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反應(yīng)熱的計(jì)算 一、選擇題 1．神舟飛船系列所用動(dòng)力燃料之一為L(zhǎng)iH，已知下列反應(yīng)：（ ） ①2Li(s)+H2(g)2LiH(s) ΔH1=?182 kJmol?1； ②2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH2=?571.6 kJmol?1； ③4Li(s)+O2(g)2Li2O(s) ΔH3=?1 196 kJmol?1。 則LiH在O2中燃燒的熱化學(xué)方程式為 A．2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l) ΔH=?701.8 kJmol?1 B．2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l) ΔH=?1 949.6 kJmol?1 C．2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l) ΔH=?1 585.6 kJmol?1 D．2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(g) ΔH=?988 kJmol?1 【答案】A 【解析】根據(jù)蓋斯定律(③?①2+②)/2得：2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l) ΔH=(ΔH3?ΔH12+ΔH2)/ 2=?701.8 kJmol?1。 2．已知：H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH1=?285.8 kJmol?1① CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=?282.5 kJmol?1② CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=?726.7 kJmol?1③ CO和H2在一定條件下可以合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) ΔH4，則ΔH4為（ ） A．?127.4 kJmol?1 B．+127.4 kJmol?1 C．?254.8 kJmol?1 D．+254.8 kJmol?1 【答案】A 【解析】運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算，即①2+②?③可得CO(g)+2H2(g) CH3OH(l) ΔH4=2ΔH1+ΔH2?ΔH3=2(?285.8 kJmol?1)+(?282.5 kJmol?1)?(?726.7 kJmol?1)=?127.4 kJmol?1。 3．根據(jù)如圖所給信息，得出的結(jié)論正確的是（ ） A．48 g碳完全燃燒放出的熱量為1 574 kJ/mol B．2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH =?221.0 kJ/mol C．2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH =+283.0 kJ/mol D．C(s)+O2(g)CO2(s) ΔH =?393.5 kJ/mol 【答案】B 【解析】48 g碳完全燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，放出熱量為1 574 kJ，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖像可知，C(s)+O2(g) CO(g) ΔH=?110.5 kJ/mol，故2C(s)+O2(g) 2CO(g)ΔH =?221.0 kJ/mol，B項(xiàng)正確；根據(jù)圖像可知，CO (g)+O2(g)CO2(g)ΔH=?283.0 kJ/mol，故2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) ΔH =+566.0 kJ/mol，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖像可知，C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=?393.5 kJ/mol，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．已知：CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=?Q1 kJ/mol 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=?Q2 kJ/mol 2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=?Q3 kJ/mol 常溫下，取體積比為4∶1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2 L(已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況)，經(jīng)完全燃燒后恢復(fù)至常溫，則放出的熱量(kJ)為 A．0.4Q1+0.05Q3 B．0.4Q1+0.05Q2 C．0.4Q1+0.1Q3 D．0.4Q1+0.1Q2 【解析】A 【解析】標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L混合氣體中，甲烷占0.4 mol，H2占0.1 mol，0.4 mol CH4完全燃燒生成液態(tài)的水和二氧化碳放出0.4Q1 kJ的熱量，0.1 mol H2完全燃燒生成液態(tài)的水，放出0.05Q3 kJ的熱量。 5．白磷與氧氣可發(fā)生如下反應(yīng)：P4+5O2P4O10。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為P—P a kJ/mol、P—O b kJ/mol、P=O c kJ/mol、O=O d kJ/mol。根據(jù)如圖所示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的ΔH，下列數(shù)據(jù)正確的是（ ） A．(6a+5d?4c?12b) kJ/mol B．(4c+12b?6a?5d) kJ/mol C．(4c+12b?4a?5d) kJ/mol D．(4a+5d?4c?12b) kJ/mol 【答案】A 【解析】題中給出了反應(yīng)物和生成物的鍵能，可算出斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量和形成新化學(xué)鍵釋放的能量，即可求出ΔH。ΔH=斷裂化學(xué)鍵所吸收的總能量?形成化學(xué)鍵所釋放的總能量，在1 mol P4與5 mol O2生成1 mol P4O10的過(guò)程中，要斷裂 6 mol P—P鍵、5 mol O=O鍵，同時(shí)會(huì)形成4 mol P=O鍵，12 mol P—O鍵，故ΔH=6a kJ/mol+5d kJ/mol?12b kJ/mol?4c kJ/mol=(6a+5d?4c?12b) kJ/mol，A項(xiàng)正確。 6．研究表明，化學(xué)反應(yīng)的能量變化與反應(yīng)物和生成物的鍵能有關(guān)。鍵能可以簡(jiǎn)單的理解為斷開(kāi)1 mol 化學(xué)鍵時(shí)所需吸收的能量。下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)：（ ） 化學(xué)鍵 P—P P—O O=O P=O 鍵能 kJ/mol?1 197 360 499 X 已知白磷的燃燒方程式為：P4(s)+5O2(g)P4O10(s)，該反應(yīng)放出熱量2379.0 kJ，且白磷分子結(jié)構(gòu)為正四面體，4個(gè)磷原子分別位于正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，白磷完全燃燒的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如右圖所示，則上表中X為 A．434 B．335 C．237 D．188 【答案】A 【解析】反應(yīng)焓變?chǔ)=6197+5499?4X?36012=?2378.0，計(jì)算得到X=434 kJ/mol；答案選A。 7．在298 K、1.01105 Pa下，將22 g CO2通入750 mL 1 molL?1的NaOH 溶液中充分反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放出x kJ的熱量。已知在該條件下，1 mol CO2通入1 L 2 molL?1的NaOH溶液中充分反應(yīng)放出y kJ的熱量，則CO2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaHCO3的熱化學(xué)方程式正確的是（ ） A．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH=?(2y?x) kJmol?1 B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH=?(2x?y) kJmol?1 C．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH=?(4x?y) kJmol?1 D．2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l) ΔH=?(8x?2y) kJmol?1 【答案】C 【解析】0.5 mol CO2與0.75 mol NaOH反應(yīng)生成0.25 mol Na2CO3和0.25 mol NaHCO3，反應(yīng)所放出的熱量為x kJ，則生成1 mol Na2CO3和1 mol NaHCO3放出熱量4x kJ；1 mol CO2通入含2 mol NaOH的溶液中，生成1 mol Na2CO3，放出y kJ的熱量，則1 mol CO2與含1 mol。NaOH的溶液反應(yīng)生成1 mol NaHCO3放出的熱量為(4x?y) kJ，A項(xiàng)、B項(xiàng)均錯(cuò)；D項(xiàng)中NaOH和NaHCO3的狀態(tài)標(biāo)注錯(cuò)誤；只有C項(xiàng)正確。 二、非選擇題 8．已知E1=134 kJmol?1、E2=368 kJmol?1。 圖Ⅰ 圖Ⅱ 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2(g)和NO(g)過(guò)程中的能量變化，若在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1的變化是__________ (填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是________。請(qǐng)寫(xiě)出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__________________________。 （2）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下： ①CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJmol?1， ②CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2(g)ΔH=?192.9 kJmol?1， 又知③H2O(g)H2O(l) ΔH=?44 kJmol?1，則甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水和CO2(g)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________。 （3）下表是部分化學(xué)鍵的鍵能參數(shù)： 化學(xué)鍵 P—P P—O O=O P=O 鍵能/ kJmol?1 a b c x 已知白磷的燃燒熱為d kJmol?1，白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示，則表中x=______(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)。 【答案】（1）減小 不變 NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH=－234 kJmol?1 （2）CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=?764.7 kJmol?1 （3）(d＋6a＋5c－12b) 【解析】 （1）觀察圖像，E1為反應(yīng)的活化能，加入催化劑，使反應(yīng)的活化能降低，但ΔH不變；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2(g)和NO(g)的反應(yīng)熱數(shù)值即反應(yīng)物和生成物的能量差，因此該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)ΔH=?234 kJmol?1。 （2）觀察方程式，利用蓋斯定律，將所給熱化學(xué)方程式作如下運(yùn)算：②3－①2＋③2，即可求出甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水和CO2(g)的熱化學(xué)方程式。 （3）白磷燃燒的化學(xué)方程式為P4＋5O2P4O10，結(jié)合圖Ⅱ中白磷及其完全燃燒產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，根據(jù)“反應(yīng)熱=反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和”與燃燒熱概念可得：6a＋5c－(4x＋12b)=－d，據(jù)此可得x=(d＋6a＋5c－12b)。 9．我國(guó)成功利用大功率運(yùn)載火箭發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室?；鸺七M(jìn)器中裝有還原劑肼(N2H4)和強(qiáng)氧化劑過(guò)氧化氫(H2O2)，如圖是一定量肼完全燃燒生成氮?dú)夂? mol氣態(tài)水過(guò)程中的能量變化圖。 （1）該反應(yīng)屬于________（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。 （2）寫(xiě)出該火箭推進(jìn)器中相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__________________。 （3）若該火箭推進(jìn)器中H2O2有24 mol共價(jià)鍵發(fā)生斷裂，則反應(yīng)釋放出的熱量為_(kāi)______kJ。 【答案】（1）放熱 （2）N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH= ?641.6 kJmol?1 （3）2566.4 【解析】（1）根據(jù)N2H4與H2O2反應(yīng)的能量變化圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)。（2）由題意可得火箭推進(jìn)器中N2H4(l)與H2O2(l)反應(yīng)的方程式為：N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)，生成1 mol H2O(g)釋放出160.4 kJ熱量，則生成4 mol H2O(g)釋放出熱量=4160.4 kJ=641.6 kJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH=?641.6 kJmol?1。 （3）根據(jù)H2O2的結(jié)構(gòu)式H—O—O—H可知，1 mol H2O2反應(yīng)斷裂3 mol共價(jià)鍵，H2O2有24 mol共價(jià)鍵斷裂，則消耗8 mol H2O2，釋放出的熱量=4 mol641.6 kJmol?1=2566.4 kJ。 10．研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化有重要意義。請(qǐng)根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)回答下列問(wèn)題： （1）已知一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示： 反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。 （2）化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過(guò)程?；瘜W(xué)鍵的鍵能是形成(或拆開(kāi))1 mol化學(xué)鍵時(shí)釋放(或吸收)的能量。已知：N≡N鍵的鍵能是948.9 kJ?mol?1，H—H鍵的鍵能是436.0 kJ?mol?1，N—H鍵的鍵能是391.55 kJ?mol?1，則N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=_____________________。 （3）依據(jù)蓋斯定律可以對(duì)某些難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進(jìn)行推算。 已知：①C(s，石墨)+O2(g) CO2(g) ΔH1=?393.5 kJ?mol?1 ②2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH2=?571.6 kJ?mol?1 ③2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=?2599 kJ?mol?1 298 K時(shí)反應(yīng)2C(s，石墨)+H2(g)C2H2(g)的焓變：ΔH=_____________________。 （4）已知：鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，又知，常溫下： 4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3(s) ΔH1 4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s) ΔH2 下面關(guān)于ΔH1、ΔH2的比較正確的是 A．ΔH1>ΔH2 B．ΔH1<ΔH2 C．ΔH1=ΔH2 D．無(wú)法計(jì)算 【答案】（1）CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=?41 kJ ? mol?1 （2）?46.2 kJ ? mol?1 （3）226.7 kJ ? mol?1 （4）B 【解析】（1）由圖知，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+ H2(g) ΔH=?41 kJ ? mol?1。 （2）N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=(948.9+ 436.0?391.553)kJ ? mol?1=?46.2 kJ ? mol?1。 （3）由已知反應(yīng)①2+②?③，得2C(s，石墨)+H2(g) C2H2(g)ΔH=?393.5 kJ ? mol?12+(?571.6 kJmol?1)?(?2599 kJmol?1)=226.7 kJmol?1。 （4）第一個(gè)熱化學(xué)方程式減去第二個(gè)熱化學(xué)方程式，得4Al(s) +2Fe2O3(s) 2Al2O3(s)+4Fe(s) ΔH=ΔH1?ΔH2，因鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則ΔH<0，即ΔH1?ΔH2<0，ΔH1<ΔH2。 11．某氮肥廠(chǎng)氨氮廢水中的氮元素多以和NH3?H2O的形式存在，該廢水的處理流程如圖： （1）過(guò)程Ⅰ：加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至9后，升溫至30 C，通空氣將氨趕出并回收。 用離子方程式表示加NaOH溶液的作用：__________________。 （2）過(guò)程Ⅱ：在微生物的作用下，經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)被氧化成。兩步反應(yīng)的能量變化如圖所示： ①第一步反應(yīng)是________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)，判斷依據(jù)______________________。 ②1 mol NH4+(aq)全部被氧化成NO3?(aq)的熱化學(xué)方程式是______________________________。 （3）過(guò)程Ⅲ：一定條件下，向廢水中加入CH3OH，將HNO3還原成N2。若該反應(yīng)消耗32 g CH3OH，轉(zhuǎn)移6 mol電子，則參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比是__________。 【答案】（1）+OH?NH3H2O （2）①放熱 ΔH =?273 kJ/mol<0(或反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量) ②(aq)+2O2(g)2H+(aq)+(aq)+H2O(l) ΔH=?346 kJmol?1 （3）5∶6 【解析】（1）加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至9后，發(fā)生反應(yīng)NH4++OH?NH3H2O。 （2）由題圖可知第一步反應(yīng)，反應(yīng)物的能量之和大于生成物的能量之和，因此是放熱反應(yīng)。 ①(aq)+1.5O2(g)NO2?(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH =?273kJ/mol； ②NO2?(aq)+0.5O2(g)(aq) ΔH =?73kJ/mol； （3）CH3OH被氧化成CO2，C元素化合價(jià)從?2價(jià)升高到+4價(jià)，升高6；HNO3被還原成N2，N元素化合價(jià)從+5價(jià)降低到0價(jià)，降低5，根據(jù)電子得失守恒(化合價(jià)升降相等)可得還原劑CH3OH和氧化劑HNO3的物質(zhì)的量之比是5∶6。