1、课时训练18燃烧热能源化学反应热的计算一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分，每小题只有一个选项符合题目要求)1.染料敏化太阳能电池(简称DSC)工作时类似叶绿素的染料吸收太阳光，产生电子，电子再被电极收集，然后通过外电路，回到反电极产生光电流。该过程中的能量转化形式为()A太阳能化学能 B太阳能电能C化学能电能 D电能化学能解析：染料敏化太阳能电池吸收太阳光(太阳能)，经过一系列变化，产生光电流(电能)。故B项正确。答案：B2.下列与化学反应原理相关的叙述中不正确的是()A放热反应中生成物总能量一定低于反应物总能量B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C盖斯定律实质上是能
2、量守恒定律的体现D电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡均为动态平衡解析：放热反应中反应物总能量一定高于生成物总能量；影响化学反应速率大小的因素有温度、浓度、压强、催化剂以及反应物的状态等，反应速率的大小与化学反应是吸热反应还是放热反应无关；盖斯定律的本质就是能量守恒定律；电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等处于平衡态时，其电离、水解、沉淀溶解等均未停止，处于动态平衡。答案：B3.下列说法正确的是()A任何酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O的过程中，能量变化均相同B同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同C已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)Ha
3、kJ/mol，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)Hb kJ/mol，则abD已知：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ/mol，C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g)H395.0 kJ/mol，则C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.5 kJ/mol解析：只有在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时，能量变化才相同，A错误；根据盖斯定律可知反应热只与反应的始态和终态有关，与反应的引发条件(如光照、点燃或加入催化剂)无关，与反应途径无关，B错误；气态水转化为液态水时，会放出热量，即H2O(g)=H2O(l)Hx kJ/mol，根据盖斯定律可得出ab2x
4、，a0，则金刚石比石墨稳定C含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则表示该反应中和热化学方程式为NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.4 kJ/molD已知2C(s)2O2(g)=2CO2(g)H1，2C(s)O2(g)=2CO(g)H2，则H1H2解析：燃烧热是指1 mol燃料燃烧生成稳定的生成物时的反应热，H元素对应稳定生成物是液态水，故A项错误；H0，表示反应吸热，即反应物总能量低于生成物总能量，而能量越高，物质越不稳定，B项错误；很显然等量的碳与氧气反应生成CO2放出的热量比生成CO放出的热量要高，但由于其均为放热反应
5、，所以H1H2，故D项错误。答案：C61840年，俄国化学家盖斯从大量实验事实中总结出了一条规律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，即盖斯定律。盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义，有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可以利用盖斯定律间接计算求得。已知3.6 g碳在6.4 g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量。已知单质碳的燃烧热为y kJmol1，则1 mol C与O2反应生成CO的反应热为H为()Ay kJmol1B(10xy)kJmol1C(5x0.5y)kJmol1D(10xy)kJmol1解析：n(C)0.3 mol，n(O)2n(O2)20.4 m
6、ol,1n(C)n(O)0，H30，H40CH1H2H3 DH3H4H5解析：本题考查热化学及盖斯定律的应用。C或CO燃烧生成CO2均是放热反应，H0，Fe与O2生成Fe2O3是放热反应，H40，CuSO4(s)=Cu2(aq)SO(aq)H20，B项正确。答案：B二、非选择题(本题共4小题，共52分)13(12分)(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，则E1_(填“增大”、“减小”或“不变”，不同)，H_。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两
7、种反应原理是：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1CH3OH(g)1/2 O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1又知H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为_。解析：(1)观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂，反应的活化能降低，但是H不变。1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热HE1E2234 kJmol1。(2)由322得：CH3OH(g)3/2 O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3(192.9 kJmol1)249.
8、0 kJmol12(44 kJmol1)764.7 kJmol1。答案：(1)减小不变NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1(2)CH3OH(g)3/2 O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJmol114(12分)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为_。(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(H)分别为890.3 kJmol1、285.8 kJmol1和283.0 kJmol
9、1，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为_。(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式_。解析：(1)实验室用浓盐酸与MnO2混合加热制Cl2。(2)首先依据燃烧热概念写出：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1890.3 kJmol1，H2(g)O2(g)=H2O(l)H2285.8 kJmol1，CO(g)O2(g)=CO2(g)H3283.0 kJmol1；再写出CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)，式式2式2即得CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)，所以HH12H22H3(890.3285.8228
10、3.02) kJmol1247.3 kJmol1，生成1 m3 CO所需热量为247.3 kJmol15 520 kJ。(3)由CHCl3生成COCl2，碳的化合价由2升高到4，升高2价，由H2O2生成H2O化合价降低2，所以上述物质的计量数均为1，即CHCl3H2O2COCl2H2O，依据Cl守恒还应有HCl生成。答案：(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)5.52103 kJ(3)CHCl3H2O2=HClH2OCOCl215.(12分).利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。用乙烯作还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝(除NOx)
11、技术。其脱硝机理如图所示。写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式：_。.(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是_，H的变化是_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1；CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1。又知H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1。则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学
12、方程式为_。解析：.观察题图可知，C2H4与NO2反应生成CO2、N2、H2O。.(1)催化剂可降低反应的活化能，但不能改变反应热，故E1减小、H不变。(2)根据盖斯定律，由322得CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJmol1。答案：.2C2H46NO2=4CO23N24H2O(或2CH2=CH26NO2=4CO23N24H2O).(1)减小不变(2)CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJmol116(16分)(1)2012年伦敦奥运会火炬采用丙烷为燃料。丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。试回答下列问题：如图是一定量
13、丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“”或“”。写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：_。二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为_。(2)盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题：已知：H2O(g)=H2O(l)H1Q1 kJ/molC2H5OH(g)=C2H5OH(l)HQ2
14、 kJ/molC2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H3Q3 kJ/mol若使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量_kJ。碳(s)在氧气供应不充足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)O2(g)=CO(g)的H。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的H，计算时需要测得的实验数据有_。解析：(1)丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)的过程放热，H为“”。燃烧热是1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l
15、)H2 215.0 kJ/mol。n(二甲醚)1 455 kJ/mol1 moln(二甲醚)2 215.0 kJ/mol1 645 kJ，解得n(二甲醚)0.75 mol，n(丙烷)0.25 mol。(2)可得C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H4(3Q1Q2Q3) kJ/mol，所以使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，整个过程中放出的热量为(3Q1Q2Q3)kJ。利用盖斯 定律计算反应C(s)O2(g)=CO(g)的H，需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。答案：(1)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215.0 kJ/mol13(2)3Q1Q2Q3碳和CO的燃烧热