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2018年高考化学二轮复习专题限时集训:6 热化学方程式的书写与反应热的计算

资料类别: 化学/同步

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专题限时集训(六) 热化学方程式的书写与反应热的计算
(对应学生用书第123页)
 (限时:40分钟)
1.利用CO2可以制取甲醇,有关化学反应如下:
①CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) 
ΔH1=-178 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) 
ΔH2=-566 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) 
ΔH3=-483.6 kJ·mol-1
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键	C—H	H—H	C—O	H—O		键能/kJ·mol-1	413	436	358	463		则断开1 mol C===O需要的能量和CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)的ΔH分别为(  )
A.吸收750 kJ·mol-1 +219.2 kJ·mol-1
B.放出750 kJ·mol-1 -143.2 kJ·mol-1
C.吸收1 500 kJ·mol-1 -438.4 kJ·mol-1
D.吸收750 kJ·mol-1 -219.2 kJ·mol-1
D [依据反应焓变ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)的反应焓变ΔH1=(2×EC===O+3×436 kJ·mol-1)-(3×413 kJ·mol-1+358 kJ·mol-1+463 kJ·mol-1+463 kJ·mol-1×2)=-178 kJ·mol-1;求得:EC===O=750 kJ·mol-1。将①+②÷2-③÷2即得所求方程式,ΔH=-178 kJ·mol-1+×(-566 kJ·mol-1)-×(-483.6 kJ·mol-1)=-219.2 kJ·mol-1。]
2.氢气、铝、铁都是重要的还原剂。已知下列反应的热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1
3H2(g)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+3H2O(g) ΔH2
2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3
2Al(s)+O2(g)===Al2O3(s) ΔH4
2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+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.ΔH5<0,ΔH4<ΔH3
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
B [燃烧反应是放热反应,故ΔH1<0,ΔH3<0,A错;铝热反应是放热反应,故ΔH5<0,ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,即ΔH4<ΔH3,B正确;ΔH1=(ΔH2+ΔH3)×2/3,C错;ΔH3=ΔH4-ΔH5,D错。]
3.用H2可将工业废气中的NO催化还原为N2,其能量转化关系如图(图中计量单位为mol),则:NO(g)+H2(g)===N2(g)+H2O(g)的ΔH为(  )

A.(a+b-c-d) kJ·mol-1
B.(c+a-d-b) kJ·mol-1
C.(c+d-a+b) kJ·mol-1
D.(c+d-a-b) kJ·mol-1
A [由图中转化可知,断裂化学键吸收能量,形成化学键释放能量,发生2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=(a+b-c-d) kJ·mol-1,又因为化学计量数与反应中的能量变化成正比,则NO(g)+H2(g)===N2(g)+H2O(g) ΔH=(a+b-c-d) kJ·mol-1。]
4.运动会中的火炬一般采用丙烷为燃料。丙烷的热值较高,污染较小,是一种优良的燃料。试回答下列问题: 

(1)一定量的丙烷完全燃烧生成CO2(g)和1 mol H2O(l)过程中的能量变化曲线如图所示,请在图中的括号内填“+”或“-”。
(2)写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:_____________________________
________________________________________________________________。
(3)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(g)和H2O(l)时放出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(g)和H2O(l)时共放出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________。
【解析】 (1)一定量的丙烷完全燃烧生成CO2(g)和1 mol H2O(l)的过程放热,ΔH为负值。(2)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) ΔH=-2 215.0 kJ·mol-1。(3)n(二甲醚)×1 455 kJ·mol-1+[1 mol-n(二甲醚)]×2 215.0 kJ·mol-1=1 645 kJ,解得n(二甲醚)=0.75 mol,n(丙烷)=0.25 mol。
【答案】 (1)- (2)C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 215.0 kJ·mol-1 (3)1∶3
5.(1)(2017·哈尔滨四模节选)工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、CO、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
脱硝:已知H2的热值为142.9 kJ/g(热值是表示单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量);
N2(g) + 2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+133 kJ/mol;
H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44 kJ/mol。
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为________________________。
(2)(2017·石嘴山四模节选)燃煤排放大量的 CO、CO2、SO2,PM2.5(可入肺颗粒物)对环境有较大影响,对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 
ΔH=-a kJ/mol;
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-b kJ/mol;
CH3OH(g)=== CH3OH(l) ΔH=-c kJ/mol,则表示CH3OH(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为________________________________________。
【解析】 (1)由H2的热值为142.9 kJ/g,可得4H2(g)+2O2(g)===4H2O(l) ΔH=-1 143.2 kJ/mol
②N2(g) + 2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+133 kJ/mol 
③H2O(g)===H2O(l) ΔH =-44 kJ/mol
则①-②-③×4可得
4H2(g)+2NO2(g)===4H2O(g)+ N2(g) ΔH=(-1 143.2 kJ/mol)-133 kJ/mol-(-44 kJ/mol)×4=-1 100.2 kJ/mol。
(2)根据盖斯定律,由-①-③+②×可得CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(g),则ΔH =-(-a kJ/mol)-(-c kJ/mol)+(-b kJ/mol)×=-(b-a-c) kJ/mol,故CH3OH(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-(b-a-c) kJ/mol 。
【答案】 (1)4H2(g)+2NO2(g)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 100.2 kJ/mol
(2)CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) 
ΔH=-(b-a-c) kJ/mol 
6.(1)(2017·安庆三模节选)甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)合成甲醇的主要化学反应如下:Ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 
ΔH2=-58 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
请回答下列问题:
化学反应热ΔH=生成物标准生成热总和-反应物标准生成热总和。已知四种物质的标准生成热如下表:
物质	CO(g)	CO2(g)	H2(g)	CH3OH(g)		标准生成热
(kJ·mol-1)	-110.52	-393.51	0	-201.25		①计算ΔH1=________ kJ·mol-1 。
②ΔH3________0 (填“=”“>”或“<”)。
(2)(2017·哈尔滨三模节选)合成氨工业上常用下列方法制备H2:
方法Ⅰ:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)
方法Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
已知:
①C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) 
ΔH1=-394 kJ·mol-1;
②2C(s,石墨)+O2(g)===2CO(g) 
ΔH2=-222 kJ·mol-1;
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) 
ΔH3=-484 kJ·mol-1。
试计算25 ℃时由方法Ⅱ制备1 000 g H2所放出的能量为________。
(3)(2017·山西省实验中学模拟节选)氮的化合物既是一种资源,也会给环境造成危害。
氨气是一种重要的化工原料。NH3与CO2在120 ℃,催化剂作用下反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g),ΔH= -x kJ·mol-1(x>0),其他相关数据如表:物质	1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ		NH3(g)	a		CO2(g)	b		CO(NH2)2(s)	z		H2O(g)	d		则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为________。
【解析】 (1)①ΔH1=生成物标准生成热总和-反应物标准生成热总和=[-201.25-(-110.52)]kJ·mol-1 =-90.73 kJ·mol-1 ;②ΔH3=ΔH2-ΔH1=[-58 kJ·mol-1-(-90.73 kJ·mol-1)]=+32.73 kJ·mol-1>0。
(2)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=-394 kJ·mol-1-(-222 kJ·mol-1)-(-484 kJ·mol-1)=-41 kJ·mol-1,所以制备1 000 g H2所放出的能量为20 500 kJ。
(3)CO2(g)+2NH3(g)(NH2)2CO(s)+H2O(g),反应中断裂反应物中的化学键吸收的能量为b+2a,形成生成物中的化学键放出的能量为z+d,ΔH=( b+2a)- (z+d)= -x kJ·mol-1,解得z= x-d+b+2a。
【答案】 (1)-90.73 > (2)20 500 kJ  (3)x-d+b+2a
7.通常人们把断开1 mol化学键所吸收的能量看成是该化学键的键能。已知N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1。 查阅资料知:
①N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1;
②2NO(g)+O2(g)===2NO2(g) ΔH=-112 kJ·mol-1;
③2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1;
④C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1。
(1)NO分子中化学键的键能为______________________________________。
(2)CO与NO2反应的热化学方程式为4CO(g)+2NO2(g)===4CO2(g)+N2(g) ΔH=________。
【解析】 (1)N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,断开1 mol反应物的化学键共吸收热量:946 kJ+497 kJ=1 443 kJ,则NO分子中化学键的键能为 kJ·mol-1=631.5 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,由4×④-(2×③+①+②)可得4CO(g)+2NO2(g)===4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1 200 kJ·mol-1。
【答案】 (1)631.5 kJ·mol-1 (2)-1 200 kJ·mol-1
8.(1)(2017·济南二模节选)钒的化合物常用于制作催化剂和新型电池。金属钒可由铝热反应制得。已知25 ℃、101 kPa时, 
4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3 (s) ΔH1=a kJ·mol-1
4V(s) +5O2 (g)===2V2O5(s) ΔH2=b kJ·mol-1
则用铝热反应冶炼金属V(s)的热化学方程式为__________________。
(2)(2017·巴蜀中学三诊断节选)乙二醛(OHC—CHO)是一种重要的精细化工产品。
工业生产乙二醛:乙二醇(HOCH2CH2OH)气相氧化法
已知:OHC—CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)  ΔH=-78 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)  
ΔH=-484 kJ·mol-1
乙二醇气相氧化反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g)的ΔH=________ kJ·mol-1。 
(3)(2017·山西大学附属中学5月模拟节选)氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。
已知:
N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
若某反应的平衡常数表达式为K=,请写出此反应的热化学方程式____________________。
【解析】 (1)用铝热反应冶炼金属V(s)的方程式为10Al(s)+3V2O5(s)===5Al2O3(s)+6V(s)
根据盖斯定律,得ΔH=(ΔH1×5-ΔH2×3)/2,则用铝热反应冶炼金属V(s)的热化学方程式为10Al(s)+3V2O5(s)===5Al2O3(s)+6V(s) ΔH=(2.5a-1.5b) kJ·mol-1。
(2)将两个热化学方程式分别标号为Ⅰ、Ⅱ,根据盖斯定律,Ⅱ-Ⅰ可得:HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g),
则ΔH =-484 kJ·mol-1-(-78 kJ·mol-1)=-406 kJ·mol-1。 
(3)根据该反应的平衡常数表达式为K=,可知,该反应的方程式为2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)。根据盖斯定律计算②×2-①-③得到热化学方程式:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·mol-1 。
【答案】 (1)10Al(s)+3V2O5(s)===5Al2O3(s)+6V(s) ΔH=(2.5a-1.5b) kJ·mol-1
(2)-406
(3)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·mol-1










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