苏教版高中化学选修四《化学反应原理》《化学反应中的热效应》习题课学案新版Word文档下载推荐.docx
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【变式训练1】 已知在298K、1.01×
105Pa条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是( )
A.H2O(g)===H2(g)+
O2(g)ΔH=242kJ·
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-484kJ·
C.H2(g)+
O2(g)===H2O(g)ΔH=242kJ·
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=484kJ·
解析 2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,则1mol氢气燃烧生成水蒸气应放出
×
484kJ=242kJ热量,放出热量ΔH<0,各物质的状态分别是H2(g)、O2(g)、H2O(g);
B项中的H2O的状态应为气态;
C、D项中ΔH的符号应为“-”;
A项是逆向进行的反应,ΔH>0,数值相等。
故应选A。
【变式训练2】 在298K时通过实验测得如下数据,写出下列反应的热化学方程式。
(1)NO2(g)与H2O(l)反应生成2molHNO3(aq)时,放出138kJ热量
_____________________________________________________________________
(2)1molC2H5OH(l)与适量O2(g)反应,生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ热量___________________________________________________________
(3)2molAl(s)与适量O2(g)发生反应,生成Al2O3(s)放出1669.8kJ热量
答案
(1)3NO2(g)+H2O(l)===2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=-138kJ·
(2)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1366.8kJ·
(3)2Al(s)+
O2(g)===Al2O3(s)ΔH=-1669.8kJ·
题型二 利用键能求反应热
在化学反应中,旧化学键断裂时,需要吸收能量;
当原子重新组合,形成新化学键生成新物质时,又要释放能量。
断裂1mol化学键吸收的能量或形成1mol化学键释放的能量,就是该化学键的键能。
【典例导悟2】 某些化学键的键能如下表(kJ·
mol-1)
键
H—H
Br—Br
I—I
Cl—Cl
H—Cl
H—I
H—Br
键能
436
193
151
247
431
299
356
(1)1molH2在2molCl2中燃烧,放出热量______kJ。
(2)在一定条件下,1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到少的顺序是________。
A.Cl2>
Br2>
I2B.I2>
Cl2
预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热________________________。
解析 本题涉及键能与吸、放热的关系。
考查了键能与反应热的定量关系。
(1)1molH2在2molCl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2都是1mol,生成HCl2mol。
则放出热量:
431kJ·
mol-1×
2mol-436kJ·
1mol-247kJ·
1mol=179kJ。
(2)反应H2+X2===2HX中,若1molH2和1molX2反应生成2molHX,就有1molH—H和X—X键断裂,2molH—X键生成。
放出的热量Qp(HX)=E(H—H)+E(X—X)-2·
E(H—X)。
将表中数据代入可算得:
Qp(HCl)<
Qp(HBr)<
Qp(HI)。
故H2在Cl2中燃烧放热最多,在I2中放热最少,选A。
由此预测H2在F2中燃烧放热比在Cl2中放热多。
答案
(1)179
(2)A 多
【变式训练3】 白磷与氧可发生如下反应:
P4+5O2===P4O10。
已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:
P-PakJ·
mol-1、P—ObkJ·
mol-1、P===OckJ·
mol-1、O===OdkJ·
mol-1。
根据图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·
B.(4c+12b-6a-5d)kJ·
C.(4c+12b-4a-5d)kJ·
D.(4a+5d-4c-12b)kJ·
解析 化学反应的实质是旧键断裂和新键形成,其中旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成释放能量,反应方程式P4+5O2===P4O10中有6molP-P键和5molO===O键断裂,同时生成4molP===O键和12molP-O键,因此ΔH=(6a+5d-4c-12b)kJ·
题型三 利用盖斯定律进行反应焓变的计算
利用盖斯定律进行问题分析时,常采用热化学方程式加合法和虚拟途径法。
(1)加合法:
根据需要将热化学方程式进行代数转换,然后相加,得出所需要的热化学方程式。
转换时应注意各物质的计量数与ΔH的数值同等倍数的改变,ΔH的符号也作相应的改变。
(2)虚拟途径法:
先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。
【典例导悟3】2010年10月1日,“嫦娥二号”探月卫星发射成功。
发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。
已知:
①N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)ΔH1=67.7kJ·
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534kJ·
试计算1mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为__________________kJ;
写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式__________________________________
____________________________________________________________________。
解析 由题意知:
N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)ΔH1=67.7kJ·
mol-1①
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534kJ·
mol-1②
根据盖斯定律,要在反应物中消去O2并得到N2H4和NO2的反应。
令②×
2-①得:
2N2H4(g)-N2(g)===2N2(g)+4H2O(g)-2NO2(g)ΔH=2ΔH2-ΔH1
整理得:
2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH=2ΔH2-ΔH1
=-534kJ·
2-67.7kJ·
mol-1=-1135.7kJ·
则1molN2H4反应放出的热量为
=567.85kJ。
答案 567.85 2N2H4(g)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1135.7kJ·
【变式训练4】 已知下列两个热化学方程式:
H2(g)+
O2(g)===H2O(l)ΔH=-285.8kJ·
C3H8(g)+5O2(g)===4H2O(l)+3CO2(g)ΔH=-2220.0kJ·
(1)实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol,完全燃烧生成液态水时放热6264.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是______________。
(2)已知:
H2O(l)===H2O(g) ΔH=44.0kJ·
mol-1,写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式:
___________________________________________________。
答案
(1)1∶1
(2)C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2044.0kJ·
解析
(1)混合气体共5mol完全燃烧时,放出6264.5kJ的热量,由热化学方程式计算出n(H2)∶n(C3H8)=1∶1。
(1)丙烷燃烧生成4mol水,当生成气态水时,放出的热量减少时,ΔH=-(2110.0-44×
4)kJ·
mol-1=-2044.0kJ·
1.1g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ的热量,表示该反应的热化学方程式正确的是( )
A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-142.9kJ·
B.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l)ΔH=-285.8kJ·
C.2H2+O2===2H2O ΔH=-571.6kJ·
D.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g)ΔH=-285.8kJ·
2.已知1mol白磷完全转化为红磷放出29.2kJ热量,下列两个反应:
P4(白,s)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH=-Q1,4P(红,s)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH=-Q2,Q1与Q2的关系是( )
A.Q1=Q2B.Q1>Q2
C.Q1<Q2D.无法确定
3.已知热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1=-483.6kJ·
则对于热化学方程式:
2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=bkJ·
mol-1的说法正确的是( )
A.热化学方程式中H2O前面的“2”表示“每2个气态水分子分解,就有bkJ·
mol-1的热量变化”
B.b=483.6
C.|ΔH2|>
|ΔH1|
D.|ΔH2|<
4.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。
共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。
已知H—H键的键能为436kJ·
mol-1,Cl—Cl键的键能为243kJ·
mol-1,H—Cl键的键能为431kJ·
mol-1,则H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应热(ΔH)等于( )
A.-183kJ·
mol-1B.183kJ·
C.-862kJ·
mol-1D.862kJ·
5.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是( )
A.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-2bkJ·
B.C2H2(g)+
O2(g)===2CO2(g)+H2O(l)ΔH=2bkJ·
C.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-4bkJ·
D.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l)ΔH=bkJ·
6.已知:
(1)H2(g)+
O2(g)===H2O(g)ΔH1=akJ·
(2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH2=bkJ·
(3)H2(g)+
O2(g)===H2O(l)ΔH3=ckJ·
(4)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH4=dkJ·
mol-1
下列关系式中正确的是( )
A.a<
c<
0B.b>
d>
C.2a=b<
0D.2c=d>
7.100g炭粉燃烧所得气体中,CO占
,CO2占
,且C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=-110.35kJ·
mol-1,CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.57kJ·
mol-1,与这些碳完全燃烧相比较,损失的热量是( )
A.392.92kJB.2489.44kJ
C.784.92kJD.3274.3kJ
8.在一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出热量QkJ(Q>
0),经测定完全吸收生成的CO2需消耗5mol·
L-1的KOH溶液100mL,恰好生成正盐,则此条件下反应C4H10(g)+
O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g)的ΔH为( )
A.8QkJ·
mol-1B.16QkJ·
C.-8QkJ·
mol-1D.-16QkJ·
9.已知3.6g碳在6.4g氧气中燃烧,至反应物耗尽,测得放出热量akJ。
又知道12.0g碳完全燃烧,放出热量为bkJ。
则热化学方程式C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=Q,Q等于( )
A.-(a-b)kJ·
B.-(a+b)kJ·
C.-(5a-0.5b)kJ·
D.-(10a-b)kJ·
10.已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·
现有H2与CH4的混合气体112L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695kJ,则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( )
A.1∶1B.1∶3
C.1∶4D.2∶3
11.已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ,且氧气中1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ,水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ,则氢气中1molH—H键断裂时吸收热量为( )
A.920kJB.557kJC.436kJD.188kJ
12.
(1)由金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及的步骤为:
TiO2―→TiCl4
Ti
①C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)ΔH2=-566kJ·
③TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g)ΔH3=141kJ·
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=______________。
(2)100g碳燃烧得到CO与CO2体积比为1∶2的混合气体,放出的热量为Q1。
相同条件下,100g碳完全燃烧放出的热量为Q2。
C(s)+
O2(g)===CO(g)ΔH1=-110.35kJ·
CO(g)+
O2(g)===CO2(g)ΔH2=-282.57kJ·
则Q2与Q1的差为______________________________________________。
13.将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g);
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为:
C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5kJ·
O2(g)===H2O(g)ΔH=-242.0kJ·
O2(g)===CO2(g)ΔH=-283.0kJ·
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式:
(2)比较反应热数据可知,1molCO(g)和1molH2(g)完全燃烧放出的热量之和比1molC(s)完全燃烧放出的热量多。
甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;
乙同学根据盖斯定律做出下列循环图:
并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析:
甲、乙两同学观点正确的是__________(填“甲”或“乙”);
判断的理由是_____________________________________________________________________
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点:
______________________________________________________________
14.把煤作为燃料燃烧有下列两种途径:
途径Ⅰ:
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0①
途径Ⅱ:
先制成水煤气:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2>0②
再燃烧水煤气:
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0③
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH4<0④
请回答下列问题:
(1)途径Ⅰ放出的热量______(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量,原因是________________________________________________________________。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是___________________________________。
(3)12g炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳,放出110.35kJ热量,其热化学方程式为___________________________________________________________。
(4)煤炭作为燃料采用途径Ⅱ的优点有
_____________________________________________________________________。
15.城市使用的燃料,现大多为煤气、液化石油气。
煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体,它由煤炭与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气。
(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式:
____________________________
(2)液化石油气的主要成分是丙烷,丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220.0kJ·
mol-1,已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO(g)+
mol-1,则相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量比值约为______________。
(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·
mol-1,则相同质量的氢气和丙烷燃烧,产生的热量的比值约为______________。
(4)氢气是未来的能源,除产生的热量大之外,还具有的优点是
参考答案
1.答案 B
解析 判断热化学方程式的正误一般用排除法,如根据基本书写要求可先排除C项;
为方便判断,可将1g氢气燃烧放热的情况转化为1mol氢气燃烧放热的情况,即2×
142.9kJ=285.8kJ,则可排除A项;
又根据“生成液态水”可排除D项。
2.答案 B
解析 P4(白,s)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH=-Q1①
4P(红,s)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH=-Q2②
由①-②得:
P4(白,s)===4P(红,s) ΔH=Q2-Q1,依据题意“1mol白磷完全转化为红磷放出29.2kJ热量”,则Q2-Q1<0,所以Q1>Q2。
3.答案 B
解析 热化学方程式中系数表示参加反应的各物质的物质的量,而非物质的分子个数。
另外,2个气态水分子分解的热量变化也不应是483.6kJ·
mol-1;
反应2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=bkJ·
mol-1是反应2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1=-483.6kJ·
mol-1的逆过程,所以ΔH2=483.6kJ·
mol-1,即b=483.6;
同时可以判断,两个反应的反应焓变的绝对值是相等的。
4.答案 A
解析 根据ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量知:
ΔH=436kJ·
mol-1+243kJ·
mol-1-2×
mol-1=-183kJ·
5.答案 C
解析 放热反应中ΔH<0,所以B、D错误;
生成1molCO2时放出bkJ的热量,所以,生成4molCO2时放出的热量为4bkJ,所以C正确。
6.答案 C
解析 H2和O2反应,ΔH应为负值,故推知B、D错误;
又H2O(g)―→H2O(l)要放出热量,
(1)、(3)