2.10 · 热化学练习题 · Thermochemistry
涉及的课:2.10.2 吸热反应与放热反应2.10.3 比热容与 q = mcΔT2.10.4 量热法2.10.5 焓变与热化学方程式2.10.6 盖斯定律入门
- 1多选
下列反应中,属于放热反应的有哪些?(选出所有正确答案)
可能有不止一个正确选项,选好后点“提交”。
解析ΔH < 0 是放热反应。由生成焓算出的 ΔH(方程式按最简整数系数):铝热反应 −851.5 kJ;电解水 +571.6 kJ;碳和水蒸气 +131.3 kJ;乙醇燃烧 −1366.7 kJ;H₂O₂ 分解 −196.0 kJ。燃烧、铝热反应、H₂O₂ 分解放热;电解水要持续通电才进行,碳和水蒸气要在高温下持续加热,都是吸热反应。
- 2填空
用平均键能估算乙烯燃烧的反应热(kJ/mol): 。已知键能(kJ/mol):C=C 614,C–H 413,O=O 495,C=O 799,O–H 463。
kJ/mol解析ΔH ≈ 断开的键的键能总和 − 形成的键的键能总和。反应物:1 个 C=C、4 个 C–H、3 个 O=O,共 614 + 4 × 413 + 3 × 495 = 3751 kJ;生成物:2 个 CO₂ 有 4 个 C=O,2 个 H₂O 有 4 个 O–H,共 4 × 799 + 4 × 463 = 5048 kJ。ΔH = 3751 − 5048 = −1297 kJ/mol,放热。用生成焓算得 −1322.9 kJ/mol,键能是平均值,只能估算。
- 3填空
一口 500 g 的铁锅,开始时是 22.0 °C,在炉子上吸收了 25.0 kJ 的热量。它的温度升到多少 °C?(铁的比热容为 0.449 J/(g·°C))
°C解析由 q = mcΔT,ΔT = = = 111.4 °C(热量要换成焦耳)。最后的温度 = 22.0 + 111.4 = 133.4 ≈ 133 °C(q 和 c 都只有 3 位有效数字)。铁的比热容只有水的约九分之一,所以铁锅很快就热了。
- 4单选
质量都是 100 g 的下列物质,温度都升高 10 °C,吸收热量最多的是?
解析q = mcΔT,m 和 ΔT 都相同,比热容最大的吸热最多。比热容(J/(g·°C))和吸收的热量:铝 0.897 → 897 J;水 4.18 → 4180 J;铁 0.449 → 449 J;铜 0.385 → 385 J。水的比热容特别大,所以海边的昼夜温差比内陆小。
- 5填空
在简易量热计中,把 4.00 g NH₄NO₃ 溶于水,得到 104.0 g 溶液,温度从 22.0 °C 降到 19.0 °C。溶液的比热容按 4.18 J/(g·°C) 计,求 NH₄NO₃ 的溶解热 ΔH(kJ/mol)。(H 1,N 14,O 16)
kJ/mol解析溶液的热量变化 q(溶液) = mcΔT = 104.0 × 4.18 × (19.0 − 22.0) = −1304 J,负号表示溶液失去了热量,这些热量被溶解过程吸收,所以 ΔH 为正。n(NH₄NO₃) = 4.00 ÷ 80 = 0.05000 mol,ΔH = +1.304 kJ ÷ 0.05000 mol = +26 kJ/mol(ΔT = 3.0 °C 只有 2 位有效数字)。这就是速冷冰袋的原理。
复习:2.10.4 量热法
- 6填空
已知 ΔH = −393.5 kJ/mol。6.00 g 碳完全燃烧,放出多少千焦的热量?(C 12)
kJ解析ΔH = −393.5 kJ/mol 表示 1 mol C 完全燃烧放出 393.5 kJ。n(C) = 6.00 ÷ 12 = 0.5000 mol,放出的热量 = 0.5000 × 393.5 = 197 kJ。题目问的是放出的热量,写正数。
- 7单选
25 °C、101 kPa 时,1 mol 液态乙醇完全燃烧生成 CO₂ 气体和液态水,放出 1366.7 kJ 热量。下列热化学方程式正确的是?
解析放热反应 ΔH 为负,A 错。水的状态要写对:生成气态水时放出的热量少一些(由生成焓算得 −1234.7 kJ/mol),B 错。系数是物质的量,2 mol 乙醇放出的热量是 1 mol 的 2 倍,ΔH 应为 −2733.4 kJ/mol,D 错。只有 C 正确。
- 8填空
已知 25 °C 时:
求 的 ΔH(kJ/mol)。
kJ/mol解析目标方程式里 CO 和 H₂ 在左边、CH₃OH 在右边:保留第一个方程式,第二个乘 2,第三个反过来写(ΔH 变号)。三式相加,O₂、CO₂、H₂O 都消掉,正好得到目标方程式。ΔH = ΔH₁ + 2ΔH₂ − ΔH₃ = (−283.0) + 2 × (−285.8) − (−726.4) = −128.2 kJ/mol。这就是工业上用合成气生产甲醇的反应。
- 9填空
生石灰和水反应放出大量热,可以加热自热食品: 。已知标准摩尔生成焓(kJ/mol): −635.1, −285.8, −986.1。求这个反应的 ΔH(kJ/mol)。
kJ/mol - 10单选
把硝酸铵晶体溶于水,用温度计测得溶液的温度下降。关于这个过程,下列说法正确的是?
解析把 NH₄NO₃ 溶解这个过程看作体系,溶液和量热计是环境。环境(溶液)的温度下降,说明热量从环境流向了体系:体系吸热,ΔH > 0(文献值约 +25.69 kJ/mol)。如果温度上升,就是放热,ΔH < 0。