2020版高中化学课时分层作业4化学反应热的计算 人教版选修4
课时分层作业(四)
(建议用时：40分钟)
[基础达标练]
1．下列关于反应热的说法正确的是( )
A．当ΔH为“－”时，表示该反应为吸热反应
B．已知C(s)＋O2(g)===CO(g)的反应热为－110.5 kJ·mol－1，说明C的燃烧热为110.5 kJ/mol
C．反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关
D．化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关
D [A中ΔH为“＋”时，反应为吸热反应，错误；B中生成物为CO，不是C的燃烧热，错误；C中反应热的大小与反应物和生成物的能量有关，错误；D为盖斯定律，正确。]
2．液态水分解生成H2和O2可通过下列途径来完成：
已知：氢气的燃烧热为286 kJ/mol，则ΔH2为( )
A．＋330 kJ/mol B．－330 kJ/mol
C．＋242 kJ/mol D．－242 kJ/mol
C [由盖斯定律可知ΔH1＋ΔH2＝＋286 kJ/mol，ΔH2＝＋286 kJ/mol－ΔH1＝＋286 kJ/mol－(＋44 kJ/mol)＝＋242 kJ/mol。]
3．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。
已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O===O 为500、N—N为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )
A．194 B．391
C．516 D．658
B [由图知N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－534 kJ·mol－1，设断裂1 mol N—H键所需的能量为x kJ，则ΔH1＝ΔH3＋ΔH2，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－534 kJ·mol－1＋2 752 kJ·mol－1＝＋2 218 kJ·mol－1，即N2H4(g)＋O2(g)===2N(g)＋4H(g)＋2O(g)需要吸收2 218 kJ能量，1 mol N2H4中含有1 mol N—N键和4 mol N—H键，故154 kJ＋4x kJ＋500 kJ＝2 218 kJ，得x＝391，B项正确。]
6
4．S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。
已知：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1
②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1
③S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3
下列说法正确的是( )
A．ΔH3＝＋0.33 kJ·mol－1
B．单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应
C．S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3<0，正交硫比单斜硫稳定
D．S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3>0，单斜硫比正交硫稳定
C [根据盖斯定律得③＝①－②，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－0.33 kJ·mol－1，说明反应③为放热反应，单斜硫的能量比正交硫高，正交硫更稳定。]
5．已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJ/mol，当它氧化生成1 g水时放出的热量是( )
A．26.0 kJ B．51.9 kJ
C．155.8 kJ D．467.3 kJ
A [ kJ≈26.0 kJ。]
6．已知：Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s) ΔH1＝＋234.1 kJ/mol
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ/mol
则2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是( )
A．－824.4 kJ/mol B．－627.6 kJ/mol
C．－744.7 kJ/mol D．－169.4 kJ/mol
A [根据盖斯定律，由第二个方程式乘以再减去第一个方程式可得2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)，则ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－824.4 kJ/mol。]
7．相同温度时，下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示，则( )
①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1；
②2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH2＝＋Q2 kJ·mol－1
A．Q1>Q2 B．Q1＝Q2
C．2Q1
0，故Q2>2Q1。]
6
8．① CH4(g) ＋4NO2(g) ===4NO(g) ＋CO2(g) ＋2H2O(g)；ΔH ＝ －574 kJ·mol－1；
②CH4(g) ＋4NO(g) ===2N2(g) ＋CO2(g) ＋2H2O(g)；ΔH ＝ － 1 160 kJ·mol－1。 下列错误的是( )
A．等物质的量的CH4在反应①、②中转移电子数相同
B．由反应①可知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH>－574 kJ·mol－1
C．4NO2(g)＋2N2(g)===8NO(g)；ΔH＝＋586 kJ·mol－1
D．若用标准状况下4.48 L CH4把NO2还原为N2，整个过程中转移的电子总数为1.6 mol
B [等物质的量的甲烷参加反应都转化成CO2，因此转移电子物质的量相等，故说法A正确；气态水转化成液态水是放热过程，因此ΔH<
－574 kJ·mol－1，故说法B错误；①－②得出：4NO2(g)＋2N2(g)===8NO(g) ΔH＝1160－574 kJ·mol－1＝＋586 kJ·mol－1，故说法C正确；①＋②得出：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，转移电子物质的量为4.48×8/22.4 mol＝1.6 mol，故说法D正确。]
9．已知：Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋＋H2(g) ΔH＝＋64.39 kJ·mol－1,2H2O2(l) ===2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝－196.46 kJ·mol－1，H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.84 kJ·mol－1。在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于( )
A．－319.68 kJ·mol－1 B．－417.91 kJ·mol－1
C．＋546.69 kJ·mol－1 D．－448.46 kJ·mol－1
A [给已知三个热化学方程式分别编号为①、②、③，由盖斯定律①＋×②＋③得：Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l) ΔH＝＋64.39
kJ·mol－1－×196.46 kJ·mol－1－285.84 kJ·mol－1＝－319.68 kJ·mol－1，A项正确。]
10．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：___________________________________。
(2)已知化学键键能是形成或断裂1 mol化学键放出或吸收的能量，单位为kJ·mol－1。已知：
化学键
H—H
N≡N
6
键能/kJ·mol－1
435
943
试根据表中及(1)的图中数据计算N—H键的键能为________kJ·mol－1。
(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。例如：
4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)
ΔH1＝－a kJ·mol－1 ①
N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1 ②
若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝________ kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。
[解析] (1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1 mol NH3(g)时，放出的热量为(300－254)kJ＝46 kJ，故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1。
(2)设N—H键的键能为x，故反应热ΔH＝－92 kJ·mol－1＝(3×435＋943)kJ·mol－1－6x，x＝390 kJ·mol－1。
(3)利用盖斯定律，由①－②×3可得：4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)，故其反应热ΔH＝(3b－a)kJ·mol－1，故1 mol NH3还原NO至N2，反应热ΔH3＝(3b－a)/4 kJ·mol－1。
[答案] (1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
(2)390 (3)(3b－a)/4
[能力提升练]
11．室温下将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( )
A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1>ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
C [虚拟路径为，故ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。]
12．CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。已知：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH2＝b kJ·mol－1
③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
则反应CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH可表示为( )
6
A．(a＋2b－c)kJ·mol－1
B．(a＋b－2c)kJ·mol－1
C．(2a＋2b－c)kJ·mol－1
D．(a＋2b－2c)kJ·mol－1
D [根据盖斯定律，①＋2×②－2×③可得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝(a＋2b－2c) kJ·mol－1。]
13．已知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－Q1；
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－Q2；
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－Q3。
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(已折合成标准状况)，经完全燃烧恢复到常温，放出的热量是 ( )
A．0.4Q1＋0.05Q2 B．0.4Q1＋0.1Q2
C．0.4Q1＋0.05Q3 D．0.4Q1＋0.1Q3
D [标准状况下，11.2 L混合气体中，n(CH4)＝×0.5 mol＝0.4 mol，则n(H2)＝0.1 mol，由于完全燃烧恢复到常温时，水为液体，因此H2燃烧放出的热量应按反应③进行计算，结果为0.4Q1＋0.1Q3。]
14．氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1 ①
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1 ②
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1。
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_________________________________。
(2)若在相同温度下，1 mol H2O按下列两种途径转化为氢原子与氧原子。
则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者之间的关系是________。
[解析] (1)由①×2－②即可得出CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。(2)由盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋ΔH2。
[答案] (1)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
(2)ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
15．红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)，反应过程中的能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol 产物的数据)。
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根据图像回答下列问题：
(1)P(s)和Cl2(g)反应生成PCl3(g)的热化学方程式是
_____________________________________________________________。
(2)PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2(g)的热化学方程式是
______________________________________________________________。
(3)P(s)和Cl2(g)分两步反应生成1 mol PCl5(g)的ΔH3＝________，P(s)和Cl2(g)一步反应生成1 mol PCl5(g)的ΔH4________(填“大于”“小于”或“等于”)ΔH3。
[解析] (1)联系图像找出生成1 mol PCl3(g)时放出的热量为306 kJ。(2)联系图像分析出PCl3(g)和Cl2(g)生成1 mol PCl5(g)时放出93 kJ的热量，则1 mol PCl5(g)分解为PCl3(g)和Cl2(g)时应吸收93 kJ的热量。(3)根据盖斯定律可知由P(s)和Cl2(g)生成1 mol PCl5(g)的ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝－399 kJ·mol－1，不管该反应是一步完成还是分几步完成，反应的热效应不变。
[答案] (1)Cl2(g)＋P(s)===PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·mol－1 (2)PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋93 kJ·mol－1 (3)－399 kJ·mol－1 等于
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