专题1.3-化学反应热的计算-2016-2017学年高二化学暑假作业(选修4)-Word版含解析.doc

知识梳理一. 盖斯定律1. 盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热相同。换句话说,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。归纳总结：反应物A变为生成物D，可以有两个途径： 由A直接变成D，反应热为H； 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。如下图所示：则有H=H1+H2+H3盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但利用盖斯定律不难间接计算求得。应用盖斯定律进行简单计算的注意事项： 当反应方程式乘以或除以某数时，H也应乘以或除以该数。 反应方程式进行加减时，H也同样进行加减运算，且计算过程中要带“+”“-”。 运用盖斯定律进行计算并比较反应热的大小时，同样要把H看做一个整体。 在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的变化，状态由固到液到气变化时，会吸热；反之会放热。 当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。运用盖斯定律关键在于分析总反应可由哪些中间过程构成，化简要细心，计算时H（带“+”“-”）也要参与运算。 不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。 某些物质只是在分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。二、根据反应物和生成物的键能计算反应热：H=反应物的总键能生成物的总键能 计算时一定要注意是什么化学键，单键还双键，一个分子中有多少个共价键。如1molSi晶体中含有2molSi-Si共价键。 有时还要利用题目中的条件构造一个新的热化学方程式或关系式，如可根据燃烧热的定义，写出热化学方程式，再结合题目中的热化学方程式，利用盖斯定律进行计算。三、应用盖斯定律:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同。换句话说,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。因为有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生，这给测定反应热造成了困难.此时如果应用盖斯定律,就可以间接地把它们的反应热计算出来。跟踪练习1下列有关反应热的叙述中正确的是（ ）下表数据可以计算出 （g）+3H2（g）（g）的反应热；共价键CCCCCHHH键能/（kJmol1）348610413436已知2H2（g）+O2（g）2H2O（g）H=483.6kJmol1， 则氢气的燃烧热为H=241.8kJmol1由单质A转化为单质B是一个吸热过程，由此可知单质B比单质A稳定X（g）+Y（g）Z（g）+W（s）H0，恒温恒容条件下达到平衡后加入X，上述反应的H增大由盖斯定律，推知在相同条件下，金刚石或石墨燃烧生成1molCO2固体时，放出的热量相等；25，101kPa时，1mol碳完全燃烧生成CO2所放出的热量为碳的燃烧热A. B. C. D. 【答案】D 2SF6是一种优良的气体绝缘材料，分子结构中只存在SF键。发生反应的热化学方程式为：S(s) 3F2(g) = SF6(g)H= -1220 kJ/mol。已知：1mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1mol FF键需吸收的能量为160 kJ，则断裂1mol SF键需吸收的能量为 ( )A. 76.67 kJ B. 276.67 kJC. 130 kJ D. 330 kJ【答案】D【解析】S(s)+3F2(g)=SF6(g)H=-1220kJ/mol，断裂1molS-F键需吸收的能量设为x，得到-1220kJ=280KJ+160kJ3-6x，x=330kJ，故选D。3已知乙醇、石墨和氢气的燃烧热分别为a、b、c(均为正值，单位均为kJmol1)。则反应2C(s，石墨)2H2(g)H2O(l)=C2H5OH(l)的焓变为( )A. (2b2ca) kJmol1 B. (bca) kJmol1C. (a2b2c) kJmol1 D. (a2bc) kJmol1【答案】C【解析】已知乙醇、石墨和氢气的燃烧热分别为a、b、c，则有反应C2H5OH（l）3O2（g）2CO2（g）3H2O（l） Ha，C（石墨，s）O2（g）CO2（g） Hb，H2（g）12O2（g）H2O（l）Hc，则根据盖斯定律可知2+2即可得到2C（石墨，s）2H2（g）H2O（l）C2H5OH（l）的H(a2b2c) kJmol1，答案选C。4已知：Zn(s)O2(g)ZnO(s)H348.3kJmol1 2Ag(s)O2(g)Ag2O(s)H31.0kJmol1 则Zn与Ag2O反应生成ZnO和Ag的热化学方程式为A. Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)H317.3kJmol1B. ZnAg2O=ZnO2AgH317.3kJmol1C. Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)H317.3kJD. 2Zn(s)2Ag2O(s)=2ZnO(s)4Ag(s)H634.6 kJmol1【答案】D【解析】根据盖斯定律，用得：Zn(s)Ag2O(s) = ZnO(s)2Ag(s) H348.3 kJ/mol(31.0 kJ/mol)317.3 kJ/mol，C选项单位错误，若增大2倍，则为：2Zn(s)2Ag2O(s)=2ZnO(s)4Ag(s)H634.6 kJmol1，正确。答案选D。5断裂1mol丙烷分子中所有共价键需要4006 kJ的能量，而断裂1mol新戊烷分子中所有共价键需要6356 kJ的能量。则CC键的平均键能为（ ）A. 386 kJ/mol B. 347kJ/mol C. 368 kJ/mol D. 414 kJ/mol【答案】B 6下列描述正确的是（ ）A. HCl和NaOH反应的中和热H=57.3kJ/mol，则H2SO4和Ba（OH）2反应生成1molH2O时会放出57.3kJ的热量。B. 已知氢氢键键能为akJ/mol,氯氯键键能为bkJ/mol,氢氯键键能为ckJ/mol，则生成1molHCl放出的能量为（a+b-2c）/2kJC. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D. CO（g）的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）反应的反应热为：H=+2283.0kJ/mol【答案】D 7处理燃烧产生的烟道气CO和SO2，方法之一是在一定条件下将其催化转化为CO2和S。已知：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) H566.0kJ/molS(g)+O2(g)SO2(g) H296.0kJ/mol下列说法中正确的是A. 转化有利于碳参与自然界的元素循环B. 转化中S和O2属于不同的核素C. 可用澄清的石灰水鉴别CO2与SO2D. 转化的热化学方程式是：2CO(g)+ SO2(g) S(s)+ 2CO2 (g) H +270kJ/mol【答案】A【解析】A.转化中CO转化为CO2，有利于碳参与自然界的元素循环，A正确；B.转化中S和O2属于不同的单质，B错误；C.CO2与SO2均能使澄清石灰水变浑浊，因此不能用澄清的石灰水鉴别CO2与SO2，C错误；D.根据盖斯定律可知即得到热化学方程式：2CO(g)+ SO2(g) S(s)+ 2CO2 (g) H270kJ/mol，D错误，答案选A。8已知C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=a kJmol1，2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=-220 kJmol1，H-H、O=O和O-H键能分别为436、496和462 kJmol1，则a为（ ）A. -332 B. +350 C. -130 D. +130【答案】D【解析】已知C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=akJmol-10，2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220kJmol-1；2-得：2H2O(g)O2(g)+2H2(g)H=(2a+220)kJmol-10，4462-496-2436=2a+220，解得a=+130，故选D。9金属铝分别和O2、O3发生反应生成Al2O3，反应过程和能量关系如下图所示(图中的H表示生成1 mol产物的数据)。下列有关说法中不正确的是A. Al(s)与O3(g)反应的热化学方程式为2Al(s)+O3(g)Al2O3(s) H =1559.5 kJmol-1B. 等质量的O2比O3的能量低C. 1 mol O2完全转化为O3，需吸收142 kJ的热量D. 给3O2(g)2O3(g)的平衡体系加热，有利于O3的生成【答案】C 10下列说法中正确的是A. 电解精炼铜时，将粗铜与电源的负极相连B. 当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为吸热反应C. FeCl3(aq)3KSCN(aq)3KCl(aq)Fe(SCN)3(aq)体系中加入KCl固体，平衡向逆反应方向移动D. 1807年，化学家戴维电解熔融氯化钾得到钾，直到现在，工业上依然用电解法制备金属钠、镁、铝等【答案】D【解析】A. 电解精炼铜时，将粗铜是阳极，与电源的正极相连，故A错误；B. 当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应，故B错误；C氯离子不参与反应，平衡不移动，故C错误；D.工业上常用电解熔融氯化钾得到钾，故D正确；答案为D。11用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) H=-115.6 kJmol-1下列说法正确的是A. 升高温度能提高HCl的转化率B. 加入催化剂，能使该反应的焓变减小C. 1molCl2转化为2molCl2原子放出243kJ热量D. 断裂H2O(g)中1mol H-O键比断裂HCl(g)中1mol H-Cl键所需能量高【答案】D 12. (1)有关键能数据如下表：化学键SiOO=OSiSi键能/kJmol1460498.8176 晶体硅中Si原子的杂化方式为_，1mol晶体硅中含有_molSiSi键。晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为_ (2)假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是_。 A硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料 B硅的来源丰富，易于开采，且可再生 C硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制 D寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术 (3)工业制备纯硅的反应为2H2(g)SiCl4(g)=Si(s)4HCl(g) H240.4kJmol1，生成的HCl通入100mL2molL1的NaOH溶液恰好反应，则反应过程中吸收的热量为_kJ。【答案】 sp3 2 Si(s)O2(g)=SiO2(s)H989.2 kJmol1 D 12.0213SO2和氮氧化物的转化和综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。 (1)H2还原法是处理燃煤烟气中SO2的方法之一。已知： 2H2S(g)+SO2(g)3S(s)+2H2O(l) H=a kJmol1 H2S(g)H2(g)+S(s) H=b kJmol1 H2O(l)H2O(g) H=c kJmol1 写出SO2(g)和H2(g)反应生成S(s)和H2O(g)的热化学方程式：_。(2)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)。若在T1、0.1 MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2其中n(SO2) n(O2)21，测得容器内总压强与反应时间如图所示。图中A点时，SO2的转化率为_。在其他条件不变的情况下，测得T2时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率vc(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vc(正)_vA(逆)（填“”、“”或“”）。图中B点的压强平衡常数Kp_（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数）。(3)利用脱氮菌可净化低浓度NO废气。当废气在塔内停留时间均为90s的情况下，测得不同条件下NO的脱氮率如图、所示。 图 图 图由图I知，当废气中的NO含量增加时，宜选用_法提高脱氮效率。图中，循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率，其可能原因为_。研究表明：NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。图所示为复合吸收剂组成一定时，温度对脱硫脱硝的影响。写出废气中的SO2与NaClO2反应的离子方程式：_。温度高于60后，NO去除率随温度升高而下降的原因为_。【答案】 SO2(g+2H2(g)=S(s)+2H2O(g) H=(a -2b+2c) kJmol1 45% 24300 (MPa)1 好氧硝化 Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用 2H2O+ClO2+2SO2=Cl+2SO42-+4H+ 温度升高，H2O2分解速率加快图中A点时，气体物质的量0.085，则 = ，x=0.45a，SO2的转化率=100%=45%；图象分析可知，C点是平衡状态，A点反应未达到平衡状态，其中C点的正反应速率vC（正）与A点的逆反应速率vA（逆）的大小关系为vC（正）vA（逆）；图中B点，依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为y， 2SO2（g）+O2（g）2SO3起始量（mol） 2a a 0变化量（mol） 2y y 2y平衡量（mol）2a2y ay 2yB点气体物质的量为 0.007，则= ，y=0.9a，平衡常数K=24300（MPa）1；(3)由图I知，当废气中的NO含量增加时，脱氮率较高的是好氧硝化法，故宜选用好氧硝化法提高脱氮效率；图中，Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用，循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率；废气中的SO2与NaClO2反应生成硫酸钠和盐酸，其离子方程式为：2H2O+ClO+2SO2=Cl+2SO42-+4H+；温度高于60后，温度升高，H2O2分解速率加快，NO去除率随温度升高而下降。14C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。(1)CO2的重整：用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。已知： CH4( g) +CO2( g) 2CO( g)+2H2( g) H1=+247kJmol-1CH4(g) +H2O(g) CO( g)+3H2(g) H2=+205kJ mol-1写出CO2重整的热化学方程式_。(2). “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。将烟气通入1.0molL-1的Na2SO3溶液，若此过程中溶液体积不变，则溶液的pH不断_。(填“减小”、“ 不变”或 “增大”）。当溶液pH约为6时，吸收SO2的能力显著下降，应更换吸收剂，此时溶液中c(SO32-)=0.2mol L-1，则溶液中c(HSO3-)=_。室温条件下，将烟气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图甲所示。a点时n(HSO3-)：n(H2SO3)=_，b点时溶液pH=7，则n(NH4+)：n(HSO3-)=_。(3)催化氧化法去除NO，定条知下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下，n(NH3)：n(NO)的物质的量之比分別为4：1、3：3、1：3时，得到NO脱除率曲线如图乙所示：曲线a中NO的起始浓度为610-4 mg/m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为_mg/(m3s) 曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是_。(4)间接电化学法除NO。其原理如图丙所示，写出电解池阴极的电极反应式（阴极室溶液呈酸性)：_；吸收池中除去NO的原理：_ (用离子方程式表示）。【答案】 CO2 (g) +4H2(g) CH4 (g) +2H2O (g) H= - 163kJ/mol 减小 1.6mol/L 1：1 3: 1 1.510-4 3:1 2HSO3-+2e-+2H+ S2O42-+2H2O 2NO + 2S2O42-+2H2ON2 + 4HSO3-15二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题。（1）新的研究表明，利用太阳能可以将CO2分解制取炭黑，其原理如右图所示。该过程的能量转化形式为_，在整个过程中，FeO的作用是_。已知：2Fe2O4（s）=6FeO（s）+O2（g） H=akJ/molC（s）+O2（g）=CO2（g） H=bKJ/mol 则过程2的热化学