2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第2節(jié)反應(yīng)熱的計(jì)算課堂達(dá)標(biāo)含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGE5-第2節(jié)反應(yīng)熱的計(jì)算1．我國長征系列運(yùn)載火箭運(yùn)用的是以液氫為燃燒劑，液氧為氧化劑的高能低溫推動(dòng)劑，已知：(1)H2(g)=H2(l)ΔH1＝－0.92kJ·mol－1(2)O2(g)=O2(l)ΔH2＝－6.84kJ·mol－1(3)如圖：下列說法正確的是(C)A．2molH2(g)與1molO2(g)所具有的總能量比2molH2O(g)所具有的總能量低B．氫氣的燃燒熱為ΔH＝－241.8kJ·mol－1C．液氫燃燒的熱化學(xué)方程式2H2(l)＋O2(l)=2H2O(g)ΔH＝－474.92kJ·mol－1D．H2O(g)變成H2O(l)的過程中，斷鍵汲取的能量小于成鍵放出的能量解析：由圖像分析，2molH2(g)與1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(g)，放出483.6kJ的熱量，故2molH2(g)與1molO2(g)所具有的總能量比2molH2O(g)所具有的總能量高，A錯(cuò)誤；氫氣的燃燒熱是指1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量，故氫氣的燃燒熱為eq\f(483.6＋88,2)＝285.8kJ·mol－1，B錯(cuò)誤；由圖像分析，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1＝－483.6kJ·mol－1①，H2(g)=H2(l)ΔH1＝－0.92kJ·mol－1②，O2(g)=O2(l)ΔH2＝－6.84kJ·mol－1③，將①－②×2－③可得2H2(l)＋O2(l)=2H2O(g)ΔH＝－474.92kJ·mol－1，故C正確；H2O(g)生成H2O(l)為物理改變，不存在化學(xué)鍵的斷裂和生成，故D錯(cuò)誤。2．下圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。下列說法不正確的是(C)A．通過計(jì)算，可知系統(tǒng)(Ⅰ)制備氫氣的熱化學(xué)方程式為H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋286kJ·mol－1B．通過計(jì)算，可知系統(tǒng)(Ⅱ)制備氫氣的熱化學(xué)方程式為H2S(g)=H2(g)＋S(s)ΔH＝＋20kJ·mol－1C．若反應(yīng)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－akJ·mol－1，則a>286D．制得等量H2所需能量較少的是熱化學(xué)硫碘循環(huán)硫化氫分解法解析：該反應(yīng)的焓變?yōu)棣＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝＋286kJ·mol－1，故A正確；該反應(yīng)的焓變?yōu)棣＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝＋20kJ·mol－1，故B正確；對于反應(yīng)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)來說，反應(yīng)的焓變?chǔ)＝－286kJ·mol－1，由氣態(tài)水改變?yōu)橐簯B(tài)水須要放熱，所以反應(yīng)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝(－286＋Q)kJ·mol－1，其中Q為正值，則a＝286－Q<286，故C錯(cuò)誤；依據(jù)焓變比較，第一種反應(yīng)的焓變?yōu)椋?86kJ·mol－1，其次種反應(yīng)的焓變?yōu)椋?0kJ·mol－1，明顯利用其次種制得等量H2所需能量較少，即利用熱化學(xué)硫碘循環(huán)硫化氫分解法，故D正確。3．已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH13H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH22Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH32Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH42Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的推斷正確的是(B)A．ΔH1<0，ΔH3>0B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5解析：物質(zhì)的燃燒均為放熱反應(yīng)，而放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱均為負(fù)值，故A錯(cuò)誤；鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故ΔH5<0；而2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH3③，2Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH4④，將④－③可得：2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0時(shí)，故ΔH4<ΔH3，故B正確；已知：3H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH2②、2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH3③，將(②＋③)×eq\f(2,3)可得：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1＝eq\f(2,3)(ΔH2＋ΔH3)，故C錯(cuò)誤；已知：2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH3③，2Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH4④，將④－③可得：2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)故有ΔH5＝ΔH4－ΔH3，即ΔH3＝ΔH4－ΔH5，故D錯(cuò)誤。4．金剛石和石墨均為碳的同素異形體，氧氣不足時(shí)它們?nèi)紵梢谎趸?，充分燃燒時(shí)生成二氧化碳，反應(yīng)中放出的熱量如圖所示。(1)寫出石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式__C(s，石墨)=C(s，金剛石)ΔH＝＋1.5kJ·mol－1__。(2)寫出石墨和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳的熱化學(xué)方程式__C(s，石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝＋172.5kJ·mol－1__。(3)科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)視察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下：①推斷CO和O生成CO2是放熱反應(yīng)的依據(jù)是__狀態(tài)Ⅰ的能量高于狀態(tài)Ⅲ的能量__。②寫出CO2的電子式__eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··))·eq\o\al(×,·)×C×eq\o\al(·,×)·eq\o(O,\s\up6(··))eq\o\al(·,·)__，CO2含有的化學(xué)鍵類型是(若含共價(jià)鍵，請標(biāo)明極性或非極性)__極性共價(jià)鍵__。解析：(1)依據(jù)圖像可知石墨的總能量低于金剛石，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的反應(yīng)熱為＋(395.0－283.0－110.5)kJ·mol－1＝＋1.5kJ·mol－1，因此石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式為C(s，石墨)=C(s，金剛石)ΔH＝＋1.5kJ·mol－1。(2)依據(jù)圖像可知：①C(s，石墨)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1依據(jù)蓋斯定律可知①－②即可得到石墨和二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳的熱化學(xué)方程式為C(s，石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝＋172.5kJ·mol－1。(3)①依據(jù)圖像可知狀態(tài)Ⅰ的能量高于狀態(tài)Ⅲ的能量，所以CO和O生成CO2是放熱反應(yīng)。②二氧化碳是共價(jià)化合物，則CO2的電子式為：eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··))·eq\o\al(×,·)×C×eq\o\al(·,×)·eq\o(O,\s\up6(··))eq\o\al(·,·)，碳氧是不同的非金屬元素，則CO2含有的化學(xué)鍵類型是極性共價(jià)鍵。5．2020年1月7日23時(shí)20分，我國在西昌衛(wèi)星放射中心用長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，勝利將通信技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星五號(hào)放射升空。(1)長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭的一子級、助推器和二子級運(yùn)用液態(tài)四氧化二氮和液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2)作為推動(dòng)劑。N2O4與偏二甲肼燃燒產(chǎn)物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，并放出大量熱，已知10.0g液態(tài)偏二甲肼與液態(tài)四氧化二氮完全燃燒可放出425kJ熱量，書寫該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(2)長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭的三子級運(yùn)用的是效能更高的液氫和液氧作為推動(dòng)劑。已知：①H2(g)=H2(l)ΔH＝－0.92kJ·mol－1②O2(g)=O2(l)ΔH＝－6.84kJ·mol－1③H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44.0kJ·mol－1④H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1請寫出液氫和液氧生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式。(3)肼(N2H4)常用作火箭燃料。肼(H2N—NH2)的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量改變?nèi)鐖D所示：計(jì)算下表中的a值?；瘜W(xué)鍵N—NO=ON≡NO—HN—H鍵能(kJ·mol－1)154500942463a答案：(1)C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)ΔH＝－2550.0kJ·mol－1(2)H2(l)＋eq\f(1,2)O2(l)＝H2O(g)ΔH＝－237.46kJ·mol－1(3)391解析：(1)N2O4與偏二甲肼反應(yīng)的產(chǎn)物為CO2、N2和氣態(tài)水，1molC2H8N2(l)與N2O4(l)完全燃燒放出的熱量為eq\f(425kJ,10.0g)×60g＝2550.0kJ。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)ΔH＝－2550.0kJ·mol－1。(2)依據(jù)蓋斯定律，由④＋③－①－②×eq\f(1,2)得：H2(l)＋eq\f(1,2)O