H2(g) CO(g) CH4(g)
-285.8 -283.0 -890.3
已知1 mol H2O(g)转变生成1 mol H2O(l)时放出热量44.0 kJ。下列CH4和水蒸气在高温下反应得到H2和CO的热化学方程式正确的是 ( ) A.CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
-1
ΔH1=+206.1 kJ·mol B.CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
-1
ΔH2=-206.1 kJ·mol C.CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
-1
ΔH3=+365.5 kJ·mol D.CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
-1
ΔH4=-365.5 kJ·mol
【解析】选A。根据提供信息可以写出下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)H2O(l)
-1
ΔH1=-285.8 kJ·mol
②CO(g)+O2(g)CO2(g)
-1
ΔH2=-283.0 kJ·mol ③CH4(g)+2O2(g)④H2O(g)
CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-890.3 kJ·mol
-1
-1
H2O(l) ΔH4=-44.0 kJ·mol
CO(g)+3H2(g) ΔH=
-1
-1
根据盖斯定律,由③+④-②-①×3可得CH4(g)+H2O(g)
-1
ΔH3+ΔH4-ΔH2-ΔH1×3=-890.3 kJ·mol-44.0 kJ·mol+283.0 kJ·mol+ 285.8 kJ·mol×3=206.1 kJ·mol。
3.有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是 ( )
-1
-1
A.H2O的分解反应是放热反应 B.氢能源已被普遍使用
C.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量 D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值 【解析】选C。2H2O
2H2↑+O2↑是吸热反应,说明2 mol H2O的能量低于2 mol H2 和1 mol O2
的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输,所以氢能源利用并未普及,但发展前景广阔。
4.在298 K、1.01×10 Pa下,将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L NaOH溶液中充分反应,测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下,1 mol CO2通入1 L
2 mol·L NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量。则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是 ( ) A.CO2(g)+NaOH(aq)
-1
-1
5
-1
NaHCO3(aq)
ΔH=-(2y-x) kJ·mol B.CO2(g)+NaOH(aq)
-1
NaHCO3(aq)
ΔH=-(2x-y) kJ·mol C.CO2(g)+NaOH(aq)
-1
NaHCO3(aq)
ΔH=-(4x-y) kJ·mol D.2CO2(g)+2NaOH(l)
-1
2NaHCO3(l)
ΔH=-(8x-2y) kJ·mol
【解析】选C。0.5 mol CO2与0.75 mol NaOH反应生成0.25 mol Na2CO3和
0.25 mol NaHCO3,反应所放出的热量为x kJ,则生成1 mol Na2CO3和1 mol NaHCO3放出4x kJ的热量。1 mol CO2通入2 mol NaOH溶液中生成1 mol Na2CO3,放出
y kJ的热量,则1 mol CO2与1 mol NaOH的溶液反应生成1 mol NaHCO3所放出的热量为(4x-y)
kJ。D项中NaOH和NaHCO3的状态标错了。 【加固训练】
(2019·长沙模拟)对于:2C4H10(g)+13O2(g)-5 800 kJ·mol的叙述错误的是 ( )
A.该反应的反应热为ΔH=-5 800 kJ·mol,是放热反应 B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C.该反应为丁烷燃烧的热化学方程式,由此可知丁烷的燃烧热为5 800 kJ·mol
-1
-1
-1
8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=
D.该式的含义为:25 ℃、101 kPa下,2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5 800 kJ
【解析】选C。反应的ΔH=-5 800 kJ·mol,即焓变小于零,则反应是放热反应,故A正确;焓变的影响因素:物质的状态、物质的量的多少以及物质前面化学计量数的大小,故B正确;燃烧热的含义:完全燃烧1 mol纯物质生成最稳定的氧化物所放出的能量,即丁烷的燃烧热为2 900 kJ·mol,故C错误;热化学方程式的含义:25 ℃、101 kPa下,2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5 800 kJ,故D正确。 二、非选择题
5.(1)(2019·北京高考 )甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是 ____________________________________。 ②已知反应器中还存在如下反应: ⅰ.CH4(g)+H2O(g)ⅱ.CO(g)+H2O(g)ⅲ.CH4(g)……
ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用______反应的ΔH。 (2)(2019·全国卷Ⅰ)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程。我国学
CO(g)+3H2(g) ΔH1 CO2(g)+H2(g) ΔH2
-1
-1
C(s)+2H2(g) ΔH3
者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=________eV。写出该步骤的化学方程式__ ______。
【解析】(1)①已知反应物为CH4和H2O(g),生成物为H2和CO2,且物质的量之比为4∶1,据此结合质量守恒定律即可写出化学方程式。
②根据盖斯定律,ⅰ式+ⅱ式可得:CH4(g)+2H2O(g)式)-ⅲ式可得:C(s)+2H2O(g)得:CH4(g)+CO2(g)得:C(s)+CO2(g)C(s)+2H2O(g)
CO2(g)+4H2(g) ΔH1+ΔH2,则(ⅰ式+ⅱ
CO2(g)+2H2(g) ΔH;ⅰ式-ⅱ式可
2CO(g)+2H2(g) ΔH1-ΔH2,则(ⅰ式-ⅱ式)-ⅲ式可2CO(g) ΔH。因此,要求反应ⅲ式的ΔH3,还必须利用反应CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)
2CO(g)的ΔH。
(2)根据图象,初始时反应物的总能量为0,反应后生成物的总能量为-0.72 eV,则ΔH=-0.72 eV,即ΔH小于0。由图象可看出,反应的最大能垒在过渡态2,则此能垒E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH·+H·+H2O·和结束时生成物COOH·+2H·+OH·,可得反应的方程式为COOH·+H·+H2O·答案:(1)①CH4+2H2O②C(s)+2H2O(g)
4H2+CO2
CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)
2CO(g)
H·+OH·)
COOH·+2H·+OH·(或H2O·
H·+OH·)。
(2)小于 2.02 COOH·+H·+H2O·COOH·+2H·+OH·(或H2O·
6.已知火箭发射是以联氨(N2H4)为燃料,NO2为推进剂,燃烧生成氮气和水蒸气为动力的。已知: N2(g)+2O2(g)N2H4(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol① N2(g)+2H2O(g)
-1
-1
ΔH=-534 kJ·mol② H2O(g)2H2O2(l)
H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol 2H2O(l)+O2(g)
-1
-1
③
ΔH=-196.4 kJ·mol④
H2(g)+F2(g)HF(g)
-1
ΔH=-269 kJ·mol⑤
H2(g)+O2(g)H2O(g)
-1
ΔH=-242 kJ·mol⑥ 请回答下列问题:
(1)对N2H4和NO2反应的说法不正确的是________。 A.N2H4与NO2反应时NO2作氧化剂 B.氮气既是氧化产物,又是还原产物
C.生成1 mol N2转移8 mol电子 D.该反应的热化学方程式为 2N2H4(g)+2NO2(g)
3N2(g)+4H2O(g)
-1
ΔH=-1 135.7 kJ·mol
(2)以往也曾用H2O2为助燃剂。试写出N2H4和H2O2反应生成气态水的热化学方程式:____________________。
若生成1 mol液态水,放出热量________ kJ。
(3)有人认为若用氟气代替NO2作氧化剂,则反应释放的能量更大。 试写出联氨与氟气反应的热化学方程式:______________________。
【解析】(1) NO2是氧化剂,N2既是还原产物又是氧化产物,若生
成3 mol N2则转移8 mol电子,若生成1 mol N2转移电子数为 mol,所以A、B两项正确,C项错误。由2×②-①可得,2N2H4(g)+2NO2(g)正确。
(2)由②+④-③×2可得,N2H4(g)+2H2O2(l)
-1
3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 135.7 kJ·mol,D项
-1
N2(g)+4H2O(g) ΔH=
N2(g)+4H2O(l)
-642.4 kJ·mol。由②+④+③×2可得,N2H4(g)+2H2O2(l)ΔH=-818.4 kJ·mol,所以生成1 mol H2O(l)时放热(3)由②+⑤×4-⑥×2可得,N2H4(g)+2F2(g)-1 126 kJ·mol。 答案:(1)C (2)N2H4(g)+2H2O2(l)
-1
-1
-1
=204.6 kJ。
N2(g)+4HF(g) ΔH=
N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-642.4 kJ·mol 204.6 (3)N2H4(g)+2F2(g)
-1
N2(g)+4HF(g)
ΔH=-1 126 kJ·mol
2021版高考化学一轮复习课时分层提升练十八化学能与热能(含解析)新人教版
