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培優(yōu)點十二 反應熱的計算 一．反應熱的計算 1．鍵能與反應熱 典例1．已知：①1mol H2分子中化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量；②1 mol I2蒸氣中化學鍵斷裂時需要吸收151 kJ的能量；③由H和I形成1mol HI氣態(tài)分子時釋放299kJ的能量。下列熱化學方程式正確的是（ ） A．2HI(g)===H2(g)＋I2(g) ΔH＝＋11kJmol?1 B．H2(g)＋I2(g)===HI(g) ΔH＝－11 kJmol?1 C．H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH＝＋288 kJmol?1 D．H2(g)＋I2(g)===HI(g) ΔH＝－144 kJmol?1 【解析】從題給信息知鍵能：E(H2)＝436 kJmol?1，E(I2)＝151 kJmol?1，E(HI)＝299 kJmol?1，則H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH＝E(H2)＋E(I2)－2E(HI)＝(436＋151－2299)kJmol?1＝－11 kJmol?1，則2HI(g)===H2(g)＋I2(g) ΔH＝＋11 kJmol?1。 【答案】A 2．蓋斯定律與反應熱 典例2．由金紅石(TiO2)制取單質Ti，涉及的步驟為 TiO2―→TiCl4Ti 已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2 ③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g) ΔH3 則反應 TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH為（ ） A．ΔH3＋2ΔH1－2ΔH2 B．ΔH3＋ΔH1 －ΔH2 C．ΔH3＋2ΔH1－ΔH2 D．ΔH3＋ΔH1 －2ΔH2 【解析】2①－②＋③，得到：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g) ΔH＝2ΔH1－ΔH2＋ΔH3，C正確。 【答案】C 3．蓋斯定律與熱化學方程式 典例3．在一定條件下，CH4可與NOx反應除去NOx，已知有下列熱化學方程式： ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJmol?1 ②N2(g)＋2O2(g) ===2NO2(g) ΔH2＝＋67.0 kJmol?1 ③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－41.0 kJmol?1 則CH4(g)＋2NO2(g) ===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝____________。 【解析】由蓋斯定律知①－②－2③可得目標方程式。故ΔH＝ΔH1－ΔH2－2ΔH3＝[－890.3－(＋67.0)－2(－41.0)]kJmol?1＝－875.3 kJmol?1。 【答案】－875.3 kJmol?1 二．對點增分集訓 1．肼(H2N－NH2)是一種高能燃料，有關化學反應的能量變化如圖所示。已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量(kJ)：N≡N鍵為942、O=O鍵為500、N－N鍵為154，則斷裂1 mol N－H鍵所需的能量(kJ)是（ ） A．194 B．391 C．516 D．658 【解析】ΔH＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能，由圖可知N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534kJmol?1。設斷裂1mol N—H鍵所需能量為x kJ，則154kJ＋4x kJ＋500kJ－2752kJ＝－534kJ，可求得x＝391，故選B。 【答案】B 2．已知：①1mol H2中化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量；②1mol Cl2中化學鍵斷裂時需要吸收243 kJ的能量；③由氫原子和氯原子形成1mol HCl時釋放431kJ的能量。下列敘述正確的是（ ） A．氫氣和氯氣反應生成氯化氫氣體的熱化學方程式是 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) B．氫氣和氯氣反應生成2mol氯化氫氣體，反應的ΔH＝＋183 kJmol?1 C．氫氣和氯氣反應生成2mol氯化氫氣體，反應的ΔH＝－183 kJmol?1 D．氫氣和氯氣反應生成1mol氯化氫氣體，反應的ΔH＝－183 kJmol?1 【解析】根據(jù)反應熱的含義，形成2mol H－Cl鍵放出熱量4312 kJ，斷裂1mol H－H和Cl－Cl鍵分別吸收熱量436 kJ、243 kJ，故ΔH＝(436＋243－4312) kJmol?1＝－183 kJmol?1。 【答案】C 3．已知反應：H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g) ΔH＝－72 kJmol?1，蒸發(fā)1 mol Br2(l)需要吸收的能量為30 kJ， 其他相關數(shù)據(jù)如下表所示： H2(g) Br2(g) HBr(g) 1mol分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ 436 a 369 則表中a為（ ） A．404 B．260 C．230 D．200 【解析】由H2(g)＋Br2(l) ===2HBr(g) ΔH＝－72 kJmol?1；Br2(l) ===Br2(g) ΔH＝＋30 kJmol－1可得出H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝(－72kJmol?1)－(＋30 kJmol?1)＝－102kJmol?1，又該反應的ΔH＝(436＋a－2369)kJmol?1＝－102kJmol?1，所以a＝200。 【答案】D 4．硫及其化合物的轉化關系如圖所示(反應條件已省略)，下列說法正確的是（ ） A．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 B．圖中涉及的反應均為化合反應 C．途徑①發(fā)生氧化還原反應，H2O2既被氧化又被還原 D．若ΔH1<ΔH2＋ΔH3，則2H2O2(aq) ===2H2O(l)＋O2(g)為吸熱反應 【解析】A項，由于途徑①與途徑②只有終態(tài)一致而始態(tài)不同，故ΔH1≠ΔH2＋ΔH3；C項，途徑①中H2O2只作氧化劑，被還原；D項，由蓋斯定律知途徑①－途徑②得H2O2(aq)===H2O(l)＋O2(g) ΔH＝ΔH1－(ΔH2＋ΔH3)<0，故該反應為放熱反應。 【答案】B 5．常溫下，0.01 molL?1 MOH溶液的pH為10。已知：2MOH(aq)＋H2SO4(aq)===M2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH1＝－24.2 kJmol?1；H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH2＝－57.3kJmol?1。則MOH在水溶液中電離的ΔH 為（ ） A．＋33.1kJmol?1 B．＋45.2kJmol?1 C．－81.5kJmol?1 D．－33.1kJmol?1 【解析】根據(jù)題中0.01molL?1 MOH溶液的pH＝10，知MOH為弱堿，MOH溶液與硫酸的中和反應可以看作兩個過程：MOH(aq) ===M＋(aq)＋OH－(aq) ΔH、H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH2，根據(jù)蓋斯定律知ΔH1＝2(ΔH＋ΔH2)，則ΔH＝ΔH1－ΔH2＝(－24.2kJmol?1)－(－57.3kJmol?1)＝＋45.2kJmol?1，B項正確。 【答案】B 6．已知在常溫常壓下： ①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝?1 275.6 kJmol?1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJmol?1 ③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJmol?1 寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學方程式：___________________________________。 【解析】依據(jù)蓋斯定律①－②得到2CH3OH(l)＋2O2(g)===2CO(g)＋4H2O(g) ΔH＝－709.6 kJmol?1；化簡得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學方程式：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝－354.8 kJmol?1。 【答案】CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝－354.8 kJmol?1 7．目前“低碳經(jīng)濟”正成為科學家研究的主要課題。甲烷自熱重整是一種先進的制氫方法，其反應方程式為CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)。閱讀下圖，計算該反應的反應熱ΔH＝________kJmol?1。 【解析】設圖像中甲烷燃燒的反應熱為ΔH1，二氧化碳生成一氧化碳和氧氣的反應熱為ΔH2，氫氣燃燒的反應熱為ΔH3，則CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)的反應熱ΔH＝ΔH1＋ΔH2－3ΔH3＝－846.3kJmol?1＋282kJmol?1－3(－241.8kJmol?1)＝＋161.1kJmol?1。 【答案】＋161.1 8．應對霧霾污染、改善空氣質量需要從多方面入手，如開發(fā)利用清潔能源。甲醇是一種可再生的清潔能源，具有廣闊的開發(fā)和應用前景。 已知：①CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋93.0 kJmol?1；②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝?192.9 kJmol?1；③CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH＝－38.19 kJmol?1則表示CH3OH燃燒熱的熱化學方程式為_______________________________。 【解析】根據(jù)蓋斯定律，由②3－①2－③，可得CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝?192.9 kJmol?13－93.0kJmol?12－(－38.19 kJmol?1)＝－726.51kJmol?1。 【答案】CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.51 kJmol?1 9．（1）如下圖所示表示的是NO2和CO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：_____________________________________________________________。 （2）已知： ①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25 kJ mol?1 ②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47 kJ mol?1 ③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋19 kJ mol?1 請寫出CO還原FeO的熱化學方程式：_________________________________。 【解析】（1）根據(jù)能量變化示意圖，此反應是放熱反應，熱化學反應方程式：NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝(134－368) kJ mol?1＝－234kJ mol?1。（2）(3①－②－2③)/6得到：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝?11 kJ mol?1。 【答案】（1）NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－234kJ mol?1 （2）FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝?11 kJ mol?1 10．已知： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝a kJmol?1 ②CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH＝b kJmol?1 ③Si(s)＋O2(g)===SiO2(s) ΔH＝c kJmol?1 工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的熱化學方程式為____________________________________。 【解析】根據(jù)蓋斯定律，①＋②－③得：2C(s)＋SiO2(s)===2CO(g)＋Si(s) ΔH＝(a＋b－c)kJmol?1。 【答案】2C(s)＋SiO2(s)===2CO(g)＋Si(s) ΔH＝(a＋b－c)kJmol?1