化学第二节 反应热的计算课后复习题

这是一份化学第二节 反应热的计算课后复习题，共13页。

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,则下列说法中不一定正确的是 ( )
A.|ΔH1|>|ΔH2|
B.|ΔH1|<|ΔH3|
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
D.甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2
解析: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项不一定正确;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。
答案:A
2.已知:
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/ml
C(s)+12O2(g)CO(g) ΔH2=-110.5 kJ/ml
则2 ml C(s)在O2中完全燃烧,放出的热量为 ( )
A.221 kJ B.787 kJ
C.393.5 kJ D.110.5 kJ
解析:C在O2中完全燃烧生成CO2,故2 ml C(s)完全燃烧放出的热量为 2 ml×393.5 kJ/ml=787 kJ。
答案:B
3.(2023·河北石家庄高二开学)室温下,将1 ml CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,反应热为ΔH1,将1 ml CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,反应热为ΔH2,CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是 ( )
A.ΔH2>ΔH3
B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2
D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
解析:根据题意知,CuSO4·5H2O(s)溶于水的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)Cu2+(aq)+SO42-(aq)+5H2O(l) ΔH1>0;CuSO4(s)溶于水的热化学方程式为CuSO4(s)Cu2+(aq)+SO42-(aq) ΔH2<0;根据盖斯定律知,CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH3=ΔH1-ΔH2>0。根据上述分析可知,ΔH2<0,ΔH3>0,可得ΔH2<ΔH3,A项错误;ΔH1>0,ΔH2<0,ΔH3=ΔH1-ΔH2,可得ΔH1<ΔH3,B项正确;ΔH3=ΔH1-ΔH2,则ΔH1=ΔH3+ΔH2,C项错误;ΔH1>0,ΔH2<0,ΔH3=ΔH1-ΔH2,可得ΔH1+ΔH2<ΔH3,D项错误。
答案:B
4.将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知:
TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140.5 kJ/ml ①
C(s,石墨)+12O2(g)CO(g) ΔH=-110.5 kJ/ml ②
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)TiCl4(l)+2CO(g)的ΔH是 ( )
A.+80.5 kJ/ml
B.+30.0 kJ/ml
C.-30.0 kJ/ml
D.-80.5 kJ/ml
解析:根据盖斯定律,反应②×2+①可得目标反应,所以ΔH=-110.5 kJ/ml×2+(+140.5 kJ/ml)=-80.5 kJ/ml。
答案:D
5.已知热化学方程式:
H2O(g)H2(g)+12O2(g) ΔH=+241.8 kJ/ml
H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/ml
当1 g液态水变为水蒸气时,其热量变化是 ( )
A.吸热88 kJ
B.吸热2.44 kJ
C.放热4.98 kJ
D.放热44 kJ
解析:将两式相加得到H2O(g)H2O(l) ΔH=-44 kJ/ml,所以当1 g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为4418 kJ≈2.44 kJ。
答案:B
6.氯原子对O3分解有催化作用:O3+ClClO+O2 ΔH1,ClO+OCl+O2 ΔH2。大气臭氧层发生分解的反应是O3+O2O2 ΔH,该反应的能量变化如下图:
下列叙述中,正确的是 ( )
A.反应O3+O2O2的ΔH=E1-E3
B.O3+O2O2是吸热反应
C.ΔH=ΔH1+ΔH2
D.ΔH=E3-E2>0
解析:A项,ΔH=生成物总能量-反应物总能量=E3-E2;B项,由E2>E3知反应物总能量大于生成物总能量,故O3+O2O2为放热反应;C项,根据盖斯定律将两式相加得ΔH=ΔH1+ΔH2;D项,由于O3+O2O2放热,故ΔH=E3-E2<0。
答案:C
7.已知:1 ml晶体硅中含有2 ml Si—Si。工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),根据下表中所列化学键的键能数据,可判断出该反应的反应热为 ( )
A.+412 kJ/ml
B.-412 kJ/ml
C.+232 kJ/ml
D.-232 kJ/ml
解析:1 ml晶体硅中所含的Si—Si为2 ml,即工业上制取高纯硅的反应的反应热ΔH=4×360 kJ/ml+2×436 kJ/ml-(2×176 kJ/ml+4×432 kJ/ml)=+232 kJ/ml。
答案:C
8.(2022·黑龙江)设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:
①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=a kJ/ml
②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=b kJ/ml
下列说法正确的是 ( )
A.H2O(g)H2O(l) ΔH=(a-b) kJ/ml
B.a>b且甲烷燃烧热为b kJ/ml
C.当有4NA个C—H断裂时,反应放出的热量一定为a kJ
D.上表中x=(1 690+b)2
解析:根据盖斯定律,由①-②2得,H2O(g)H2O(l),故ΔH=a-b2kJ/ml,故A项错误;甲烷的燃烧为放热反应,ΔH<0,因为液态水转化为气态水需要吸收热量,所以a答案:D
9.有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源。
(1)在101 kPa下,1 g氢气完全燃烧生成液态水放出 142.9 kJ 的热量,请回答下列问题。
①该反应的反应物总能量 生成物总能量(填“大于”“小于”或“等于”)。
②氢气的燃烧热为 。
③该反应的热化学方程式为 。
(2)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金Mg2Ni,已知:
①Mg(s)+H2(g)MgH2(s) ΔH1=-74.5 kJ/ml;
②Mg2Ni(s)+2H2(g)Mg2NiH4(s) ΔH2=-64.4 kJ/ml;
③Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3。
则ΔH3= kJ/ml。
解析: (1)①该反应为放热反应,则反应物的总能量大于生成物的总能量;②2 g氢气的物质的量为1 ml,完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量,可知燃烧热为285.8 kJ/ml;③燃烧热为285.8 kJ/ml,则热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/ml。
(2)由盖斯定律②-2×①得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s)2Mg(s)+Mg2NiH4(s) ΔH3 =-64.4 kJ/ml-2×(-74.5 kJ/ml)=+84.6 kJ/ml,则ΔH3=+84.6 kJ/ml。
答案: (1)①大于 ②285.8 kJ/ml ③2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/ml (2)+84.6
【拓展提高】
10.白磷与氧气可发生如下反应:P4+5O2P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P:a kJ/ml;P—O:b kJ/ml;PO:c kJ/ml;OO:d kJ/ml。根据如图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是 ( )
A.(6a+5d-4c-12b) kJ/ml
B.(4c+12b-6a-5d) kJ/ml
C.(4c+12b-4a-5d) kJ/ml
D.(4a+5d-4c-12b) kJ/ml
解析:由键能求反应热的公式为ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则ΔH=6×a kJ/ml+5×d kJ/ml-(12×b kJ/ml+4×c kJ/ml)=(6a+5d-4c-12b)kJ/ml,A项正确。
答案:A
11.(2022·陕西西安市铁一中学高一期中)能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础,常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会面临的严峻课题。回答下列问题。
(1)工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应过程中的能量变化情况如图所示,计算当反应生成1.5 ml CH3OH(g)时,能量变化值是 kJ。
(2)用NA表示阿伏加德罗常数的值,在C2H2(g)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 650 kJ 的热量,则其燃烧热的热化学方程式为 。
(3)已知拆开1 ml H—H、1 ml N—H、1 ml N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则H2与N2反应生成17 g NH3需要放出的热量为 kJ。
(4)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) ΔH1=-a kJ/ml
②CH3OH(g)CH3OH(l) ΔH2=-b kJ/ml
③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH3=-c kJ/ml
④H2O(g)H2O(l) ΔH4=-d kJ/ml
则表示2 ml CH3OH(l)燃烧生成CO2气体和液态水的反应热(ΔH)为 kJ/ml(用含a、b、c、d的式子表示)。
(5)已知乙醇的燃烧热为-1 366.8 kJ/ml,单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量称为该燃料的热值,则乙醇的热值是 kJ/g(结果精确到0.1)。
解析: (1)根据图示,反应生成1 ml CH3OH(g)放出的能量是(510-419)=91 kJ,当反应生成1.5 ml CH3OH(g)时,能量变化值是91×1.5=136.5 kJ。(2)在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,碳元素化合价由-1价升高到+4价,1 ml C2H2转移10 ml电子,每有5NA个电子转移时,消耗0.5 ml C2H2,放出650 kJ的热量,则1 ml C2H2燃烧放出1 300 kJ热量,则其燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300 kJ/ml。(3)已知拆开1 ml H—H、1 ml N—H、1 ml N≡N 分别需要的能量是 436 kJ、391 kJ、946 kJ,焓变=反应物总键能-生成物总键能,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=(946+436×3-391×6) kJ/ml=-92 kJ/ml,则H2与N2反应生成17 g NH3时需放出的热量为46 kJ。(4)根据盖斯定律,由③×3+④×4-②×2-①×2得,2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=(2a+2b-3c-4d) kJ/ml。(5)乙醇的燃烧热是1 ml乙醇完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出的能量,乙醇的燃烧热为-1 366.8 kJ/ml,则乙醇的热值是1 366.8 kJ46 g≈29.7 kJ/g。
答案: (1) 136.5 (2)C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300 kJ/ml (3)46 (4)2a+2b-3c-4d (5)29.7
【挑战创新】
12.(1)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化(使用钒催化剂):SO2(g)+12O2(g)SO3(g) ΔH=-98 kJ/ml。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为 。
(2)乙烷在一定条件可发生以下反应:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH,相关物质的燃烧热数据如下表所示。
则ΔH= kJ/ml。
解析: (1)由题中信息可知:
①SO2(g)+12O2(g)SO3(g) ΔH1= -98 kJ/ml
②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ/ml
③V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s) ΔH3= -399 kJ/ml
根据盖斯定律可知,③-②×2得2V2O5(s)+ 2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=ΔH3-2ΔH2=(-399 kJ/ml)-(-24 kJ/ml)×2=-351 kJ/ml,即得所求反应的热化学方程式。(2)根据题中所给各物质燃烧热的数据,可分别写出热化学方程式:
C2H6(g)+72O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH1=-1 560 kJ/ml;
C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-1 411 kJ/ml;
H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH3=-286 kJ/ml。
根据盖斯定律,ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=+137 kJ/ml。
答案: (1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s) ΔH=-351 kJ/ml (2)+137
化学键
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
键能/(kJ/ml)
360
436
432
176
化学键
CO
OO
C—H
O—H
键能(kJ/ml)
745
x
413
463
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热ΔH(kJ/ml)
-1 560
-1 411
-286