人教版 (2019)选择性必修1第二节 反应热的计算精品练习

第二节 反应热的计算

1.通过学习并理解盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。

2.通过学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。

知识点一、盖斯定律

1.内容

一个化学反应 ，不管是一步完成还是分几步完成的，其反应热是                的(填“相同”或“不同”)。

2.特点

(1)化学反应的反应热，只与反应体系的始态、终态有关，与反应进行的                    无关。

(2)反应热总值一定，如图表示始态到终态的反应热。

则△H=              =                               。

3.意义

有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接地方法测定。如：C(s)+O2(g)=CO(g)反应的△H无法直接测得，但下列两个反应的△H可以直接测得：

C(s)+O2(g)==CO2(g)  △H1=-393.5 kJ·mol-1

CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=﹣283.0 kJ·mol-1

则在此温度下C(s)+O2(g)=CO(g)反应的△H=△H1﹣△H2=-110.5 kJ·mol -1

知识点二、反应热的计算

1.利用热化学方程式计算

25℃、101 kPa，使1.0 g Na与足量Cl2反应，生成NaCl晶体并放出17.87 kJ热量，则生成1 mol NaCl的反应热为 -411.01 kJ·mol-1。

2.利用燃烧热计算

乙醇的燃烧热为△H =-1 366.8 kJ·mol-1，则25℃、101kPa时1kg乙醇完全燃烧放出的热量为 2.971×10-4kJ 。

3.利用盖斯定律计算

已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：

①WO2(s)+2H2(g)==W(s) +2H2O(g)  △H1

②WO2(g)+2H2(g)==W(s) + 2H2O(g)  △H2

则WO2(s)==WO2(g)的 △H= △H1 - △H2。

探究任务一  盖斯定律的理解与应用

运用盖斯定律解题的常用方法

1.虚拟路径法：若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：①由A直接变成D，反应热为△H；②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为△H1、△H2、△H3，如图所示：

则有： △H=△H1+△H2+△H3 。

2.加合法：即运用所给化学方程式就可通过加减的方法得到新化学方程式。

如：求P4(白磷)===4P(红磷)的热化学方程式。

已知：P4(白磷，s)+5O2(g)=P4O10(s)  △H1  ①

P(红磷，s)+O2(g)==P4O10(s)  △H2  ②

即可用①﹣②×4得出白磷转化为红磷的热化学方程式。

3.解题注意事项

(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。

(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减，所求之和为其代数和。

(3)将一个热化学方程式颠倒时， △H 的“﹢”“﹣”号必须随之改变。

【典例1】煤可通过下列两种途径成为燃料：

途径Ⅰ　C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH1<0

途径Ⅱ　先制水煤气：

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)　ΔH2>0      ①

再燃烧水煤气：

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)　ΔH3<0           ②

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　ΔH4<0            ③

请填写下列空白：

(1)判断两种途径放出的热量：途径Ⅰ放出的热量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。 

(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量　　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，所以该反应发生时，反应物须　　　　能量才能转化为生成物，因此其反应条件为　　　　　。

【变式训练1】已知：2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)　ΔH=-701.0 kJ·mol-1

2Hg(l)+O2(g)=2HgO(s)　ΔH=-181.6 kJ·mol-1

则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为(　　)

A.+519.4 kJ·mol-1

B.+259.7 kJ·mol-1

C.-259.7 kJ·mol-1

D.-519.4 kJ·mol-1

探究任务二  反应热计算的常用方法

【典例2】工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热ΔH分别为-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为　　　　　　　　。

【变式训练2】甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ· mol-1，1 kg CH4在25 ℃、101 kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为(　　)

A.-5.56×104 kJ· mol-1

B.5.56×104 kJ· mol-1

C.5.56×104 kJ

D.-5.56×104 kJ

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

2.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

已知Q1、Q2均大于零。

A.Q1>Q2 B.Q1=Q2

C.2Q1<Q2 D.Q2=2Q1

3. 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

4．已知C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol，C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＝－110.5 kJ/mol，则2 mol C在O2中完全燃烧，放出的热量为(　　)

A．221 kJ   B．787 kJ

C．393.5 kJ D．110.5 kJ

5. 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

6．(1)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)     ΔH＝－483.6 kJ·mol－1

N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　   ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1

则反应4H2(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4H2O(g)的反应热ΔH＝________。

(2)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)被氧化为1 mol  SO3  (g)  时的反应热ΔH＝－99 kJ·mol－1。

请回答下列问题：

①图中A点表示________；C点表示2 mol SO3(g)的总能量。E所代表的能量是________；E的大小对该反应的反应热________(填“有”或“无”)影响。

②图中ΔH1＝________kJ·mol－1。

1.在298 K、101 kPa时，已知：

①2H2O(g)==O2(g)+2H2(g)　ΔH1

②Cl2(g)+H2(g)==2HCl(g)　ΔH2

③2Cl2(g)+2H2O(g)==4HCl(g)+O2(g)　ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)

A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2

B.ΔH3=ΔH1+ΔH2

C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2

D.ΔH3=ΔH1-ΔH2

2.已知H—H、H—O和O=O键的键能分别为436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是(　　)

A.H2O(g)==H2(g)+O2(g)　ΔH=-485 kJ·mol-1

B.H2O(g)==H2(g)+O2(g)　ΔH=+485 kJ·mol-1

C.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)　ΔH=+485 kJ·mol-1

D.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)　ΔH=-485 kJ·mol-1

3.根据下列热化学方程式：

①C(s)+O2(g)==CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)==H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1

③CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-870.3 kJ·mol-1

可以计算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)==CH3COOH(l)的反应热为(　　)

A.ΔH=+244.1 kJ·mol-1

B.ΔH=-488.3 kJ·mol-1

C.ΔH=-996.6 kJ·mol-1

D.ΔH=+996.6 kJ·mol-1

4.已知甲烷、氢气、一氧化碳的燃烧热ΔH依次为-a kJ·mol-1、-b kJ·mol-1、-c kJ·mol-1(a、b、c均大于0)。可利用甲烷与二氧化碳或水反应制备CO和H2：CH4(g)+CO2(g)==2CO(g)+2H2(g)　ΔH1、CH4(g)+H2O(l)==CO(g)+3H2(g)　ΔH2。试推算(　　)

A.ΔH1=(a-2b+2c) kJ·mol-1

B.ΔH1=(b+c-2a) kJ·mol-1

C.ΔH2=(b+3c-a) kJ·mol-1

D.ΔH2=(3b+c-a) kJ·mol-1

5.在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：

2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1

CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1

又知由H2(g)与O2(g)反应生成1 mol液态H2O比生成1 mol气态H2O多放出44 kJ的热量。则CH4气体在空气中不完全燃烧的热化学方程式正确的是(　　)

A.2CH4(g)+O2(g)==CO2(g)+CO(g)+4H2O(l)　ΔH=-1 214 kJ·mol-1

B.2CH4(g)+O2(g)==CO2(g)+CO(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 038 kJ·mol-1

C.3CH4(g)+5O2(g)==CO2(g)+2CO(g)+6H2O(l)　ΔH=-1 538 kJ·mol-1

D.3CH4(g)+5O2(g)==CO2(g)+2CO(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 840 kJ·mol-1

6.依据题意，写出下列反应的热化学方程式。

(1)在25 ℃、101 kPa条件下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)若适量的N2和O2完全反应生成NO2，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。则该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)用NA表示阿伏加德罗常数的值，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)已知拆开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

7.已知：

(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1

(2)H2(g)+O2(g)=H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1

(3)H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1

常温常压下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体，其体积折合成标准状况下为11.2 L，完全燃烧后，恢复到常温，放出的热量是　　　　　　。 

8.将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为

①C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)=H2O(g)　ΔH=-242.0 kJ·mol-1

③CO(g)+O2(g)=CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1

请回答：

(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式： 　　　　　　　。 

(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律做出下列循环图：

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。

请分析：甲、乙两同学观点中正确的是　　　　(填“甲”或“乙”)；判断的理由是　 　                                                                                                。 

 (3)将煤转化为水煤气作为燃料与煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点： 　                                                              。 

9.(双选)一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染。已知：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-574 kJ· mol-1，②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=-1 160 kJ· mol-1。下列选项不正确的是(　　)

A.CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-867 kJ· mol-1

B.CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3<ΔH1

C.若用0.2 mol CH4(g)还原NO2(g)至N2(g)，则反应中放出的热量一定为173.4 kJ

D.若用2.24 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移电子的物质的量为0.8 mol

10.已知：H2O(g)=H2O(l)　ΔH1

C6H12O6(g)=C6H12O6(s)　ΔH2

C6H12O6(s)+6O2(g)=6H2O(g)+6CO2(g)　ΔH3

C6H12O6(g)+6O2(g)=6H2O(l)+6CO2(g)　ΔH4

下列说法正确的是(　　)

A.ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<ΔH4

B.6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0

C.-6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0

D.-6ΔH1+ΔH2-ΔH3+ΔH4=0

11.已知H2(g)+Br2(l)=2HBr(g)　ΔH=-72 kJ·mol-1，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如下表：

则下列说法正确的是(　　)

A.2HBr(g)=H2(g)+Br2(l)　ΔH<0

B.Br2(l)=Br2(g)　ΔH=-30 kJ·mol-1

C.H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)　ΔH=-42 kJ·mol-1

D.a=200

12.MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：

　　M2+(g)＋CO32-(g)　　M2+(g)＋O2−(g)＋CO2(g)

已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是（   ）

A. ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0

B. ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0

C. ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)

D. 对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3

13.断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B的键能。下表列出了一些化学键的键能(E)：

请回答下列问题：

(1)如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为　　　　　　(填“吸热”或“放热”)反应，其中ΔH=　　　　　　　(用含有a、b的关系式表示)。 

(2)若图示中表示反应H2(g)+O2(g)==H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1，则根据所给键能数据可得，b=　　　 kJ·mol-1，x=　　　。 

(3)历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl2作催化剂，在450 ℃时利用空气中的氧气与氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若忽略温度和压强对反应热的影响，根据题给有关数据及前面的计算结果，计算当反应中有1 mol电子转移时，反应的能量变化为　　　　　。