反應(yīng)熱的計算

第一章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第二節(jié)反應(yīng)熱的計算課后篇素養(yǎng)形成夯實基礎(chǔ)輕松達標(biāo)1.相同溫度時,下列兩個反應(yīng)的反應(yīng)熱分別用ΔH1和ΔH2表示,則()①H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH1=-Q1kJ·mol②2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH2=+Q2kJ·mol-1已知Q1、Q2均大于零。>Q2 =Q2<Q2 =2Q1解析將①式改寫成2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH3=-2Q1kJ·mol-1③,將②式改寫成2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH4=-Q2kJ·mol-1④。③式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)與④式相同,但③式中H2O為氣態(tài),④式中H2O為液態(tài),生成液態(tài)水比生成等物質(zhì)的量的氣態(tài)水所放出的熱量多,故2Q1<Q2。答案C2.在298K、101kPa時,已知:①2H2O(g)O2(g)+2H2(g)ΔH1②Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)ΔH2③2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)ΔH3則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關(guān)系正確的是()A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2解析因為反應(yīng)式①②③之間存在關(guān)系:①+2×②=③,故ΔH1+2ΔH2=ΔH3。答案A3.已知H—H、H—O和OO鍵的鍵能分別為436kJ·mol-1、463kJ·mol-1和495kJ·mol-1。下列熱化學(xué)方程式正確的是()(g)H2(g)+12O2(g)ΔH=-485kJ·mol(g)H2(g)+12O2(g)ΔH=+485kJ·mol(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=+485kJ·mol-1(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-485kJ·mol-1解析1mol氣態(tài)水分解產(chǎn)生1molH2(g)和12molO2(g)的能量變化為2×463kJ-436kJ-12×495kJ=kJ。因此氣態(tài)水分解的熱化學(xué)方程式可表示為H2O(g)H2(g)+12O2(g)ΔH=+kJ·mol-1。A、B兩項錯誤。若2mol的氣態(tài)水分解可產(chǎn)生2molH2(g)和1molO2(g),則此時反應(yīng)的焓變是2ΔH=+kJ·mol-1×2=+485kJ·mol-1。則H2(g)與O2(g)反應(yīng)生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式為2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-485kJ·mol-1。C項錯誤答案D4.根據(jù)下列熱化學(xué)方程式:①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=kJ·mol-1②H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=kJ·mol③CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1可以計算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反應(yīng)熱為()A.ΔH=+kJ·mol-1B.ΔH=kJ·mol-1C.ΔH=kJ·mol-1D.ΔH=+kJ·mol-1解析所求反應(yīng)可以由①×2+②×2-③得到,故所求反應(yīng)的ΔH=kJ·mol-1×kJ·mol-1×2+kJ·mol-1=kJ·mol-1。答案B5.已知甲烷、氫氣、一氧化碳的燃燒熱ΔH依次為-akJ·mol-1、-bkJ·mol-1、-ckJ·mol-1(a、b、c均大于0)?？衫眉淄榕c二氧化碳或水反應(yīng)制備CO和H2:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1、CH4(g)+H2O(l)CO(g)+3H2(g)ΔH2。試推算()A.ΔH1=(a-2b+2c)kJ·mol-1B.ΔH1=(b+c-2a)kJ·mol-1C.ΔH2=(b+3c-a)kJ·mol-1D.ΔH2=(3b+c-a)kJ·mol-1解析依題意知①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-akJ·mol-1②H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-bkJ·mol③CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=-ckJ·mol根據(jù)蓋斯定律知,①-②×2-③×2得:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=(2b+2c-a)kJ·mol-1①-②×3-③得:CH4(g)+H2O(l)CO(g)+3H2(g)ΔH2=(3b+c-a)kJ·mol-1。答案D6.已知①H2O(g)H2O(l)ΔH1=Q1kJ·mol-1②C2H5OH(g)C2H5OH(l)ΔH2=Q2kJ·mol-1③C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)ΔH3=Q3kJ·mol-1。若使23g酒精液體完全燃燒,最后恢復(fù)到室溫,則放出的熱量為()A.(Q1+Q2+Q3)kJkJC.kJD.+kJ解析由蓋斯定律,可由3×①+③-②得C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=(3Q1+Q3-Q2)kJ·mol-1。則23g酒精液體完全燃燒并恢復(fù)到室溫,放出的熱量為mol×(-ΔH)=kJ。答案C7.在一定條件下,CO和CH4燃燒的熱化學(xué)方程式分別為:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1又知由H2(g)與O2(g)反應(yīng)生成1mol液態(tài)H2O比生成1mol氣態(tài)H2O多放出44kJ的熱量。則CH4氣體在空氣中不完全燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是()(g)+72O2(g)CO2(g)+CO(g)+4H2O(l)ΔH=-1214kJ·mol(g)+72O2(g)CO2(g)+CO(g)+4H2O(g)ΔH=-1038kJ·mol(g)+5O2(g)CO2(g)+2CO(g)+6H2O(l)ΔH=-1538kJ·mol-1(g)+5O2(g)CO2(g)+2CO(g)+6H2O(g)ΔH=-1840kJ·mol-1解析將題給反應(yīng)依次編號為①②,根據(jù)題目條件可得H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1③。根據(jù)蓋斯定律,A項中熱化學(xué)方程式可由②×2-①×12得到,ΔH=-1497kJ·mol-1;B項中熱化學(xué)方程式可由②×2-①×12-③×4得到,ΔH=-1321kJ·mol-1;C項中熱化學(xué)方程式可由②×3-①得到,ΔH=-2104kJ·mol-1;D項中熱化學(xué)方程式可由②×3-①-③×6得到,ΔH=-1840kJ·mol-1答案D8.已知:(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1(2)H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=kJ·mol(3)H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=kJ·mol常溫常壓下取體積比為4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體,其體積折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下為L,完全燃燒后,恢復(fù)到常溫,放出的熱量是。

解析根據(jù)題意可知,混合氣體的物質(zhì)的量為mol,則mol混合氣體中CH4和H2的物質(zhì)的量分別為mol×45=mol,mol×15=mol。常溫時水為液態(tài),所以放出的熱量為×+×kJ=答案kJ提升能力跨越等級1.(雙選)一定條件下,用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染。已知:①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-574kJ·mol-1,②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-1160kJ·mol-1。下列選項不正確的是()(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-867kJ·mol-1(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)ΔH3<ΔH1C.若用molCH4(g)還原NO2(g)至N2(g),則反應(yīng)中放出的熱量一定為kJD.若用LCH4還原NO2至N2,整個過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為mol解析A項,由①+②2得出:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574-11602kJ·mol-1=-867kJ·mol-1,正確;B項,H2O(g)H2O(l)ΔH<0,因此ΔH3<ΔH1,正確;C項,沒有說明反應(yīng)生成的H2O的狀態(tài),如果是氣態(tài),則正確,若是液態(tài),則大于kJ,錯誤;D項,消耗1molCH4轉(zhuǎn)移8mole-,答案CD2.(2018浙江11月選考)已知:H2O(g)H2O(l)ΔH1C6H12O6(g)C6H12O6(s)ΔH2C6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(g)+6CO2(g)ΔH3C6H12O6(g)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g)ΔH4下列說法正確的是()A.ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<ΔH4ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0ΔH1+ΔH2-ΔH3+ΔH4=0解析物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)(液化)需要放熱,物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)需要吸熱,比較反應(yīng)3和反應(yīng)4,C6H12O6(s)→C6H12O6(g)為吸熱過程,6H2O(g)→6H2O(l)為放熱過程,所以反應(yīng)4放出更多能量,ΔH更小,故ΔH3>ΔH4,選項A錯誤;由蓋斯定律知,反應(yīng)1×6+反應(yīng)2+反應(yīng)3可以得到反應(yīng)4,即6ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4,經(jīng)數(shù)學(xué)變形,可以得到6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0,選項B正確,選項C、D均錯誤。答案B3.已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)ΔH=-72kJ·mol-1,蒸發(fā)1molBr2(l)需要吸收的能量為30kJ,其他相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ436a369則下列說法正確的是()(g)H2(g)+Br2(l)ΔH<0(l)Br2(g)ΔH=-30kJ·mol-1(g)+Br2(g)2HBr(g)ΔH=-42kJ·mol-1=200解析A項,2HBr(g)H2(g)+Br2(l)應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,A錯誤;B項,物質(zhì)由液態(tài)變成氣態(tài),應(yīng)吸收熱量,ΔH>0,故B項錯誤;已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)ΔH=-72kJ·mol-1,蒸發(fā)1molBr2(l)需要吸收的能量為30kJ,則有H2(g)+Br2(g)2HBr(g)ΔH=-102kJ·mol-1,C項錯誤;由436kJ+akJ-2×369kJ=-102kJ,解得a=200,故D項正確。答案D4.(2019浙江4月選考)MgCO3和CaCO3的能量關(guān)系如圖所示(M=Ca、Mg):M2+(g)+CO32-(g)M2+(g)+O2-MCO3(s)↑ΔH已知:離子電荷相同時,半徑越小,離子鍵越強。下列說法不正確的是()A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)D.對于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3解析ΔH1表示斷裂MCO3中CO32-和M2+的離子鍵所吸收的能量,離子鍵強度越大,吸收的能量越大,因而ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0,A項正確;ΔH2表示斷裂CO32-中共價鍵形成O2-和CO2吸收的能量,與M2+無關(guān),因而ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0,B項正確;由上可知ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)<0,而ΔH3表示形成MO離子鍵所放出的能量,ΔH3為負(fù)值,CaO的離子鍵強度弱于MgO,因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO),ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)>0,C項錯誤;由上分析可知ΔH1+ΔH2>0,ΔH3<0,故ΔH1+ΔH2答案C5.依據(jù)題意,寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)在25℃、101kPa條件下,1g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱kJ。則表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為。

(2)若適量的N2和O2完全反應(yīng)生成NO2,每生成23gNO2需要吸收kJ熱量。則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。

(3)用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,在C2H2(氣態(tài))完全燃燒生成CO2和液態(tài)水的反應(yīng)中,每有5NA個電子轉(zhuǎn)移時,放出650kJ的熱量。則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。

(4)已知拆開1molH—H、1molN—H、1molN≡N分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為。

答案(1)CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2ΔH=kJ·mol-1(2)N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH=+kJ·mol-1(3)C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1300kJ·mol(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-16.斷開1molAB(g)分子中的化學(xué)鍵使其分別生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子所吸收的能量稱為A—B的鍵能。下表列出了一些化學(xué)鍵的鍵能(E):化學(xué)鍵H—HCl—ClOOC—ClC—HO—HH—ClE/(kJ·mol-1)436247x330413463431請回答下列問題:(1)如圖表示某反應(yīng)的能量變化關(guān)系,則此反應(yīng)為(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng),其中ΔH=(用含有a、b的關(guān)系式表示)。

(2)若圖示中表示反應(yīng)H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=kJ·mol-1,則根據(jù)所給鍵能數(shù)據(jù)可得,b=kJ·mol-1,x=(3)歷史上曾用“地康法”制氯氣,這一方法是用CuCl2作催化劑,在450℃時利用空氣中的氧氣與氯化氫反應(yīng)制氯氣。反應(yīng)的化學(xué)方程式為。若忽略溫度和壓強對反應(yīng)熱的影響,根據(jù)題給有關(guān)數(shù)據(jù)及前面的計算結(jié)果,計算當(dāng)反應(yīng)中有1mol電子轉(zhuǎn)移時,反應(yīng)的能量變化為。

解析(1)圖示反應(yīng)中反應(yīng)物具有的能量大于生成物具有的能量,因此是放熱反應(yīng)。反應(yīng)熱為反應(yīng)物斷鍵吸收的能量與生成物成鍵放出的能量之差,即ΔH=(a-b)kJ·mol-1。(2)b表示H、O原子結(jié)合為1mol氣態(tài)水時的能量變化,其數(shù)值為463×2=926;根據(jù)鍵能與焓變的關(guān)系可得,436+12x-926=,則x=。(3)根據(jù)題意可寫出“地康法”制氯氣的化學(xué)方程式:O2+4HCl2Cl2+2H2O。該反應(yīng)的ΔH=+431×4-247×2-463×4)kJ·mol-1=kJ·mol-1,則轉(zhuǎn)移1mol電子時反應(yīng)放出的能量為kJ。答案(1)放熱(a-b)kJ·mol-1(2)926(3)O2+4HCl2Cl2+2H2O放出kJ能量貼近生活拓展創(chuàng)新將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學(xué)方程式為①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=kJ·mol-1②H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=kJ·m