2024-2025學年高中化學第一章化學反應與能量3化學反應熱的計算練習含解析新人教版選修4

PAGE6-化學反應熱的計算一、選擇題1．下列說法正確的是()A．化學反應的反應熱與反應過程有親密的關(guān)系B．化學反應的反應熱取決于反應體系的始態(tài)和終態(tài)C．蓋斯定律只是一條簡潔的自然規(guī)律，其實際作用不大D．有的化學反應過程沒有能量變更解析：選B。反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應過程無關(guān)，A錯，B對；蓋斯定律的實際作用很大，C錯；任何化學反應過程均有能量變更，D錯。2．已知：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol；C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2＝－110.5kJ/mol。則2molC在O2中完全燃燒，放出的熱量為()A．221kJ B．787kJC．393.5kJ D．110.5kJ解析：選B。C在O2中完全燃燒生成CO2，故2molC完全燃燒放出的熱量為2mol×393.5kJ/mol＝787kJ。3．已知葡萄糖的燃燒熱是2804kJ/mol，當它氧化生成1g水時放出的熱量是()A．26.0kJ B．51.9kJC．155.8kJ D．467.3kJ解析：選A。葡萄糖的燃燒熱的熱化學方程式為C6H12O6(s)＋6O2(g)=6CO2(g)＋6H2O(l)ΔH＝－2804kJ/mol，由此可知，生成6mol×18g/mol＝108g水放出2804kJ熱量，則生成1g水時放出的熱量為2804kJ÷108≈26.0kJ。4．(2024·永城高二期末)工業(yè)制氫氣的一個重要反應是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。已知在25℃時：①C(石墨)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH1＝－111kJ/mol；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝－242kJ/mol；③C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3＝－394kJ/mol。則25℃時，1molCO與水蒸氣作用轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳反應的ΔH為()A．＋41kJ/mol B．－41kJ/molC．－283kJ/mol D．－131kJ/mol解析：選B。依據(jù)蓋斯定律，由③－②－①可得CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)，ΔH＝ΔH3－ΔH2－ΔH1＝－394kJ/mol－(－242kJ/mol)－(－111kJ/mol)＝－41kJ/mol。5．(2024·重慶高二月考)下表中列出了25℃、101kPa時一些物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)。物質(zhì)CH4C2H2H2燃燒熱/(kJ·mol－1)890.31299.6285.8已知鍵能：C—H鍵為413.4kJ/mol，H—H鍵為436.0kJ/mol。則下列敘述正確的是()A．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－571.6kJ/molB．C—H鍵鍵長小于H—H鍵鍵長C．C≡C鍵的鍵能為796.0kJ/molD．2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)ΔH＝－376.4kJ/mol解析：選C。A項，生成的水應為液態(tài)，錯誤；B項，C原子半徑大于H原子半徑，故C—H鍵鍵長大于H—H鍵鍵長，錯誤；由蓋斯定律和已知數(shù)據(jù)可得2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋376.4kJ/mol，設C≡C鍵的鍵能為x，由鍵能與反應熱的關(guān)系可知＋376.4kJ/mol＝8×413.4kJ/mol－2×413.4kJ/mol－x－3×436.0kJ/mol，解得x＝796.0kJ/mol，故C項正確，D項錯誤。6．S(單斜)和S(正交)是硫的兩種同素異形體。已知：①S(單斜，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＝－297.16kJ/mol；②S(正交，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＝－296.83kJ/mol；③S(單斜，s)=S(正交，s)ΔH3。下列說法正確的是()A．ΔH3＝＋0.33kJ/molB．單斜硫轉(zhuǎn)化為正交硫的反應是吸熱反應C．S(單斜，s)=S(正交，s)ΔH3＜0，正交硫比單斜硫穩(wěn)定D．S(單斜，s)=S(正交，s)ΔH3＞0，單斜硫比正交硫穩(wěn)定解析：選C。依據(jù)蓋斯定律得③＝①－②，則ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－0.33kJ/mol，說明反應③為放熱反應，單斜硫的能量比正交硫高，正交硫更穩(wěn)定。7．(2024·南昌高二質(zhì)檢)CH4和CO2可以制造價值更高的化學產(chǎn)品。已知：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1；CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1；2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1。則反應CO2(g)＋CH4(g)=2CO(g)＋2H2(g)的ΔH可表示為()A．(a＋2b－c)kJ·mol－1B．(a＋b－2c)kJ·mol－1C．(2a＋2b－c)kJ·mol－1D．(a＋2b－2c)kJ·mol－1解析：選D。已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1；②CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1；③2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1。依據(jù)蓋斯定律，由①＋2×②－2×③可得CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝(a＋2b－2c)kJ·mol－1。8．已知：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1；CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH2；2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3；4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH4；3CO(g)＋Fe2O3(s)=3CO2(g)＋2Fe(s)ΔH5。下列關(guān)于上述反應焓變的推斷正確的是()A．ΔH1>0，ΔH3<0 B．ΔH2>0，ΔH4>0C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5解析：選C。C或CO燃燒生成CO2均是放熱反應，ΔH<0，A錯誤；C與CO2反應生成CO是吸熱反應，則ΔH2>0，F(xiàn)e與O2反應生成Fe2O3是放熱反應，則ΔH4<0，B錯誤；將第2個方程式和第3個方程式相加可得第1個方程式，所以由蓋斯定律得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，C正確；由蓋斯定律得ΔH3＝eq\f(1,3)ΔH4＋eq\f(2,3)ΔH5，D錯誤。9．已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－Q1；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝－Q2；③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH3＝－Q3。常溫下取體積比為4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L(已折合成標準狀況)，經(jīng)完全燃燒復原到常溫，放出的熱量是()A．0.4Q1＋0.05Q2 B．0.4Q1＋0.1Q2C．0.4Q1＋0.05Q3 D．0.4Q1＋0.1Q3解析：選D。標準狀況下，11.2L混合氣體中，n(CH4)＝eq\f(4,5)×0.5mol＝0.4mol，則n(H2)＝0.1mol，由于完全燃燒復原到常溫時，水為液體，因此H2燃燒放出的熱量應按反應③進行計算。10．已知下列反應的熱化學方程式：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)ΔH1；2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2；C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3。則反應4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH為()A．5ΔH2＋12ΔH3－2ΔH1B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1D．2ΔH1－5ΔH2＋12ΔH3解析：選A。將已知方程式依次編號為①②③，利用蓋斯定律，由②×5＋③×12－①×2得目標方程式，則ΔH＝5ΔH2＋12ΔH3－2ΔH1，A正確。11．(2024·高考江蘇卷)通過以下反應均可獲得H2。下列有關(guān)說法正確的是()①太陽光催化分解水制氫：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋571.6kJ·mol－1②焦炭與水反應制氫：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋131.3kJ·mol－1③甲烷與水反應制氫：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝＋206.1kJ·mol－1A．反應①中電能轉(zhuǎn)化為化學能B．反應②為放熱反應C．反應③運用催化劑，ΔH3減小D．反應CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8kJ·mol－1解析：選D。A項，反應①中光能轉(zhuǎn)化為化學能，錯誤；B項，反應②的焓變?yōu)檎?，屬于吸熱反應，錯誤；C項，催化劑不會變更反應的焓變，錯誤；D項，依據(jù)蓋斯定律，由③－②得到所求反應，其焓變?yōu)?＋206.1kJ·mol－1)－(＋131.3kJ·mol－1)＝＋74.8kJ·mol－1，正確。12．半導體工業(yè)用石英砂做原料通過三個重要反應生產(chǎn)單質(zhì)硅：①SiO2(石英砂，s)＋2C(s)=Si(粗硅，s)＋2CO(g)ΔH＝＋682.44kJ·mol－1；②Si(粗硅，s)＋2Cl2(g)=SiCl4(g)ΔH＝－657.01kJ·mol－1；③SiCl4(g)＋2Mg(s)=2MgCl2(s)＋Si(純硅，s)ΔH＝－625.63kJ·mol－1。生產(chǎn)1.00kg純硅的總反應熱為()A．2.43×104kJ B．－2.35×104kJC．－2.23×104kJ D．－2.14×104kJ解析：選D。利用蓋斯定律，由①＋②＋③可得SiO2(石英砂，s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＋2Mg(s)=Si(純硅，s)＋2CO(g)＋2MgCl2(s)ΔH＝－600.2kJ·mol－1。生產(chǎn)1.00kg純硅的總反應熱為－600.2kJ·mol－1×eq\f(1.00×103g,28g·mol－1)≈－2.14×104kJ。二、非選擇題13．(2024·開封高二檢測)火箭推動器中盛有強還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強氧化劑液態(tài)雙氧水。當它們混合反應時，產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣，并放出大量熱。已知：1mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應，生成水蒸氣和氮氣，放出641.63kJ的熱量。(1)已知H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，則16g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應生成液態(tài)水時放出的熱量是________kJ。(2)此反應用于火箭推動，除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很大的優(yōu)點是________________________________________________________________________。(3)已知：①N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋67.7kJ·mol－1；②N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1。則肼和二氧化氮反應的熱化學方程式為_______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)16gN2H4的物質(zhì)的量為0.5mol，由化學方程式N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)可知，生成水的物質(zhì)的量n(H2O)＝0.5mol×4＝2mol，則16gN2H4與H2O2反應生成H2O(l)時放熱為641.63kJ·mol－1×0.5mol＋2mol×44kJ·mol－1＝408.815kJ。(2)產(chǎn)物為N2和H2O，無污染。(3)由所供應的熱化學方程式，利用蓋斯定律，將②－①÷2可得肼和二氧化氮反應的熱化學方程式。答案：(1)408.815(2)產(chǎn)物不會造成環(huán)境污染(3)N2H4(g)＋NO2(g)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－567.85kJ·mol－114．(2024·石家莊高二質(zhì)檢)丙烷燃燒可以通過以下兩種途徑。途徑Ⅰ：C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1。途徑Ⅱ：C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)ΔH＝＋bkJ·mol－1；2C3H6(g)＋9O2(g)=6CO2(g)＋6H2O(l)ΔH＝－ckJ·mol－1；2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－dkJ·mol－1。(a、b、c、d均為正值)請回答下列問題：(1)推斷等量的丙烷通過兩種途徑放出的熱量，途徑Ⅰ放出的熱量________(填“大于”“小于”或“等于”)途徑Ⅱ放出的熱量。(2)由于C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)的反應中，反應物具有的總能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物具有的總能量，所以在發(fā)生反應時，反應物須要________(填“放出”或“汲取”)能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，因此其反應條件是______________。(3)b與a、c、d的數(shù)學關(guān)系式是____________________________________________。解析：(1)依據(jù)能量守恒定律可知，兩種途徑放出的熱量是相等的。(2)反應C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)是吸熱反應，所以反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量，所以反應須要加熱。(3)依據(jù)蓋斯定律和能量守恒定律可知，b＝eq\f(c,2)＋eq\f(d,2)－a。答案：(1)等于(2)小于汲取加熱(3)b＝eq\f(c,2)＋eq\f(d,2)－a15．斷開1molAB(g)分子中的化學鍵使其分別生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子所汲取的能量稱為A—B鍵的鍵能。下表列出了一些化學鍵的鍵能E：化學鍵H—HCl—ClO=OC—ClC—HO—HH—ClE/(kJ·mol－1)436247x330413463431請回答下列問題：(1)如圖表示某反應的能量變更關(guān)系，則此反應為____________(填“吸熱”或“放熱”)反應，其中ΔH＝____________(用含有a、b的關(guān)系式表示)。(2)若圖示中表示反應H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1，則