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题型整合练　反应热知识的综合应用
题型一　与能量相关的图像分析
1.25 ℃、101 kPa时,有关物质的能量转化如图。已知RO2(g)是R的稳定氧化物,热值是指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量。下列说法不正确的是 (　　)
A.25 ℃、101 kPa时,1 mol R(s)完全燃烧放出393.5 kJ热量
B.若RO的摩尔质量为28 g·mol-1,则该条件下RO的热值约为10.1 kJ·g-1
C.转化Ⅱ的热化学方程式为2RO(g)+O2(g) RO2(g)　ΔH=-282.9 kJ·mol-1
D.由R(s) RO(g)的热化学方程式为2R(s)+O2(g) 2RO(g)　ΔH=-221.2 kJ·mol-1
2.“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,ΔH4为 (　　)
A.+533 kJ·mol-1　　　　B.+686 kJ·mol-1
C.+838 kJ·mol-1　　　　D.+1143 kJ·mol-1
3.化学反应放出或吸收的能量称为反应热。反应热(ΔH)又因化学反应的分类给予不同的名称。如我们学过的摩尔燃烧焓(ΔHc),又如由稳定单质化合生成1 mol纯物质的热效应称为生成热(ΔHf),气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能(ΔHb)。如图分别表示1 mol H2O、1 mol CO2分解时的能量变化情况。下列说法正确的是 (　　)
　
A.H2O(g)的生成热:ΔHf=+243 kJ·mol-1
B.CO(g)的摩尔燃烧焓:ΔHc=-570 kJ·mol-1
C.O—H键的键能:ΔHb=436 kJ·mol-1
D.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-42 kJ·mol-1
4.镁和卤素单质(X2)反应的相对能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.热稳定性:MgF2(s)>MgCl2(s)>MgBr2(s)>MgI2(s)
B.标准状况下22.4 L F2(g)与足量的Mg充分反应,吸热1 124 kJ
C.由MgCl2制取Mg的过程中,需要放出热量
D.由图可知,MgBr2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+Br2(l)　ΔH=-117 kJ·mol-1
5.在标准状况下,将指定单质生成1 mol化合物的热效应称为该化合物的生成焓,符号为Δf。由下图所给的数据可得,下列说法正确的是 (　　)
A.生成NaF(s)时放出热量最多,故化合时反应速率最快
B.2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)　ΔH=+822 kJ·mol-1
C.NaI的热稳定性比NaBr高
D.由图可知,此条件下NaBr(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为2NaBr(s)+Cl2(g) 2NaCl(s)+Br2(l)　ΔH=+100 kJ·mol-1
6.AlH3是一种储氢材料,可作为固体火箭推进剂。通过激光加热引发AlH3的燃烧反应之后,AlH3燃烧时的温度随时间变化关系如图所示。
燃烧不同阶段发生的主要变化如下:
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
下列分析正确的是 (　　)
A.AlH3燃烧需要激光加热引发,所以AlH3燃烧是吸热反应
B.其他条件相同时,等物质的量的Al(s)和Al(g),Al(s)燃烧放出的热量大于Al(g)燃烧放出的热量
C.在反应过程中,a点时物质所具有的总能量最低
D.2AlH3(s)+3O2(g) Al2O3(s)+3H2O(l)　ΔH=ΔH1+3ΔH2+2ΔH3+2ΔH4
7.已知:298 K、101 kPa时,1 mol相关物质的相对能量如图所示。
(1)写出C2H4(g)完全燃烧生成气态水的热化学方程式:　　　　　　。
(2)1 g H2(g)完全燃烧生成液态水放出的热量是　　　　。
(3)相同条件下,C2H4的稳定性比C2H6　　　(填“强”或“弱”);等物质的量的C2H4和C2H6完全燃烧,放热较多的是　　　　。
(4)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)是　　(填“吸热”或“放热”)反应。
题型二　信息型热化学方程式的书写
8.回答下列问题:
(1)CO2与H2在某催化剂的作用下反应,如图所示:
断开1 mol化学键所需要吸收的能量(kJ)如表所示:
436 326 803 464 414
写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)用O2氧化HCl制取Cl2,可提高效益,减少污染,反应如下:
4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115.4 kJ·mol-1
上述反应在同一反应器中,通过控制合适条件,分两步循环进行,其原理如图:
已知过程Ⅰ反应为2HCl(g)+CuO(s) CuCl2(s)+H2O(g)　ΔH=-120.4 kJ·mol-1,过程Ⅱ反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(3)LiBH4是近年来常用的储氢材料。2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图如下:
则Mg(s)与B(s)反应生成MgB2(s)的热化学方程式是　　　　　　　。
题型三　反应热知识的综合考查
9.研究化学反应过程与能量变化的关系具有重要意义。回答下列问题:
(1)CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]的能量变化如图1所示,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
(2)C6H6(苯,l)在O2(g)中燃烧生成CO(g)和H2O(g)的ΔH难以测量,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。已知CO的标准摩尔燃烧焓,若想计算ΔH,还需要知道　　　　　　　　　　　　　　(写出热化学方程式,焓变用ΔH'表示)。
(3)H2(g)与F2(g)反应生成HF(g)过程中的能量变化如图2所示,仿照图1,在图3中画出该反应的能量—反应历程曲线图(标出该反应的焓变)。
(4)图4表示ⅥA族的O、S、Se、Te在生成1 mol气态氢化物时的焓变数据,根据数据可确定c代表　　　(填元素符号)的氢化物,写出H2Te发生分解反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
1.C 2.C 3.D 4.A 5.B 6.C
1.C　25 ℃、101 kPa时,RO2(g)是R的稳定氧化物,由题图可知1 mol R(s)完全燃烧放出393.5 kJ热量,A正确;1 mol RO(g)和0.5 mol O2(g)反应生成1 mol RO2(g)放出282.9 kJ热量,若RO的摩尔质量为28 g·mol-1,则该条件下RO的热值为≈10.1 kJ·g-1,B正确;根据图像得转化Ⅱ的热化学方程式为2RO(g)+O2(g) 2RO2(g)　ΔH=-565.8 kJ·mol-1,C错误;根据题图可知,1 mol R(s)反应转化为1 mol RO(g)时放出的热量为393.5 kJ-282.9 kJ=110.6 kJ,所以热化学方程式为2R(s)+O2(g) 2RO(g)　ΔH=-221.2 kJ·mol-1,D正确。
2.C　根据循环过程示意图中的物质转化和能量变化,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;则⑤+①-⑥-②+③得④,得到ΔH4=+838 kJ·mol-1。
3.D　H2O(g)的生成热ΔHf=-243 kJ·mol-1,A错误;CO(g)的摩尔燃烧焓ΔHc=-285 kJ·mol-1,B错误;根据图示,H—H键的键能为436 kJ·mol-1、OO键的键能为494 kJ·mol-1,H2O(g) O2(g)+H2(g)　ΔH=+243 kJ·mol-1,ΔH=反应物总键能-生成物总键能,1 mol H2O中含2 mol O—H键,O—H键的键能ΔHb=(+243+436+494×) kJ·mol-1÷2=463 kJ·mol-1,C错误;①CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-285 kJ·mol-1,②H2O(g) O2(g)+H2(g)　ΔH=+243 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①+②得CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-42 kJ·mol-1,D正确。
解题技法
在求解C项时,还可根据H2O(g) 2H(g)+O(g)　ΔH=(243+436+247) kJ·mol-1=926 kJ·mol-1,1个H2O分子中存在2个O—H键,则O—H键的键能ΔHb==463 kJ·mol-1。
4.A　由图可知,1 mol卤化镁的能量大小顺序为MgI2(s)>MgBr2(s)>MgCl2(s)>MgF2(s),能量越低越稳定,则热稳定性的大小顺序为MgF2(s)>MgCl2(s)>MgBr2(s)>MgI2(s),A正确;由图可知,氟气和镁的反应为放热反应,B错误;由MgCl2制取Mg,需要吸收能量,C错误;生成氯化镁、溴化镁的热化学方程式分别为Mg(s)+Cl2(g) MgCl2(s)　ΔH=-641 kJ·mol-1,Mg(s)+Br2(g) MgBr2(s)　ΔH=-524 kJ·mol-1,由盖斯定律可知,两式联立可得MgBr2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+Br2(g)　ΔH=-117 kJ·mol-1,等质量的液溴的能量低于气态溴,则溴化镁(s)与氯气发生置换反应生成液溴和MgCl2(s)的焓变小于-117 kJ·mol-1,D错误。
5.B　反应快慢与反应焓变的大小没有必然的关系,A错误;由题图信息可知,NaCl(s)的Δf=-411 kJ·mol-1,2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)　ΔH=+822 kJ·mol-1,B正确;相同物质的量的NaI具有的总能量高于NaBr,能量越高越不稳定,故NaI的热稳定性比NaBr低,C错误;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错误。
6.C　AlH3燃烧是放热反应,A项错误;其他条件相同时,等物质的量的Al(s)具有的能量比Al(g)小,所以等物质的量的Al(s)和Al(g),Al(s)燃烧放出的热量小于Al(g)燃烧放出的热量,B项错误;在反应过程中,a点时温度最高,说明此时放出的热量最多,生成物所具有的总能量比前面反应中都低,C项正确;给已知变化编号如下:①为2AlH3(s) 2Al(s)+3H2(g)　ΔH1、②为H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH2、③为Al(s) Al(g)　ΔH3、④为Al(g)+O2(g) Al2O3(s)　ΔH4,利用盖斯定律,将①+②×3+③×2+④×2得:2AlH3(s)+3O2(g) Al2O3(s)+3H2O(g)　ΔH=ΔH1+3ΔH2+2ΔH3+2ΔH4,D项错误。
7.答案　(1)C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-1 322 kJ/mol　(2)143 kJ　(3)弱　C2H6　(4)放热
解析　(1)ΔH=生成物总能量-反应物总能量。根据图像,1 mol C2H4(g)的相对能量为52 kJ,1 mol O2(g)的相对能量为0 kJ,1 mol CO2(g)的相对能量为-393 kJ,1 mol H2O(g)的相对能量为-242 kJ,所以C2H4(g)完全燃烧生成气态水的热化学方程式为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)的相对能量为-286 kJ,1 mol(2 g) H2(g)完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量,1 g H2完全燃烧生成液态水放出的热量是143 kJ。
(3)由题图可知,相同条件下等物质的量的C2H6(g)的相对能量比C2H4(g)低,能量越低越稳定,故C2H6比C2H4稳定性强。由题图可知,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,则相同条件下等物质的量的C2H4和C2H6完全燃烧,放热较多的是C2H6。
(4)反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=[-393+0-(-110)-(-242)] kJ/mol=-41 kJ/mol,所以该反应为放热反应。
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)根据图示可写出化学方程式:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),由题图可知图形与化学键对应关系为:
、、CO、、;ΔH=断裂化学键所吸收的总能量-形成化学键所放出的总能量=[(2×803+3×436)-(3×414+326+3×464)] kJ·mol-1=-46 kJ·mol-1。
(2)由图可知,过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)+O2(g) 2CuO(s)+2Cl2(g),根据盖斯定律,总反应式-2×过程Ⅰ反应=过程Ⅱ反应,则2CuCl2(s)+O2(g) 2CuO(s)+2Cl2(g)　ΔH=[(-115.4)-(-120.4)×2] kJ·mol-1=+125.4 kJ·mol-1。
(3)根据图示可写出下列热化学方程式:
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;
根据盖斯定律,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)难以控制含C产物只有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)从图1中可以看出,反应物总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应,该反应的热化学方程式为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)中燃烧的热化学方程式2C6H6(苯,l)+15O2(g) 12CO2(g)+6H2O(g)　ΔH'时,又已知CO的标准摩尔燃烧焓,可以通过盖斯定律计算ΔH。
(3)图2中1 mol H2(g)与1 mol F2(g)断键所吸收的总能量为(154+436) kJ=590 kJ,2 mol H原子和2 mol F原子形成2 mol HF(g)所释放的能量为2×565 kJ=1 130 kJ,ΔH=590 kJ/mol-1 130 kJ/mol=-540 kJ/mol,其反应的能量—反应历程曲线图可表示为:
。
(4)根据非金属性越强越容易与氢气化合生成相应氢化物,ⅥA族元素中非金属性从上到下依次减弱,由此可知图中c代表S的氢化物;图中形成H2Te时为吸热反应,所以H2Te分解为放热反应,其反应的热化学方程式为H2Te(g) H2(g)+Te(s)　ΔH=-154 kJ/mol。
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