雙基練習
1．在一定溫度下，CO和CH4燃燒的熱化學方程式分別為
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/mol
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ/mol
1 molCO和3 mol CH4組成的混合氣體，在相同條件下完全燃燒時，釋放的熱量為( )
A．2 912 kJ B．2 953 kJ
C．3 236 kJ D．3 867 kJ
解析：由熱化學方程式可知，2 molCO燃燒可放出566 kJ熱量，則1 mol CO完全燃燒釋放283 kJ熱量，同理3 mol CH4釋放3×890 kJ＝2 670 kJ熱量，所以1 mol CO和3 mol CH4完全燃燒共釋放熱量為2 953 kJ。
答案：B
2．已知A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1，D(g)＋B(g)===E(g) ΔH2，且ΔH1＜ΔH2，若A和D的混合氣體1 mol完全與B反應，反應熱為ΔH3，則A和D的物質的量之比為( )
A.ΔH3－ΔH2ΔH3－ΔH1 B.ΔH2－ΔH3ΔH3－ΔH1
C.ΔH2－ΔH3ΔH1－ΔH3 D.ΔH3－ΔH1ΔH2－ΔH3
解析：設1 mol混合氣體中含Ax mol，Dy mol，
則有x＋y＝1ΔH1x＋ΔH2y＝ΔH3，解得x＝ΔH2－ΔH3ΔH2－ΔH1y＝ΔH3－ΔH1ΔH2－ΔH1
故xy＝ΔH2－ΔH3ΔH3－ΔH1。B選項正確。
答案：B
3．已知25℃、101 kPa條件下：
(1)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ/mol
(2)4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ/mol
由此得出的正確結論是( )
A．等質量的O2比O3能量低，由O2變O3為吸熱反應
B．等質量的O2比O3能量低，由O2變O3為放熱反應
C．O3比O2穩定，由O2變O3為吸熱反應
D．O2比O3穩定，由O2變O3為放熱反應
解析：(2)－(1)得：2O3(g)===3O2(g) ΔH＝－284.2 kJ/mol，可知等質量的O2能量低。
答案：A
4．管道煤氣的主要成分是H2、CO和少量的甲烷。相應的熱化學反應方程式為：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/mol
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ/mol
當使用管道煤氣的使用者改用天然氣後，在相同條件下燃燒等體積的天然氣，理論上所獲得的熱值，前者大約是後者的多少倍( )
A．0.8 B．1.3
C．3.1 D．0.32
解析：由熱化學方程式可得1 mol H2、CO燃燒放出的熱量約為283 kJ～285.8 kJ；1 mol CH4燃燒放出的熱量為890.3 kJ，兩者之比約為0.32，故答案為D。
答案：D
5．100 g碳燃燒所得氣體中，CO佔13體積，CO2佔23體積，且C(s)＋12O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.35 kJ/mol，CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.57 kJ/mol。
與這些碳完全燃燒相比較，損失的熱量是( )
A．392.92 kJ B．2 489.44 kJ
C．784.92 kJ D．3 274.3 kJ
解析：100 g碳不完全燃燒時產生CO物質的量為10012×13 mol，因為碳完全燃燒可分兩步，先生成CO同時放熱，CO再生成CO2再放熱，總熱量即為完全燃燒時放出的熱。因此與100 g碳完全燃燒相比，損失的熱量為10012×13 mol CO燃燒放出的熱量，設為Q。
CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH(298K)＝－282.57 kJ/mol
1 mol 282.57 kJ
10012×13 mol Q
Q＝282.57 kJ×10012×13，Q＝784.92 kJ。
答案：Cw
6．化學反應N2＋3H2===2NH3的能量變化如圖所示，該反應的熱化學方程式是( )
A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c) kJ/mol
B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝2(b－a) kJ/mol
C.12N2(g)＋32H2(g)===NH3(l) ΔH＝(b＋c－a) kJ/mol
D.12N2(g)＋32H2(g)===NH3(g) ΔH＝(a＋b) kJ/mol
解析：本題考查熱化學方程式的書寫。由能量影象知，12 mol N2(g)和32 mol H2(g)需要吸收a kJ的熱量分解為1 mol N和3 mol H，而1 mol N和3 mol H放出b kJ熱量生成1 mol NH3(g)，1 mol NH3(g)液化放出c kJ熱量，因此由12 molN2(g)和32 mol H2(g)生成1 mol NH3(l)的反應熱ΔH＝(a－b－c) kJ/mol。
答案：A
7．已知：H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.83 kJ/mol
CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ/mol
若氫氣與一氧化碳的混合氣體完全燃燒可生成5.4 gH2O(l)，並放出114.3 kJ熱量，則混合氣體中CO的`物質的量為( )
A．0.22 mol B．0.15 mol
C．0.1 mol D．0.05 mol
解析：設生成5.4 g H2O時放出的熱量為x。
H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.83 kJ/mol
18 g 285.83 kJ
5.4 g x
解得x＝85.75 kJ。
由CO燃燒放出的熱量為114.3－85.75＝28.55 kJ。
設有CO的物質的量為y，
CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ/mol
1 mol 282.9 kJ
y 28.55 kJ
解得：y＝0.1 mol。
答案：C
8．在298 K、1.01×105 Pa下，將22 g CO2通入750 mL 1 mol/L NaOH溶液中充分反應，測得反應放出x kJ的熱量。已知在該條件下，1 mol CO2通入1 L 2 mol/L NaOH溶液中充分反應放出y kJ的熱量，則CO2與NaOH溶液反應生成NaHCO3的熱化學方程式正確的是( )
A．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH＝－(2y－x) kJ/mol
B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH＝－(2x－y) kJ/mol
C．2CO2(g)＋2NaOH(aq)===2NaHCO3(aq)
ΔH＝－(4x－y) kJ/mol
D．2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l)
ΔH＝－(8x－2y) kJ/mol
解析：0.5 mol CO2與0.75 mol NaOH反應生成0.25 mol Na2CO3和0.25 mol NaHCO3，反應所放出的熱量為x kJ，則生成1 mol Na2CO3和1 mol NaHCO3放出4x kJ的熱量。寫出對應的熱化學方程式：
2CO2(g)＋3NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋NaHCO3(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－4x kJ/mol。 ①
由題意知：CO2(g)＋2NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋H2O(l) ΔH2＝－ y kJ/mol。 ②
①－②得：CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－(4x－y) kJ/mol。
D項中Na2CO3與NaHCO3的狀態未標對；只有C正確。
答案：C
9．已知：CH3CH2CH2CH3(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2 878 kJ/mol
(CH3)2CHCH3(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2 869 kJ/mol
下列說法正確的是( )
A．正丁烷分子儲存的能量大於異丁烷分子
B．正丁烷的穩定性大於異丁烷
C．異丁烷轉化為正丁烷的過程是一個放熱過程
D．異丁烷分子中的碳氫鍵比正丁烷的多
解析：本題是考查物質穩定性及能量變化的題目。1 mol正丁烷燃燒放出2 878 kJ的熱量，1 mol異丁烷燃燒放出2 869 kJ的熱量，正丁烷燃燒放出的熱量大於異丁烷燃燒放出的熱量，故A正確。正丁烷的能量大，穩定性差，故B錯誤。兩式相減得CH3CH2CH2CH3(g)===(CH3)2CHCH3(g) ΔH＝－9 kJ/mol，異丁烷轉化為正丁烷是一個吸熱過程。正丁烷和異丁烷是同分異構體，具有相同C－H鍵，都含有10個C－H鍵。
答案：A
10．已知熱化學方程式：
①C(固、金剛石)＋O2(氣)===CO2(氣)
ΔH＝－395.4 kJ/mol，
②C(固、石墨)＋O2(氣)===CO2(氣) ΔH＝－394 kJ/mol，
由金剛石轉化為石墨的熱化學方程式___________________ _________________，由熱化學反應方程式看來，更穩定的碳的同素異形體是______________________。
解析：①－②得
C(固、金剛石)＝C(固、石墨) ΔH＝－1.4 kJ/mol，所以由金剛石轉變為石墨是一個放熱反應，所以石墨比金剛石穩定。
答案：C(固、金剛石)===C(固、石墨) ΔH＝－1.4 kJ/mol 石墨
能力提升
11．(2011新課標全國大學聯考)科學家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應生成甲醇，並開發出直接以甲醇為燃料的燃料電池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱ΔH分別為－285.8 kJ/mol、－283.0 kJ/mol和－726.5 kJ/mol。請回答下列問題：
(1)用太陽能分解10 mol水消耗的能量是__________kJ；
(2)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式為______________________________；
解析：(1)氫氣的燃燒熱是－285.8 kJ/mol，即每生成1 mol的水就放出285.8 kJ的能量，反之分解1 mol的水就要消耗285.8 kJ的能量，所以用太陽能分解10 mol水消耗的能量是2 858 kJ；
(2)由CO(g)和CH3OH(l)燃燒熱的熱化學方程式
①CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) 新課標第一網
ΔH＝－283.0 kJ/mol；
②CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－726.5 kJ/mol；
可知②－①得到CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－443.5 kJ/mol。
答案：(1)2 858
(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－443.5 kJ/mol
12．(2011山東大學聯考題)研究NO2、SO2、CO等大氣汙染氣體的處理具有重要意義。
已知：
2SO2(g)＋O2(g)鳩2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ/mol
2NO(g)＋O2(g)鳩2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ/mol
則反應NO2(g)＋SO2(g)鳩馭O3(g)＋NO(g)的ΔH＝______kJ/mol。
一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置於密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是__________。
解析：本題考察蓋斯定律的應用、化學平衡狀態的判斷以及平衡常數的計算。①2SO2(g)＋O2(g)鳩2SO3(g) ΔH1＝－196.6 kJ/mol ②2NO(g)＋O2(g)鳩2NO2(g) ΔH2＝－113.0 kJ/mol。①－②即得出2NO2(g)＋2SO2(g)鳩2SO3(g)＋2NO(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－196.6 kJ/mol＋113.0 kJ/mol＝－83.6 kJ/mol。所以本題的正確答案是－41.8。
答案：－41.8
13．煤燃燒的反應熱可通過以下兩種途徑來利用：
a．利用煤在充足的空氣中直接燃燒產生的反應熱；
b．先使煤與水蒸氣反應得到氫氣和一氧化碳，然後使得到的氫氣和一氧化碳在充足的空氣中燃燒。這兩個過程的熱化學方程式為：
a．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝E1 ①
b．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝E2 ②
H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH＝E3 ③
CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH＝E4 ④
回答：
(1)與途徑a相比途徑b有較多的優點，即________________ ____________________。
(2)上述四個熱化學方程式中的哪個反應ΔH＞0______。
(3)等質量的煤分別通過以上兩條不同的途徑產生的可利用的總能量關係正確的是__________。
A．a比b多
B．a比b少
C．a與b在理論上相同
(4)根據能量守恆定律，E1、E2、E3、E4之間的關係為__________。
解析：(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)是煤氣化過程中發生的主要反應，生成CO和H2燃燒充分，能量利用率高，且運輸方便。
(2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)需吸收熱量，ΔH＞0。
(3)根據蓋斯定律，②③④三方程式的加和可得①，理論上a、b兩條途徑產生的可利用的總能量是相同的。
(4)根據能量守恆及(3)的分析，不難得出E1＝E2＋E3＋E4。
答案：(1)煤的利用率高；變成氣體以後，運輸方便；使燃燒充分 (2)反應② (3)C (4)E1＝E2＋E3＋E4
14．煤轉化為水煤氣的主要化學反應為
C(s)＋H2O(g)=====高溫 CO(g)＋H2(g)；
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學方程式為：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol
②H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－242.0 kJ/mol
③CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283. 0 kJ/mol
試回答：
(1)請你根據上述資料，寫出C(s)與水蒸氣反應生成CO和H2的熱化學方程式：____________________________。
(2)比較反應熱資料可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和，比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量__________(填“多”或“少”)。
甲同學據此認為：“煤炭燃燒時加少量水，可以使煤炭燃燒放出更多的熱量。”乙同學根據蓋斯定律作出了下列迴圈圖：
並據此認為“煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”。
請分析：甲、乙兩同學觀點正確的是__________(填“甲”或“乙”)；判斷的理由是_____________________________________。
解析：題目考查了熱化學方程式的書寫和蓋斯定律的運用。根據蓋斯定律可知“無論反應是一步完成還是分幾步完成，其反應的焓變是一樣的”，因此得出1 mol碳固體和水蒸氣反應的焓變為131.5 kJ/mol；在煤轉化為水煤氣時需要吸收熱量，因此甲同學的觀點是正確的。
答案：(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.5 kJ/mol
(2)多 乙 甲同學忽略了煤轉化為水煤氣要吸收熱量(或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3且ΔH2＞0)
