2024-2025學年新教材高中化學第1章化學反應的熱效應第2節(jié)反應熱的計算課堂達標含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGE5-第2節(jié)反應熱的計算1．我國長征系列運載火箭運用的是以液氫為燃燒劑，液氧為氧化劑的高能低溫推動劑，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，不存在化學鍵的斷裂和生成，故D錯誤。2．下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理。下列說法不正確的是(C)A．通過計算，可知系統(tǒng)(Ⅰ)制備氫氣的熱化學方程式為H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋286kJ·mol－1B．通過計算，可知系統(tǒng)(Ⅱ)制備氫氣的熱化學方程式為H2S(g)=H2(g)＋S(s)ΔH＝＋20kJ·mol－1C．若反應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硫碘循環(huán)硫化氫分解法解析：該反應的焓變?yōu)棣＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝＋286kJ·mol－1，故A正確；該反應的焓變?yōu)棣＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝＋20kJ·mol－1，故B正確；對于反應H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)來說，反應的焓變ΔH＝－286kJ·mol－1，由氣態(tài)水改變?yōu)橐簯B(tài)水須要放熱，所以反應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錯誤；依據焓變比較，第一種反應的焓變?yōu)椋?86kJ·mol－1，其次種反應的焓變?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下列關于上述反應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：物質的燃燒均為放熱反應，而放熱反應的反應熱均為負值，故A錯誤；鋁熱反應為放熱反應，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，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錯誤。4．金剛石和石墨均為碳的同素異形體，氧氣不足時它們燃燒生成一氧化碳，充分燃燒時生成二氧化碳，反應中放出的熱量如圖所示。(1)寫出石墨轉化為金剛石的熱化學方程式__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生成一氧化碳的熱化學方程式__C(s，石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝＋172.5kJ·mol－1__。(3)科學家首次用X射線激光技術視察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下：①推斷CO和O生成CO2是放熱反應的依據是__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含有的化學鍵類型是(若含共價鍵，請標明極性或非極性)__極性共價鍵__。解析：(1)依據圖像可知石墨的總能量低于金剛石，石墨轉化為金剛石的反應熱為＋(395.0－283.0－110.5)kJ·mol－1＝＋1.5kJ·mol－1，因此石墨轉化為金剛石的熱化學方程式為C(s，石墨)=C(s，金剛石)ΔH＝＋1.5kJ·mol－1。(2)依據圖像可知：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依據蓋斯定律可知①－②即可得到石墨和二氧化碳反應生成一氧化碳的熱化學方程式為C(s，石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝＋172.5kJ·mol－1。(3)①依據圖像可知狀態(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。②二氧化碳是共價化合物，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含有的化學鍵類型是極性共價鍵。5．2020年1月7日23時20分，我國在西昌衛(wèi)星放射中心用長征三號乙運載火箭，勝利將通信技術試驗衛(wèi)星五號放射升空。(1)長征三號乙運載火箭的一子級、助推器和二子級運用液態(tài)四氧化二氮和液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2)作為推動劑。N2O4與偏二甲肼燃燒產物只有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，書寫該反應的熱化學方程式。(2)長征三號乙運載火箭的三子級運用的是效能更高的液氫和液氧作為推動劑。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)水的熱化學方程式。(3)肼(N2H4)常用作火箭燃料。肼(H2N—NH2)的有關化學反應的能量改變如圖所示：計算下表中的a值?；瘜W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與偏二甲肼反應的產物為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。該反應的熱化學方程式為C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)ΔH＝－2550.0kJ·mol－1。(2)依據蓋斯定律，由④＋③－①－②×eq\f(1,2)得：H2(l)＋eq\f(1,2)O