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文章来
源莲 山课件 w ww.5 Y
K J.cOm 考点18 化学能和热能
 
[题组一 基础小题]
1.下列反应属于放热反应的是(  )
①稀硫酸与氢氧化钾溶液反应 ②锌与稀硫酸的反应 ③生石灰变成熟石灰的反应 ④氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合反应 ⑤石灰石高温煅烧 ⑥灼热的炭与CO2反应 ⑦甲烷与O2的燃烧反应
A.①②③⑤     B.①②③⑦
C.①②⑤⑥⑦     D.④⑥
答案 B
解析 ①②③⑦为放热反应。
2.根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是(  )
 
碳酸钙的热分解示意图
A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量
B.该反应的焓变大于零
C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量
D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应
答案 D
解析 因为碳酸钙受热分解是吸热反应,必有CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,故A、B正确;在CaCO3中,Ca2+和CO2-3之间存在离子键,CO2-3中C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂。化学键断裂吸收能量,新键形成放出能量,C正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧反应,就是放热反应,D错误。
3.在相同温度和压强下,将32 g硫分别在纯氧中和空气中完全燃烧,令前者放出热量为Q1,后者放热为Q2,则关于Q1和Q2的相对大小正确的判断是(  )
A.Q1=Q2   B.Q1>Q2
C.Q1<Q2   D.无法判断
答案 C
解析 两种情况下反应放出的能量相同,但前者较后者以光能形式释放的能量要多;故前者以热量形式放出的能量较后者要少些,即Q1<Q2。
4.下列说法或表示法正确的是(  )
A.在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ•mol-1
B.等量的白磷蒸气和白磷固体分别完全燃烧,后者放出热量多
C.根据中和热ΔH=-57.3 kJ•mol-1,可知将含0.5 mol H2SO4的溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量一定等于57.3 kJ
D.由C(s,石墨)―→C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ•mol-1可知,石墨比金刚石稳定
答案 D
解析 热化学方程式的计量数代表物质的量,则ΔH=-571.6 kJ•mol-1,A错误;气态白磷的总能量高于固态白磷的,所以气态白磷燃烧放出的热量多,B错误;中和热是在一定条件下,稀溶液中酸和碱反应生成1 mol水时所放出的热量,没有指明H2SO4是浓还是稀,所以选项C不一定正确;选项D中反应是吸热反应,因此石墨的总能量低于金刚石的总能量,所以石墨比金刚石稳定,选项D正确,答案选D。
5.盖斯是热化学的奠基人,他于1840年提出盖斯定律,对这一定律的理解,以下说法不正确的是(  )
A.不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的
B.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
C.可以直接测量任意反应的反应热
D.可以用已经精确测定的反应的热效应来计算难于测量或无法测量的反应的热效应
答案 C
解析 有些反应的反应热是无法直接测量的。
6.已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH3
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH4
2NH3(g)+3Cl2(g)===N2(g)+6HCl(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(  )
A.ΔH1>0,ΔH2>0  B.ΔH3>0,ΔH4>0
C.ΔH2=ΔH4+ΔH5  D.ΔH3=ΔH1-2ΔH2
答案 D
解析 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)属于放热反应,故ΔH1<0。H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)属于放热反应,故ΔH2<0。4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)属于放热反应,故ΔH3<0。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)属于放热反应,故ΔH4<0,故A、B错误;根据盖斯定律,ΔH2=(ΔH4+ΔH5)×13,ΔH3=ΔH1-2ΔH2,故C错误,D正确。
7.已知反应:
H2(g)+12O2(g)===H2O(g) ΔH1
12N2(g)+O2(g)===NO2(g) ΔH2
12N2(g)+32H2(g)===NH3(g) ΔH3
则反应2NH3(g)+72O2(g)===2NO2(g)+3H2O(g)的ΔH为(  )
A.2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3  B.ΔH1+ΔH2-ΔH3
C.3ΔH1+2ΔH2+2ΔH3  D.3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
答案 D
解析 由题意把已知反应依次编号为①、②、③,根据盖斯定律将方程式①×3+②×2-③×2得2NH3(g)+72O2(g)===2NO2(g)+3H2O(g) ΔH=3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3。
8.已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-1452 kJ•mol-1
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3 kJ•mol-1
下列说法正确的是(  )
A.H2(g)的燃烧热为571.6 kJ•mol-1
B.同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)放出的热量多
C.12H2SO4(aq)+12Ba(OH)2(aq)===12BaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ•mol-1
D.3H2(g)+CO2(g)===CH3OH(l)+H2O(l)
ΔH=+135.9 kJ•mol-1
答案 B
解析 由燃烧热的定义可知H2(g)的燃烧热为285.8 kJ•mol-1,A错误;1 g氢气和1 g甲醇燃烧放出的热量分别是571.64 kJ、145264 kJ,所以同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)放出的热量多,B正确;由于存在SO2-4+Ba2+===BaSO4↓离子反应,因此该反应的反应热不是-57.3 kJ•mol-1,C错误;已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1,②2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1452 kJ•mol-1,则根据盖斯定律可知(①×3-②)÷2得到3H2(g)+CO2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-131.4 kJ•mol-1,D错误。
9.已知NH3•H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH=-24.2 kJ•mol-1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热ΔH=-57.3 kJ•mol-1。则NH3•H2O在水溶液中电离的ΔH等于(  )
A.-69.4 kJ•mol-1  B.-45.2 kJ•mol-1
C.+69.4 kJ•mol-1  D.+45.2 kJ•mol-1
答案 D
解析 根据题意先写出下列热化学方程式:NH3•H2O(aq)+H+(aq)===NH+4(aq)+H2O(l) ΔH=-12.1 kJ•mol-1 ①;H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ•mol-1 ②。根据盖斯定律由①-②得:NH3•H2O(aq)===NH+4(aq)+OH-(aq) ΔH=+45.2 kJ•mol-1,由此可知D正确。
10.已知下列四个热化学方程式:
NH4Cl(s)===NH3(g)+HCl(g) ΔH1=a kJ/mol ①
Ba(OH)2•8H2O(s)===BaO(s)+9H2O(l)
ΔH2=b kJ/mol ②
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2•8H2O(s)===BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
ΔH3=c kJ/mol ③
BaO(s)+2HCl(aq)===BaCl2(aq)+H2O(l)
ΔH4=d kJ/mol ④
其中a、b、c均大于0,HCl气体溶解于水,溶液温度升高。由此可知下列判断一定正确的是(  )
A.d<0   B.c<2a+b+d
C.c=2a+b+d   D.c>2a+b+d
答案 B
解析 通过给出的信息无法判断反应④是放热反应还是吸热反应,A错误;根据题目提示信息可得:HCl(g)===HCl(aq) ΔH5=e,由盖斯定律可确定c=2a+b+d+2e,因e<0,故c-(2a+b+d)<0,即c<2a+b+d,B正确。
[题组二 高考小题]
11.[2016•江苏高考]通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(  )
①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)
ΔH1=571.6 kJ•mol-1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
 ΔH2=131.3 kJ•mol-1
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)
ΔH3=206.1 kJ•mol-1
A.反应①中电能转化为化学能
B.反应②为放热反应
C.反应③使用催化剂,ΔH3减小
D.反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8 kJ•
  mol-1
答案 D
解析 ①中太阳能转化为化学能,A错误;②中ΔH2=131.3 kJ•mol-1,反应为吸热反应,B错误;使用催化剂不能改变反应的始终态,不能改变化学反应的焓变,C错误;根据盖斯定律:③-②得反应CH4(g)===C(s)+2H2(g) ΔH=74.8 kJ•mol-1,D正确。
12.[2015•海南高考]已知丙烷的燃烧热ΔH=-2215 kJ•mol-1。若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水,则放出的热量约为(  )
A.55 kJ  B.220 kJ  C.550 kJ  D.1108 kJ
答案 A
解析 丙烷的燃烧热是指1 mol丙烷完全燃烧生成 4  mol H2O(l)和3 mol CO2时放出的热量为2215 kJ,若生成1.8 g H2O,则放出的热量为2215×0.14 kJ=55.375 kJ≈55 kJ,A项正确。
13.[2015•重庆高考]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)
 ΔH=x kJ•mol-1
已知:碳的燃烧热ΔH1=a kJ•mol-1
S(s)+2K(s)===K2S(s) 
ΔH2=b kJ•mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)
ΔH3=c kJ•mol-1
则x为(  )
A.3a+b-c   B.c-3a-b
C.a+b-c   D.c-a-b
答案 A
解析 本题已知的三个热化学方程式为:
①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=a kJ•mol-1
②S(s)+2K(s)===K2S(s)  ΔH2=b kJ•mol-1
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)
ΔH3=c kJ•mol-1
由盖斯定律可推出,3×①+②-③可得热化学方程式S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)
ΔH=x  kJ•mol-1=(3a+b-c) kJ•mol-1,因此A项正确。
14.[2014•全国卷Ⅱ]室温下,将1 mol的CuSO4•5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2,CuSO4•5H2O 受热分解的化学方程式为CuSO4•5H2O(s)=====△CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(  )
A.ΔH2>ΔH3   B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2   D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
答案 B
解析 CuSO4•5H2O(s)=====溶于水CuSO4(aq)+5H2O(l) ΔH1>0
CuSO4(s)=====溶于水CuSO4(aq) ΔH2<0
CuSO4•5H2O(s)=====△CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH3
由盖斯定律:ΔH3=ΔH1-ΔH2,则ΔH3>0。
则ΔH3>ΔH2,A项错误;ΔH3>ΔH1,B项正确;ΔH2=ΔH1-ΔH3,C项错误;由ΔH2<0得,ΔH1<ΔH3,所以ΔH1+ΔH2<ΔH3,D项错误。
15.[2014•江苏高考]已知:
C(s)+O2(g)===CO2(g)   ΔH1
CO2(g)+C(s)===2CO(g)  ΔH2
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)  ΔH3
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s)  ΔH4
3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+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.ΔH2>0,ΔH4>0
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3   D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
答案 C
解析 燃烧反应都是放热反应,ΔH1、ΔH3、ΔH4都小于0,CO2与C的反应是吸热反应,ΔH2大于0,A、B错误;反应C(s)+O2(g)===CO2(g)可由反应CO2(g)+C(s)===2CO(g)与2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)相加得到,由盖斯定律可知ΔH1=ΔH2+ΔH3,C正确;同理可得ΔH3=13(ΔH4+2ΔH5),D错误。
16.[2014•重庆高考]已知:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)   ΔH=a kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)===2CO(g)  ΔH=-220 kJ•mol-1
H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ•mol-1,则a为(  )
A.-332  B.-118    C.+350   D.+130
答案 D
解析 C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=a kJ•mol-1 ①
2C(s)+O2(g)===2CO(g) 
ΔH=-220 kJ•mol-1②
①×2-②得2H2O(g)===O2(g)+2H2(g)
ΔH=+(2a+220) kJ•mol-1
由键能数值计算得2H2O(g)===O2(g)+2H2(g)中ΔH=4×462 kJ•mol-1-(496 kJ•mol-1+2×436 kJ•mol-1)=+480 kJ•mol-1,即:2a+220=480,解得a=+130。
[题组三 模拟小题]
17.[2016•豫西五校联考]下列说法错误的是(  )
A.化学反应中的能量变化都表现为热量变化
B.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应
C.向醋酸钠溶液中滴入酚酞试液,加热后若溶液红色加深,则说明盐类水解是吸热的
D.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热
答案 A
解析 化学反应中的能量变化除了表现为热量变化外,还可以表现为电能和光能等。
18.[2016•兖州检测]下列说法中,正确的是(  )
A.C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,所以石墨比金刚石稳定
B.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
C.吸热反应只有在加热条件下才能发生
D.水的电离过程是吸热过程,升高温度,水的离子积增大、pH增大
答案 A
解析 A中反应是吸热反应,说明石墨的能量低于金刚石的,因此石墨比金刚石稳定,正确;反应热只与反应物和生成物总能量的相对大小有关,与反应条件无关,B错误;吸热反应不一定都需要加热,C错误;D中升高温度pH是减小的,D错误。
19.[2017•温州联考]肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1 mol 化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O===O为500、N—N为154,则下列说法正确的是(  )
 
A.断裂1 mol N—H键所需的能量是194  kJ
B.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-2218 kJ•mol-1
C.该反应为吸热反应
D.该反应中反应物的键能总和小于生成物的键能总和
答案 D
解析 首先依据图示可知N2H4(g)+O2(g)===2N(g)+4H(g)+2O(g) ΔH=-[-2752 kJ•mol-1-(-534 kJ•mol-1)]=2218 kJ•mol-1,然后依据结构式 、O===O可知:154 kJ+4x+500 kJ=2218 kJ(设1 mol N—H的键能为x),x=391 kJ,A项错误;B项中反应的热化学方程式中的ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=-534 kJ•mol-1,所以B、C项错误;此反应为放热反应,断开反应物的化学键吸收的总能量小于形成生成物的化学键放出的总能量,D项正确。
20.[2017•泉州调研]已知:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)
ΔH=+206 kJ/mol
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)
ΔH=+247 kJ/mol
C—H键的键能约为413 kJ/mol,O—H键的键能约为463 kJ/mol,H—H键的键能约为436 kJ/mol,则CO2中C===O键的键能约为(  )
A.797.5 kJ/mol   B.900.5 kJ/mol
C.962.5 kJ/mol   D.1595 kJ/mol
答案 A
解析 题中两反应依次编号为①、②,根据盖斯定律,由①×2-②得CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ/mol。设C===O键的键能为x kJ/mol,则413×4+463×4-2x-436×4=165,解得x=797.5。
21.[2016•南通调研]已知:①CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
②C(s)+O2(g)===CO2(g)   ΔH2
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)   ΔH3
④2CO2(g)+4H2(g)===CH3COOH(l)+2H2O(l)   ΔH4
⑤2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)    ΔH5
下列关于上述反应的焓变的判断正确的是(  )
A.ΔH1>0,  ΔH2<0
B.ΔH5=2ΔH2+ΔH3-ΔH1
C.ΔH3>0,ΔH5<0
D.ΔH4=ΔH1-2ΔH3
答案 B
解析 ①、②、③、⑤反应均属于燃烧,ΔH均小于0,A、C错误;依据盖斯定律,ΔH4=2ΔH3-ΔH1,D错误。
22.[2016•北京海淀一模]已知反应:
①101 kPa时,2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
ΔH=-483.6 kJ/mol
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)
ΔH=-57.3 kJ/mol
又知由H2和O2反应生成1 mol液态水比生成1 mol气态水多放出44.0 kJ热量。下列结论中正确的是(  )
A.H2的燃烧热为285.8 kJ/mol
B.H2和O2反应生成液态水时的热化学方程式为H2(g)+12O2(g)===H2O(l) 
ΔH=-571.6 kJ/mol
C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3 kJ
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水,放出57.3 kJ热量
答案 A
解析 燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,故氢气的燃烧热为483.6×12+44.0 kJ/mol,即285.8 kJ/mol,A项正确;B项的热化学方程式应为H2(g)+12O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol,B项错误;中和热单位应为kJ/mol,故C项错误;醋酸为弱酸,电离时要吸收热量,则最终放出的热量将小于57.3 kJ,D项错误。
 
[题组一 基础大题]
23.
已知在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热。现利用如图装置进行中和热的测定,请回答下列问题:
(1)该图中有两处未画出,它们是__________、__________。
(2)做一次完整的中和热测定实验,温度计需使用__________次。
(3)把温度为15.0 ℃,浓度为0.5 mol•L-1的酸溶液和0.55 mol•L-1的碱溶液各50 mL混合(溶液密度均为1 g•mL-1),生成溶液的比热容c=4.18 J•g-1• ℃-1,轻轻搅动,测得酸碱混合液的温度变化数据如下:
 
①试计算上述两组实验测出的中和热ΔH1=__________,ΔH2=__________。
②两种实验结果差异的原因是__________________________。
③写出HCl+NH3•H2O的热化学方程式:__________________。
答案 (1)环形玻璃搅拌棒 烧杯上方的泡沫塑料盖
(2)3
(3)①-56.8 kJ•mol-1 -51.8 kJ•mol-1
②NH3•H2O是弱碱,在中和过程中NH3•H2O发生电离,要吸热,因而总体放热较少
③HCl(aq)+NH3•H2O(aq)===NH4Cl(aq)+H2O(l)
ΔH=-51.8 kJ•mol-1
解析 (2)实验前,分别测定酸、碱的温度,实验中测定混合液的最高温度,共计3次。
(3)①根据题目给出的酸、碱的物质的量,酸为0.025 mol,碱为0.0275 mol,碱是过量的,应根据酸的量进行计算,即反应生成了0.025 mol H2O。根据实验数据算出生成1 mol H2O所放出的热量,即得出两组实验测出的中和热数值:ΔH1=-[4.18×(50+50)×(18.4-15.0)×10-3]÷0.025=-56.8 kJ•mol-1,ΔH2=-[4.18×(50+50)×(18.1-15.0)×10-3]÷0.025=-51.8 kJ•mol-1。
[题组二 高考大题]
24.书写下列热化学方程式:
(1)[2015•安徽高考]NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是____________________________________。
(2)[2014•安徽高考]CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下,已知该反应每消耗1 mol CuCl(s),放热44.4 kJ,该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________。
(3)[2014•大纲卷]已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和76 ℃,AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_______________________________________________________。
答案 (1)NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(s)+4H2(g)
ΔH=-216.0 kJ•mol-1
(2)4CuCl(s)+O2(g)===2CuCl2(s)+2CuO(s) 
ΔH=-177.6 kJ•mol-1
(3)AX3(l)+X2(g)===AX5(s)
ΔH=-123.8 kJ•mol-1
解析 (1)依题意,反应NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(s)+4H2(g)的ΔH=-21.6 kJ÷3.8 g38 g•mol-1=-216.0 kJ•mol-1。
(2)要注明反应物和生成物的状态,必须注意ΔH的数值与方程式中的计量数成正比,但单位不变。
(3)书写热化学方程式时要注明各物质的状态,ΔH的单位和符号。
25.完成下列高考组合题。
Ⅰ.[2016•全国卷Ⅱ]联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。回答下列问题:
(1)联氨分子的电子式为________,其中氮的化合价为________。
(2)实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨,反应的化学方程式为__________________________________。
(3)①2O2(g)+N2(g)===N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1048.9 kJ•mol-1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=________,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为________________________________________________________。
Ⅱ.[2015•全国卷Ⅱ]甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H
E/(kJ•mol-1) 436 343 1076 465 413
由此计算ΔH1=________kJ•mol-1;已知ΔH2=-58 kJ•mol-1,则ΔH3=________kJ•mol-1。
答案 Ⅰ.(1)   -2
(2)NaClO+2NH3===N2H4+NaCl+H2O
(3)2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反应放热量大、产生大量气体
Ⅱ.-99 +41
解析 Ⅰ.(1)联氨的结构式为 ,故其电子式为 ;N2H4中H为+1价,故N为-2价。
(2)NaClO具有强氧化性,可将NH3氧化为N2H4,本身被还原为NaCl,据此可写出反应的化学方程式。
(3)根据盖斯定律,由2×(③-②)-①可得④,故ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1。
Ⅱ.由反应热与键能的关系可得,ΔH1=1076 kJ•mol-1+2×436 kJ•mol-1-3×413 kJ•mol-1-343 kJ•mol-1-465 kJ•mol-1=-99 kJ•mol-1;依据盖斯定律知,反应③=②-①,则ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58 kJ• mol-1-(-99 kJ•mol-1)=+41 kJ•mol-1。
[题组三 模拟大题]
26.[2017•湖北重点中学联考]已知E1=134 kJ•mol-1、E2=368 kJ•mol-1,请参考题中图表,按要求填空
 
(1)图甲是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率加快,E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是________。NO2和CO反应的热化学方程式为________________________________________________________。
(2)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=________。
(3)下表所示是部分化学键的键能参数:
化学键 P—P P—O O===O P===O
键能/kJ•mol-1 a b c x
已知白磷的燃烧热为d kJ•mol-1,白磷及其完全燃烧生成的产物的结构如图乙所示。表中x=________ kJ•mol-1(用含a、b、c、d的代数式表示)。
答案 (1)减小 不变 NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ•mol-1
(2)2ΔH2-ΔH1 (3)14(d+6a+5c-12b)
解析 本题考查化学反应与能量变化,考查考生的推理、空间思维及计算能力。
(1)加入催化剂,降低反应活化能,即E1减小;反应的焓变不变;由图示1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)反应的焓变ΔH=(E1-E2) kJ•mol-1=-234 kJ•mol-1,由此可写出反应的热化学方程式。
(2)利用盖斯定律知,反应Ⅲ=2×反应Ⅱ-反应Ⅰ,故ΔH3=2ΔH2-ΔH1。
(3)由题中数据知P4(g)+5O2(g)===P4O10(g) ΔH=-d kJ•mol-1,利用“反应焓变=反应物键能之和-生成物键能之和”可得-d=6a+5c-(12b+4x),解得x=14(d+6a+5c-12b)。 文章来
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