化学反应的热效应
(时间：45分钟 满分：100分)
考 点
题 号
反应热及焓变的分析判断
1、2、4、5、9、10
热化学方程式的书写与判断
3、8
盖斯定律的应用、反应热的计算
6、7、11
一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意)
1．下列关于能量的变化及反应热的说法中正确的是 ( )。
A．任何化学反应都有反应热
B．有些化学键断裂时吸收能量，有些化学键断裂时放出能量
C．新化学键的形成不一定放出能量
D．有热量变化的反应一定有化学键的断裂与形成
答案 A
2．(2012·哈尔滨模拟)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是 ( )。
A．每生成2分子AB吸收b kJ热量
B．该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1
C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D．断裂1 mol A—A和1 mol B—B键，放出a kJ能量
解析 由图示可知生成物总能量高于反应物总能量，C错；1 mol A2(g)与1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收(a－b)kJ热量，A错，B正确；化学键断裂吸收能量，D错。
答案 B
3．向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L－1盐酸时，放出的热量为2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为 ( )。
A．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－2.92 kJ·mol－1
B．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－18 kJ·mol－1
C．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－73 kJ·mol－1
D．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－0.72 kJ·mol－1
解析 这道题要求学生自己写出正确的热化学方程式，根据目标反应利用盖斯定律进行计算。根据题述条件可得如下热化学方程式：Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)＋2H＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－128 kJ·mol－1①，OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l) ΔH＝－55 kJ·mol－1②，根据盖斯定律：①－2×②可得：Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－18 kJ·mol－1
答案 B
4．(2013·广元模拟)已知热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)。下列说法正确的是
( )。
A．相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)
所具有的能量
B．将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出热量为
Q kJ
C．增大压强或升高温度，该反应过程放出更多的热量
D．如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，则此
过程中有2 mol SO2(g)被氧化
解析 由于SO2和O2反应放热，所以相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量，A错误。SO2和O2的反应是可逆反应，将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，参加反应的SO2小于2 mol，放出的热量小于Q kJ，B错误。增大压强，该平衡向正反应方向移动，放出热量更多，升高温度，该平衡向逆反应方向移动，放出热量减少，C错误。
答案 D
5．为探究NaHCO3、Na2CO3和盐酸(以下盐酸浓度均为1 mol·L－1)反应过程中的热效应，实验测得如下数据：
序号
35 mL试剂
固体
混合前
温度/℃
混合后
温度/℃
①
水
2.5 g NaHCO3
20.0
18.5
②
水
3.2 g Na2CO3
20.0
24.3
③
盐酸
2.5 g NaHCO3
20.0
16.2
④
盐酸
3.2 g Na2CO3
20.0
25.1
由此得出的结论正确的是 ( )。
A．Na2CO3溶液与盐酸的反应是吸热反应
B．NaHCO3溶液与盐酸的反应是放热反应
C．20.0 ℃时，含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于25.1 ℃
D．20.0 ℃时，含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低
于16.2 ℃
解析 实验②④说明Na2CO3溶液与盐酸的反应是放热反应，A错误；实验①③说明NaHCO3溶液与盐酸的反应是吸热反应，B错误；由实验②可知，碳酸钠固体溶于水会放热，而C项缺少了这个放热的过程，因而放出的热量少于实验④，则温度低于25.1 ℃，该项正确；同理，由实验①③判断，D项错误。
答案 C
6．(2013·自贡质检)将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知：
TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)
ΔH＝＋140.5 kJ·mol－1
C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g)
ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s，石墨)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是 ( )。
A．＋80.5 kJ·mol－1 B．＋30.0 kJ·mol－1
C．－30.0 kJ·mol－1 D．－80.5 kJ·mol－1
解析 认真观察已知反应和目标反应，将已知反应分别记为①、②，应用盖斯定律，由反应①＋②×2即可解题。
答案 D
7．(2013·淮南模拟)一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量161.9 kJ，经测定完全吸收生成的CO2需消耗5 mol·L－1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下热化学方程式：
C4H10(g)＋13/2O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH为 ( )。
A．＋2 590.4 kJ·mol－1 B．－2 590.4 kJ·mol－1
C．＋1 295.2 kJ·mol－1 D．－1 295.2 kJ·mol－1
解析 据题意，放出161.9 kJ热量时生成的CO2的物质的量为5 mol·L－1×0.1 L÷2＝0.25 mol，所以ΔH＝－161.9 kJ·mol－1×16＝－2 590.4 kJ·mol－1。
答案 B
二、非选择题(本题共4个小题，共58分)
8．(15分)(原创题)(1)已知：
①Fe(s)＋O2(g)===FeO(s)
ΔH1＝－272.0 kJ·mol－1；
②2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)
ΔH2＝－1 675.7 kJ·mol－1。
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
某同学认为，铝热反应可用于工业炼铁，你的判断是________(填“能”或“不能”)，你的理由是___________________________________________
________________________________________________________________。
(2)反应物与生成物均为气态的某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为A、B，如图所示。
①据图判断该反应是________(填“吸”或“放”)热反应，当反应达到平衡后，其他条件不变，升高温度，反应物的转化率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②其中B历程表明此反应采用的条件为________(填字母)。
A．升高温度 B．增大反应物的浓度
C．降低温度 D．使用催化剂
解析 (1)该铝热反应的化学反应方程式为3FeO(s)＋2Al(s)===Al2O3(s)＋3Fe(s)，可由②－①×3得到，故ΔH＝ΔH2－ΔH1×3＝－1 675.7－(－272.0)×3＝－859.7(kJ·mol－1)。铝比铁价格高，故用铝热反应炼铁经济上不合算。(2)结合图像，反应物的能量低于产物能量，该反应为吸热反应，升温平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大。
答案 (1)3FeO(s)＋2Al(s)===Al2O3(s)＋3Fe(s)
ΔH＝－859.7 kJ·mol－1 不能 该反应为引发反应，需消耗大量能量，成本较高 (2)①吸 增大 ②D
9．(14分)(2013·金丽衢十二校联考)合成氨工业的核心反应是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝Q kJ·mol－1。反应过程中能量变化如图所示，回答下列问题。
(1)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1________，E2________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500 ℃、2×107 Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N2和1.5 mol H2，充分反应后，放出的热量________(填“＜”、“＞”或“＝”)46.2 kJ，理由是________________________________________
________________________________________________________________。
(3)关于该反应的下列说法中，正确的是________(填字母)。
A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0
C．ΔH＜0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜0
解析 (1)在反应体系中加入催化剂，降低了活化能，故E1和E2均减小。(3)根据题给的图像可以看出合成氨的反应为放热反应，故ΔH＜0；又因为合成氨的反应为气体体积减小的反应，故ΔS＜0；所以选D。
答案 (1)减小 减小 (2)＜ 此反应为可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能完全反应，所以放热小于46.2 kJ (3)D
10．(14分)实验室用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液和下图所示装置进行测定中和热的实验，得到表中的数据：
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
1
20.2
20.3
23.7
2
20.3
20.5
23.8
3
21.5
21.6
24.9
试完成下列问题：
(1)实验时用环形玻璃棒搅拌溶液的方法是________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃棒的理由是_______________________________________________________________。
(2)经数据处理，t2—t1＝3.4 ℃。则该实验测得的中和热ΔH＝________[盐酸和NaOH溶液的密度按1 g·cm－3计算，反应后混合溶液的比热容(c)按4.18 J·(g·℃)－1计算]。
(3)若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和热为ΔH1，则ΔH1与ΔH的关系为：ΔH1________ΔH(填“＜”、“＞”或“＝”)，理由是________________________________________________________________。
解析 (1)对于本实验，让氢氧化钠和盐酸尽可能地完全反应是减小误差的一个方面，所以实验时用环形玻璃棒上下搅动，以防将温度计损坏。减少热量散失是减小误差的另一个重要方面，所以选用玻璃棒，而不用铜丝。
(2)ΔH＝－[100 g×4.18×10－3 kJ·(g·℃)－1×3.4 ℃]÷0.025 mol＝－56.8 kJ·mol－1
(3)因弱电解质的电离过程是吸热的，将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水反应后放出的热量少，所以ΔH1＞ΔH。
答案 (1)上下搅动(或轻轻搅动) Cu传热快，防止热量损失 (2)－56.8 kJ·mol－1 (3)＞ NH3·H2O 属于弱电解质，电离吸热
11．(15分) (2013·德阳检测)煤作为燃料，可以有下列两种途径(把煤看成由碳组成)：途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1
途径Ⅱ：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝b kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－c kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－d kJ·mol－1
试回答下列问题：
(1)燃烧等质量的煤，途径Ⅰ放出的热量________途径Ⅱ放出的热量(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)b的数学关系式是______________(用a、c、d表示)。
(3)由于制取水煤气反应中，反应物具有的总能量________(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物所具有的总能量，那么在反应时，反应物需要________(填“吸收”或“放出”)能量才能转化为生成物。
(4)简述煤通过途径Ⅱ作为燃料的意义_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
解析 (1)物质燃烧时放出热量的多少仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与其中间的变化过程无关，所以燃烧等质量的煤，途径Ⅰ放出的热量等于途径Ⅱ放出的热量。(2)将途径Ⅱ的3个热化学方程式变形得：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝b－(c＋d)/2，则与途径Ⅰ比较得：－a＝b－(c＋d)/2，故b＝－a。(3)根据制取水煤气的反应知，该反应为吸热反应，所以反应物具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应物需要吸收能量才能转化为生成物。(4)固体煤经处理变为气体燃料后，可减少大气污染并提高燃烧效率。
答案 (1)等于 (2)b＝－a＋(c＋d)/2 (3)小于 吸收
(4)固体煤经处理变为气体燃料后，不仅在燃烧时可以大大减少SO2和烟尘对大气造成的污染，而且燃烧效率高
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