高二化学寒假作业同步练习题化学反应热的计算含解析

化学反应热的计算

一、盖斯定律

1．盖斯定律的理解

（1）大量实验证明，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。

（2）化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

（3）始态和终态相同反应的途径有如下三种：

ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5

2．盖斯定律的应用

根据如下两个反应

Ⅰ.C(s)＋O2(g)＝CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

Ⅱ.CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1

选用两种方法，计算出C(s)＋O2(g)＝CO(g)的反应热ΔH。

（1）虚拟路径法

反应C(s)＋O2(g)＝CO2(g)的途径可设计如下：

则ΔH＝－110.5 kJ·mol－1。

（2）加合法

①写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置，

C(s)＋O2(g)＝CO(g)。

②将已知热化学方程式Ⅱ变形，得反应Ⅲ：

CO2(g)＝CO(g)＋O2(g)　ΔH3＝＋283.0 kJ·mol－1；

③将热化学方程式相加，ΔH也相加：Ⅰ＋Ⅲ得，

C(s)＋O2(g)＝CO(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH3，则ΔH＝－110.5 kJ·mol－1。

【温馨提示】

（1）热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数；

（2）热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减带符号；

（3）将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”号必须随之改变，但数值不变。

【思维模型】根据盖斯定律书写热化学方程式

（1）确定待求反应的热化学方程式。

（2）找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。

（3）利用同侧相加、异侧相减进行处理。

（4）根据未知方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。

（5）实施叠加并确定反应热的变化。

二、反应热的计算

1．根据热化学方程式计算

反应热与反应方程式中各物质的物质的量成正比。

2．根据反应物和生成物的能量计算

ΔH＝∑生成物的能量－∑反应物的能量。

3．根据反应物和生成物的键能计算

ΔH＝∑反应物的键能－∑生成物的键能。

4．根据盖斯定律将热化学方程式进行适当的“加”“减”等计算反应热。

5．根据物质的燃烧热数值计算

Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|。

三步分析法应用于盖斯定律的计算

（1）分析目标反应和已知反应的差异，明确①目标反应物和生成物；②需要约掉的物质。

（2）将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学计量数一致，同时约掉目标反应中没有的物质，热化学方程式的反应热也进行相应的换算。

（3）将已知热化学方程式进行叠加，相应的热化学方程式中的反应热也进行叠加。

以上步骤可以概括为找目标，看来源，变方向，调系数，相叠加，得答案。

1．下列关于盖斯定律描述不正确的是

A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关

B．盖斯定律遵守能量守恒定律

C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热

D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热

【答案】A

【解析】化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，A项错误；盖斯定律也遵守能量守恒定律，B项正确；利用盖斯定律可间接计算通过实验难以测定的反应的反应热，C项正确；利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热，D项正确。答案选A。

2．在298 K、1.01×105 Pa，将22 g CO2通入0.75 L 1.0 mol·L-1NaOH溶液中充分反应，测得反应放出的热量为a kJ。已知该条件下1 mol CO2通入1 L 2.0 mol·L-1NaOH溶液中充分反应放出的热量为b kJ。则CO2与NaOH反应生成NaHCO3的热化学方程式为

A．CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)　ΔH=-(2b-a) kJ·mol-1

B．CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)　ΔH=+(4a-b) kJ·mol-1

C．CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)　ΔH=-(4a-b) kJ·mol-1

D．CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)　ΔH=+(2b-a) kJ·mol-1

【答案】C

【解析】根据题意可知，22gCO2通入1mol•L-1NaOH溶液750mL中充分反应，测得反应放出akJ的热量，写出热化学反应方程式，再利用1mol CO2通入2mol•L-1NaOH溶液1L中充分反应放出b kJ的热量写出热化学反应方程式，最后利用盖斯定律来书写CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式。

【详解】根据题意，22gCO2通入1mol•L-1NaOH溶液750mL中充分反应，n（CO2）==0.5mol，n（NaOH）=1mol•L-1×0.75L=0.75mol，该反应既生成碳酸钠又生成碳酸氢钠，方程式为2CO2+3NaOH═ NaHCO3+Na2CO3 +H2O，由0.5molCO2反应放出热量为aKJ，则2molCO2反应放出热量为4aKJ，即热化学反应方程式为2CO2（g）+3NaOH（aq）═NaHCO3 （aq）+Na2CO3（aq）+H2O（l）△H=-4aKJ/mol①。又1mol CO2通入2mol•L-1NaOH溶液1L中充分反应放出bkJ的热量，则热化学方程式为 2NaOH（aq）+CO2（g）═Na2CO3（aq）+H2O（l）△H=-bKJ/mol②，由盖斯定律可知，①-②可得，CO2(g)+NaOH(aq)＝NaHCO3(aq)　ΔH=-(4a-b) kJ·mol-1。

答案选C。

3．在298K、100kPa时，已知：

2H2O(g)＝2H2(g)＋O2(g) △H1

H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) △H2

2Cl2(g)＋2H2O(g)＝4HCl(g)＋O2(g) △H3

则△H3与△H1和△H2间的关系正确的是：

A．△H3＝△H1＋2△H2 B．△H3＝△H1＋△H2

C．△H3＝△H1－2△H2 D．△H3＝△H1－△H2

【答案】A

【解析】①2H2O(g)＝2H2(g)＋O2(g) △H1

②H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) △H2

③2Cl2(g)＋2H2O(g)＝4HCl(g)＋O2(g) △H3

则由盖斯定律可知，反应③＝①＋2×②，△H3＝△H1＋2△H2。答案选A。

4．已知下列热化学方程式：2Zn(s)＋O2(g)＝2ZnO(s)    ΔH1＝－702.2kJ/mol；2Hg(l)＋O2(g)＝2HgO ΔH2＝－181.4kJ/mol，由此可知 Zn(s)＋HgO(s)＝ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH3，其中 ΔH3 的值是

A．－260.4 kJ/mol B．－254.6 kJ/mol C．－438.9 kJ/mol D．－441.8 kJ/mol

【答案】A

【解析】将已知热化学方程式依次编号为①②，由盖斯定律可知得热化学方程式Zn(s)＋HgO（s）＝ZnO(s)＋Hg(l)，则△H3＝＝－260.4kJ/mol。答案选A。

【点睛】根据盖斯定律，利用已知的热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减是解答关键。

5．氧化亚铜常用于制船底防污漆。用 CuO 与Cu 高温烧结可制取Cu2O，已知反应：2Cu(s) ＋O2(g)＝2CuO(s) △H＝ -314kJ/mol；2Cu2O(s)＋O2(g)＝4CuO(s) △H＝ -290kJ/mol，则CuO(s)＋Cu(s)＝Cu2O(s) △H 等于

A．-11kJ/mol B．-12kJ/mol C．+11kJ/mol D．-24kJ/mol

【答案】B

【解析】已知反应：①2Cu(s) +O2(g)＝2CuO(s)△H= -314kJ/mol；②2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s)△H= -290kJ/mol，根据盖斯定律，将－可得：CuO(s) + Cu(s)= Cu2O(s)，则得△H＝＝－12kJ/mol。答案选 B。

6．氢气在氧气中燃烧产生淡蓝色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ,破坏1 mol氧气中的化学键消耗的能量为Q2KJ，形成1 mol水中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是

A．2Q1+Q2 <2Q3 B．Q1+Q2>Q3 C．Q1+Q2< Q3 D．Q1+Q2> 2Q3

【答案】A

【解析】破坏1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，则H-H键能为Q1kJ/mol，破坏1molO2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，则O=O键能为Q2kJ/mol，形成1mol水中的化学键释放的能量为Q3kJ，则水分子中2个H-O键能和为Q3kJ/mol，对于2H2（g）+O2（g）═2H2O（g），反应热△H=反应物的总键能-生成物的总键能，故：反应热△H=2Q1kJ/mol+Q2kJ/mol-4× Q3kJ/mol=2Q1kJ/mol+Q2kJ/mol-2Q3kJ/mol=（2Q1+Q2-2Q3）kJ/mol，由于氢气在氧气中燃烧是放热反应，则2Q1+Q2-2Q3＜0，所以2Q1+Q2＜2Q3。答案选A。

7．下列各组热化学方程式中，△H1＞△H2的是

①C(s)＋O2(g)=CO2(g) △H1   C(s)＋O2(g)=CO(g)   △H2

②S(s)＋O2(g)=SO2(g)   △H1   S(g)＋O2(g)=SO2(g)   △H2

③H2(g)＋O2(g)=H2O(l)  △H1   2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)  △H2

④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g) △H1  CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)  △H2

A．① B．④ C．②③④ D．①②③

【答案】C

【解析】①等质量的C完全燃烧产生CO2放出的热量比不完全燃烧产生CO放出的热量多，反应放出热量越多，则△H越小，所以△H1＜△H2，①不符合题意；②物质S在气态时含有的能量比固态时多，所以气态S燃烧放出的热量比固态S燃烧放出的热量要多，反应放出热量越多，则△H越小，所以△H1＞△H2，②符合题意；③发生反应的H2越多，反应放出的热量就越多，则该反应的△H越小，所以反应热：△H1＞△H2，③符合题意；④固态CaCO3分解反应是吸热反应，△H1＞0；CaO与H2O反应产生Ca(OH)2的反应是放热反应，△H2＜0，所以两个反应的反应热：△H1＞△H2，④符合题意。答案选C。

8．已知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)  ΔH1；

②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2；③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3。

室温取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(已换算成标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，放出的热量为

A．-（0.4mol×ΔH1+0.05mol×ΔH3） B．-（0.4mol×ΔH1+0.05mol×ΔH2）

C．-（0.4mol×ΔH1+0.1mol×ΔH3） D．-（0.4mol×ΔH1+0.1mol×ΔH2）

【答案】A

【解析】甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况），所以甲烷和氢气的混合气体的总的物质的量为11.2L÷22.4L/mol＝0.5mol，甲烷和氢气的体积比为4:1，所以甲烷的物质的量为0.4mol，氢气的物质的量为0.1mol，由CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)  ΔH1可知，0.4mol甲烷燃烧放出的热量为0.4mol×ΔH1；由2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH3可知，0.1mol氢气燃烧生成液态水放出的热量为0.1mol×1/2×ΔH3，所以放出的热量为-（0.4mol×ΔH1+0.05mol×ΔH3）。答案选A。

9．工业合成氨的反应N2+3H2===2NH3的能量变化如图所示,请回答有关问题:   

(1)合成1 mol NH3(l)________(填“吸收”或“放出”)________ kJ的热量。 

(2)已知:拆开 1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N 键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ。则图中的a=________ kJ;1 mol N2(g) 完全反应生成NH3(g)产生的能量变化为________ kJ。 

(3)推测反应 2NH3(l)=== 2N2 (g)+3H2(g) 比反应2NH3(g)=== 2N2 (g)+3H2(g) ______(填“吸收”或“放出”)的热量________(填“多”或“少”)。

【答案】(1)放出    b+c-a   

(2)1127    92   

(3)吸收    多   

【解析】结合盖斯定律以及反应热=反应物的活化能-生成物的活化能=反应物的键能和-生成物的键能和分析判断。

【详解】(1) 反应物的总能量大于生成物的总能量，此反应为放热反应，则由能量变化图，合成1mol NH3(l)则放出的热量等于(b+c-a)kJ； 

(2) 上图中的a等于断裂0.5mol氮气和1.5mol氢气所吸收的热量，即(946×0.5+436×1.5)kJ=1127kJ；1mol N2(g) 完全反应则消耗3mol氢气生成2molNH3(g)产生的能量变化为(946+436×3-391×6)kJ=-92kJ；

(3) 因为合成 NH3则放出热量，所以氨气分解则吸收热量，又液体氨气转化为气态还要吸热，所以液态氨分解吸收的热量比气态氨吸收的热量多。

【点睛】考查反应热与能量变化，注意把握题给图象信息，答题时注意仔细审题，准确结合盖斯定律和化学反应热的计算公式是解题关键，侧重于考查学生的分析能力和自学能力。

10．试从化学键的角度理解化学反应中的能量变化。（以2H2+O2===2H2O为例说明），已知：E反表示反应物（2H2+O2）所具有的总能量，E生表示生成物（2H2O）所具有的总能量。又知：拆开1moL H2中的化学键需要吸收436kJ能量，拆开1moL O2中的化学键需要吸收496kJ能量，形成水分子中的1moLH—O键能够释放463KJ能量。

（1）从宏观角度看：反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，所以该反应要______(填“吸收”或“放出”)能量，能量变化值的大小△E=_________（用E反和E生表示）

（2）从微观角度看：断裂反应物中的化学键吸收的总能量为E吸=______KJ；形成生成物中的化学键放出的总能量为=______KJ。E吸______E放（填“＞”或“＜”），所以该反应要_____（填“吸收”或“放出”）能量，能量变化值的大小△E=____ KJ（填数值）

（3）由图可知，化学反应的本质是________________________________化学反应中能量变化的主要原因是________________（从总能量说明）

【答案】（1）放出    E生—E反   

（2）1368    1852    ＜    放出    484   

（3）旧化学键的断裂，新化学键的形成    反应物总能量与生成物总能量的不同。   

【解析】（1）从宏观角度看：反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，所以该反应要放出能量，能量变化值的大小△E=E生 - E反。

（2）从微观角度看：2mol H2和1mol O2反应生成 2mol H2O的反应过程中，断裂反应物中的化学键吸收的总能量为E吸=436kJ ×2 +496kJ=1368kJ；形成生成物中的化学键放出的总能量为= 463kJ ×4= 1852kJ。E吸<E放，所以该反应要放出能量，能量变化值的大小△E=484kJ。

（3）由图可知，化学反应的本质是旧化学键的断裂，新化学键的形成，化学反应中能量变化的主要原因是反应物总能量与生成物总能量的不同。

【点睛】本题的难点是计算形成生成物水中的化学键放出的能量，关键是要搞清1mol H2O中有2mol H—O键。

1．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】已知碳的燃烧热为ΔH1＝a kJ·mol－1，则碳燃烧的热化学方程式为C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH1＝a kJ·mol－1    

又S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1①   

2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)       ②

ΔH3＝c kJ·mol－1 ③

根据盖斯定律3×①＋②－③得

S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝x，即

x＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝(3a＋b－c) kJ·mol－1。答案选A。

2．让生态环境更秀美、人民生活更幸福！为此，天津冬季取暖许多家庭用上了清洁能源天然气。实际生产中天然气需要脱硫，在1200℃时，工艺中会发生下列反应：

①H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g)    ΔH1

②2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g)    ΔH2

③H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g)    ΔH3

④2S(g)=S2(g)    ΔH4

则ΔH4的正确表达式为

A．ΔH4=(ΔH1 +ΔH2－3ΔH3)          B．ΔH4=(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)

C．ΔH4=(ΔH1－ΔH2+3ΔH3)          D．ΔH4=(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)

【答案】A

【解析】利用盖斯定律，将①+②-③×3得，3S(g)=S2(g)  ΔH= (ΔH1 +ΔH2－3ΔH3)，从而得出

2S(g)=S2(g)  ΔH=(ΔH1 +ΔH2－3ΔH3)= ΔH4，A符合题意。答案选A。

3．根据以下三个热化学方程式：

2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l)   ΔH＝－Q1 kJ·mol－1

2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)      ΔH＝－Q2 kJ·mol－1

2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g)     ΔH＝－Q3 kJ·mol－1

判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是

A．Q1>Q2>Q3        B．Q1>Q3>Q2            C．Q3>Q2>Q1       D．Q2>Q1>Q3

【答案】A

【解析】假设已知三个方程式分别为①、②、③，则①、②相比可知①为H2S完全燃烧的热化学方程式，故放出热量比②多，即Q1>Q2；②、③相比H2O的状态不同，因为等量的水，H2O(l)比H2O(g)能量低，故放出热量Q2>Q3，则有Q1>Q2>Q3。

4．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中，正确的是

A．Q1＋Q2＞Q3 B．Q1＋Q2＞2Q3

C．Q1＋Q2＜2Q3 D．Q1＋Q2＜Q3

【答案】C

【解析】对于H2（g）＋Cl2（g）═2HCl（g）反应，反应热△H=反应物的总键能-生成物的总键能=Q1kJ/mol+Q2kJ/mol-2Q3kJ/mol=（Q1+Q2-2Q3）kJ/mol。由于氢气在氯气中燃烧，反应热△H＜0，即（Q1+Q2-2Q3）＜0，所以Q1+Q2＜2Q3；

答案选C。

5．下表给出的是一些物质的燃烧热数据：

(1)分析上表数据可知：

①分别完全燃烧C(s)和C3H8(g)提供相同的热量，其中________产生的温室气体更多。

②不同烃燃烧的热值(单位质量完全燃烧所放出的热量多少)与元素含量之间的关系是________________________________________________________________________。

(2)根据上表的数据________(填“能”或“不能”)计算出反应C2H4(g)＋H2(g)===C2H6(g)的焓变，若能，请你求出该反应的焓变为________。

【答案】(1)①C(s)　②烃中氢元素的质量分数越大，烃的热值越大　

(2)能　－137.0 kJ·mol－1

【解析】(1)①假设均产生2 219.9 kJ的热量，则需要C3H8(g)1 mol，能产生3 mol CO2；而需要C(s)为≈5.64 mol，能产生5.64 mol CO2，故C(s)产生的温室气体多。②由表格中各烃的燃烧热可知，烃分子中氢元素的含量越高，则放出的热量越多。

(2)C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)   ΔH1＝－1 411.0 kJ·mol－1 ①

H2(g)＋O2(g)===H2O(l)     ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1    ②

C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)   ΔH3＝－1 559.8 kJ·mol－1  ③

由①＋②－③可得：C2H4(g)＋H2(g)===C2H6(g)，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝(－1 411.0 kJ·mol－1)＋(－285.8 kJ·mol－1)－(－1 559.8 kJ·mol－1)＝－137.0 kJ·mol－1。