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第一章化学反应与能量化学·选修4(人教版)第三节化学反应热的计算能量守恒定律的先驱——盖斯1830年当选为圣彼得堡科学院院士，专门研究化学，任圣彼得堡工艺学院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。1838年成为俄国科学院院士。盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气；发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了炼铁中的热现象，做了大量的量热工作。1836年他发现，在任何一个化学反应过程中，不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成，反应所放出的总热量相同，并于1840年以热的加和性守恒定律公之于世，后被称为盖斯定律。►水平测试1．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A．生成物总能量一定低于反应物总能量B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同解析：若反应放热，则生成物总能量低于反应物总能量，若反应吸热，则生成物总能量高于反应物总能量，故A错；反应速率与反应本身吸热或者放热没有必然的联系，故B错；C是盖斯定律的重要应用，故C正确；ΔH与反应条件无关，只取决于反应物与生成物的总能量的相对大小，故D错。答案：C2．已知：Fe2O3(s)＋32C(s)===32CO2(g)＋2Fe(s)ΔH＝＋234.14kJ/mol，C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ/mol，则2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是()A．－824.4kJ/molB．－627.6kJ/molC．－744.7kJ/molD．－169.4kJ/mol解析：把已知两个方程式变换为：①2Fe(s)＋32CO2(g)===Fe2O3(s)＋32C(s)ΔH＝－234.14kJ/mol；②32C(s)＋32O2(g)===32CO2(g)ΔH＝－590.25kJ/mol；①＋②得：2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)第一章化学反应与能量ΔH＝－234.14kJ/mol＋(－590.25kJ/mol)＝－824.4kJ/mol。答案：A3．已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221.0kJ/mol，②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ/mol，则制备半水煤气(制半水煤气的反应的产物应为CO和H2)的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为()A．＋262.6kJ/molB．－131.3kJ/molC．－352.3kJ/molD．＋131.3kJ/mol解析：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221.0kJ/mol；①2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋483.6kJ/mol；②①＋②，得：2C(s)＋2H2O(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋262.6kJ/mol。所以C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ/mol，选D。答案：D4．氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为：H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/molCO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283kJ/molCH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ/mol则相同质量的H2、CO、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是()A．H2(g)B．CO(g)C．CH4(g)D．无法比较解析：由热化学方程式可知，相同质量(设质量为各m)的H2、CO、CH4放出的热量分别为：H2为m2×255.8kJ＝127.9mkJ；CO为m28×283.0kJ＝10.1mkJ；CH4为m16×890.3kJ＝55.6mkJ，则比较可知应选B。答案：B5．已知热化学方程式：2KNO3(s)2KNO2(s)＋O2(g)ΔH＝＋58kJ/mol，C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－94kJ/mol，为了提供分解1molKNO3所需要的能量，理论上需要燃烧炭()A.2947molB.2994molC.5847molD.4758mol解析：1molKNO3分解需吸收582kJ＝29kJ的能量，故需要碳的物质的量为29kJ94kJ/mol＝2994mol。答案：B6．(2014·湖南株洲市二中高二月考)已知：①2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH1＝－566kJ/mol，②C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－394kJ/mol，则碳与氧气反应生成一氧化碳的热化学方程式为：_____________________________________________________。解析：根据盖斯定律，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝－394kJ/mol×2－(－566kJ/mol)＝－222kJ/mol。答案：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－222kJ/mol。►能力提升第一章化学反应与能量7．从手册上查得：H－H、Cl－Cl和H－Cl的键能分别为436、243和431kJ/mol。请用此数据估计由Cl2、H2反应生成1molHCl时的热效应()A．放热183kJB．放热91.5kJC．吸热183kJD．吸热91.5kJ解析：根据ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)知，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH＝(436＋243－431×2)kJ/mol＝－183kJ/mol，故答案应为B。答案：B8．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ/mol；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ/mol。现有0.2mol的炭粉和氢气组成的悬浮气，混合物在氧气中完全燃烧，共放出63.53kJ热量，则混合物中C与H2的物质的量之比为()A．1∶1B．1∶2C．2∶3D．3∶2解析：设混合物中炭粉物质的量为x，氢气的物质的量为y，则：解方程组得：X＝0.1mol，Y＝0.1mol，即两者的物质的量之比为1∶1。答案：A9．在25℃、101kPa时，CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别是－890.3kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1和－393.5kJ·mol－1，则CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝________。解析：依据燃烧热定义写出热化学方程式：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－890.3kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH2＝－571.6kJ·mol－1③C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH3＝－393.5kJ·mol－1，①－②－③即得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)，所以ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝＋74.8kJ·mol－1。答案：＋74.8kJ·mol－110．把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＜0；①途径Ⅱ：先制成水煤气：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH2＞0；②再燃烧水煤气：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH3＜0，③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH4＜0。④请回答下列问题：(1)途径Ⅰ放出的热量________(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量，原因是_________________________________________________________。答案：等于根据盖斯定律可知，如果一个化学反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是________________________________________________________。答案：ΔH1＝ΔH2＋12(ΔH3＋ΔH4)(3)12g炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35kJ热量，其热化学方程式为________________________________________________________________________。答案：C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.35kJ/mol(4)煤炭作为燃料采用途径Ⅱ的优点有__________________________________________________________。答案：燃料燃烧充分，利用率高，放热多，污染小