資源簡介

題型整合練　反應熱知識的綜合應用
題型一　與能量相關的圖像分析
1.25 ℃、101 kPa時,有關物質的能量轉化如圖。已知RO2(g)是R的穩定氧化物,熱值是指一定條件下單位質量的物質完全燃燒所放出的熱量。下列說法不正確的是 (　　)
A.25 ℃、101 kPa時,1 mol R(s)完全燃燒放出393.5 kJ熱量
B.若RO的摩爾質量為28 g·mol-1,則該條件下RO的熱值約為10.1 kJ·g-1
C.轉化Ⅱ的熱化學方程式為2RO(g)+O2(g) RO2(g)　ΔH=-282.9 kJ·mol-1
D.由R(s) RO(g)的熱化學方程式為2R(s)+O2(g) 2RO(g)　ΔH=-221.2 kJ·mol-1
2.“千畦細浪舞晴空”,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-1　　　　B.+686 kJ·mol-1
C.+838 kJ·mol-1　　　　D.+1143 kJ·mol-1
3.化學反應放出或吸收的能量稱為反應熱。反應熱(ΔH)又因化學反應的分類給予不同的名稱。如我們學過的摩爾燃燒焓(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),氣態分子中1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量稱為鍵能(ΔHb)。如圖分別表示1 mol H2O、1 mol CO2分解時的能量變化情況。下列說法正確的是 (　　)
　
A.H2O(g)的生成熱:ΔHf=+243 kJ·mol-1
B.CO(g)的摩爾燃燒焓:ΔHc=-570 kJ·mol-1
C.O—H鍵的鍵能:ΔHb=436 kJ·mol-1
D.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-42 kJ·mol-1
4.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(s)>MgCl2(s)>MgBr2(s)>MgI2(s)
B.標準狀況下22.4 L F2(g)與足量的Mg充分反應,吸熱1 124 kJ
C.由MgCl2制取Mg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
5.在標準狀況下,將指定單質生成1 mol化合物的熱效應稱為該化合物的生成焓,符號為Δf。由下圖所給的數據可得,下列說法正確的是 (　　)
A.生成NaF(s)時放出熱量最多,故化合時反應速率最快
B.2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)　ΔH=+822 kJ·mol-1
C.NaI的熱穩定性比NaBr高
D.由圖可知,此條件下NaBr(s)與Cl2(g)反應的熱化學方程式為2NaBr(s)+Cl2(g) 2NaCl(s)+Br2(l)　ΔH=+100 kJ·mol-1
6.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)+O2(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)和Al(g),Al(s)燃燒放出的熱量大于Al(g)燃燒放出的熱量
C.在反應過程中,a點時物質所具有的總能量最低
D.2AlH3(s)+3O2(g) Al2O3(s)+3H2O(l)　ΔH=ΔH1+3ΔH2+2ΔH3+2ΔH4
7.已知:298 K、101 kPa時,1 mol相關物質的相對能量如圖所示。
(1)寫出C2H4(g)完全燃燒生成氣態水的熱化學方程式:　　　　　　。
(2)1 g H2(g)完全燃燒生成液態水放出的熱量是　　　　。
(3)相同條件下,C2H4的穩定性比C2H6　　　(填“強”或“弱”);等物質的量的C2H4和C2H6完全燃燒,放熱較多的是　　　　。
(4)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)是　　(填“吸熱”或“放熱”)反應。
題型二　信息型熱化學方程式的書寫
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)用O2氧化HCl制取Cl2,可提高效益,減少污染,反應如下:
4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115.4 kJ·mol-1
上述反應在同一反應器中,通過控制合適條件,分兩步循環進行,其原理如圖:
已知過程Ⅰ反應為2HCl(g)+CuO(s) CuCl2(s)+H2O(g)　ΔH=-120.4 kJ·mol-1,過程Ⅱ反應的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　。
(3)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　　　　　　　。
題型三　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:　　　　　　　　　　　　。
(2)C6H6(苯,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的標準摩爾燃燒焓,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—反應歷程曲線圖(標出該反應的焓變)。
(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:　　　　　　　　　　　　。
答案與分層梯度式解析
1.C 2.C 3.D 4.A 5.B 6.C
1.C　25 ℃、101 kPa時,RO2(g)是R的穩定氧化物,由題圖可知1 mol R(s)完全燃燒放出393.5 kJ熱量,A正確;1 mol RO(g)和0.5 mol O2(g)反應生成1 mol RO2(g)放出282.9 kJ熱量,若RO的摩爾質量為28 g·mol-1,則該條件下RO的熱值為≈10.1 kJ·g-1,B正確;根據圖像得轉化Ⅱ的熱化學方程式為2RO(g)+O2(g) 2RO2(g)　ΔH=-565.8 kJ·mol-1,C錯誤;根據題圖可知,1 mol R(s)反應轉化為1 mol RO(g)時放出的熱量為393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ,所以熱化學方程式為2R(s)+O2(g) 2RO(g)　ΔH=-221.2 kJ·mol-1,D正確。
2.C　根據循環過程示意圖中的物質轉化和能量變化,可得:
①NH4Cl(s) N(g)+Cl-(g)　ΔH1=+698 kJ·mol-1;
②NH4Cl(s) N(aq)+Cl-(aq)　ΔH2=+15 kJ·mol-1;
③Cl-(g) Cl-(aq)　ΔH3=-378 kJ·mol-1;
④(NH4)2SO4(s) N(g)+(g)　ΔH4;
⑤(NH4)2SO4(s) N(aq)+(aq)　ΔH5=+3 kJ·mol-1;
⑥(g) (aq)　ΔH6=-530 kJ·mol-1;則⑤+①-⑥-②+③得④,得到ΔH4=+838 kJ·mol-1。
3.D　H2O(g)的生成熱ΔHf=-243 kJ·mol-1,A錯誤;CO(g)的摩爾燃燒焓ΔHc=-285 kJ·mol-1,B錯誤;根據圖示,H—H鍵的鍵能為436 kJ·mol-1、OO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ΔHb=(+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。
解題技法
在求解C項時,還可根據H2O(g) 2H(g)+O(g)　ΔH=(243+436+247) kJ·mol-1=926 kJ·mol-1,1個H2O分子中存在2個O—H鍵,則O—H鍵的鍵能ΔHb==463 kJ·mol-1。
4.A　由圖可知,1 mol鹵化鎂的能量大小順序為MgI2(s)>MgBr2(s)>MgCl2(s)>MgF2(s),能量越低越穩定,則熱穩定性的大小順序為MgF2(s)>MgCl2(s)>MgBr2(s)>MgI2(s),A正確;由圖可知,氟氣和鎂的反應為放熱反應,B錯誤;由MgCl2制取Mg,需要吸收能量,C錯誤;生成氯化鎂、溴化鎂的熱化學方程式分別為Mg(s)+Cl2(g) MgCl2(s)　ΔH=-641 kJ·mol-1,Mg(s)+Br2(g) MgBr2(s)　ΔH=-524 kJ·mol-1,由蓋斯定律可知,兩式聯立可得MgBr2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+Br2(g)　ΔH=-117 kJ·mol-1,等質量的液溴的能量低于氣態溴,則溴化鎂(s)與氯氣發生置換反應生成液溴和MgCl2(s)的焓變小于-117 kJ·mol-1,D錯誤。
5.B　反應快慢與反應焓變的大小沒有必然的關系,A錯誤;由題圖信息可知,NaCl(s)的Δf=-411 kJ·mol-1,2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)　ΔH=+822 kJ·mol-1,B正確;相同物質的量的NaI具有的總能量高于NaBr,能量越高越不穩定,故NaI的熱穩定性比NaBr低,C錯誤;①2Na(s)+Cl2(g) 2NaCl(s)　ΔH=-822 kJ·mol-1,②2Na(s)+Br2(l) 2NaBr(s)　ΔH=-722 kJ·mol-1,①-②得2NaBr(s)+Cl2(g) 2NaCl(s)+Br2(l)　ΔH=-100 kJ·mol-1,D錯誤。
6.C　AlH3燃燒是放熱反應,A項錯誤;其他條件相同時,等物質的量的Al(s)具有的能量比Al(g)小,所以等物質的量的Al(s)和Al(g),Al(s)燃燒放出的熱量小于Al(g)燃燒放出的熱量,B項錯誤;在反應過程中,a點時溫度最高,說明此時放出的熱量最多,生成物所具有的總能量比前面反應中都低,C項正確;給已知變化編號如下:①為2AlH3(s) 2Al(s)+3H2(g)　ΔH1、②為H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH2、③為Al(s) Al(g)　ΔH3、④為Al(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。
7.答案　(1)C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-1 322 kJ/mol　(2)143 kJ　(3)弱　C2H6　(4)放熱
解析　(1)ΔH=生成物總能量-反應物總能量。根據圖像,1 mol C2H4(g)的相對能量為52 kJ,1 mol O2(g)的相對能量為0 kJ,1 mol CO2(g)的相對能量為-393 kJ,1 mol H2O(g)的相對能量為-242 kJ,所以C2H4(g)完全燃燒生成氣態水的熱化學方程式為C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=[2×(-393)+2×(-242)-52] kJ/mol=-1 322 kJ/mol。
(2)1 mol H2O(l)的相對能量為-286 kJ,1 mol(2 g) H2(g)完全燃燒生成液態水放出286 kJ熱量,1 g H2完全燃燒生成液態水放出的熱量是143 kJ。
(3)由題圖可知,相同條件下等物質的量的C2H6(g)的相對能量比C2H4(g)低,能量越低越穩定,故C2H6比C2H4穩定性強。由題圖可知,C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=[2×(-393)+2×(-286)-52] kJ/mol=-1 410 kJ/mol,C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=[2×(-393)+3×(-286)-(-84)] kJ/mol=-1 560 kJ/mol,則相同條件下等物質的量的C2H4和C2H6完全燃燒,放熱較多的是C2H6。
(4)反應CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=[-393+0-(-110)-(-242)] kJ/mol=-41 kJ/mol,所以該反應為放熱反應。
8.答案　(1)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-46 kJ·mol-1
(2)2CuCl2(s)+O2(g) 2CuO(s)+2Cl2(g)　ΔH=+125.4 kJ·mol-1
(3)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)由圖可知,過程Ⅱ(氧化)發生的反應為2CuCl2(s)+O2(g) 2CuO(s)+2Cl2(g),根據蓋斯定律,總反應式-2×過程Ⅰ反應=過程Ⅱ反應,則2CuCl2(s)+O2(g) 2CuO(s)+2Cl2(g)　ΔH=[(-115.4)-(-120.4)×2] kJ·mol-1=+125.4 kJ·mol-1。
(3)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
(2)難以控制含C產物只有CO　2C6H6(苯,l)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(g)　ΔH'
(3)
(4)S　H2Te(g) H2(g)+Te(s)　ΔH=-154 kJ/mol
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,該反應的熱化學方程式為2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　ΔH=-(159.47-72.49) kJ/mol=-86.98 kJ/mol。
(2)在知道C6H6(苯,l)在O2(g)中燃燒的熱化學方程式2C6H6(苯,l)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(g)　ΔH'時,又已知CO的標準摩爾燃燒焓,可以通過蓋斯定律計算ΔH。
(3)圖2中1 mol H2(g)與1 mol F2(g)斷鍵所吸收的總能量為(154+436) kJ=590 kJ,2 mol H原子和2 mol F原子形成2 mol HF(g)所釋放的能量為2×565 kJ=1 130 kJ,ΔH=590 kJ/mol-1 130 kJ/mol=-540 kJ/mol,其反應的能量—反應歷程曲線圖可表示為:
。
(4)根據非金屬性越強越容易與氫氣化合生成相應氫化物,ⅥA族元素中非金屬性從上到下依次減弱,由此可知圖中c代表S的氫化物;圖中形成H2Te時為吸熱反應,所以H2Te分解為放熱反應,其反應的熱化學方程式為H2Te(g) H2(g)+Te(s)　ΔH=-154 kJ/mol。
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