1、第二节第二节 反应热的计算反应热的计算 题组一 盖斯定律及其应用 1发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式： H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H1285.8 kJ mol 1 H2(g)=H2(l) H20.92 kJ mol 1 O2(g)=O2(l) H36.84 kJ mol 1 H2O(l)=H2O(g) H444.0 kJ mol 1 则反应 H2(l)1 2O2(l)=H2O(g)的反应热 H 为( ) A237.46 kJ mol 1 B474.92 kJ mol 1 C118.73 kJ mol 1 D237.46 kJ mol 1 答案 D 解析
2、 根据盖斯定律，将反应1 2可得目标反应化学方程式，其反应热 H H1H2H31 2H4237.46 kJ mol 1。 2已知 298 K、101 kPa 时： 2H2O(g)=O2(g)2H2(g) H1 Cl2(g)H2(g)=2HCl(g) H2 2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g) H3 则 H3与 H1和 H2间的关系正确的是( ) AH3H12H2 BH3H1H2 CH3H12H2 DH3H1H2 答案 A 解析 应用盖斯定律， 将第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加， 即得2Cl2(g) 2H2O(g)=4HCl(g)O2(g) HH12H2，故
3、H3H12H2，A 项正确。 3氧化亚铜常用于制船底防污漆，用 CuO 与 Cu 高温烧结可制取 Cu2O，已知反应： 2Cu(s)O2(g)=2CuO(s) H314 kJ mol 1 2Cu2O(s)O2(g)=4CuO(s) H292 kJ mol 1 则 CuO(s)Cu(s)=Cu2O(s)的 H 等于( ) A11 kJ mol 1 B11 kJ mol 1 C22 kJ mol 1 D22 kJ mol 1 答案 A 解析 根据盖斯定律，反应中前式后式 2 得 CuO(s)Cu(s)=Cu2O(s)， 故 H314292 2 kJ mol 111 kJ mol1。 4 已知： 2
4、C(s)O2(g)=2CO(g) H221.0 kJ mol 1； 2H 2(g)O2(g)=2H2O(g) H 483.6 kJ mol 1。则制备水煤气的反应 C(s)H 2O(g)=CO(g)H2(g)的 H 为( ) A262.6 kJ mol 1 B131.3 kJ mol 1 C352.3 kJ mol 1 D131.3 kJ mol 1 答案 D 解析 根据盖斯定律，将得 2C(s)2H2O(g)=2H2(g)2CO(g) H221.0 kJ mol 1(483.6 kJ mol1)262.6 kJ mol1，则 C(s)H 2O(g)=CO(g)H2(g)的 H 262.6 2
5、 kJ mol 1131.3 kJ mol1。 5黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为 S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g) Hx kJ mol 1 已知：碳的燃烧热 H1a kJ mol 1 S(s)2K(s)=K2S(s) H2b kJ mol 1 2K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s) H3c kJ mol 1 则 x 为( ) A3abc Bc3ab Cabc Dcab 答案 A 解析 碳燃烧的热化学方程式为C(s)O2(g)=CO2(g) H1a kJ mol 1， 将另外两个热化 学方程式进行编号，S(s)2K(s)
6、=K2S(s) H2b kJ mol 1 ，2K(s)N2(g) 3O2(g)=2KNO3(s) H3c kJ mol 1，运用盖斯定律，3得 S(s)2KNO 3(s) 3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g) H(3abc) kJ mol 1，则 x3abc，故 A 正确。 题组二 H 大小比较 6已知：H2(g)1 2O2(g)=H2O(g) H1a kJ mol 1 2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H2b kJ mol 1 H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H3c kJ mol 1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H4d kJ mol 1 下列关系中正确
7、的是( ) Aac0 Bbd0 C2ab0 D2cd0 答案 C 解析 热化学方程式中化学计量数表示物质的量，水从气态变为液态，放热，所以与比 较，放出的热量多，焓变小于零的反应是放热的，所以 0ac，与比较，放出的 热量多，所以 0bd，热化学方程式化学计量数变化，焓变随之变化，所以 b2a0，d 2c0。 7 已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成可溶性盐的热化学方程式用离子方程式可表示 为 H (aq)OH(aq)=H 2O(l)H57.3 kJ mol 1， 又知弱电解质的电离是吸热过程。 向 1 L 0.5 mol L 1 的 NaOH 溶液中分别加入下列物质：稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸
8、，恰好完全 反应时的焓变分别为 H1、H2、H3，则 H1、H2、H3的关系是( ) AH1H2H3 BH1H3H2 CH1H3H2 DH1H3H2 答案 D 解析 因为稀醋酸是弱酸，电离时吸热，浓硫酸溶于水时会放出较多热量，故中和反应时放 出的热量 Q(浓硫酸)Q(稀硝酸)Q(稀醋酸)，又因放热反应中焓变为负值，则 H2H3 H1。 题组三 反应热的计算 8通常人们把拆开 1 mol 某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能，键能的大小可以衡量 化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热。已知：1 mol Si(s)含 2 mol SiSi， 化学键 SiO SiCl HH HCl SiSi
9、SiC 键能/(kJ mol 1) 460 360 436 431 176 347 工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)2H2(g)= 高温 Si(s)4HCl(g)，该反应的 H 为 ( ) A236 kJ mol 1 B236 kJ mol 1 C412 kJ mol 1 D412 kJ mol 1 答案 A 解析 HE(反应物的键能之和)E(生成物的键能之和)，即 H360 kJ mol 14 436 kJ mol 12176 kJ mol12431 kJ mol14236 kJ mol1。 9已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H1a kJ mol 1 2C(
10、s)O2(g)=2CO(g) H2220 kJ mol 1 HH、 O=O 和 OH 的键能分别为 436 kJ mol 1、 496 kJ mol1 和 462 kJ mol 1， 则 a 为( ) A332 B118 C350 D130 答案 D 解析 根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。结合题中给出的键能可得出热化学方程式： 2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H3(24364964462) kJ mol 1 ， 即2H2(g) O2(g)=2H2O(g) H3480 kJ mol 1，题中2C(s)O 2(g)=2CO(g) H2220 kJ mol 1， ()1 2得C(s)H2
11、O(g)=CO(g)H2(g) H1(H2H3) 1 2， 即 a(220 480)1 2130，选项 D 正确。 10(2020 石家庄月考)已知：C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ mol 1 H2(g)1 2O2(g)=H2O(g) H241.5 kJ mol 1 欲得到相同热量，需充分燃烧 C 和 H2的质量比约为( ) A123.25 B3.2512 C11 D61 答案 A 解析 设需要碳和氢气的质量分别是 x、y，则 x 12393.5 y 2241.5，解得 xy123.25。 11(2020 合肥一中模拟)已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H57
12、1.6 kJ mol 1，CH 4(g) 2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJ mol 1。现有 H 2与 CH4的混合气体 112 L(标准状 况下)，使其完全燃烧生成 CO2(g)和 H2O(l)，若实验测得反应放热 3 845.8 kJ，则原混合气体 中 H2与 CH4的物质的量之比是( ) A11 B13 C14 D23 答案 C 解析 设混合气体中含有 x mol H2，则 CH4的物质的量为(5x) mol，则571.6 2 x890(5x) 3 845.8，得 x1，C 项正确。 12依据题意，写出下列反应的热化学方程式。 (1)若适量的 N2和 O2完全反应
13、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_。 (2)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 _。 (3)已知拆开 1 mol HH、 1 mol NH、 1 mol NN 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_。 答案 (1)N2(g)2O2(g)=2NO2(g) H67.8 kJ mol 1 (2)C2H2(g)5 2O2(g)
14、=2CO2(g)H2O(l) H1 300 kJ mol 1 (3)N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92 kJ mol 1 13(1)工业上常用磷精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸。已知 25 、101 kPa 时： CaO(s)H2SO4(l)=CaSO4(s)H2O(l) H271 kJ mol 1 5CaO(s)3H3PO4(l)HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)5H2O(l) H937 kJ mol 1 则 Ca5(PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 _。 (2)已知： Al2O3(s)3C(s)=2Al(s)3CO(g) H11 344.1 kJ m
15、ol 1 2AlCl3(g)=2Al(s)3Cl2(g) H21 169.2 kJ mol 1 由 Al2O3、C 和 Cl2反应生成 AlCl3的热化学方程式为_。 答案 (1)Ca5(PO4)3F(s)5H2SO4(l)=5CaSO4(s)HF(g)3H3PO4(l) H418 kJ mol 1 (2)Al2O3(s)3C(s)3Cl2(g)=2AlCl3(g)3CO(g) H174.9 kJ mol 1 解析 (1)已知：CaO(s)H2SO4(l)=CaSO4(s)H2O(l) H271 kJ mol 1 5CaO(s)3H3PO4(l)HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)5H2O(
16、l) H937 kJ mol 1 则根据盖斯定律可知5即得到 Ca5(PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 Ca5(PO4)3F(s)5H2SO4(l)=5CaSO4(s)HF(g)3H3PO4(l) H418 kJ mol 1。 (2)已知：Al2O3(s)3C(s)=2Al(s)3CO(g) H11 344.1 kJ mol 1 2AlCl3(g)=2Al(s)3Cl2(g) H21 169.2 kJ mol 1 则根据盖斯定律可知即得到由 Al2O3、C 和 Cl2反应生成 AlCl3的热化学方程式为 Al2O3(s)3C(s)3Cl2(g)=2AlCl3(g)3CO(g)
17、H174.9 kJ mol 1。 14 (2020 大连调研)化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定， 也可通过理论进行推算。 (1)实验测得 5 g 甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出 113.5 kJ的热量， 则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_。 (2)已知 4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(l) Hx kJ mol 1。蒸发 1 mol H 2O(l)需要吸 收的能量为 44 kJ，其他相关数据如表： NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g) 1 mol 分子中的化学键断裂时需 要吸收的能量/kJ a b z d 则表中 z
18、(用 x、a、b、d 表示)的大小为_。 答案 (1)CH3OH(l)3 2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H726.4 kJ mol 1 (2)x4a5b6d264 4 解析 (1)5 g 液态 CH3OH 在氧气中充分燃烧生成 CO2气体和液态水时放出 113.5 kJ 热量， 故 32 g 即 1 mol 液态 CH3OH 在氧气中充分燃烧生成 CO2气体和液态水时放出32 5 113.5 kJ 726.4 kJ 热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 CH3OH(l)3 2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H726.4 kJ mol 1。 (2)根据题意可知蒸发 1 mo
19、l H 2O(l)需要吸收的能量为 44 kJ， 因此 6 mol H2O(g)变成液态水需要放出的能量为 644 kJ。根据 HE(反应物的总键能)E(生成物的 总键能)可知，在反应 4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(l) x kJ4a kJ5b kJ4z kJ 6d kJ644 kJ，解得 zx4a5b6d264 4 。 15(1)在 25 、101 kPa 下，已知 SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移 1 mol电子放热190.0 kJ， 该反应的热化学方程式是_。 (2)由金红石(TiO2)制取单质 Ti 的步骤为 TiO2 TiCl4 800 、A
20、r Mg Ti 已知：.C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ mol 1 .2CO(g)O2(g)=2CO2(g) H566 kJ mol 1 .TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g) H141 kJ mol 1 TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的 H_。 反应 TiCl42Mg= 800 2MgCl2Ti 在 Ar 气氛中进行的理由是_。 答案 (1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1 520.0 kJ mol 1 (2)80 kJ mol 1 防止高温下 Mg、Ti 与空气中的 O 2(或 CO2、N2)反应 解析 (1)SiH4气体在氧气中完全燃烧的化学方程式为 SiH42O2= 点燃 SiO22H2O，由化学 方程式可知，1 mol SiH4完全燃烧转移 8 mol 电子，故热化学方程式为 SiH4(g) 2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1 520.0 kJ mol 1。(2)根据盖斯定律，由 2 可得：TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g) H80 kJ mol 1。