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高中化学人教版选修4:第1章第三节知能优化训练

1. (2010 年高考课标全国卷)已知: HCN(aq)与 NaOH(aq)反应的 ΔH=-12.1 kJ· mol 1; - HCl(aq)与 NaOH(aq)反应的 ΔH=-55.6 kJ· mol 1。则 HCN 在水溶液中电离的 ΔH 等于 ( ) - - A.-67.7 kJ· mol 1 B.-43.5 kJ· mol 1 -1 - C.+43.5 kJ· mol D.+67.7 kJ· mol 1 - - 解析:选 C。根据题意可得如下热化学方程式:HCN(aq)+OH (aq)===CN (aq)+ -1 + - -1 H2O(l);ΔH=-12.1 kJ· mol ,H (aq)+OH (aq)===H2O(l);ΔH=-55.6 kJ· mol ,依据 + - - - 盖斯定律得到 HCN(aq)===H (aq)+CN (aq);ΔH=(-12.1 kJ· mol 1)-(-55.6 kJ· mol 1) -1 =+43.5 kJ· mol 。 2.(2010 年高考广东卷)在 298 K、100 kPa 时,已知: 2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1 Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH2 2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3 则 ΔH3 与 ΔH1 和 ΔH2 间的关系正确的是( ) A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2 C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2 解析:选 A。本题考查盖斯定律,意在考查考生对盖斯定律的运用能力及对反应热的 计算能力。设提供的三个热化学方程式分别为①、②、③,根据盖斯定律,由①+②×2 可 以得到③,故 ΔH1+2ΔH2=ΔH3,A 项正确。 3.相同温度时,下列两个反应的反应热分别用 ΔH1 和 ΔH2 表示,则( ) 1 -1 ①H2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH1=-Q1 kJ· mol 2 - ②2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=+Q2 kJ· mol 1 A.Q1>Q2 B.Q1=Q2 1 C.2Q1<Q2 D. Q2=Q1 2 - 解析:选 C。将①式改写成③式:2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH3=+2Q1 kJ· mol 1, ③式中的化学计量数与②式相同,但③式中 H2O 为气态,②式中 H2O 为液态,生成液态水 比生成等物质的量的气态水所放出的热量多,故 2Q1<Q2。 4. (原创题)“嫦娥二号”于 2010 年 10 月 1 日 18 时 59 分 57 秒在西昌卫星发射中心发 射升空,并获得了圆满成功。发射“嫦娥二号”的长三丙火箭的第三级使用的推进剂是液 氢和液氧。已知下列热化学方程式: 1 ①H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ/mol 2 ②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ/mol ③O2(g)===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ/mol ④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ/mol 1 则反应 H2(l)+ O2(l)===H2O(g)的反应热 ΔH 为( ) 2 A.+237.46 kJ/mol B.-474.92 kJ/mol C.-118.73 kJ/mol D.-237.46 kJ/mol 1 解析:选 D。根据盖斯定律,将反应①-②-③× +④可得目标反应方程式,其反应 2 1 热 ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3× +ΔH4=-237.46 kJ/mol。 2 5. g 硫磺在 O2 中完全燃烧生成气态 SO2, 10 放出的热量能使 500 g H2O 的温度由 18 ℃ 升至 62.4 ℃,则硫磺的燃烧热为________,热化学方程式为___________________________



________________________________________________________________________。 解析:由 Q=cmΔt=cm(t2-t1)及 Q=n×|ΔH|得: - n×|ΔH|=cm(t2-t1)×10 3 -3 cm?t2-t1?×10 |ΔH|= n - 4.18×10 3 kJ/?g· ℃?×500 g×?62.4 ℃-18 ℃? = 10 g 32 g/mol =296.9 kJ/mol 故 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.9 kJ/mol。 答案:296.9 kJ/mol S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.9 kJ/mol 1.已知下列热化学方程式: 1 Zn(s)+ O2(g)===ZnO(s) ΔH=-Q1 kJ/mol ①; 2 1 Hg(l)+ O2(g)===HgO(s) ΔH=-Q2 kJ/mol ②; 2 则 Zn(s)+HgO(s)===Hg(l)+ZnO(s) ΔH=-Q kJ/mol ③; ③中的 Q 值为( ) A.Q2-Q1 B.Q2+Q1 C.Q1-Q2 D.-Q1-Q2 解析:选 C。由题意知: 1 Zn(s)+ O2(g)===ZnO(s) ΔH1=-Q1 kJ/mol ① 2 1 Hg(l)+ O2(g)===HgO(s) ΔH2=-Q2 kJ/mol ② 2 Zn(s)+HgO(s)===Hg(l)+ZnO(s) ΔH=-Q kJ/mol ③ 由盖斯定律得③=①-②: 所以 ΔH=ΔH1-ΔH2=-Q1 kJ/mol-(-Q2 kJ/mol)=(Q2-Q1) kJ/mol 则-Q=Q2-Q1,即 Q=Q1-Q2。 2. (2011 年广州高二检测)已知 H2(g)、 2H4(g)和 C2H5OH(l)的燃烧热分别是 285.8 kJ· C mol -1 - - 、1411.0 kJ· mol 1 和 1366.8 kJ· mol 1,则由 C2H4(g)和 H2O(l)反应生成 C2H5OH(l)的 ΔH 为( ) - - A.-44.2 kJ· mol 1 B.+44.2 kJ· mol 1 - - C.-330 kJ· mol 1 D.+330 kJ· mol 1 解析:选 A。解答本题可先写出相关的热化学方程式,然后根据热化学方程式进行分 析、计算。根据题给各物质燃烧热数据可得相关热化学方程式为: 1 ①H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ/mol; 2 ②C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-1411.0 kJ/mol; ③C2H5OH(l)+3O2(g)===3H2O(l)+2CO2(g) ΔH3=-1366.8 kJ/mol 由②-③可得:C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH=-44.2 kJ/mol,故 A 选项正确。 - 3.已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ· mol 1;H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l) - ΔH=-241.8 kJ· mol 1。欲得到相同的热量,需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为( ) A.2∶3.25 B.12∶3.25 C.1∶1 D.393.5∶241.8 解析:选 B。由题意可列方程: - - n(C)×393.5 kJ· mol 1=n(H2)×241.8 kJ· mol 1

n?C? 241.8 = n?H2? 393.5 m?C? 241.8×12 12 = = 。 m?H2? 393.5×2 3.25 4.(2011 年湖南长沙高二检测)已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物 的最终状态有关,例如图(Ⅰ)所示:ΔH1=ΔH2+ΔH3,根据上述原理和图(Ⅱ)所示,判断各 对应的反应热关系中不正确的是( ) .

A.A― →F ΔH=-ΔH6 B.A― →D ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0 D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5 解析:选 D。A― →F 与 F― →A 互为逆反应,则反应热在数值上相等,符号上相反, 故 A 项正确;根据盖斯定律和能量守恒定律可知 B、C 正确。 - 5.已知:H2O(g)===H2O(l) ΔH=Q1 kJ· mol 1;C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH=Q2 -1 - kJ· mol ;C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=Q3 kJ· mol 1。若使 23 g 酒精液 体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为( ) A.Q1+Q2+Q3 B.0.5(Q1+Q2+Q3) C.0.5Q2-1.5Q1-0.5Q3 D.1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3 解析:选 C。23 g 酒精的物质的量为 0.5 mol,生成 1.5 mol 气态 H2O,冷至室温放热 为-1.5Q1,酒精汽化时吸收的热量为-0.5Q2,故反应总热效应为-1.5Q1+0.5Q2-0.5Q3。 6.已知在 298 K 时下述反应的有关数据: C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH1=-110.5 kJ/mol C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ/mol 则 C(s)+CO2(g)===2CO(g)的 ΔH 为( ) A.+283.5 kJ/mol B.+172.5 kJ/mol C.-172.5 kJ/mol D.-504 kJ/mol 解析:选 B。根据盖斯定律: ΔH=2ΔH1-ΔH2 =2×(-110.5 kJ/mol)-(-393.5 kJ/mol) =+172.5 kJ/mol 故选 B。 7.(2011 年广东东莞高二检测)已知下列反应的反应热: ①CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-870.3 kJ/mol ②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ/mol 1 ③H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ/mol 2 则 2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( ) A.-870.3 kJ/mol B.-571.6 kJ/mol C.+787.0 kJ/mol D.-488.3 kJ/mol 解析:选 D。根据盖斯定律得 2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)反应热为 ΔH4,则 ④=②×2+③×2-① ΔH4 = 2ΔH2 + 2ΔH3 - ΔH1 = 2×(- 393.5 kJ/mol) + 2×( - 285.8 kJ/mol) - ( - 870.3 kJ/mol)=-488.3 kJ/mol,故选 D。 8.(2011 年安徽六安高二检测)已知:

1 P (s,白磷)===P(s,红磷) ΔH=-18.39 kJ/mol 4 4 又知:P4(s,白磷)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1 4P(s,红磷)+5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2 则 ΔH1 和 ΔH2 的关系正确的是( ) A.ΔH1=ΔH2 B.ΔH1>ΔH2 C.ΔH1<ΔH2 D.无法确定 解析:选 C。由盖斯定律得: ΔH1-ΔH2 ΔH= 4 又因为 ΔH=-18.39 kJ/mol<0 ΔH1-ΔH2 所以 <0 4 即 ΔH1<ΔH2,故选 C。 - 9. 已知热化学方程式: 2KNO3(s) 2KNO2(s)+O2(g) ΔH=+58 kJ· mol 1, C(s) -1 +O2(g)===CO2(g) ΔH=-394 kJ· mol ,为了提供分解 1 mol KNO3 所需要的能量,理论 上需要燃烧炭( ) 29 29 A. mol B. mol 197 394 58 58 C. mol D. mol 197 394 解析:选 B。由题给热化学方程式可知,分解 1 mol KNO3 所需要的能量为 29 kJ,则 29 kJ 29 需要燃烧炭的物质的量为 mol。 - = 394 kJ· mol 1 394 10.(2011 年河南平顶山调研)在密闭容器中充入 4 mol SO2 和 3 mol O2,一定条件下建 立如下平衡: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-Q kJ/mol 测得 SO2 的转化率为 90%,则在此条件下,反应放出的热量(kJ)为( ) A.1.8Q B.2Q C.Q D.0.9Q 解析:选 A。由题意可知参加反应的 SO2 的物质的量为 4 mol×90%=3.6 mol,而每有 2 mol SO2 参加反应,放出热量为 Q kJ,则 3.6 mol SO2 参加反应,放出热量为 1.8Q kJ。 11.下图是炭和水蒸气发生反应生成 CO、H2 的途径和三个状态的能量,该反应为吸 热反应,试问:

(1)步骤 1、2 分别是吸热过程还是放热过程? 步骤 1:________,步骤 2:________。 (2)比较 E1、 2、 3 的大小: E E ___________________________________________________。 解析:由题中转化图可知,步骤 1 为化学键的断裂过程,要吸收热量,步骤 2 为化学 键的形成过程,放出热量,且炭和水蒸气反应生成 CO、H2 为吸热反应,故 E2>E3>E1。 答案:(1)吸热过程 放热过程 (2)E2>E3>E1 12.科学家盖斯曾提出:“不管化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热 效应是相同的。”利用盖斯定律可测某些特别反应的热效应。 (1)P4(白磷,s)+5O2(g)===P4O10(s) - ΔH1=-2983.2 kJ· mol 1 (2)P(红磷,s)+5/4O2(g)===1/4P4O10(s) - ΔH2=-738.5 kJ· mol 1 则白磷转化为红磷的热化学方程式___________________________________________

________________________________________________________________________。 相同的状况下,能量较低的是________;白磷的稳定性比红磷________(填“高”或 “低”)。 解析:依题意求:P4(白磷,s)===4P(红磷,s);ΔH=?可设计如下反应过程:P4(白磷, s)→P4O10(s)→4P(红磷,s);据盖斯定律有 ΔH=ΔH1+4×(-ΔH2)=(-2983.2+4×738.5) - - kJ· mol 1=-29.2 kJ· mol 1, 即白磷转化为红磷是放热反应, 白磷稳定性比红磷低(能量越低 越稳定)。 - 答案:P4(白磷,s)===4P(红磷,s) ΔH=-29.2 kJ· mol 1 红磷 低 13.将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。 炼铁高炉中发生的关键反应如下: C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH=+172.46 kJ/mol Fe2O3+CO― →Fe+CO2 3 若已知:2Fe(s)+ O2(g)===Fe2O3(s) 2 ΔH=-824.21 kJ/mol 根据上面三个热化学方程式,回答下列问题: (1)CO 的燃烧热为______________;写出其热化学方程式________________________。 (2)高炉内 Fe2O3 被 CO 还原为 Fe 的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (3)炼制 1 t(吨)含铁 96%的生铁所需焦炭的理论用量是________t, 实际生产中所需焦炭 远高于理论用量,其原因是____________________________________________________。 解析:由题意:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol ②CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2=+172.46 kJ/mol 3 ③2Fe(s)+ O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3=-824.21 kJ/mol 2 1 ④CO(g)+ O2(g)===CO2(g) ΔH4 2 ⑤Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH5 根据盖斯定律: 1 (1)④= (①-②),所以 2 1 1 ΔH4= (ΔH1-ΔH2)= (-393.5 kJ/mol-172.46 kJ/mol)=-283.0 kJ/mol 2 2 3 3 (2)⑤=①× -③-②× 2 2 3 3 3 所以 ΔH5=ΔH1× -ΔH3-ΔH2× =-393.5 kJ/mol× -(-824.21 kJ/mol)-172.46 2 2 2 3 kJ/mol× =-24.73 kJ/mol 2 (3)根据化学方程式计算理论值,由方程式得: Fe2O3~3CO~3C~2Fe 36 112 x 1 t×96% 36×1 t×96% x= =0.31 t。 112 答案:(1)283.0 kJ/mol 1 CO(g)+ O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/mol 2 (2)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.73 kJ/mol (3)0.31 焦炭没有被充分利用(或其他合理说法)

14.化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以 CO 和 H2 为主的混合气体。这种混合气体 可用于生产甲醇或合成氨。对甲烷而言,有如下两个主要反应: 1 ①CH4(g)+ O2(g)===CO(g)+2H2(g) 2 ΔH1=-36 kJ/mol ②CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH2=+216 kJ/mol 由反应①②推出总反应热为零的总反应方程式③, 并求进料气中空气(O2 的体积分数为 21%)与水蒸气的体积比。 解 析 : 将 ①×6 + ② 得 总 反 应 式 ③ 。 由 于 总 反 应 式 ③ 为 : 7CH4(g) + 3O2(g) + 3 21% 100 V?空气? V?O2? 3 H2O(g)===7CO(g)+15H2(g) ΔH=0;其中 = ,则 = = 。 1 7 V?H2O? 1 V?H2O? 答案:7CH4(g)+3O2(g)+H2O(g)===7CO(g)+15H2(g) ΔH=0 V(空气)∶V(H2O)= 100∶7


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