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◆演练4 工业上冶炼铜的一步反应为Cu2S(s)+2Cu2O(s) 6Cu(s)
+SO2(g),已知下列反应:
①4Cu(s)+O2(g) 2Cu2O(s)
ΔH1=-24.0 kJ·mol-1
②2Cu(s)+S(s) Cu2S(s) ΔH2=-79.5 kJ·mol-1
③S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH3=-296.8 kJ·mol-1
则可得出工业上冶炼铜的反应的ΔH为 (　 )
A.-193.3 kJ·mol-1　　　　B.-387.8 kJ·mol-1
C.+386.6 kJ·mol-1　　D.+193.9 kJ·mol-1
过程的热效应是相同的。因此将化学方程式相加时,ΔH也相加,化 学方程式③―②―①得到Cu2S(s)+2Cu2O(s) 6Cu(s)+SO2(g),所
以该反应的ΔH=ΔH3―ΔH2-ΔH1=-193.3 kJ·mol-1。
[答案]A
【解析】化学反应过程不论是一步完成还是分为数步完成,这个
　　1.误点:书写热化学方程式时不标状态
辨析:热化学方程式由化学方程式和反应热(ΔH)两部分组成,而ΔH 的大小与反应物、生成物的状态有关,如 1 mol 氢气在氧气中燃烧 的反应热,当生成物为液态水时,ΔH=-285.8 kJ·mol-1,而当生成物是水 蒸气时,ΔH=-241.8 kJ·mol-1。由此可见,ΔH的数值一定时,反应物和 生成物的状态就固定了,因此在书写热化学方程式时,忽视反应物和 生成物的状态是错误的。
2.误点:反应热的大小比较不注意正负号
辨析:放热反应的反应热ΔH<0,为负值,放热越多,│ΔH│越大,ΔH越 小;吸热反应的反应热ΔH>0,为正值,吸热越多,ΔH越大。
3.误点:对燃烧热的整体认识不到位
辨析:有人写出表示CO燃烧热的热化学方程式:2CO(g)+O2(g) 2
CO2(g)　ΔH=+566 kJ·mol-1,这是不对的。因为燃烧热:一是反应物的 物质的量为1 mol;二是要生成稳定的化合物;三是放热反应,ΔH<0,且 三个条件要同时满足。所以表示CO燃烧热的热化学方程式应为CO (g)+ O2(g) CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1。
4.误点:可逆反应中反应热的错误计算
辨析:可逆反应的热化学方程式中ΔH表示的是完全反应所放出或吸 收的热量,但因为在一定条件下进行的可逆反应有一定的反应限度, 最终将建立化学平衡,所以不可能完全反应,因此将导致反应中投料 的关系与ΔH的关系不一致。如下题:
已知298 K时,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1, 在相同
条件下,向密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2,达到平衡时放出的热 量为Q1,向另一容积相同的密闭容器中通入0.95 mol N2、2.85 mol H2 和0.1 mol NH3,达到平衡时放出的热量为Q2,则下列关系式中正确的 是 (　 )
A.Q1=Q2=92.4 kJ　　B.Q2C.Q2该题给热化学方程式中的ΔH=-92.4 kJ·mol-1是指1 mol N2(g)和3 mo l H2(g)完全反应时的反应热。而将1 mol N2(g)和3 mol H2(g)在一定 条件下反应,是一个可逆反应,不可能全部反应,故反应放出的热量 应小于92.4 kJ。另一容器中反应建立的平衡与前一容器建立的平 衡应为等效平衡,平衡时各物质的量相等,但由于在第二种情况下, 容器中已有0.1 mol NH3,故反应再生成的NH3较第一种情况少,故Q2 1.化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催 化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:
下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是 (　 )
A.该过程表明,在化学反应中存在化学键的断裂与生成
B.在催化剂的作用下,反应物的化学键变得容易断裂
C.过程②需吸收能量,过程③则放出能量
D.常温下该反应难以进行,是因为常温下生成物的化学键难以形 成
[答案]D
2.乙醇属于可再生资源,通过乙醇制取氢气具有良好的应用前景。 已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线:
Ⅰ.水蒸气催化重整:CH3CH2OH(g)+H2O(g)
4H2(g)+2CO(g)　ΔH=+255.58 kJ·mol-1
Ⅱ.部分催化氧化:CH3CH2OH(g)+ O2(g)
3H2(g)+2CO(g)　ΔH=+13.76 kJ·mol-1
则下列说法中错误的是 (　 )
A.氢气作为能源,具有燃烧热值高、无污染等优点
B.制取等量的H2,Ⅰ路线消耗的能量大于Ⅱ路线
C.由上述两路线可求算H2(g)+ O2(g) H2O(g)的焓变
D.等质量的乙醇和氢气完全燃烧,氢气耗氧量更少
[答案]D
3.已知下列四个变化的焓变ΔH1~ΔH4:
H2(g)+ O2(g) H2O(g)　ΔH1
H2(g)+ O2(g) H2O(l)　ΔH2
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3
H2O(l) H2O(g)　ΔH4
下列关于它们的表述中正确的是 (　 )
A.ΔH4=ΔH2-ΔH1
B.ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4均为负值
C.ΔH1=ΔH2
D.ΔH1>ΔH3
[答案]D
4.已知常温时,反应①C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)的ΔS=+120.55 J·mol-1
·K-1,其焓变如图 Ⅰ 所示,反应②H2(g)+ O2(g) H2O(g)的焓变如图
Ⅱ所示,下列有关说法中正确的是 (　 )
A.C2H4(g)和H2(g)的能量总和比C2H6(g)低
B.要使反应①向正反应方向进行,可采用低温条件
C.提供适当催化剂,反应②在低温下也能发生
D.反应:2C2H6(g)+O2(g) 2C2H4(g)+2H2O(g)的焓变为-104.88 kJ·
mol-1
[答案]C
5.已知反应:
①101 kPa时,2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-b kJ·mol-1(a、b均为正
数)
下列结论中正确的是 (　 )
A.H2的燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1
B.a=2b
C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O可放出b kJ热量
D.1 mol H2与 mol O2所具有的能量比1 mol H+(aq)与1 mol OH-(aq)
所具有的能量低
【解析】由①知H2的燃烧热ΔH=- kJ·mol-1,A项错误;H2燃烧生成1
mol H2O(l)放出的热量要大于酸碱中和生成1 mol H2O(l)放出的热 量,故B、D两项错误;只有C项正确。
[答案]C
6.现有下列热化学方程式:
①C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) 　ΔH2=-566 kJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-890 kJ·mol-1
④CH3CH2OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)ΔH4=-1367 kJ· mol-1
下列说法中正确的是 (　 )
A.ΔH4>ΔH3>ΔH2>ΔH1
B.25 ℃时,1 mol甲烷比1 mol乙醇充分燃烧放出的热量多
C.25 ℃时,12 g C(s)比12 g CH4充分燃烧放出的热量少
D.C(s)不完全燃烧的热化学方程式为2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH
=-172.5 kJ·mol-1
[答案]C
7.正丁烷在一定条件下可以按两种方式分解:C4H10 C2H6+C2H4,C4
H10 CH4+C3H6。已知有关气体的燃烧热如下表:
现对正丁烷分解后的混合气体(不含丁烷)进行研究,下列说法中正 确的是 (　 )
A.异丁烷的燃烧热ΔH应为-2900 kJ·mol-1
B.正丁烷燃烧的热化学方程式可表示为C4H10(g)+6.5O2(g) 4C
O2(g)+5H2O(g)　ΔH=-2900 kJ·mol-1
气体 CH4 C2H6 C2H4 C3H6 正丁烷
燃烧热
ΔH/kJ·mol -1 -Q1 -Q2 -Q3 -Q4 -2900
C.若Q1+Q4>2900,则说明正丁烷裂化为甲烷和丙烯是吸热反应
D.由题意可推知Q2+Q3>Q1+Q4
【解析】异丁烷与正丁烷的燃烧热不相等,A项错误;燃烧热是指 生成液态水时释放的能量,故B项错误;C4H10 CH4+C3H6的ΔH=(-
2900+Q1+Q4)kJ·mol-1,若Q1+Q4>2900,ΔH>0,上述反应吸热,故C项正 确;由于不能确定C4H10 C2H6+C2H4和C4H10 CH4+C3H6两个
反应的ΔH,故Q2+Q3与Q1+Q4的大小无法比较,D项错误。
[答案]C
8.反应:A2+B2 2AB　ΔH=Q kJ·mol-1在不同温度和压强下,产物A
B在平衡混合气体中的体积分数随时间的变化情况如图所示,其中a 为500 ℃时的情况,b为300 ℃时的情况,c为300 ℃时从t3时刻开始向 容器加压的情况。已知Q的绝对值为200,则下列表示该反应的热化 学方程式中可能正确的是 (　 )
A.A2(g)+B2(s) 2AB(g)　ΔH=+200 kJ·mol-1
B.A2(l)+B2(g) 2AB(g)　ΔH=-200 kJ·mol-1
C.A2+B2 2AB　ΔH=+200 kJ·mol-1
D. A2(g)+ B2(g) AB(g)　ΔH=-100 kJ·mol-1
[答案]B
9.在298 K、1.01×105 Pa下,将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L-1NaOH溶 液中充分反应,测得反应放出x kJ的热量。相同条件下,将1 mol CO2 通入1 L 2 mol· NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量,则CO2与Na
OH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是 (　 )
A.CO2(g)+OH-(aq) HC (aq) ΔH=-(2y-x) kJ·mol-1
B.CO2(g)+OH-(aq) HC (aq) ΔH=(4x-y) kJ·mol-1
C.CO2(g)+OH-(aq) HC (aq) ΔH=-(4x-y) kJ·mol-1
D.题中所给数据无法计算反应热
【解析】根据碳元素和钠元素守恒,第一种情况反应的化学方程 式为2CO2+3NaOH Na2CO3+NaHCO3+H2O可得热化学方程式:2
CO2(g)+3NaOH(aq) Na2CO3(aq)+NaHCO3(aq)+H2O(l)　ΔH=-4x
kJ·mol-1　①;同理第二种情况的热化学方程式为CO2(g)+2NaOH(a q)
Na2CO3(aq)+H2O(l)　ΔH=-y kJ·mol-1　②;
①-②得CO2(g)+NaOH(aq) NaHCO3(aq)　ΔH=-(4x-y)kJ·mol-1,C
项正确。
[答案]C
10.恒温恒容时,硫可发生如下转化,其反应过程和能量关系如图所示 。[已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1]
请回答下列问题:
(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:　　　　　　　　　 　　　　　　 。
(2)ΔH2=　　　　 kJ·mol-1。
(3)恒温恒容时,1 mol SO2和2 mol O2充分反应,放出热量的数值比|ΔH 2|　　　 (填“大”、“小”或“相等”)。
(4)将Ⅲ中的混合气体通入足量的NaOH溶液中,消耗NaOH的物质的 量为　　 ,若溶液中发生了氧化还原反应,则该过程的离子方程式 为　　　　　　　　 。
[答案](1)S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1
(2)-78.64
(3)大
(4)2 mol;2SO2+O2+4OH- 2S +2H2O(或2S +O2 2S )
11.工业上制甲醛(结构式为 )常用如下两种方法:
方法Ⅰ:CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)
ΔH1=+92.1 kJ·mol-1
方法Ⅱ:CH3OH(g)+ O2(g) HCHO(g)+H2O(g) ΔH2=-149.7 kJ·mo
l-1
(1)反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH=　　　 ,对于该反应,当有
1.204×1023个H—O键形成时,放出　　　 kJ的能量。
(2)下表是一些化学键的键能:
化学键 C—H C—O O—H H—H C O
键能/
kJ·mol-1 413 351 463 436 745
依据上表数据,可求出反应CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)的ΔH=
　　 ,该数据与上述实验数据　　 (填“相同”或“不同”),实 际应用时应当采用的数据是　　　　　　　　 。
(3)绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。反应　　　　 (填 “Ⅰ”或“Ⅱ”)制甲醛原子利用率更高。
[答案](1)-483.6 kJ·mol-1;24.18
(2)+46 kJ·mol-1;不同;+92.1 kJ·mol-1
(3)Ⅰ
12.化工生产中用烷烃和氧气或水蒸气反应可得到以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 以下两个主要反应:
①CH4(g)+ O2(g) CO(g)+2H2(g)
ΔH1=-36 kJ·mol-1
②CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
ΔH2=+216 kJ·mol-1
(1)反应②中参加反应的CH4(g)与H2O(g)的总能量　　　　　 (填 “>”、“<”或“=”)生成的CO(g)与H2(g)的总能量。
(2)若氧气和水蒸气的混合气体中氧气的物质的量分数为x,请填写
下列空白:
(3)若此化工生产中反应的能量在利用过程中不计损耗,为使能量实 现零排放和零补充,则进料气中水蒸气与空气(O2的体积分数为20%) 的体积之比为1∶　　 。
序号 x(O2) 反应①的
ΔH/
kJ·mol-1 反应②的
ΔH/
kJ·mol-1 反应的总
ΔH/
kJ·mol-1
Ⅰ 0.2 -18
Ⅱ -36 +72
序号 x(O2) 反应①的
ΔH/
kJ·mol-1 反应②的
ΔH/
kJ·mol-1 反应的总
ΔH/
kJ·mol-1
Ⅰ +216 +198
Ⅱ 0.5 +108
问题1:化学反应的复杂性决定了化学方程式中计量数的复杂性。 对于化学反应:8KMnO4+15KI+17H2SO4 8MnSO4+5I2+5KIO3+9
K2SO4+17H2O,请判断该反应中作氧化剂的物质为　　　　　　 　　 (写化学式),如果该反应的化学方程式中I2和KIO3的化学计 量数不是5,可能的配平还有很多组。请你写出I2与KIO3的化学计 量数之比为1∶3的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 。
问题2:不同的化学反应所进行的快慢和程度千差万别,在复杂的反 应中,要考虑反应的先后顺序。已知反应:N +Al +2H2O Al
(OH)3↓+NH3·H2O,向含有等物质的量的N 、Al3+、H+、Cl-的混合
溶液中,慢慢滴加NaOH溶液直至过量,并不断搅拌,依次发生了数 个离子反应。其中:
(1)第二个离子反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　 　　　 。
(2)最后一个离子反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　 。
问题3:1840年,盖斯根据一系列实验事实得出规律:若一个反应可 以分步进行,则各步反应的反应热的总和与这个反应一次发生时 的反应热相同。这是在各反应处于相同条件下完成时的有关反应 热的重要规律。已知298 K时下列反应的热化学方程式:
NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)　ΔH=-176.0 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.2 kJ·mol-1
H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)　ΔH=-184.6 kJ·mol-1
则反应:N2(g)+4H2(g)+Cl2(g) 2NH4Cl(s)的反应热ΔH=　　　
　 kJ·mol-1。
[答案]问题1:KMnO4;4KMnO4+5KI+7H2SO4 4MnSO4+I2+3KIO3
+3K2SO4+7H2O
问题2:(1)Al3++3OH- Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3+OH- Al +2H2O
问题3:-628.8
14.CH4、H2、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式为:
CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.8 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-572 kJ·mol-1
C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393 kJ·mol-1
(1)在深海中存在一种甲烷细菌,它们依靠酶使甲烷与O2作用而产生 的能量存活,甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水,放出的能 量　　　　 (填“>”、“<”或“=”)890.8 kJ。
(2)相同质量的CH4、H2、C在氧气中充分燃烧,释放能量从多到少的 顺序是　　　　　　　　　　 。
(3)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气):CH4 +CO2 2CO+2H2,1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量,则:
①下图能表示该反应过程中能量变化的是　 (填字母)。
②若将物质的量均为1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中,体系 放出的热量随时间的变化如图所示,则CH4的转化率为　　　　 。
(4)C(s)与H2(g)不反应,所以C(s)+2H2(g) CH4(g)的反应热无法直
接测量,但通过上述反应可求出C(s)+2H2(g) CH4(g)的反应热ΔH
=　　　　　　　 。
(5)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点,下列关于上述
三种物质的研究方向中可行的是　　　　　　 (填字母)。
A.寻找优质催化剂,使CO2与H2O反应生成CH4与O2,并放出热量
B.寻找优质催化剂,在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C.寻找优质催化剂,利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4 合成合成气
D.将固态碳合成为C60,以C60作为燃料
[答案](1)=
(2)H2>CH4>C
(3)①D
②63%
(4)-74.2 kJ·mol-1
(5)C

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