1、第1章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应第2课时热化学方程式反应焓变的计算课后篇素养形成必备知识基础练1.下列说法正确的是()A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫作热化学方程式D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-483.6 kJ答案C解析热化学方程式还应注明各物质的聚集状态,A项错误;有的放热反应也需要点燃或加热才能发生,B项错误;H的单位为kJmol-1,D项错误。2.下列关于2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(
2、g)+10H2O(l)H=-5 800 kJmol-1的叙述错误的是()A.该反应的反应热H=-5 800 kJmol-1,是放热反应B.该反应的H与各物质的状态有关,与化学计量数也有关C.该热化学方程式表示在25 、101 kPa下,2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出5 800 kJ热量D.该反应表明2 mol丁烷燃烧时一定会放出5 800 kJ的热量答案D解析由热化学方程式表示的意义可知,A、B项正确;在热化学方程式没有标明温度、压强的情况下,对应的温度、压强为常温、常压,C项正确;2mol丁烷在常温常压下完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量才是5800k
3、J,D项错误。3.下列热化学方程式书写正确的是(H的绝对值均正确)()A.2SO2+O22SO3H=-196.6 kJmol-1B.H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJD.C(s)+O2(g)CO2(g)H=+393.5 kJmol-1答案B解析逐项分析如下:A没标明物质的聚焦状态错误B符合书写要求正确CH的单位是kJmol-1错误D放热反应H为“-”错误4.化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是()A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l)H=2(a-b-c) k
4、Jmol-1B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=2(b-a) kJmol-1C.12N2(g)+32H2(g)NH3(l)H=(b+c-a) kJmol-1D.12N2(g)+32H2(g)NH3(g)H=(a+b) kJmol-1答案A解析由图像知12molN2(g)和32molH2(g)变为氮原子和氢原子吸收akJ热量,而1mol氮原子和3mol氢原子结合成气态氨放出bkJ的热量,1mol气态氨液化为液态氨又放出ckJ热量,则由N2(g)和H2(g)生成液态NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(l)H=-2(b+c-a)kJmol-1=2(a-b-c)kJmol
5、-1或12N2(g)+32H2(g)NH3(l)H=(a-b-c)kJmol-1;生成气态氨的热化学方程式,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=2(a-b)kJmol-1或12N2(g)+32H2(g)NH3(g)H=(a-b)kJmol-1。5.298 K时,下列对热化学方程式“12H2(g)+12I2(g)HI(g)H=+26 kJmol-1”的叙述正确的是()A.1 mol氢气与1 mol碘蒸气完全反应需要吸收26 kJ的热量B.1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52 kJ的热量C.1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol的HI气体需吸收52 kJ的
6、热量D.12 mol H2(g)与12 mol I2(g)完全反应放出26 kJ的热量答案C解析题中热化学方程式表示298K时,12molH2(g)和12molI2(g)反应生成1molHI(g)吸收26kJ热量,故A、B项错误,C项正确;D项中应为吸收26kJ热量。6.在298 K、101 kPa下,1 g乙醇燃烧生成CO2和液态水时放热29.71 kJ,下列热化学方程式正确的是()A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H=+1 366.66 kJmol-1B.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H=-1 366.66 kJmol-1C.
7、12C2H5OH(l)+32O2(g)CO2+32H2O(l)H=-29.71 kJmol-1D.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H=-29.71 kJmol-1答案B解析乙醇燃烧是放热反应,H应为“-”,A不正确;1gC2H5OH燃烧放出29.71kJ热量,则1mol(46g)C2H5OH燃烧放出的热量为1366.66kJ。7.能源问题是人类社会面临的重大课题,H2、CO、CH3OH(l)都是重要的能源物质,它们的摩尔燃烧焓(H)依次为-285.8 kJmol-1、-283.0 kJmol-1、-726.7 kJmol-1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇
8、CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为()A.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)H=-127.9 kJmol-1B.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)H=127.9 kJmol-1C.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-127.9 kJmol-1D.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=127.9 kJmol-1答案A解析根据题给三种物质的摩尔燃烧焓可以写出:H2(g)+12O2(g)H2O(l)H1=-285.8kJmol-1CO(g)+12O2(g)CO2(g)H2=-283.0kJmol-1CH3OH(l)+32O2
9、(g)CO2(g)+2H2O(l)H3=-726.7kJmol-1运用盖斯定律进行计算,由2+-可得:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)H=2H1+H2-H3=2(-285.8kJmol-1)+(-283.0kJmol-1)-(-726.7kJmol-1)=-127.9kJmol-1。8.(1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和水蒸气。已知室温下1 g 甲硅烷自燃放出热量44.6 kJ,写出此反应的热化学方程式:。(2)使Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层生成HCl(g)和CO2(g)的反应是放热反应,当1 mol Cl2(g)参与反应时释放
10、145 kJ的热量,写出此反应的热化学方程式:。(3)家用液化气中的主要成分之一是丁烷,当10 kg丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时,放出的热量是5105 kJ,试写出丁烷燃烧的热化学方程式:。答案(1)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(g)H=-1 427.2 kJmol-1(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)H=-290 kJmol-1(3)C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=-2 900 kJmol-1解析(1)1molSiH4完全燃烧生成SiO2(s)和H2O(g)时,放出热量为3244.6kJ
11、=1427.2kJ,故该反应的热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(g)H=-1427.2kJmol-1。(2)由题意可知Cl2、H2O和C发生反应的化学方程式为2Cl2+2H2O+C4HCl+CO2,2molCl2参加反应释放出的热量为2145kJ=290kJ,故其热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)H=-290kJmol-1。(3)1mol丁烷完全燃烧生成CO2(g)和液态水时,放出的热量为58g5105kJ10103g=2900kJ,故丁烷燃烧的热化学方程式为C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H
12、2O(l)H=-2900kJmol-1。关键能力提升练9.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=a kJmol-1,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJmol-1。HH键、OO键和OH键的键能分别为436 kJmol-1、496 kJmol-1和462 kJmol-1,则a为()A.-332B.-118C.+350D.+130答案D解析根据盖斯定律,由第一个反应2-第二个反应可得2H2O(g)O2(g)+2H2(g)H=(2a+220)kJmol-1。根据反应焓变与键能的关系计算,则2a+220=4462-(4362+496),解得a=+130。10.已知下列热
13、化学方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)H=-24.8 kJmol-1Fe2O3(s)+13 CO(g)23Fe3O4(s)+13CO2(g)H=-15.73 kJmol-1Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)H=+640.4 kJmol-1则14 g CO气体还原足量FeO固体得到单质Fe和CO2气体时对应的H约为()A.-218 kJmol-1B.-109 kJmol-1C.+218 kJmol-1D.+109 kJmol-1答案B解析14gCO气体的物质的量为12mol。该问题可以转化为求反应12CO(g)+12FeO(s)12Fe(s)
14、+12CO2(g)的焓变。把已知给出的3个热化学方程式按照顺序依次编号为、,根据盖斯定律,由(-)32-16可得,12CO(g)+12FeO(s)12Fe(s)+12CO2(g)H-109kJmol-1。11.根据下列能量变化示意图得出的结论正确的是()A.1 mol C完全燃烧生成CO2时放出的热量为393.5 kJB.2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJmol-1C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g)H=+283.0 kJmol-1D.C(s)+O2(g)CO2(g)H=+393.5 kJmol-1答案B解析由题图可知,C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.
15、5kJmol-1,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566.0kJmol-1,C、D两项都错误,而A项中未说明碳单质的聚集状态,由盖斯定律可知,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0kJmol-1,B项正确。12.已知:C(s)+O2(g)CO2(g)H1,CO2(g)+C(s)2CO(g)H2,2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H3,4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H4,3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10,H30,H40C.H1=H2+H3D.H3=H4+H5答案C解析C、CO的
16、燃烧都是放热反应,故H10、H30,铁的氧化为放热反应,则H4Q2Q3B.Q1Q3Q2C.Q3Q2Q1D.Q2Q1Q3答案A解析后两个反应可理解为反应产物的状态不同,而第一个反应可理解为在第二个反应的基础上,S进一步与O2反应,这是S的燃烧,该反应是放热反应。故可以作图如下:由图可知A项正确。16.按要求进行填空。(1)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。已知:Cu(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2(g)H=+64.39 kJmol-12H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)H=-196.46 kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-2
17、85.84 kJmol-1在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为。(2)已知O2(g)-e-O2+(g)H1=+1 175.7 kJmol-1PtF6(g)+e-PtF6-(g)H2=-771.1 kJmol-1O2+PtF6-(s)O2+(g)+PtF6-(g)H3=+482.2 kJmol-1则反应O2(g)+PtF6(g)O2+PtF6-(s)的H= kJmol-1。答案(1)Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l)H=-319.68 kJmol-1(2)-77.6解析(1)在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2
18、+和H2O的离子方程式为:Cu+H2O2+2H+Cu2+2H2O,结合题目所给热化学方程式可知,反应物Cu、H2O2、H+可由前两个方程式直接相加得到,结合化学式前面的系数应将第二个方程式整理为H2O2(l)H2O(l)+12O2(g)H=-98.23kJmol-1,作为中间产物的H2和O2可与第三个方程式相加消去,即H=+64.39kJmol-1+(-196.46kJmol-1)12+(-285.84kJmol-1)=-319.68kJmol-1。故热化学方程式应为Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l)H=-319.68kJmol-1。(2)观察题目所给方
19、程式与要求的方程式的关系可知在已知方程式中O2+PtF6-(s)为反应物,而在要求方程式中其为反应产物,因此应将第三个方程式变形为O2+(g)+PtF6-(g)O2+PtF6-(s)H3=-482.2kJmol-1,然后再与第一个和第二个方程式相加,即可得所求方程式,故H=H1+H2-H3=+1175.7kJmol-1+(-771.1kJmol-1)-(+482.2kJmol-1)=-77.6kJmol-1。学科素养拔高练17.“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的“气”是指天然气,其主要成分是甲烷。工业上将C与水在高温下反应制得水煤气,水煤气的主要成分是CO和H2,两者的体积比约为11。已
20、知:1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量;1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量;1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式:;若1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出的热量(填“”“=”或“”)890 kJ。(2)忽略水煤气中的其他成分,相同状况下(生成CO2和液态水)若得到相等的热量,所需水煤气与甲烷的体积比约为;燃烧生成的CO2的质量比约为。(3)以上数据和计算说明,以天然气代替水煤气作民用燃料,突出的优点是。答案(1)2H2(g)+O2(g)2
21、H2O(l)H=-571.6 kJmol-1(2)3132(3)燃烧放出的热量多,减少了CO2的排放量,有利于保护环境解析(1)1molH2完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量,根据热化学方程式的书写要求,则2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6kJmol-1。因气态水变为液态水要放热,故1molCH4完全燃烧生成CO2和水蒸气,放出的热量小于890kJ。(2)设放出的热量为890kJ,所需CH4的体积为Vm,则所需水煤气的体积为890kJ283kJ+285.8kJ2Vm3Vm,故V(水煤气)V(CH4)=3VmVm=31。由COCO2、CH4CO2可知,3体积水煤气得1.5体积CO2,1体积甲烷可得1体积CO2,故燃烧生成的CO2质量比为1.51=32。(3)由(2)中结论可知,使用天然气作为燃料,相同条件下比水煤气燃烧放出的热量多,且减少了CO2的排放,有利于保护环境。
