26第26讲化学反应的热效应【正文】备用习题

第26讲化学反应的热效应1.[2025·黑龙江双鸭山开学联考]参考如表所示键能数据和晶体硅与二氧化硅结构模型估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式Si(s)+O2(g)SiO2(s)中ΔH的值为 (A)化学键Si—OOOSi—Si键能/(kJ·mol-1)460498.8176A.-989.2kJ·mol-1 B.+989.2kJ·mol-1C.-61.2kJ·mol-1 D.-245.2kJ·mol-1[解析]根据晶体结构模型可知晶体硅中每个Si原子与周围的4个硅原子形成正四面体,向空间延伸形成共价键三维骨架结构,每Si原子与周围的4个Si原子形成4个Si—Si,每个Si—Si为1个Si原子提供12个Si—Si,所以1mol晶体硅中含有1mol×4×12=2molSi—Si;二氧化硅晶体中每个Si原子形成4个Si—O,1mol二氧化硅晶体中含有4molSi—O,反应热ΔH=反应物总键能-生成物总键能,所以反应Si(s)+O2(g)SiO2(s)的反应热ΔH=176kJ·mol-1×2+498.8kJ·mol-1-460kJ·mol-1×4=-989.2kJ·mol-12.已知:①2CH3OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH1②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH2③2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH3④2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH4⑤CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是 (D)A.ΔH1>0,ΔH2<0B.ΔH3>ΔH4C.ΔH1=ΔH2+2ΔH3-ΔH5D.2ΔH5+ΔH1<0[解析]甲醇燃烧是放热反应,ΔH1<0,A项错误;H2O(g)H2O(l),放出热量,反应③放出的热量比反应④多,ΔH3<ΔH4,B项错误;根据盖斯定律,ΔH1=ΔH2+2ΔH3-2ΔH5,C项错误;2CO(g)+4H2(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=2ΔH5+ΔH1,相当于CO、H2的燃烧,均为放热反应,则2ΔH5+ΔH1<0,D项正确。3.[2025·河南洛阳、南阳名校联考]工业上,以丁烯为原料制备丙烯的过程涉及反应:反应Ⅰ:C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)ΔH1反应Ⅱ:3C4H8(g)4C3H6(g)ΔH2(主反应)反应Ⅲ:C4H8(g)2C2H4(g)ΔH3(副反应)已知三种烃的燃烧热如表所示:气体C4H8(g)C2H4(g)C3H6(g)燃烧热(ΔH)/(kJ·mol-1)-2539-1411-2049(1)写出表示C4H8(g)燃烧热的热化学方程式:C4H8(g)+6O2(g)4CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2539kJ·mol-1。

(2)根据上述数据计算反应Ⅰ的ΔH1=+148kJ·mol-1。

(3)由表中数据可得,反应2C3H6(g)3C2H4(g)的ΔH=+135kJ·mol-1。

[解析](2)根据燃烧热写出热化学方程式:①C4H8(g)+6O2(g)4CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2539kJ·mol-1;②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-1411kJ·mol-1;③2C3H6(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-4098kJ·mol-1。根据盖斯定律,由Ⅰ+Ⅱ-Ⅲ可得反应Ⅰ,则有ΔH1=(-2539kJ·mol-1)+(-1411kJ·mol-1)-(-4098kJ·mol-1)=+148kJ·mol-1。(3)结合(2)中的热化学方程式,由③-②×3可得反应2C3H6(g)3C2H4(g),则ΔH=(-4098kJ·mol-1)-(-1411kJ·mol-1)×3=+135kJ·mol-1。4.(1)氨热分解法制氢气,一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。相关化学键的键能数据如下:化学键H—HN—H键能E/(kJ·mol-1)946436.0390.8反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)ΔH=+90.8kJ·mol-1。

(2)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2③CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH3④2CO(g)CO2(g)+C(s)ΔH4⑤CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)ΔH5根据盖斯定律,反应①的ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH5或ΔH3-ΔH4(写出一个代数式即可)。

(3)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时,相关物质的燃烧热数据如下表:物质H2(g)C(石墨,s)C6H6(l)燃烧热ΔH/(kJ·mol-1)-285.8-393.5-3267.525℃时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为6C(石墨,s)+3H2(g)C6H6(l)ΔH=+49.1kJ·mol-1。

[解析](1)ΔH=6E(N—H)-E()-3E(H—H)=6×390.8kJ·mol-1-946kJ·mol-1-3×436.0kJ·mol-1=+90.8kJ·mol-1。(2)根据题目所给出的反应方程式可知,①=②+③-⑤=③-④,根据盖斯定律则有ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH5=ΔH3-ΔH4。(3)根据表格燃烧热数据可知,存在反应①C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1,②H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol-1,③C6H6(l)+152O2(g)6CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=-3267.5