1-3化学反应热的计算
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．(2011·天津四中高二月考)已知：
(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝akJ·mol－1
(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝bkJ·mol－1
(3)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝ckJ·mol－1
(4)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝dkJ·mol－1
下列关系式正确的是( )
A．ad>0
C．2a＝b<0 D．2c＝d>0
【答案】 C
2．(2011·湖北黄岗中学高二期中测试)已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，例如图(1)所示：ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。根据上述原理和图(2)所示，判断对应的各反应热关系中不正确的是( )
A．A―→F ΔH＝－ΔH6
B．A―→D ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
D．ΔH1＋ΔH6＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
【答案】 D
3．(2011·湖南湘潭一中高二期中测试)下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH5
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH8
A．① B．④
C．②③④ D．①②③
【答案】 C
4．(2011·广东六校高三第一次联考)在常温常压下，已知：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH1
4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH2
2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2之间的关系正确的是( )
A．ΔH3＝(ΔH1＋ΔH2)
B．ΔH3＝ΔH2－ΔH1
C．ΔH3＝2(ΔH2＋ΔH1)
D．ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)
【解析】 此题考查有关反应热的计算。化学方程式相加减，乘以系数，反应热也要相加减，乘以系数。
【答案】 D
5．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ/mol；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6 kJ/mol。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )
A．－67.7kJ/mol B．－43.5kJ/mol
C．＋43.5kJ/mol D．＋67.7kJ/mol
【解析】 本题考查化学反应热的计算，意在考查考生对盖斯定律的运用能力。题述反应的离子方程式依次为：HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l) ΔH＝－12.1kJ/mol ①，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ②，①－②得：HCN(aq)===H＋(aq)＋CN－(aq) ΔH＝＋43.5 kJ/mol。
【答案】 C
6．钛被称为“第三金属”，其制取原料为金红石(TiO2)，制取步骤为：
TiO2―→TiCl4Ti
已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
②CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2
③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g) ΔH3
则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH为( )
A．ΔH3＋2ΔH2－2ΔH2
B．ΔH3＋2ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＋2ΔH1－ΔH2
D．ΔH3＋2ΔH1－2ΔH2
【解析】 由③＋①×2－②可得
TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)，ΔH＝ΔH3＋2ΔH1－ΔH2。
【答案】 C
7．已知25℃、101kPa条件下：
①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2834.9kJ/mol
②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3119.1kJ/mol
由此得出的正确结论是( )
A．等质量的O2比O3的能量低，由O2变O3为放热反应
B．等质量的O2比O3的能量低，由O2变O3为吸热反应
C．O3比O2稳定，由O2变O3为放热反应
D．O2比O3稳定，由O2变O3为吸热反应
【解析】 第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式得：3O2(g)===2O3(g) ΔH＝284.2kJ/mol，ΔH>0，即O2变为O3为吸热反应，等质量O2比O3的能量低，O2比O3稳定。
【答案】 BD
8．已知298K时，合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2kJ/mol，将此温度下的1mol N2和3mol H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量为(忽略能量损失)( )
A．一定大于92.2kJ B．一定等于92.2kJ
C．一定小于92.2kJ D．不能确定
【解析】 该反应为可逆反应，反应不能进行完全，即1mol N2和3mol H2进行反应时不能生成2mol NH3，放出的热量小于92.2kJ。
【答案】 C
9．X、Y、Z、W有如下图所示的转化关系，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，则X、Y可能是( )
①C、CO ②S、SO2 ③AlCl3、Al(OH)3 ④Na2CO3、NaHCO3 ⑤Fe、FeCl2
A．①②③④⑤ B．②④⑤
C．①③④ D．①②③
【解析】 符合题目中各物质的转化关系为：
，
，
。
而②中S与O2不能直接化合生成SO3。⑤中Fe与Cl2化合生成FeCl3而不是FeCl2。
【答案】 C
10．(2011·天津滨海联考)在298K、1.01×105Pa下，将22g CO2通入750mL 1mol/L NaOH溶液中充分反应，测得反应放出xkJ的热量。已知在该条件下，1mol CO2通入1L 2mol/L NaOH溶液中充分反应放出ykJ的热量，则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是( )
A．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(2y－x)kJ/mol
B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(2x－y)kJ/mol
C．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH＝－(4x－y)kJ/mol
D．2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l) ΔH＝－(8x－2y)kJ /mol
【解析】 0.5mol CO2与0.75mol NaOH反应生成0.25mol Na2CO3和0.25mol NaHCO3，反应所放出的热量为xkJ，则生成1mol Na2CO3和1mol NaHCO3放出4xkJ的热量，写出对应的热化学方程式：2CO2(g)＋3NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋NaHCO3(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－4xkJ/mol。 ①
由题意知：CO2(g)＋2NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋H2O(l) ΔH2＝－ykJ/mol。 ②
①－②得：CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－(4x－y)kJ/mol。
D项中NaOH与NaHCO3的状态未标对。
【答案】 C
二、非选择题
11．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g) ΔH＝＋64.39kJ·mol－1①
2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝－196.46kJ·mol－1 ②
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.84kJ·mol－1 ③
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为__________________。
【解析】 分析所求反应可知，①＋②×＋③即可得最终反应，故ΔH＝ΔH1＋ΔH2×＋ΔH3＝64.39kJ·mol－1＋×(－196.46kJ·mol－1)＋(－285.85kJ·mol－1)＝－319.68kJ·mol－1。
【答案】 Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－319.68kJ·mol－1
【点评】 求总反应的反应热，切忌不假思索地将各步反应的反应热简单相加。
不论反应一步进行还是分步进行，始终和终态完全一致，盖斯定律才成立。某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好抵消。
12．(2011·浙江绍兴一中高二期中检测)盖斯定律指出了化学反应的热效应仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与其中间步骤无关，按此规律，结合下述反应方程式，回答问题：
①NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(g) ΔH1＝－176kJ·mol－1
②NH3(g)＋H2O(l)＝NH3·H2O(aq) ΔH2＝－35.1kJ·mol－1
③HCl(g)＋H2O(l)＝HCl(aq) ΔH3＝－72.3kJ·mol－1
④NH3(aq)＋HCl(aq)＝NH4Cl(aq) ΔH4＝－52.3kJ·mol－1
⑤NH4Cl(g)＝NH4Cl(aq) ΔH5＝QkJ·mol－1
则第五个方程式中的反应热是____________________________。
【解析】 根据盖斯定律，反应⑤＝②＋③＋④－①，ΔH5＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4－ΔH1，即：ΔH5＝－35.1kJ·mol－1＋(－72.3kJ·mol－1)＋(－52.3kJ·mol－1)－(－176kJ·mol－1)＝＋16.3kJ·mol－1。
【答案】 ＋16.3kJ·mol－1
13．用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574kJ/mol
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160kJ/mol
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移电子总数为________(阿伏加德罗常数的值用NA表示)，放出的热量为________kJ。
【解析】 将两热化学方程式相加得
2CH4(g)＋4NO2(g)===2N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1734 kJ/mol
可以看出2×22.4L CH4被氧化转移电子总数为16NA，放出热量1734kJ。故4.48L转移电子总数为1.6NA，放出热量173.4kJ。
【答案】 1.60NA(或1.6NA) 173.4
14．煤燃烧的反应热可通过以下两种途径来利用：
a．利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热；
b．先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的热化学方程式为：
a．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝E1 ①
b．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝E2 ②
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝E3 ③
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝E4 ④
回答：
(1)与途径a相比途径b有较多的优点，即________________。
(2)上述四个热化学方程式中的哪个反应ΔH>0________。
(3)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是 ________。
A．a比b多
B．a比b少
C．a与b在理论上相同
(4)根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为______________。
【解析】 (1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)是煤气化过程中发生的主要反应，生成的CO和H2燃烧充分，能量利用率高，且运输方便。(2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)需吸收热量，ΔH>0。(3)根据盖斯定律，②③④三方程式的相加可得①，理论上a、b两条途径产生的可利用的总能量是相同的。(4)根据能量守恒及(3)的分析，可得出E1＝E2＋E3＋E4。
【答案】 (1)煤的利用率高；变成气体以后，运输方便；使燃烧充分
(2)反应② (3)C
(4)E1＝E2＋E3＋E4
15．将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。
炼铁高炉中发生的关键反应如下：
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5kJ/mol
CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH＝＋172.46kJ/mol
Fe2O3＋CO―→Fe＋CO2
若已知：2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s) ΔH＝－824.21kJ/mol
根据上面三个热化学方程式，回答下列问题：
(1)CO的燃烧热为____________；写出其热化学方程式________________________。
(2)高炉内Fe2O3被CO还原为Fe的热化学方程式________________________。
【解析】 由题意：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5kJ/mol；
②CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2＝＋172.46kJ/mol
③2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3＝－824.21kJ/mol
④CO(g)＋O2(g)===CO(g) ΔH4
⑤Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH5
根据盖斯定律：
(1)④＝(①－②)，所以ΔH4＝(ΔH1－ΔH2)
＝(－393.5kJ/mol－172.46kJ/mol)＝－283.0kJ/mol
(2)⑤＝①×－③－②×
所以ΔH5＝ΔH1×－ΔH3－ΔH2×
＝－393.5kJ/mol×－(－824.21kJ/mol)－172.46kJ/mol×
＝－24.73kJ/mol
【答案】 (1)283.0kJ/mol
CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0kJ/mol
(2)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－24.73kJ/mol
16．(2011·河北衡水中学高二期中检测)磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1g的单质磷(P)在3.2g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出xkJ的热量。
(1)通过计算确定反应产物的组成(用化学式表示)是__________________，其相应的质量(g)为________。
(2)已知单质磷的燃烧热为ykJ·mol－1，则1mol P与O2反应生成固态P2O3的反应热ΔH＝________。
(3)写出1mol P与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式：________________________。
【解析】 本题以磷的燃烧为载体，考查燃烧热、热化学方程式的有关知识，重点考查了燃烧热的定义。侧重考查同学们对概念的理解能力、审题能力和计算能力。3.1g的单质磷(P)的物质的量为0.1mol,3.2g氧气的物质的量为0.1mol，则n(P):n(O)＝1:2，故产物为P2O3和P2O5的混合物，设P2O3和P2O5的物质的量分别为a、b，有2(a＋b)＝0.1mol,3a＋5b＝0.2mol，解得：a＝b＝0.025mol，故其质量为：m(P2O3)＝0.025mol×110g·mol－1＝2.75g，m(P2O5)＝0.025mol ×142g·mol－1＝3.55g。已知1mol P与O2反应生成固态P2O5的反应热为ykJ·mol－1,3.1g的单质磷(P)在3.2g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出xkJ热量，则2mol P在2mol氧气中燃烧放出20xkJ热量，则1mol P与O2反应生成固态P2O3的反应放热为(20x－y)kJ，故其反应热为－(20x－y)kJ·mol－1。
【答案】 (1)P2O3和P2O5 2.75g和3.55g
(2)－(20x－y)kJ·mol－1
(3)P(s)＋O2(g)===P2O3(s) ΔH＝－(20x－y)kJ·mol－1
17．(1)1840年前后，瑞士科学家盖斯指出，一个化学反应的热效应，仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定律”。现已知，在101kPa下，CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.31kJ/mol、285.83kJ/mol和393.51kJ/mol，则反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝________，根据以上信息，你认为“盖斯定律”在我们确定一些化学反应的反应热时有何重要意义_____________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3
①写出液态水转化为气态水的热化学方程式：________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。
②CO和H2分别燃烧生成CO2(g)和H2O(g)，欲得到相同热量，所需CO和H2的体积比是________。
【解析】 (1)CH4(g)、H2(g)、C(s)在101kPa下燃烧的热化学方程式分别为：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.31kJ/mol
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.83kJ/mol
③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－393.51kJ/mol
根据“盖斯定律”，③＋②×2－①得：
④C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝ΔH3＋2ΔH2－ΔH1＝－74.86kJ/mol
(2)①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1可以看出由以下两个过程组成：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2；
H2O(l)===H2O(g)(焓变设为ΔHx)；
根据“盖斯定律”，ΔH1＝ΔH2＋2ΔHx，ΔHx＝.
②根据2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1,2CO(g)＋O2(g)=== 2CO2(g) ΔH3可知：欲得到相同热量，所需CO和H2的物质的量之比等于，同温、同压下，二者体积比等于物质的量之比，等于。
【答案】 (1)－74.86kJ/mol 对于一些很难用实验方法直接测定热量的化学反应的反应热可以用“盖斯定律”间接测定
(2)①H2O(l)===H2O(g) ΔH＝
②
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