資源簡介

第一章　化學反應的熱效應
題型整合練　反應熱相關知識的常考題型　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
題型1　　與能量相關的圖示分析
1.已知NH4X(X為鹵素原子)有關轉化過程的能量關系如圖所示。下列說法錯誤的是 (　　)
A.ΔH1>0
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
C.因為NH4Cl固體溶于水吸熱,所以ΔH6>0
D.相同條件下,NH4Br(s)的(ΔH2+ΔH3+ΔH5)比NH4I(s)的大
2.鎂和鹵素單質(X2)反應的相對能量變化如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.熱穩定性:MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2
B.標準狀況下22.4 L F2(g)與足量的Mg(s)充分反應生成MgF2(s),吸熱1 124 kJ
C.由MgCl2(s)制備Mg(s)的過程中,需要放出熱量
D.由圖可知,MgBr2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+Br2(l)　ΔH=-117 kJ·mol-1
3.反應熱(ΔH)因化學反應的分類不同給予不同的名稱,如我們學過的燃燒熱(ΔHc),又如由穩定單質化合生成1 mol純物質的熱效應稱為生成熱(ΔHf);斷裂1 mol化學鍵時所吸收的能量稱為鍵能。如圖分別表示1 mol H2O、1 mol CO2分解時的能量變化情況(單位: kJ)。下列說法正確的是 (　　)
圖1　1 mol水分解時的能量變化
圖2　1 mol CO2分解時的能量變化
A.H2O(g)的生成熱:ΔHf=+243 kJ·mol-1
B.CO(g)的燃燒熱:ΔHc=-570 kJ·mol-1
C.O—H鍵的鍵能:436 kJ·mol-1
D.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-42 kJ·mol-1
4.氮肥保障了現代農業的豐收。為探究(NH4)2SO4的離子鍵強弱,設計如圖所示的循環過程,ΔH4為 (　　)
A.+533 kJ/mol　B.+686 kJ/mol C.+838 kJ/mol　D.+1 143 kJ/mol
5.AlH3是一種儲氫材料,可作為固體火箭推進劑。通過激光加熱引發AlH3的燃燒反應之后,AlH3燃燒時的溫度隨時間變化關系如圖所示。
燃燒不同階段發生的主要變化如下:
2AlH3(s) 2Al(s)+3H2(g)　ΔH1
H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH2
Al(s) Al(g)　ΔH3
Al(g)+Al2O3(s)　ΔH4
下列分析正確的是 (　　)
A.AlH3燃燒需要激光加熱引發,所以AlH3燃燒是吸熱反應
B.其他條件相同時,等物質的量的Al(s)燃燒放熱大于Al(g)燃燒放熱
C.在反應過程中,a點時物質所具有的總能量最小
D.2AlH3(s)+3O2(g) Al2O3(s)+3H2O(l)　ΔH=ΔH1+3ΔH2+2ΔH3+2ΔH4
題型2　　根據情境信息書寫熱化學方程式
6.(1)已知:(ⅰ)H2(g) H2(l)　ΔH=-0.92 kJ·mol-1
(ⅱ)O2(g) O2(l)　ΔH=-6.84 kJ·mol-1
(ⅲ)H2O(l) H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1
(ⅳ)H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
請寫出液氫和液氧生成氣態水的熱化學方程式:　　　　　　　　。
(2)科學家提出以TiO2為催化劑,光熱化學循環分解法達到減少大氣中CO2含量的目的,反應機理和相關數據如圖所示,全過程的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　。
物質的量 物質 完全斷鍵所需吸收的總能量
1 mol CO2 1 598 kJ
1 mol CO 1 072 kJ
1 mol O2 496 kJ
7.回答下列問題:
(1)貯氫合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反應。溫度為T時,該反應的熱化學方程式為　　　　　　　　 　　　。[已知溫度為T時:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165 kJ·mol-1;CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1]
(2)用O2將HCl轉化為Cl2,可提高經濟效益。傳統上該轉化通過如圖所示的催化循環實現。其中,反應①為2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s)　ΔH1。
反應②生成1 mol Cl2(g)的反應熱為ΔH2,則總反應的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　(反應熱用ΔH1和ΔH2表示)。
8.回答下列問題:
(1)CO2與H2在某催化劑的作用下反應,如圖所示:
斷開1 mol化學鍵所需要吸收的能量(kJ)如表所示:
436 326 803 464 414
寫出該反應的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)LiBH4是近年來常用的儲氫材料。2LiBH4/MgH2體系放氫焓變示意圖如下:
則Mg(s)與B(s)反應生成MgB2(s)的熱化學方程式是　　　　　。
題型3　反應熱知識的綜合考查
9.研究化學反應過程與能量變化的關系具有重要意義。回答下列問題:
(1)CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]的能量變化如圖1所示,寫出該反應的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
圖1
(2)C6H6(l)在O2(g)中燃燒生成CO(g)和H2O(g)的ΔH難以測量,原因是　　　　　　　　　　　。已知CO的燃燒熱,若想計算ΔH,還需要知道　　　　　　　　　　　　 　　(寫出熱化學方程式,焓變用ΔH'表示)。
(3)H2(g)與F2(g)反應生成HF(g)過程中的能量變化如圖2所示,仿照圖1,在圖3中畫出該反應的能量—反應過程曲線圖(標出該反應的焓變)。
圖2
圖3
(4)圖4表示ⅥA族的O、S、Se、Te在生成1 mol氣態氫化物時的焓變數據,根據數據可確定c代表　　　　(填元素符號)的氫化物,寫出H2Te發生分解反應的熱化學方程式:　　　　　　　　　　。
圖4
(5)已知:S8(s)+8O2(g) 8SO2(g)　ΔH=-8a kJ·mol-1;1個S8分子中有8個硫硫鍵,1個SO2分子中有2個硫氧鍵;破壞1 mol 硫氧鍵、1 mol 氧氧鍵所需能量分別為b kJ、c kJ,則生成1 mol 硫硫鍵釋放的能量為　　　　。
答案與分層梯度式解析
1.C 2.A 3.D 4.C 5.C
1.C　
2.A　由題圖可知,1 mol鹵化鎂的能量大小順序為MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2,能量越低越穩定,則熱穩定性的大小順序為MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2,A正確;由題圖可知,Mg(s)與F2(g)反應生成MgF2(s)為放熱反應,B錯誤;由MgCl2(s)制備Mg(s),需要吸收熱量,C錯誤;根據題圖可知生成氯化鎂、溴化鎂的熱化學方程式分別為Mg(s)+Cl2(g) MgCl2(s)　ΔH1=-641 kJ·mol-1①,Mg(s)+Br2(g) MgBr2(s)　ΔH2=-524 kJ·mol-1②,由蓋斯定律,①-②可得MgBr2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+Br2(g)　ΔH=-117 kJ·mol-1,液溴的能量低于氣態溴,則溴化鎂與氯氣發生反應生成液溴和氯化鎂的焓變小于-117 kJ·mol-1,D錯誤。
3.D　H2(g)、O2(g)生成H2O(g)為放熱反應,焓變為負值,H2O(g)的生成熱ΔHf=-243 kJ·mol-1,A錯誤。CO(g)的燃燒熱是1 mol CO(g)完全燃燒生成1 mol CO2(g)放出的熱量,ΔHc=-285 kJ·mol-1,B錯誤。根據圖示,H—H鍵的鍵能為436 kJ·mol-1、O O鍵的鍵能為494 kJ·mol-1,H2O(g) O2(g)+H2(g)　ΔH=+243 kJ·mol-1,ΔH=反應物總鍵能-生成物總鍵能,1 mol H2O中含2 mol O—H鍵,O—H鍵的鍵能=(+243+436+494×) kJ·mol-1÷2=463 kJ·mol-1,C錯誤。①CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-285 kJ·mol-1;②H2O(g) O2(g)+H2(g)　ΔH=+243 kJ·mol-1,根據蓋斯定律,①+②得CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-42 kJ·mol-1,D正確。
4.C　根據循環過程示意圖中的物質轉化和能量變化,可以得出以下熱化學方程式:
①NH4Cl(s) N(g)+Cl-(g)　ΔH1=+698 kJ/mol;
②NH4Cl(s) N(aq)+Cl-(aq)　ΔH2=+15 kJ/mol;
③Cl-(g) Cl-(aq)　ΔH3=-378 kJ/mol;
④(NH4)2SO4(s) N(g)+S(g)　ΔH4;
⑤(NH4)2SO4(s) N(aq)+S(aq)　ΔH5=+3 kJ/mol;
⑥S(g) S(aq)　ΔH6=-530 kJ/mol;則⑤+①-⑥-②+③得④,得到ΔH4=+838 kJ/mol。
5.C　燃燒反應都是放熱反應,所以AlH3燃燒是放熱反應,A項錯誤;其他條件相同時,Al(s)具有的能量比Al(g)小,所以等物質的量的Al(s)燃燒放熱小于Al(g)燃燒放熱,B項錯誤;在AlH3燃燒過程中,a點時溫度最高,放出的熱量最多,根據能量守恒可知,a點時物質所具有的總能量最小,C項正確;已知:①2AlH3(s) 2Al(s)+3H2(g)　ΔH1、②H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH2、③Al(s) Al(g)　ΔH3、④Al(g)+O2(g) Al2O3(s)　ΔH4,利用蓋斯定律,將①+②×3+③×2+④×2得:2AlH3(s)+3O2(g) Al2O3(s)+3H2O(g)　ΔH=ΔH1+3ΔH2+2ΔH3+2ΔH4,D項錯誤。
6.答案　(1)H2(l)+O2(l) H2O(g)　ΔH=-237.46 kJ·mol-1
(2)2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　ΔH=+556 kJ·mol-1
解析　(1)根據蓋斯定律,ⅳ+ⅲ-ⅱ×0.5-ⅰ得,H2(l)+O2(l) H2O(g)　ΔH=-237.46 kJ·mol-1。
(2)由圖可知,該過程的總反應為2CO2(g) 2CO(g)+O2(g),由ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵釋放的總能量可得ΔH=(2×1 598-2×1 072-496) kJ·mol-1=+556 kJ·mol-1,則熱化學方程式為2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　ΔH=+556 kJ·mol-1。
7.答案　(1)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH=-206 kJ·mol-1　(2)4HCl(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Cl2(g)　ΔH=2ΔH1+2ΔH2
解析　(1)已知:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165 kJ·mol-1①、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1②,由蓋斯定律可知,②-①即得所求熱化學方程式:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH=-206 kJ·mol-1。
(2)2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s)　ΔH1①,2CuCl2(s)+O2(g) 2CuO(s)+2Cl2(g)　2ΔH2②,根據蓋斯定律,由①×2+②得總反應:4HCl(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Cl2(g)　ΔH=2ΔH1+2ΔH2。
8.答案　(1)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-46 kJ·mol-1
(2)Mg(s)+2B(s) MgB2(s)　ΔH=-93 kJ·mol-1
解析　(1)根據圖示可寫出化學方程式:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),由題圖可知圖形與化學鍵對應關系為:、、CO、、;ΔH=斷裂化學鍵所吸收的總能量-形成化學鍵所放出的總能量=[(2×803+3×436)-(3×414+326+3×464)] kJ·mol-1=-46 kJ·mol-1。
(2)根據圖示可寫出下列熱化學方程式:
①2LiH(s)+2B(s)+3H2(g) 2LiBH4(s)　ΔH=-200 kJ·mol-1;
②2LiH(s)+MgB2(s)+4H2(g) 2LiBH4(s)+MgH2(s)　ΔH=-183 kJ·mol-1;
③Mg(s)+H2(g) MgH2(s)　ΔH=-76 kJ·mol-1;
根據蓋斯定律,由①-②+③可得Mg(s)+2B(s) MgB2(s)　ΔH=(-200 kJ·mol-1)-(-183 kJ·mol-1)+(-76 kJ·mol-1)=-93 kJ·mol-1。
9.答案　(1)2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　ΔH=-86.98 kJ·mol-1
(2)難以控制只生成CO　2C6H6(l)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(g)　ΔH'
(3)
(4)S　H2Te(g) H2(g)+Te(s)　ΔH=-154 kJ·mol-1
(5)(2b-a-c) kJ
解析　(1)從圖1中可以看出,反應物總能量高于生成物總能量,該反應為放熱反應,ΔH=-(159.47-72.49) kJ·mol-1=-86.98 kJ·mol-1,所以該反應的熱化學方程式為2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　ΔH=-86.98 kJ·mol-1。
(2)C6H6(l)在O2(g)中燃燒的產物可能為CO2和H2O,也可能為CO和H2O,很難控制只生成CO,所以C6H6(l)在O2(g)中燃燒生成CO(g)和H2O(g)的ΔH難以測量;在知道C6H6(l)在O2(g)中燃燒的熱化學方程式2C6H6(l)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(g)　ΔH'時,又已知CO的燃燒熱,可以通過蓋斯定律計算ΔH。
(3)圖2中ΔH=(154+436) kJ·mol-1-2×565 kJ·mol-1=-540 kJ·mol-1。
(4)根據非金屬性越強越容易與氫氣化合生成相應氫化物,O、S、Se、Te非金屬性依次減弱,由此可知圖中a、b、c、d分別代表Te、Se、S、O,故c代表S;圖中形成H2Te時為吸熱反應,所以H2Te分解時為放熱反應,其反應的熱化學方程式為H2Te(g) H2(g)+Te(s)　ΔH=-154 kJ·mol-1。
(5)ΔH=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵釋放的總能量,設斷開1 mol 硫硫鍵需要的能量為x kJ,即ΔH=(8x+8c-2×8b) kJ·mol-1=-8a kJ·mol-1,解得x=2b-a-c,則生成1 mol硫硫鍵釋放的能量為(2b-a-c) kJ。
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