《2024年新编高中同步作业高中化学选修1人教版》

1. 用$CH_{4}$催化还原$NO_{2}$可以消除氮氧化物的污染，例如：
①$CH_{4}(g)+4NO_{2}(g)=4NO(g)+CO_{2}(g)+2H_{2}O(g)$ $\Delta H_{1}=-574\ kJ\cdot mol^{-1}$
②$CH_{4}(g)+4NO(g)=2N_{2}(g)+CO_{2}(g)+2H_{2}O(g)$ $\Delta H_{2}$
已知$NO$、$NO_{2}$混合气体的密度是相同条件下氢气密度的17倍，16 g甲烷和该混合气体完全反应后成$N_{2}$、$CO_{2}$、$H_{2}O(g)$放出1042.8 kJ的热量，则$\Delta H_{2}$等于 （ ）
A. $-2097.6\ kJ\cdot mol^{-1}$
B. $-1160\ kJ\cdot mol^{-1}$
C. $-1394.4\ kJ\cdot mol^{-1}$
D. $-925.6\ kJ\cdot mol^{-1}$

答案： B 解析：$NO$、$NO_2$混合气体的密度是相同条件下氢气密度的17倍，则混合气体的平均相对分子质量 = 17×2 = 34，设$NO$的物质的量为$x$，$NO_2$的物质的量为$y$，$\frac{30 g \cdot mol^{-1}x + 46 g \cdot mol^{-1}y}{x + y} = 34$，解得$x : y = 3 : 1$，则混合气体中$NO$、$NO_2$的物质的量之比为$3 : 1$，16 g甲烷的物质的量为$n = \frac{m}{M} = \frac{16 g}{16 g \cdot mol^{-1}} = 1 mol$，根据盖斯定律① + ②得$CH_4(g) + 2NO_2(g) = N_2(g) + CO_2(g) + 2H_2O(g)$ $\Delta H = -287 kJ \cdot mol^{-1} + \frac{\Delta H_2}{2}$，$CH_4(g) + 4NO(g) = 2N_2(g) + CO_2(g) + 2H_2O(g)\Delta H_2$，已知1 mol甲烷和该混合气体完全反应生成$N_2$、$CO_2$、$H_2O(g)$放出1042.8 kJ的热量，则与$NO$和$NO_2$反应的甲烷的物质的量分别为0.6 mol、0.4 mol，$\Delta H_2 \times 0.6 mol + (-287 kJ \cdot mol^{-1} + \frac{\Delta H_2}{2}) \times 0.4 mol = -1042.8 kJ$，$\Delta H_2 = -1160 kJ \cdot mol^{-1}$，故B符合题意。

2. (1)0.3 mol气态高能燃料乙硼烷$(B_{2}H_{6})$在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水放出649.5 kJ热量，其热化学方程式为______________________________。
又已知$H_{2}O(l)=H_{2}O(g)$ $\Delta H=+44\ kJ\cdot mol^{-1}$，则11.2 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是________kJ。
(2)已知$H—H$键能为$436\ kJ\cdot mol^{-1}$，$H—N$键能为$391\ kJ\cdot mol^{-1}$，根据热化学方程式：$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$ $\Delta H=-92.4\ kJ\cdot mol^{-1}$，则$N≡N$键能是________________。
(3)1 mol氧气与足量氢气反应生成水蒸气放热483.6 kJ，写出该反应的热化学方程式：______________________________。若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ，写出表示氢气燃烧热的热化学方程式：______________________________。
(4)含11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·$L^{-1}$的$H_{2}SO_{4}$溶液反应放出11.46 kJ的热量，该离子反应的热化学方程式为______________________________。
(5)已知：①$C(s)+O_{2}(g)=CO_{2}(g)$ $\Delta H_{1}=-393.5\ kJ\cdot mol^{-1}$
②$2CO(g)+O_{2}(g)=2CO_{2}(g)$ $\Delta H_{2}=-566\ kJ\cdot mol^{-1}$
③$TiO_{2}(s)+2Cl_{2}(g)=TiCl_{4}(s)+O_{2}(g)$ $\Delta H_{3}=+141\ kJ\cdot mol^{-1}$
则$TiO_{2}(s)+2Cl_{2}(g)+2C(s)=TiCl_{4}(s)+2CO(g)$的$\Delta H=$________________。

答案： 解析：
(1) 乙硼烷$(B_2H_6)$在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，0.3 mol气态$B_2H_6$燃烧时放出649.5 kJ能量，则1 mol气态$B_2H_6$燃烧时放出$649.5 kJ \times \frac{10}{3} = 2165 kJ$能量，因此该反应的热化学方程式为$B_2H_6(g) + 3O_2(g) = B_2O_3(s) + 3H_2O(l)$ $\Delta H = -2165 kJ \cdot mol^{-1}$；标准状况下11.2 L气态$B_2H_6$的物质的量为$\frac{11.2 L}{22.4 L \cdot mol^{-1}} = 0.5 mol$，0.5 mol气态$B_2H_6$燃烧生成固态三氧化二硼和液态水放出$2165 kJ \times 0.5 = 1082.5 kJ$能量，生成1.5 mol液态水，1.5 mol液态水汽化需要吸收$44 kJ \times 1.5 = 66 kJ$能量，因此0.5 mol气态乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是$1082.5 kJ - 66 kJ = 1016.5 kJ$。
(2) 反应的$\Delta H =$反应物的总键能 - 生成物总键能，设$N \equiv N$键能是$x$，因此$x + 3 \times 436 kJ \cdot mol^{-1} - 6 \times 391 kJ \cdot mol^{-1} = -92.4 kJ \cdot mol^{-1}$，解得$x = 945.6 kJ \cdot mol^{-1}$。
(3) 1 mol氧气与足量氢气反应生成水蒸气放热483.6 kJ，该反应的热化学方程式为$2H_2(g) + O_2(g) = 2H_2O(g)$ $\Delta H = -483.6 kJ \cdot mol^{-1}$；若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ，则18 g水蒸气转化成液态水放热$2.444 kJ \times 18 \approx 44 kJ$，即$H_2O(g) = H_2O(l)$ $\Delta H = -44 kJ \cdot mol^{-1}$，氢气的燃烧热表示1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量，由盖斯定律可知，氢气的燃烧热的热化学方程式为$H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) = H_2O(l)$ $\Delta H = \frac{-483.6 kJ \cdot mol^{-1}}{2} + (-44 kJ \cdot mol^{-1}) = -285.8 kJ \cdot mol^{-1}$。
(4) 11.2 g $KOH$的物质的量为$\frac{11.2 g}{56 g \cdot mol^{-1}} = 0.2 mol$，1 L 0.1 mol $\cdot$ $L^{-1}$的$H_2SO_4$溶液含有$H^+$的物质的量为$2 \times 1 L \times 0.1 mol \cdot L^{-1} = 0.2 mol$，0.2 mol $H^+$和0.2 mol $OH^-$反应放出11.46 kJ的热量，则1 mol $H^+$和1 mol $OH^-$反应放出$11.46 kJ \times \frac{1 mol}{0.2 mol} = 57.3 kJ$能量，因此该离子反应的热化学方程式为$OH^-(aq) + H^+(aq) = H_2O(l)$ $\Delta H = -57.3 kJ \cdot mol^{-1}$。
(5) 由盖斯定律可知，③ + 2×① - ②可得$TiO_2(s) + 2Cl_2(g) + 2C(s) = TiCl_4(s) + 2CO(g)$的$\Delta H = [141 + 2 \times (-393.5) - (-566)] kJ \cdot mol^{-1} = -80 kJ \cdot mol^{-1}$。
答案：
(1)$B_2H_6(g) + 3O_2(g) = B_2O_3(s) + 3H_2O(l)$ $\Delta H = -2165 kJ \cdot mol^{-1}$ 1016.5
(2)$945.6 kJ \cdot mol^{-1}$
(3)$2H_2(g) + O_2(g) = 2H_2O(g)$ $\Delta H = -483.6 kJ \cdot mol^{-1}$ $H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) = H_2O(l)$ $\Delta H = -285.8 kJ \cdot mol^{-1}$
(4)$OH^-(aq) + H^+(aq) = H_2O(l)$ $\Delta H = -57.3 kJ \cdot mol^{-1}$
(5)$-80 kJ \cdot mol^{-1}$