2021_2022学年新教材高中化学第一章化学反应的热效应第二节反应热的计算课时检测含解析新人教版选择性必修120210625121

PAGEPAGE-10-反应热的计算(40分钟　70分)一、选择题(本题包括8小题，每小题7分，共56分)1．航天飞船可用肼(N2H4)和过氧化氢(H2O2)为动力源，已知1g液态肼和足量液态过氧化氢反应生成氮气和水蒸气时放出20.05kJ的热量。下列说法中错误的是(　　)A．该反应中肼作还原剂B．液态肼的燃烧热ΔH为－641.6kJ·mol－1C．该动力源的突出优点之一是生成物对环境污染小D．肼和过氧化氢反应的热化学方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)；ΔH＝－641.6kJ·mol－1【解析】选B。N2H4中N元素为－2价，反应后生成N2为0价，所以N元素化合价升高，所以肼作还原剂，故A正确；燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成指定产物放出的热量，1g液态肼和足量液态过氧化氢反应生成氮气和水蒸气时放出20.05kJ的热量，则1mol肼反应放出的热量为32×20.05kJ＝641.6kJ，但该数值不是肼的燃烧热，故B错误；液态肼和液态过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，对环境无污染，故C正确；肼和过氧化氢反应的热化学方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.6kJ·mol－1，故D正确。2．已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－564kJ·mol－1Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝－226kJ·mol－1根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是(　　)A．CO的燃烧热为282kJB．如图可示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C．2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g)　ΔH＞－452kJ·mol－1D．CO(g)与Na2O2(s)反应放出509kJ热量时，电子转移数为6.02×1023【解析】选C。A单位错误；依据热化学方程式，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－564kJ·mol－1；分析图像中一氧化碳和氧气物质的量不符合反应物的物质的量，B错误；C、固态二氧化碳变化为气态二氧化碳需要吸热，焓变放热是负值；依据热化学方程式判断，2Na2O2(s)＋2CO2(g)===2Na2CO3(s)＋O2(g)　ΔH＝－452kJ·mol－1；所以反应2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g)　ΔH＞－452kJ·mol－1，故C正确；已知：①2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－564kJ·mol－1；②Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋eq\f(1,2)O2(g)　ΔH＝－226kJ·mol－1。依据盖斯定律②×2＋①得到：2Na2O2(s)＋2CO(g)===2Na2CO3(s)　ΔH＝－1016kJ·mol－1；CO(g)与Na2O2(s)反应放出508kJ热量时，反应的一氧化碳物质的量为1mol，电子转移数为2×6.02×1023，故D错误。3．(2021·海口高二检测)机动车尾气中含NO，在催化剂作用下，利用CO可将其转化为无毒的物质。已知下列热化学方程式：①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH1＝＋180kJ·mol－1；②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH2＝－564kJ·mol－1；则NO(g)＋CO(g)===CO2(g)＋eq\f(1,2)N2(g)ΔH＝xkJ·mol－1，x为(　　)A．－744　　B．＋744　　C．－372　　D．＋372【解析】选C。由①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝＋180kJ·mol－1、②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝－564kJ·mol－1；结合盖斯定律可知，eq\f(1,2)×(②－①)得到NO(g)＋CO(g)===CO2(g)＋eq\f(1,2)N2(g)，则ΔH＝eq\f(1,2)(ΔH2－ΔH1)＝eq\f(1,2)(－564－180)kJ·mol－1＝－372kJ·mol－1。4．已知25℃时：①HF(aq)＋OH－(aq)F－(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1下列有关说法中正确的是(　　)A．HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)ΔH＝＋10.4kJ·mol－1B．水解消耗0.1molF－时，吸收的热量为6.77kJC．中和热均为57.3kJ·mol－1D．含0.1molHF、0.1molNaOH的两种溶液混合后放出的热量为6.77kJ【解析】选B。根据盖斯定律，将①式减去②式得HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)　ΔH＝－10.4kJ·mol－1，A项错误；氟离子水解是氟化氢中和反应的逆反应，故吸热，B项正确；只有强酸与强碱反应的中和热才是57.3kJ·mol－1，C项错误；因为①反应为可逆反应，故实际放出的热量小于6.77kJ，D项错误。【补偿训练】(双选)现在科学家正在寻求将太阳能转化成化学能的办法，其中办法之一就是利用太阳能将H2O分解成H2，再将化学能转化为其他能源。如图是有关的能量循环示意图，下列有关说法正确的是(　　)A.图中ΔH1＝－ΔH2－ΔH3B．如果H—H的键能为akJ·mol－1，O===O键能为bkJ·mol－1，则断开1molH—O键所需要的能量为(ΔH1＋a＋b)kJC．1molH2燃烧生成液态水放出|ΔH3|kJ的热量D．水蒸气所具有的能量比液态水多ΔH2kJ【解析】选A、C。根据盖斯定律，－ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，故A正确；根据图示，H2O(g)===H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)　ΔH1，根据ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可得：ΔH1＝2×E(H—O)－(a＋eq\f(b,2))，E(H—O)＝eq\f(1,2)(a＋eq\f(b,2)＋ΔH1)，故B错误；由图中ΔH3的含义可知：1molH2燃烧生成液态水放出|ΔH3|kJ的热量，故C正确；没有指明水蒸气的物质的量，故D错误。5．已知氟化氢气体中有平衡关系：①2H3F3(g)===3H2F2(g)　ΔH1＝akJ·mol－1　②H2F2(g)===2HF(g)　ΔH2＝bkJ·mol－1　已知a、b均大于0，则可推测反应：H3F3(g)===3HF(g)的ΔH3等于(　　)A．(a＋b)kJ·mol－1　　B．(a－b)kJ·mol－1C．(a＋3b)kJ·mol－1D．(0.5a＋1.5b)kJ·mol－1【解析】选D。由eq\f(1,2)×①＋eq\f(3,2)×②得：H3F3(g)===3HF(g)　ΔH3＝eq\f(1,2)ΔH1＋eq\f(3,2)ΔH2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a＋\f(3,2)b))kJ·mol－1＝(0.5a＋1.5b)kJ·mol－1。6．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH22CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH34Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH43CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)A．ΔH1>0，ΔH3<0　　　　　B．ΔH2>0，ΔH4>0C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3　D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5【解析】选C。根据反应特点，碳燃烧放热，ΔH1＜0；二氧化碳和碳反应吸热，ΔH2＞0；CO燃烧放热，ΔH3＜0；铁和氧气反应放热，ΔH4＜0；CO还原氧化铁放热，ΔH5＜0；由盖斯定律知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，3ΔH3＝ΔH4＋2ΔH5，C项正确，D项错误。7．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：①2Li(s)＋H2(g)===2LiH(s)ΔH＝－182kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1③4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)ΔH＝－1196kJ·mol－1则反应2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l)的焓变为(　　)A．＋351kJ·mol－1B．－351kJ·mol－1C．＋702kJ·mol－1D．－702kJ·mol－1【解析】选D。目标反应：LiH在O2中燃烧的化学方程式为2LiH＋O2===Li2O＋H2O，根据盖斯定律eq\f(1,2)(②＋③)－①得到LiH在O2中燃烧的热化学方程式为2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l)　ΔH＝eq\f(1,2)[－572kJ·mol－1＋(－1196kJ·mol－1)]－(－182kJ·mol－1)＝－702kJ·mol－1。8．(2021·郑州高二检测)工业上乙烯催化氧化制乙醛的某一反应原理为2CH2===CH2(g)＋O2(g)2CH3CHO(aq)　ΔH，该反应原理可以拆解为如下三步反应：Ⅰ.CH2===CH2(g)＋PdCl2(aq)＋H2O(l)===CH3CHO(aq)＋Pd(s)＋2HCl(aq)　ΔH1Ⅱ.……Ⅲ.4CuCl(s)＋O2(g)＋4HCl(aq)===4CuCl2(aq)＋2H2O(l)　ΔH3若第Ⅱ步反应的反应热为ΔH2，且ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2＋ΔH3，则第Ⅱ步反应的热化学方程式为(　　)A．PdCl2(aq)＋2CuCl(s)===Pd(s)＋2CuCl2(aq)　ΔH2B．2Pd(s)＋4CuCl2(aq)===2PdCl2(aq)＋4CuCl(s)　ΔH2C．Pd(s)＋2CuCl2(aq)===PdCl2(aq)＋2CuCl(s)　ΔH2D．2PdCl2(aq)＋4CuCl(s)===2Pd(s)＋4CuCl2(aq)　ΔH2【解析】选C。根据ΔH＝2ΔH1＋2ΔH2＋ΔH3，则有2ΔH2＝ΔH－2ΔH1－ΔH3，运用盖斯定律，eq\f(1,2)(总－2×Ⅰ－Ⅲ)得Pd(s)＋2CuCl2(aq)===PdCl2(aq)＋2CuCl(s)　ΔH2。【补偿训练】(2020·绍兴高二检测)最近有科学家发现正丁烷(C4H10)脱氢或不完全氧化也可制得1，3­丁二烯(C4H6)，已知热化学方程式如下：①C4H10(g)===C4H6(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋123kJ·mol－1②C4H10(g)＋O2(g)===C4H6(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－119kJ·mol－1③H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH3＝－57.3kJ·mol－1下列说法正确的是(　　)ＫA．由②可知，正丁烷(C4H10)的燃烧热为119kJ·mol－1B．由①和②可推知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4＝－242kJ·mol－1C．eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋eq\f(1,2)Ba(OH)2(aq)===eq\f(1,2)BaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3kJ·mol－1D.由①和②可知，同质量的正丁烷(C4H10)转变为1，3­丁二烯(C4H6)所需要的能量相同【解析】选B。燃烧热的定义是1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量，正丁烷(C4H10)的燃烧热指的是生成二氧化碳和液态水，故A错误；根据盖斯定律，由②减①得，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4＝－242kJ·mol－1，故B正确；中和热指的是稀的强酸和强碱反应生成1mol液态水时放出的热量，eq\f(1,2)H2SO4(aq)＋eq\f(1,2)Ba(OH)2(aq)===eq\f(1,2)BaSO4(s)＋H2O(l)中除了生成液态水时，还生成了硫酸钡，生成硫酸钡沉淀是要放出热量，故C错误；由①和②可知，同质量的正丁烷(C4H10)转变为1，3­丁二烯(C4H6)所需要的能量不相同，故D错误。二、非选择题(本题包括1小题，共14分)9．发射卫星时可用肼(N2H4)作燃料，用二氧化氮作氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH＝＋67.7kJ·mol－1N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)F2(g)===HF(g)ΔH＝－269kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)===H2O(g)ΔH＝－242kJ·mol－1(1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为____________________________________________________________________________________________________；此反应用于火箭推进，除释放大量能量和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是_______________________________________________________。(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放的能量更大。肼和氟气反应的热化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________。【解析】写出目标反应，然后再利用题给条件计算出反应热，最后写出热化学方程式。：(1)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1135.7kJ·mol－1　产物无污染(2)N2H4(g)＋2F2(g)===N2(g)＋4HF(g)ΔH＝－1126kJ·mol－1【补偿训练】煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)===CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋218.4kJ·mol－1(反应Ⅰ)CaSO4(s)＋4CO(g)===CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)请回答下列问题：(1)反应Ⅰ是放热反应还是吸热反应？__________，能否通过反应Ⅰ判断等物质的量的CO、CO2具有能量的高低？__________。(2)已知CO转化成CO2的能量关系如图所示。写出该反应的热化学方程式____________________，则CO的燃烧热ΔH为______________kJ·mol－1。(3)依据反应Ⅰ、Ⅱ确定反应CaO(s)＋3CO(g)＋SO2(g)===CaS(s)＋3CO2(g)　ΔH＝______kJ·mol－1。【解析】(1)反应Ⅰ的ΔH1＞0，故为吸热反应；通过反应Ⅰ只能判断反应物的总能量低于生成物的总能量，不能判断某一反应物与某一生成物之间的能量的相对大小。(2)由图可知2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566kJ·mol－1，CO的燃烧热ΔH为eq\f(1,2)×(－566)kJ·mol－1＝－283kJ·mol－1。(3)利用盖斯定律将反应Ⅱ减去反应Ⅰ可得目标方程式，ΔH＝(－175.6－218.4)kJ·mol－1＝－394kJ·mol－1。答案：(1)吸热反应　否　(2)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566kJ·mol－1　－283(3)－394(20分钟　30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)1．(2021·天津高二检测)下列各选项中两个反应的反应热，其中ΔH1＞ΔH2的是(　　)A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2B．4P(g)＋5O2(g)===2P2O5(g)　ΔH1；4P(s)＋5O2(g)===2P2O5(g)　ΔH2C．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1；2SO3(g)O2(g)＋2SO2(g)　ΔH2D．已知反应：C(金刚石，s)C(石墨，s)　ΔH＜0。C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1；C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2【解析】选A。氢气燃烧的反应属于放热反应，生成液态水放出的热量多，所以ΔH1＞ΔH2，故A正确；气态具有的能量比固态具有的能量多，所以气态时燃烧放出的能量多，所以ΔH1＜ΔH2，故B错误；二氧化硫转化为三氧化硫是放热反应，ΔH1为负值，三氧化硫分解成二氧化硫和氧气是吸热反应，ΔH2为正值，所以ΔH1＜ΔH2，故C错误；由反应C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2，根据盖斯定律可知方程1减去方程2可得C(金刚石，s)===C(石墨，s)　ΔH＜0，所以ΔH1－ΔH2＜0，即ΔH1＜ΔH2，故D错误。2.(双选)意大利科学家获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，已知Ⅰ、断裂1molN—N键吸收167kJ热量，形成1molN≡N键放出942kJ热量；Ⅱ、N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH1＝－92kJ·mol－1，N4(g)＋6H2(g)===4NH3(g)　ΔH2(kJ·mol－1)，根据以上信息和数据，下列说法正确的是(　　)A．ΔH2<0B．N2分子比N4分子稳定C．ΔH2＝2ΔH1D．ΔH2与方程式化学计量数无关【解析】选A、B。在1molN4气体中含有6molN—N键，1molN2中含有1molN≡N键，1molN4气体转变为2molN2的反应热ΔH＝化学键断裂吸收的热量－形成化学键放出的热量＝6×167kJ·mol－1－2×942kJ·mol－1＝1002kJ·mol－1－1884kJ·mol－1＝－882kJ·mol－1，则可得热化学方程式：N4(g)===2N2(g)　ΔH＝－882kJ·mol－1。已知N4(g)===2N2(g)　ΔH＝－882kJ·mol－1；N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH1＝－92kJ·mol－1；根据盖斯定律可知，热化学方程式N4(g)＋6H2(g)===4NH3(g)可由第一个热化学方程式加上第二个热化学方程式的2倍得到，则ΔH2＝－882kJ·mol－1＋2(－92kJ·mol－1)＝－1066kJ·mol－1，　ΔH2<0，A项正确；由分析知，N4(g)===2N2(g)　ΔH＝－882kJ·mol－1，该反应为放热反应，则反应物1molN4的总能量大于生成物2molN2的总能量，而物质的能量越低越稳定，则N2分子比N4分子稳定，B项正确；ΔH1＝－92kJ·mol－1，ΔH2＝－1066kJ·mol－1，C项错误；热化学方程式中化学式前面的化学计量数表示参加反应物质的量，ΔH单位中的“每摩尔”是指每摩尔反应，反应热与化学方程式的化学计量数成正比，D项错误。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)3．(1)随着化石能源的减少，新能源的开发利用日益迫切。Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成：SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(g)===2HI(g)＋H2SO4(l)ΔH1＝akJ·mol－12H2SO4(l)===2H2O(g)＋2SO2(g)＋O2(g)ΔH2＝bkJ·mol－12HI(g)===H2(g)＋I2(g)　ΔH3＝ckJ·mol－1则：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝__________kJ·mol－1。(2)(2020·山东等级考节选)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3回答下列问题：ΔH3＝__________kJ·mol－1。(3)(2021·聊城高二检测)已知：4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－akJ·mol－1；4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1；则反应4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)的ΔH＝____________kJ·mol－1。【解析】(1)已知：ⅰ.SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(g)===2HI(g)＋H2SO4(l)　ΔH1＝akJ·mol－1，ⅱ.2H2SO4(l)===2H2O(g)＋2SO2(g)＋O2(g)　ΔH2＝bkJ·mol－1，ⅲ.2HI(g)===H2(g)＋I2(g)　ΔH3＝ckJ·mol－1，依据盖斯定律ⅰ×2＋ⅱ＋ⅲ×2得到2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝(2a＋b＋2c)kJ·mol－1。(2)根据盖斯定律反应Ⅰ－反应Ⅱ计算反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的焓变ΔH3＝－49.5kJ·mol－1－(－90.4kJ·mol－1)＝＋40.9kJ·mol－1；(3)已知：①4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－akJ·mol－1，②4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝－bkJ·mol－1，所求反应为4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)，该反应可由eq\f(①×2＋②×3,5)得到，根据盖斯定律，该反应的焓变为ΔH＝eq\f(2ΔH1＋3ΔH2,5)＝eq\f(2a＋3b,5)。答案：(1)2a＋b＋2c　(2)＋40.9　(3)eq\f(2a＋3b,5)【解题技巧】运用盖斯定律的技巧——“三调一加”一调：根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。二调：根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。三调：调整中间物质的化学计量数。一加：将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。