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课时1 化学反应的热效应
一、选择题
1．下列说法中正确的是( )
A．热化学方程式中，如果没有注明温度和压强，则表示的反应热是在标准状况下测得的
B．升高温度或加入催化剂，可以改变化学反应的反应热
C．据能量守恒定律，反应物的总能量一定等于生成物的总能量
D．若生成与断裂1 mol H—O键对应放出和吸收的能量分别为a kJ、b kJ，则a＝b
答案 D
2．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是( )
A．该反应是放热反应
B．该反应的ΔH＝－(E1－E2) kJ· mol－1
C．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和
D．由2 mol A(g)和4 mol B(g)形成4 mol A—B键吸收E2 kJ能量
解析 由图可知，该反应是吸热反应，A项错误；吸热反应的ΔH＞0，该反应的ΔH＝(E1－E2) kJ· mol－1，B项错误；C项正确；形成化学键需要放出能量，D项错误。
答案 C
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3．(2017·烟台模拟)关于如图所示转化关系(X代表卤素)，说法不正确的是( )
A．2H(g)＋2X(g)===2HX(g) ΔH3＜0
B．生成HX的反应热与途径无关，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
C．Cl、Br、I的非金属性依次减弱，所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多
D．生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定
解析 C项，非金属性越弱，X2越不稳定，破坏化学键吸收的能量越少，C项错误。
答案 C
4．(2017·杭州期末)根据如图所示的反应判断，下列说法中错误的是( )
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能发生的反应均为吸热反应
解析 碳酸钙受热分解的反应是吸热反应，焓变大于零，故CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量，A、B项说法正确；在CaCO3中，Ca2＋和CO之间存在离子键，CO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，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成放出能量，C项说法正确；需要加热才能发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，D项说法错误。
答案 D
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5．(2017·福建德化三中月考)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
据此判断下列说法中正确的是( )
A．由图1知，石墨转变为金刚石是吸热反应
B．由图2知，S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2
C．由图3知，白磷比红磷稳定
D．由图4知，CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH>0
解析 金刚石的能量高于石墨，所以石墨转变为金刚石是吸热反应，A正确；固态S的能量低于气态S的能量，所以气态S燃烧放出的热量多，但放热越多，ΔH越小，B不正确；白磷的能量高于红磷的能量，所以红磷比白磷稳定，C不正确；D项反应应为放热反应，ΔHΔH2
解析 因乙二酸是弱酸，弱酸的电离平衡是一个吸热过程，故生成0.1 mol H2O(l)时放出的热量小于5.73 kJ，A项正确；B项中Ba2＋与SO反应生成BaSO4沉淀时也会放出热量，B项错误；与物质标准燃烧热对应生成的水应该是液态，C项错误；水由气态变为液态是一个放热过程，故ΔHQ2>Q3 B．Q1>Q3>Q2
C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3
解析 由得：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝(ΔH1－ΔH2)Q3。
答案 A
10．根据如图关系(图中计量单位为mol)计算2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)的ΔH为( )
A．(a＋b－c－d)kJ·mol－1 B．(c＋a－d－b)kJ·mol－1
C．(c＋d－a－b)kJ·mol－1 D．(c＋d－a－b)kJ·mol－1
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解析 由图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝(a＋b－c－d)kJ·mol－1。
答案 A
11．(2017·日喀则一中月考)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键、O===O键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为( )
A．－332 B．－118
C．＋350 D．＋130
解析 根据盖斯定律，由第一个反应×2－第二个反应得，2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH＝(2a＋220)kJ·mol－1。根据反应热与键能的关系计算，则2a＋220＝4×462－(436×2＋496)，解得a＝＋130。本题选D。
答案 D
12．(2017·金华十校期末)常温下，0.01 mol·L－1MOH溶液的pH为10。已知：2MOH(aq)＋H2SO4(aq)===M2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH1＝－24.2 kJ·mol－1；H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH2＝－57.3 kJ·mol－1。则MOH在水溶液中电离的ΔH为( )
A．＋33.1 kJ·mol－1 B．＋45.2 kJ·mol－1
C．－81.5 kJ·mol－1 D．－33.1 kJ·mol－1
解析 根据题中0.01 mol/L MOH溶液的pH＝10，知MOH为弱碱，MOH溶液与硫酸的中和反应可以看做两个过程：MOH(aq)M＋(aq)＋OH－(aq) ΔH、H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH2，根据盖斯定律知ΔH1＝2(ΔH＋ΔH2)，则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝(－24.2 kJ·mol－1)×－(－57.3 kJ·mol－1)＝＋45.2 kJ·mol－1，B项正确。
答案 B
二、填空题
13．(2016·济南模拟)(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，则E1________(填“
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增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：____________________________________________。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ· mol－1
②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ· mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ· mol－1
则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为________________________________________________________________。
解析 (1)观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂，反应的活化能降低，但是ΔH不变。1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热ΔH＝E1－E2＝－234 kJ· mol－1。
(2)由3×②－2×①＋2×③得：CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝3×(－192.9 kJ· mol－1)－2×49.0 kJ· mol－1＋2×(－44 kJ· mol－1)＝－764.7 kJ· mol－1。
答案 (1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ· mol－1
(2)CH3OH(g)＋3/2 O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ· mol－1
14．按要求回答下列问题
(1)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1
②H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式___________________________。
(2)已知：CH3OH(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g) ΔH1＝－192.9 kJ·mol－1
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H2(g)＋O2(g)H2O(g) ΔH2＝－120.9 kJ·mol－1
则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变ΔH3＝________________。
(3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5—CH===CH2)的反应方程式为
C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g) ΔH1
已知：3C2H2(g)C6H6(g) ΔH2
C6H6(g)＋C2H4(g)C6H5—CH2CH3(g) ΔH3
则反应3C2H2(g)＋C2H4(g)C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)的ΔH＝________。
(4)氨的合成是最重要的化工生产之一。
工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：
①用焦炭跟水反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；
②用天然气跟水蒸气反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
已知有关反应的能量变化如下图所示，则方法②中反应的ΔH＝________。
答案 (1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.8 kJ·mol－1
(2)－72.0 kJ·mol－1
(3)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (4)(a＋3b－c)kJ·mol－1
15．(2017·石家庄一模)能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料，而氢气、二甲醚等都是很有发展前景的新能源。
(1)在25 ℃、101 kPa时，1 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64 kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是_______________________________________________________________。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
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ΔH＝－2 220.0 kJ· mol－1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－565.14 kJ· mol－1，试计算相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量的比值________(保留小数点后一位)。
(3)氢气既能与氮气发生反应又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。
已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ· mol－1
3H2(g)＋N2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ· mol－1
计算断裂1 mol N≡N键需要消耗能量________kJ。
(4)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ· mol－1
②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ· mol－1
水煤气变换反应：
③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ· mol
二甲醚合成反应：
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ· mol－1
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为________________________。根据化学反应原理，分析增大压强对直接制备二甲醚反应的影响：_____________________________________________。
解析 (1)燃烧热是指25 ℃ 101 kPa下1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。(2)2 220.0÷282.57≈7.9。(3)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)中，断裂1 mol N≡N键和3 mol H—H键，形成6 mol N－H键，则E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝－92.4 kJ· mol－1，则E(N≡N)＝1 173.2 kJ· mol－1× 2－436 kJ· mol－1×3－92.4 kJ· mol－1＝946 kJ· mol－1。E(N≡N)>E(O＝O)，故氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键强。(4)根据盖斯定律，①×2＋④
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得：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－90.1 kJ· mol－1×2－24.5 kJ· mol－1＝－204.7 kJ· mol－1。这是一个气体分子数减小的反应，压强增大，平衡正向移动，有利于提高反应速率和二甲醚的生成。
答案 (1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.24 kJ· mol－1
(2)7.9 (3)946
(4)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ· mol－1 该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大
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