ΔH<－57.3 kJ·mol－1

C.CH3COOH(aq)＋KOH(aq)===H2O(l)＋CH3COOK(aq)　ΔH<－57.3 kJ·mol－1

D.CH3COOH(aq)＋NH3·H2O(aq)===H2O(l)＋CH3COONH4(aq)　ΔH>－57.3 kJ·mol－1

D　[A项，ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，B、C项，因弱酸、弱碱电离吸收能量，ΔH>－57.3 kJ·mol－1。]

9．工业上，冶炼铁的有关热化学方程式如下：

①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1；

②CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1；

③Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)

ΔH3＝c kJ·mol－1；

④2Fe2O3(s)＋3C(s)===4Fe(s)＋3CO2(g)

ΔH4＝d kJ·mol－1

上述热化学方程式中，a、b、c、d均不等于0。下列说法不正确的是(　　)

A.b＞a

B.d＝3b＋2c

C.C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝ kJ·mol－1

D.CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＜a kJ·mol－1

D　[①C(s)＋O2(g)===CO2(g)为放热反应，ΔH1＝a kJ·mol－1＜0，②CO2(g)＋C(s)===2CO(g)为吸热反应，ΔH2＝b kJ·mol－1＞0，因此b＞a，A正确；根据盖斯定律，②×3＋③×2得④2Fe2O3(s)＋3C(s)===4Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH4＝d kJ·mol－1＝(3b＋2c)kJ·mol－1，B正确；根据盖斯定律，(①＋②)×得C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝ kJ·mol－1，C正确；因为C(s)不完全燃烧生成CO(g)时放出热量，所以1 mol C(s)完全燃烧放出的热量大于1 mol CO(g)完全燃烧放出的热量，而放热反应的反应热为负值，故CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＞a kJ·mol－1，D错误。]

10．在现代人倡导绿色生活、清洁能源的同时，煤的清洁利用提上了日程。CFB锅炉洁净煤燃烧技术，为处理高硫煤和劣质煤及满足严格的大气排放标准带来了美好前景。把煤作为燃料可通过下列两种途径：

途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0

途径Ⅱ：先制水煤气

C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2>0

再燃烧水煤气

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3<0

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4<0。

请回答下列问题：

(1)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系是____________。

(2)由于制取水煤气的反应中，反应物具有的总能量______________(填“大于”“等于”或“小于”)反应产物具有的总能量，所以在化学反应时，反应物就需要________________(填“吸收”或“释放”)能量才能转化为反应产物，因此其反应条件为______________________________。

(3)与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有较多的优点，请写出两点：

①____________________________________________；

②____________________________________________。

[解析]　本题考查盖斯定律的应用。解题时可根据化学方程式间的关系，依据盖斯定律把化学方程式作适当变形并加减。

(1)由盖斯定律知，将途径Ⅱ的三个化学方程式分别调整系数后叠加可得：ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)。

(2)因为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2>0，所以在制取水煤气的反应中，反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量，在发生反应时，反应物需要吸收能量才能转化为反应产物，因此其反应条件为高温。

(3)与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ的优点主要有：煤的利用率高；变成气体燃料后，运输方便；使燃料充分燃烧(合理即可)。

[答案]　(1)ΔH1＝ΔH2＋(ΔH3＋ΔH4)

(2)小于　吸收　高温

(3)①煤的利用率高　②变成气体燃料后，运输方便(或使燃料充分燃烧，任选两点作答，其他合理答案均可)

11. 按要求写出对应反应的热化学方程式。

(1)已知稀溶液中，1 mol H2SO4与NaOH溶液恰好完全反应时，放出114.6 kJ热量，写出表示H2SO4与NaOH反应的中和热的热化学方程式：___________。

(2)25 ℃、101 kPa条件下充分燃烧一定量的丁烷气体生成CO2和液态水时，放出的热量为Q kJ，经测定，将生成的CO2通入足量澄清石灰水中产生25 g白色沉淀，写出表示丁烷摩尔燃烧焓的热化学方程式：___________________。

(3)已知下列热化学方程式：

①CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH1＝－870.3 kJ·mol－1

②C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH3＝－571.6 kJ·mol－1

写出由C(s)、H2(g)和O2(g)化合生成CH3COOH(l)的热化学方程式：______________________________________。

[解析]　(1)1 mol H2SO4与NaOH溶液恰好完全反应，放出114.6 kJ的热量，即生成2 mol H2O(l)放出114.6 kJ的热量，中和热是稀溶液中酸碱中和反应生成1 mol液态水时放出的热量，则该反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，表示反应中和热的热化学方程式为H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。

(2)n(CaCO3)＝＝0.25 mol，则根据C元素守恒，可知n(CO2)＝0.25 mol，即丁烷充分燃烧生成的二氧化碳为0.25 mol，由丁烷燃烧的化学方程式2C4H10＋13O28CO2＋10H2O可知，反应的丁烷的物质的量n(C4H10)＝＝＝ mol，因为充分燃烧 mol丁烷生成CO2和液态水时放出的热量为Q kJ，所以燃烧1 mol丁烷产生CO2气体和液态水时放出的热量是16Q kJ，故丁烷的摩尔燃烧焓为16Q kJ，表示丁烷摩尔燃烧焓的热化学方程式为C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－16Q kJ·mol－1。

(3)利用盖斯定律将②×2＋③－①可得2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)　ΔH＝2×(－393.5 kJ·mol－1)＋(－571.6 kJ·mol－1)－(－870.3 kJ·mol－1)＝－488.3 kJ·mol－1，所以热化学方程式为2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)　ΔH＝－488.3 kJ·mol－1。

[答案]　(1)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1

(2)C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－16Q kJ·mol－1

(3)2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)　ΔH＝－488.3 kJ·mol－1

[拓展培优练]

12．相同条件下，下列各组热化学方程式(溶液中的反应均是在稀溶液之间进行)中，ΔH2＞ΔH1的是(　　)

A.CO2(s)＋C(s)===2CO(g)　ΔH1

CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH2

B.NH3·H2O(aq)＋H＋(aq)===NH(aq)＋H2O(l)　ΔH1

H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(aq)　ΔH2

C.闪电时，N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1

高温时，N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH2

D.CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2

D　[CO2与碳的反应是吸热反应，ΔH1＞0，CaO与H2O的反应是放热反应，ΔH2＜0，ΔH1＞ΔH2，A错误；一水合氨电离吸热，ΔH1＞ΔH2，B错误；ΔH与反应的条件无关，与反应的始态和终态有关，ΔH1＝ΔH2，C错误；CH4完全燃烧生成气态水时释放的能量比生成液态水时释放的能量少，因该反应的ΔH＜0，故ΔH1＜ΔH2，D正确。]

13．在298 K、1.01×105 Pa下，将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，测得反应放出x kJ 的热量。已知在该条件下，1 mol CO2通入1 L 2 mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，放出y kJ的热量，则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式为(　　)

A.CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)　

ΔH＝－(2y－x)kJ·mol－1

B.CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)　

ΔH＝－(2x－y)kJ·mol－1

C.CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)　

ΔH＝－(4x－y)kJ·mol－1

D.2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l)　

ΔH＝－(8x－2y)kJ·mol－1

C　[由题意可知，CO2(g)＋NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋NaHCO3(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－x kJ·mol－1，CO2(g)＋2NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋H2O(l)　ΔH2＝－y kJ·mol－1，则CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)　ΔH＝ΔH1×4－ΔH2＝－(4x－y)kJ·mol－1。]

14．(双选)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.0 kJ·mol－1。以太阳能为热源分解Fe3O4，铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：

过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)

ΔH＝＋313.2 kJ·mol－1

过程Ⅱ：……

下列说法不正确的是(　　)

A.过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol电子

B.过程Ⅱ热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)　ΔH＝－128.9 kJ·mol－1

C.过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→化学能→热能

D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点

BC　[Fe3O4的物质的量n＝＝＝1 mol，过程Ⅰ中，2 mol Fe3O4反应转移4 mol电子，则每消耗1 mol Fe3O4转移2 mol电子，A项正确；由盖斯定律可得，(总反应方程式－过程Ⅰ方程式)可得过程Ⅱ的热化学方程式：3FeO(s)＋H2O(l)===Fe3O4(s)＋H2(g)　ΔH＝×(＋571 kJ·mol－1－313.2 kJ·mol－1)＝＋128.9 kJ·mol－1，B项错误；过程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应，故最终不存在将化学能转化为热能，C项错误；该过程使用太阳能，因此成本低，且产物容易分离，D项正确。]

15．(1)碳的氧化物的转化有重大用途，请回答下列关于CO和CO2的问题。

已知：①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH1

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2

③H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH3

则C(s)＋O2(g)===CO2(g)的ΔH＝________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。

(2)二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排以及高效利用能源能够减少二氧化碳的排放。有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：

已知：①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH＝－a kJ·mol－1

②CH3OH(g)===CH3OH(l)　ΔH＝－b kJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－c kJ·mol－1

④H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－d kJ·mol－1

则表示CH3OH(l)摩尔燃烧焓的热化学方程式为___________________。

(3)实现反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH0对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义。

已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH1＝－566 kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　                      ΔH2＝－484 kJ·mol－1

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)

ΔH3＝－802 kJ·mol－1

则ΔH0＝________ kJ·mol－1。

[解析]　(1)根据盖斯定律，①＋×②－③可得C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。

(2)根据盖斯定律，由×③＋2×④－①－②，整理可得热化学方程式：CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－ kJ·mol－1。

(3)将题给热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由③－①－②可得所求热化学方程式，则ΔH0＝ΔH3－(ΔH1＋ΔH2)＝＋248 kJ·mol－1。

[答案]　(1)ΔH1＋ΔH2－ΔH3

(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－ kJ·mol－1

(3)＋248