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1、第三节 化学反应热的计算基础过关一、由反应热比较物质的稳定性1化学反应：C(s)O2(g)=CO(g)H10CO(g)O2(g)=CO2(g)H20 C(s)O2(g)=CO2(g)H30；下列说法中不正确的是(相同条件下)()A56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量B12 g C所具有的能量一定大于28 g CO所具有的能量CH1H2H3D将两份质量相等的碳燃烧，生成CO2的反应比生成CO的反应放出的热量多答案B解析A项由CO(g)O2(g)=CO2(g)H20得2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2H20，为放热反应，说明56 g CO和32 g
2、 O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量，A正确；B项由C(s)O2(g)=CO(g)H1H2B锡在常温下以灰锡状态存在C灰锡转化为白锡的反应是放热反应D锡制器皿长期处在低于13.2 的环境中，会自行毁坏答案D解析由知Sn(灰)转化为Sn(白)是吸热的，当温度低于13.2 时Sn(白)自动转化为Sn(灰)，所以A、B、C都错，D正确。二、盖斯定律的应用4已知：2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJmol1；2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1。则制备水煤气的反应C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)的H为()A262.6 kJmol1
3、 B131.3 kJmol1C352.3 kJmol1 D131.3 kJmol1答案D解析根据盖斯定律，由题意知：1/21/2得：H(221.0 kJmol1)1/2(483.6 kJmol1)1/2131.3 kJmol1。5能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJmol1、282.5 kJmol1、726.7 kJmol1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H127.4 kJmol1BCO
4、(g)2H2(g)=CH3OH(l)H127.4 kJmol1CCO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H127.4 kJmol1DCO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H127.4 kJmol1答案A解析根据题给三种物质的燃烧热可以写出：H2(g)O2(g)=H2O(l)H1285.8 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2282.5 kJmol1CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3726.7 kJmol1运用盖斯定律进行计算，即2可得：CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)H2H1H2H32(285.8 kJmol1)(282.5 kJmol1)(72
5、6.7 kJmol1)127.4 kJmol1。6已知：H2O(g)=H2O(l)HQ1 kJmol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)HQ2 kJmol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)HQ3 kJmol1若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为()A(Q1Q2Q3) kJB0.5(Q1Q2Q3) kJC(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJD(3Q1Q2Q3) kJ答案D解析由盖斯定律和题意可得，乙醇燃烧的热化学方程式：C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(3Q1Q2Q3) kJmol1。三、根据热化学方程式计
6、算反应热7已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.83 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.9 kJmol1若氢气与一氧化碳的混合气体完全燃烧可生成5.4 g H2O(l)，并放出114.3 kJ热量，则混合气体中CO的物质的量为()A0.22 mol B0.15 molC0.1 mol D0.05 mol答案C解析设当生成5.4 g H2O时放出的热量为xH2(g)O2(g)=H2O(l) H285.83 kJmol1 18 g285.83 kJ 5.4 g x解得x85.75 kJ所以CO燃烧放出的热量为114.3 kJ85.75 kJ28.55 kJ。设CO
7、的物质的量为y，CO(g)O2(g)=CO2(g) H282.9 kJmol11 mol 282.9 kJy 28.55 kJ解得：y0.1 mol。8已知下列热化学方程式：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1现有0.2 mol的炭粉和氢气组成的气、固混合物在氧气中完全燃烧，共放出63.53 kJ热量，则炭粉与氢气的物质的量之比为()A11 B12 C23 D32答案A解析设炭粉的物质的量为x，H2的物质的量为y，由题意知解得x0.1 mol，y0.1 mol，则xy11。9已知：CH4(g)2O2(g)=C
8、O2(g)2H2O(l)H12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H22H2(g)O2(g)=2H2O(l)H3常温下取体积比为41的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况)，经完全燃烧恢复至室温，放出的热量为()A(0.4 molH10.05 molH3)B(0.4 molH10.05 molH2)C(0.4 molH10.1 molH3)D(0.4 molH10.1 molH2)答案A解析CH4的物质的量为0.4 mol，H2的物质的量为0.1 mol混合气体完全燃烧放出的热量为(0.4 molH10.05 molH3)。10人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示：C6H12O6(
9、s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l)H2 800.6 kJmol1，如果某人每天消耗12 540 kJ的热量，则他每天至少需摄入葡萄糖的质量为()A806 g B1 000 g C1 250 g D15 000 g答案A解析需要葡萄糖的质量为180 gmol1806 g。能力提升11依据叙述，写出下列反应的热化学方程式。(1)在25 、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_。(2)用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。其热化学
10、方程式为_。答案(1)CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H725.76 kJmol1(2)C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1 300 kJmol1解析(1)1 mol甲醇燃烧放出的热量为22.68 kJ725.76 kJmol1。(2)1 mol C2H2燃烧生成CO2时转移10 mol电子，当有5NA个电子转移时，C2H2的物质的量为0.5 mol。1 mol C2H2燃烧放出的热量为650 kJ21 300 kJ。12发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和二氧化氮(NO2)作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知：N2(g)2O2(g)=2NO2(g
11、)H67.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H543 kJmol1H2(g)F2(g)=HF(g)H269 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1(1)肼和二氧化氮反应的热化学方程式为_。(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大，试写出肼和氟气反应的热化学方程式：_。答案(1)2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 153.7 kJmol1(2)N2H4(g)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H1 135 kJmol1解析(1)结合盖斯定律：2便得反应2N2H4(g)2NO2(g)=3
12、N2(g)4H2O(g)，其反应热H(543 kJmol1)2(67.7 kJmol1)1 153.7 kJmol1。(2)结合盖斯定律知：42得反应N2H4(g)2F2(g)=N2(g)4HF(g)，其反应热H(543 kJmol1)(269 kJmol1)4(242 kJmol1)21 135 kJmol1。13“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气是指天然气，其主要成分是甲烷。工业上将C与水在高温下反应制得水煤气，水煤气的主要成分是CO和H2，两者的体积比约为11。已知：1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量；1 mol H2完全燃烧生成液态水放出285.8
13、kJ热量；1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。(1)写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式：_；若1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出的热量_890 kJ(填“”、“”或“”)。(2)忽略水煤气中其他成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为_；燃烧生成的CO2的质量比约为_。(3)以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料，突出的优点是_。答案(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1(2)3132(3)燃烧热值高，减少了CO2的排放量，有利于保护环境解析(1)1 mol H2
14、完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，根据热化学方程式的书写要求，则2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1。因气态水变为液态水要放热，故1 mol CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气，放出的热量小于890 kJ。(2)设放出的热量为890 kJ，所需CH4的体积为Vm，则所需水煤气的体积为2Vm3Vm故。由COCO2，CH4CO2知3体积水煤气得1.5体积CO2,1体积甲烷得1体积CO2，故燃烧生成的CO2质量比为。(3)使用天然气作燃料，燃烧热值高，且减少了CO2的排放。14把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径C(s)O2(g)=CO2(g)H10再燃烧水煤气：
15、2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=2H2O(g)H40请回答下列问题：(1)途径放出的热量理论上_(填“大于”、“等于”或“小于”)途径放出的热量。(2)H1、H2、H3、H4的数学关系式是_。(3)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2566 kJmol1TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H3141 kJmol1则TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H_。答案(1)等于(2)H1H2(H3H4)/2(3)80 kJmol1解析(1)根
16、据盖斯定律的含义知，途径放出的热量等于途径放出的热量。(2)由盖斯定律：得H1H2H3H4。(3)由2得所求方程式，即HH32H1H2141 kJmol12(393.5 kJmol1)(566 kJmol1)80 kJmol1。拓展探究15(1)许多运动会使用的火炬内的熊熊大火来源于丙烷的燃烧，丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题：如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“”或“”。写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：_。二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol 二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 k
17、J热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为_。(2)碳(s)在氧气供应不足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应：C(s)O2(g)=CO(g)的H。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的H，计算时需要测得的实验数据有_。答案(1)C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215.0 kJmol113(2)碳和CO的燃烧热解析(1)丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)的过程放热，H为“”。燃烧热是1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215.0 kJmol1。n(二甲醚)1 455 kJmol11 moln(二甲醚)2 215.0 kJmol11 645 kJ，解得n(二甲醚)0.75 mol，故n(丙烷)0.25 mol。(2)利用盖斯定律计算反应C(s)O2(g)=CO(g)的H，需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。