专题 1 反应热知识的综合应用

一、刷难关

1.下列选项中 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} > \mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ 的是(      )

A. $ {\rm 2{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})+5{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}4{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ ; $ {\rm 2{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})+5{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}4{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $

B. $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{a}\mathrm{q})\xlongequal{}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{a}\mathrm{q})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ ; $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{a}\mathrm{q})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}(\mathrm{a}\mathrm{q})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $

C.已知 $ {\rm 2\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{s})+{\mathrm{F}\mathrm{e}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})\xlongequal{}{\mathrm{A}\mathrm{l}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})+2\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H < 0} $ 。

$ {\rm 2\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{s})+\dfrac{3}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{F}\mathrm{e}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ ; $ {\rm 2\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{s})+\dfrac{3}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{A}\mathrm{l}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $

D. $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}(\mathrm{s})+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ ; $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}(\mathrm{s})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{a}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}(\mathrm{a}\mathrm{q})\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $

答案:B
解析:

乙炔燃烧生成液态水比生成气态水释放更多热量, $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ 更小,故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} < \mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 不符合题意; $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 是弱酸,电离时要吸热,则醋酸与 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液反应比盐酸与 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液反应放出的热量少,这两个反应的反应热均小于0,故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} > \mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 符合题意;结合盖斯定律分析3个热化学方程式可得, $ {\rm \mathrm{\Delta }H=\mathrm{\Delta }{H}_{2}-\mathrm{\Delta }{H}_{1} < 0} $ ,故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} < \mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 不符合题意; $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 分解吸热 $ {\rm (\mathrm{\Delta }{H}_{1} > 0)} $ , $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}} $ 与水反应放热 $ {\rm (\mathrm{\Delta }{H}_{2} < 0)} $ ,故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} < \mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 不符合题意。

【模型建构】

反应热的大小比较

(1)注意三问题

①反应中各物质的聚集状态;

② $ {\rm \mathrm{\Delta }H} $ 有正负之分,比较时要连同“ $ + $ ”“ $ - $ ”一起比较,类似数学中的正、负数大小的比较;

③若只比较放出或吸收热量的多少,则只比较数值的大小,不考虑正、负号,即 $ {\rm \left|\mathrm{\Delta }H\right|} $ 的比较。

(2)反应热大小比较

①利用盖斯定律比较

试题资源网 https://stzy.com,比较 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ 与 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ 的大小的方法。因 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} < 0} $ , $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} < 0} $ , $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3} < 0} $ (均为放热反应),依据盖斯定律得 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}=\mathrm{\Delta }{H}_{2}+\mathrm{\Delta }{H}_{3}} $ ,即 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}-\mathrm{\Delta }{H}_{2}=\mathrm{\Delta }{H}_{3} < 0} $ ,所以 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} < \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ 。

②同一反应的生成物状态不同时,如 $ {\rm \mathrm{A}(\mathrm{g})+\mathrm{B}(\mathrm{g})\xlongequal{}\mathrm{C}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ , $ {\rm \mathrm{A}(\mathrm{g})+\mathrm{B}(\mathrm{g})\xlongequal{}\mathrm{C}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} > \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ 。

③同一反应的反应物状态不同时,如 $ {\rm \mathrm{A}(\mathrm{s})+\mathrm{B}(\mathrm{g})\xlongequal{}\mathrm{C}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ , $ {\rm \mathrm{A}(\mathrm{g})+\mathrm{B}(\mathrm{g})\xlongequal{}\mathrm{C}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} > \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ 。


2.灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。

已知: $ {\rm ①\mathrm{S}\mathrm{n}(} $ 白, $ {\rm \mathrm{s} )+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l} (\mathrm{a}\mathrm{q} )\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2} (\mathrm{a}\mathrm{q} )+{\mathrm{H}}_{2} (\mathrm{g} )\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ ;

$ {\rm ②\mathrm{S}\mathrm{n}(} $ 灰, $ {\rm \mathrm{s} )+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l} (\mathrm{a}\mathrm{q} )\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2} (\mathrm{a}\mathrm{q} )+{\mathrm{H}}_{2} (\mathrm{g} )\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ;

$ {\rm ③\mathrm{S}\mathrm{n}(} $ 灰, $ {\rm \mathrm{s})\stackrel{ > 13.2{℃}}{\underset{ < 13.2{℃}}{⇌}}\mathrm{S}\mathrm{n}(} $ 白, $ {\rm \mathrm{s})\mathrm{\Delta }{H}_{3}=+2.1\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 。

下列说法正确的是(      )

A. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} > \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $

B.锡在常温下以灰锡状态存在

C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应

D.锡制器皿长期处在低于 $ 13.2℃ $ 的环境中,会自行毁坏

答案:D
解析:

$ ②-① $ 可得反应 $ {\rm ③\mathrm{S}\mathrm{n}(} $ 灰, $ {\rm \mathrm{s})\stackrel{ > 13.2{℃}}{\underset{ < 13.2{℃}}{⇌}}\mathrm{S}\mathrm{n}(} $ 白, $ {\rm \mathrm{s})\mathrm{\Delta }{H}_{3}=+2.1\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,由盖斯定律可知 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}-\mathrm{\Delta }{H}_{1}=\mathrm{\Delta }{H}_{3} > 0} $ , $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} < \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;根据反应 $ {\rm ③\mathrm{S}\mathrm{n}(} $ 灰, $ {\rm \mathrm{s})\stackrel{ > 13.2{℃}}{\underset{ < 13.2{℃}}{⇌}}\mathrm{S}\mathrm{n}(} $ 白, $ {\rm \mathrm{s})\mathrm{\Delta }{H}_{3}=+2.1\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 可知,锡在常温下以白锡状态存在,且灰锡转化为白锡的反应是吸热反应, $ {\rm \mathrm{B}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误;锡制器皿长期处在低于 $ 13.2℃ $ 的环境中,会转化为粉末状的灰锡,自行毁坏, $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


3.下列反应在常温下均能正常进行,其中判断不正确的是(      )

$ {\rm ①{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{l})+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{s})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{s})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})} $    $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}} $

$ {\rm ②{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{l})+{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{s})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{s})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})} $    $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $

$ {\rm ③{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{g})+{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{s})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }{H}_{3}} $

$ {\rm ④{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }{H}_{4}} $

A. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}=\mathrm{\Delta }{H}_{3}-\mathrm{\Delta }{H}_{4}} $

B. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} < \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $

C. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} > \mathrm{\Delta }{H}_{3}} $

D. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3} < \mathrm{\Delta }{H}_{4}} $

答案:B
解析:

$ ②=③-④ $ ,因此 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}=\mathrm{\Delta }{H}_{3}-\mathrm{\Delta }{H}_{4}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确; $ ②-① $ 得到 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})+{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{s})\xlongequal{}2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{s})} $ ,该反应(化合反应)为放热反应,结合盖斯定律知该反应的 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=\mathrm{\Delta }{H}_{2}-\mathrm{\Delta }{H}_{1} < 0} $ ,即 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} > \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误;反应④为放热反应,即 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{4} < 0} $ ,结合 $ {\rm \mathrm{A}} $ 项分析知 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}-\mathrm{\Delta }{H}_{2}=\mathrm{\Delta }{H}_{4} < 0} $ ,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} > \mathrm{\Delta }{H}_{3}} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确;反应②为放热反应, $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} < 0} $ ,结合 $ {\rm \mathrm{A}} $ 项分析知 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}-\mathrm{\Delta }{H}_{4}=\mathrm{\Delta }{H}_{2} < 0} $ ,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3} < \mathrm{\Delta }{H}_{4}} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


4.磷在氧气中燃烧可能生成两种固态氧化物 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 。现将 $ 3.1\mathrm{g} $ 单质磷 $ {\rm (\mathrm{P})} $ 固体在 $ 3.2\mathrm{g} $ 氧气中燃烧至反应物耗尽,放出 $ {\rm x\mathrm{k}\mathrm{J}} $ 的热量。

(1) 反应后生成物的组成是                      (用化学式表示)。

(2) 已知单质磷的燃烧热 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-y\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,则 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{P}(\mathrm{s})} $ 与 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 反应生成固态 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 的焓变 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=} $                         

(3) 若 $ 3.1\mathrm{g} $ 磷在 $ 3.6\mathrm{g} $ 氧气中燃烧至反应物耗尽,放出 $ {\rm z\mathrm{k}\mathrm{J}} $ 的热量,则 $ x $     (填“ $ < $ ”“ $ > $ ”或“ $ = $ ”) $ z $ 。

答案:

(1) $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $

(2) $ {\rm -(20x-y)\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

(3) $ < $

解析:

(1) $ 3.1\mathrm{g} $ 单质磷 $ {\rm (\mathrm{P})} $ 的物质的量为 $ \dfrac{3.1\mathrm{g}}{31\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ , $ 3.2\mathrm{g} $ 氧气的物质的量为 $ \dfrac{3.2\mathrm{g}}{32\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,故磷原子与氧原子的数目之比为 $ 1:2 $ ,已知 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 中磷原子和氧原子的数目之比分别为 $ 2:3 $ 、 $ 2:5 $ ,因为 $ 2:5 < 1:2 < 2:3 $ ,故反应产物为 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 。

(2) 设 $ {\rm \mathrm{P}(\mathrm{s})+\dfrac{3}{4}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}\dfrac{1}{2}{\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H=-Q\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,单质 $ {\rm \mathrm{P}(\mathrm{s})} $ 在 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 中完全燃烧生成的指定产物为 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{s})} $ ,故表示单质磷燃烧热的热化学方程式为 $ {\rm \mathrm{P}(\mathrm{s})+\dfrac{5}{4}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}\dfrac{1}{2}{\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H=-y\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,设题干反应中转化成 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 的 $ {\rm \mathrm{P}} $ 的物质的量分别为 $ a\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 、 $ b\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,则 $ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm \begin{cases}a+b=0.1\\ \dfrac{3}{4}a+\dfrac{5}{4}b=0.1\\ aQ+by=x\end{cases}\end{array} \hspace{-0.5em} } $ ,解得 $ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm \begin{cases}a=0.05\\ b=0.05\\ Q=20x-y\end{cases}\end{array} \hspace{-0.5em} } $ ,故 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{P}(\mathrm{s})} $ 与 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 反应生成固态 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 的 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-(20x-y)\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 。

(3) 氧气的量增多,则部分 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 可以和氧气继续反应生成 $ {\rm {\mathrm{P}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ ,该反应为放热反应,即放出的热量增多,所以 $ x < z $ 。


5. $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 常用于有机合成,其合成原理为 $ {\rm 2\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}2\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{g})} $ ,反应过程中的能量变化如图所示 $ {\rm ({E}_{1}} $ 、 $ {\rm {E}_{2}} $ 均大于 $ {\rm 0} ) $ 。下列叙述错误的是(      )

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A.该反应的 $ {\rm \mathrm{\Delta }H < 0} $

B. $ {\rm \mathrm{\Delta }H=({E}_{1}-{E}_{2})\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

C.过程 $ \mathrm{b} $ 与过程 $ \mathrm{a} $ 放出的热量相同

D.反应 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}+{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}\xlongequal{}{\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}+{\mathrm{H}}_{2}↑.} $ 的能量变化可能与图中过程 $ \mathrm{a} $ 相似

答案:B
解析:

由题图可知,反应物 $ {\rm [2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})+1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}(\mathrm{g})]} $ 能量高于生成物 $ {\rm [2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{g})]} $ 能量,该反应为放热反应, $ {\rm \mathrm{\Delta }H < 0} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确;由题图可知, $ {\rm {E}_{2}} $ 为反应物和生成物能量差,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-{E}_{2}\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误;过程 $ \mathrm{a} $ 和 $ \mathrm{b} $ 反应路径不同,但反应始态和终态相同,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }H} $ 相同,放出热量相同, $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确; $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 的反应为活泼金属与酸的置换反应,为放热反应,反应易发生且不需要催化剂,与图中过程 $ \mathrm{a} $ 相似, $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


6.生成热是指在标准状况 $ {\rm (101\mathrm{k}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 、 $ {\rm 273\mathrm{K})} $ 下由元素的最稳定单质生成单位物质的量的化合物的热效应或焓变 $ {\rm (\mathrm{\Delta }H)} $ 。规定最稳定的单质的生成热为零。几种含锡物质的生成热如图所示。下列叙述错误的是(      )

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A.其他条件相同时,最稳定的是 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})} $

B. $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}(\mathrm{s})+{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{4}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H=-146.4\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

C. $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})+\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{s})\xlongequal{}2\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H < 0} $

D.最稳定的 $ {\rm \mathrm{S}\mathrm{n}} $ 在氧气中燃烧生成 $ {\rm 30.2\mathrm{g}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})} $ 时放出的热量为 $ {\rm 116.14\mathrm{k}\mathrm{J}} $

答案:C
解析:

其他条件相同时,物质能量越低越稳定,由题图可知,四种含锡物质中 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})} $ 的生成热最小,即生成单位物质的量的含锡物质,生成 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})} $ 时放热最多,则 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})} $ 的能量最低也最稳定, $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确;由生成热的定义可得热化学方程式: $ {\rm ①\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{s})+{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H=-325.1\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 、 $ {\rm ②\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{s})+2{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{4}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H=-471.5\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,目标方程式 $ =②-① $ ,由盖斯定律可得, $ {\rm \mathrm{\Delta }H=[-471.5-(-325.1)]\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=-146.4\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确;由生成热的定义可得热化学方程式: $ {\rm ③\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{s})+\dfrac{1}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H=-285.8\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 、 $ {\rm ④\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{s})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H=-580.7\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,目标方程式 $ =2×③-④ $ ,由盖斯定律可得, $ {\rm \mathrm{\Delta }H=[2×(-285.8)-(-580.7)]\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=+9.1\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1} > 0} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误;由生成热的定义可得热化学方程式: $ {\rm \mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{s})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H=-580.7\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ , $ {\rm 30.2\mathrm{g}{\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{s})} $ 的物质的量为 $ \dfrac{30.2\mathrm{g}}{151\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,则放出的热量为 $ {\rm 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×580.7\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=116.14\mathrm{k}\mathrm{J}} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


7.回答下列问题:

(1) 在微生物作用下, $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}} $ 经过两步反应被氧化成 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ 。两步反应的能量变化分别如图甲、乙所示:

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① 第一步反应是    (填“放热”或“吸热”)反应,判断依据是                                

② $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}(\mathrm{a}\mathrm{q})} $ 全部氧化成 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}(\mathrm{a}\mathrm{q})} $ 的热化学方程式是                                                                                      

(2) 以 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 为原料生产尿素 $ {\rm [\mathrm{C}\mathrm{O}{({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2})}_{2}]} $ 的反应历程与能量变化如图丙:

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根据图像写出以 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 为原料生产尿素 $ {\rm [\mathrm{C}\mathrm{O}{({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2})}_{2}]} $ 的热化学方程式:                                                                                                (反应热用 $ {\rm {E}_{\mathrm{a}1}} $ 、 $ {\rm {E}_{\mathrm{a}2}} $ 、 $ {\rm {E}_{\mathrm{a}3}} $ 和 $ {\rm {E}_{\mathrm{a}4}} $ 表示)。

(3) 已知 $ 25℃ $ 、 $ {\rm 101\mathrm{k}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 时,一些物质的燃烧热如表:

物质

$ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $

$ {\rm {\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})} $

$ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})} $

$ {\rm \mathrm{\Delta }H/(\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1})} $

$ -283.0 $

$ -285.8 $

$ -726.5 $

写出 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})} $ 反应生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})} $ 的热化学方程式:                                                                

(4) 二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排以及高效利用能源能够减少二氧化碳的排放。有一种利用 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 生产甲醇燃料的方法。

已知: $ {\rm ①{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+3{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $    $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-a\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

② $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})} $    $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-b\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

③ $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-c\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

④ $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }H=-d\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

则表示 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})} $ 燃烧热的热化学方程式为                                                                                  

答案:

① 放热;反应物的总能量大于生成物的总能量

② $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}(\mathrm{a}\mathrm{q})+2{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}(\mathrm{a}\mathrm{q})+2{\mathrm{H}}^{+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})} $    $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-346\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

(2) $ {\rm 2{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}(\mathrm{g})+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{O}{({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2})}_{2}(\mathrm{s})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $    $ {\rm \mathrm{\Delta }H=({E}_{\mathrm{a}1}-{E}_{\mathrm{a}2}+{E}_{\mathrm{a}3}-{E}_{\mathrm{a}4})\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

(3) $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})} $    $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-128.1\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

(4) $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})+\dfrac{3}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})} $    $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-(\dfrac{3}{2}c+2d-a-b)\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $

解析:

① 由第一步反应的能量变化示意图可以看出反应物的总能量高于生成物的总能量,所以第一步反应是放热反应。

② 由图甲可得: $ {\rm ①{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\dfrac{3}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{2}(\mathrm{a}\mathrm{q})+2{\mathrm{H}}^{+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }H=-273\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ;由图乙可得:

$ {\rm ②{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{2}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\dfrac{1}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}(\mathrm{a}\mathrm{q})\mathrm{\Delta }H=-73\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,目标方程式 $ =①+② $ ,则 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}(\mathrm{a}\mathrm{q})} $ 全部氧化成 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}(\mathrm{a}\mathrm{q})} $ 的热化学方程式是 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}(\mathrm{a}\mathrm{q})+2{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}(\mathrm{a}\mathrm{q})+2{\mathrm{H}}^{+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }H=[-273+(-73)]\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=-346\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 。

(2) $ {\rm \mathrm{\Delta }H=} $ 断键吸收总能量 $ - $ 成键放出总能量 $ {\rm =({E}_{\mathrm{a}1}-{E}_{\mathrm{a}2}+{E}_{\mathrm{a}3}-{E}_{\mathrm{a}4})\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,则以 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 为原料生产尿素 $ {\rm [\mathrm{C}\mathrm{O}{({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2})}_{2}]} $ 的热化学方程式为 $ {\rm 2{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}(\mathrm{g})+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{O}{({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2})}_{2}(\mathrm{s})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H=({E}_{\mathrm{a}1}-{E}_{\mathrm{a}2}+{E}_{\mathrm{a}3}-{E}_{\mathrm{a}4})\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 。

(3) 由题表中物质的燃烧热可以得到热化学方程式: $ {\rm ①\mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+\dfrac{1}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H=-283.0\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ , $ {\rm ②{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})+\dfrac{1}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }H=-285.8\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ , $ {\rm ③{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})+\dfrac{3}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }H=-726.5\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,目标方程式 $ =①+2×②-③ $ ,由盖斯定律可得, $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }H=[-283.0+2×(-285.8)-(-726.5)]\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=-128.1\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 。

(4) 由燃烧热的概念知,表示 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})} $ 燃烧热的热化学方程式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})+\dfrac{3}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }H} $ ,目标方程式 $ =\dfrac{3}{2}×③+2×④-①-② $ ,由盖斯定律可得, $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{l})+\dfrac{3}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }H=-(\dfrac{3}{2}c+2d-a-b)\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}.} $ 。