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第一章 化学反应的热效应 测试题 2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
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这是一份第一章 化学反应的热效应 测试题 2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1,共18页。
第一章 化学反应的热效应 测试题
一、单选题(共12题)
1.硅在氧气中完全燃烧的化学方程式为:Si+O2SiO2,1 mol Si完全燃烧生成SiO2放出992kJ的热量。已知断裂1mol Si-Si键、1mol O=O键和1mol Si-O键吸收的能量分别为176kJ、496kJ、460kJ。晶体结构知识告诉我们,1mol SiO2中含有4mol Si-O键,则1molSi中含有Si-Si键的物质的量为
A.1mol B.2mol C.3mol D.4mol
2.下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)
A
B
C
D
NaCl溶于水
C燃烧
CH3COOH在水中电离
H2与Cl2反应能量变化
NaCl=Na++Cl-
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH>0
CH3COOHCH3COO-+H+
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-183kJ•mol-1
A.A B.B C.C D.D
3.如图所示,ΔE1=393.5kJ,ΔE2=395.4kJ,下列说法正确的是
A.1mol石墨完全转化为金刚石需吸收1.9kJ热量
B.石墨和金刚石之间的转化是物理变化
C.金刚石的稳定性强于石墨
D.1mol金刚石具有的总能量高于1molCO2的总能量
4.已知一些燃料的燃烧热数据如下:
燃料
一氧化碳
甲烷
丙烷
乙醇
/(kJ/mol)
−283.0
−891.0
−2219.9
−1366.8
使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是
A.甲烷 B.一氧化碳 C.丙烷 D.乙醇
5.下列说法正确的是
A.测定中和热时,可用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器
B.等质量的同种煤粉和煤块完全燃烧,煤粉燃烧放出的热量多
C.C(s,石墨) 、C(s,金刚石) ,若,说明石墨比金刚石稳定
D.甲烷的燃烧热为,则
6.下列说法或表示方法正确的是
A.由: 可知:含的溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出热量为57.3kJ
B.由 ,可知,石墨比金刚石稳定
C.已知101kPa时, ,反应 ,则
D.在101kPa时,完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则氢气燃烧热的热化学方程式为:
7.已知:2SO2(g)+ O2(g)= 2SO3(g) △H =-197.8kJ•mol—1。起始反应物为SO2和 O2(物质的量之比为2:1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表,下列说法不正确的是
温度/K
压强/(105Pa)
1.01
5.07
10.1
25.3
50.7
673
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
723
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
773
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
8.下列反应的焓变与如图所示图象相符的是
A.盐酸与碳酸氢钠反应 B.灼热的炭与二氧化碳反应
C.过氧化氢的分解 D.氢氧化钡晶体与氯化铵反应
9.下列说法或表示法正确的是
A.若将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多
B.由C(s,石墨)→C(s,金刚石) △H= +119kJ/mol可知,金刚石比石墨稳定
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) =H2O (aq) △H=-57.3kJ/mol,若将含 0.5molH2SO4 的浓硫酸与含 lmol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
D.在l0lkPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为: 2H2 (g)+O2(g)=2H2O (1) △H=-285.8kJ/mol
10.下列说法正确的是
A.FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板的制作,该反应是置换反应
B.向纯碱溶液中滴加醋酸,将生成的气体通入澄清的苯酚钠溶液中,观察是否出现沉淀,由此证明醋酸、碳酸、苯酚酸性强弱
C.反应A(g)B(g) △H,若正反应的活化能为EakJ/mol,逆反应的活化能为EbkJ/mol,则△H=-(Ea-Eb)kJ/mol
D.3x%的A物质的溶液与x%的A物质的溶液等体积混合后,溶液的质量分数小于2x%,则A物质可能为乙醇
11.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是
A.使用铜质搅拌器更易导热,可减小实验误差
B.测完稀盐酸温度后,温度计没有冲洗,立即测溶液的温度,测得中和热的偏大
C.用溶液分别与的盐酸、醋酸溶液等体积反应,测得的中和热数值相同
D.在测定中和反应反应热的实验中,需要的仪器有天平、量筒、烧杯、容量瓶、温度计、搅拌器
12.下列反应属于吸热反应的是
A.能量变化如图所示的反应 B.盐酸与NaOH反应
C.CaCO3高温分解 D.CO不完全燃烧
二、非选择题(共10题)
13.Ⅰ.实验室利用铜和稀硝酸制备一氧化氮:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,该反应的离子方程式为 。每生成11.2LNO(标准状况),转移的电子数为 NA。
Ⅱ.(1)在发射“神舟”十一号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。已知:
N2H4(l)+2H2O2(l)==N2(g)+4H2O(g) ΔH1;
H2O(l)==H2O(g) ΔH2
请写出液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式: 。
(2)在25℃,101kPa下,1molCO完全燃烧放出283.0kJ的热量。请写出表示CO燃烧热的热化学方程式: 。
14.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活所需的主要能源物质。
(1)有机物M、N可以相互转化: ;M、N相比,较不稳定的是 。
(2)使和通过灼热的炭层,生成和,当消耗时释放出akJ热量,写出该反应的热化学方程式 。
15.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1)实验测得,标准状况下11.2L甲烷在氧气中充分燃烧生成液态水和二氧化碳气体时释放出a kJ的热量,试写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式: ;
(2)已知反应CH3—CH3(g)→ CH2===CH2(g)+H2(g),有关化学键的键能如下:
化学键
C—H
C===C
C—C
H—H
键能/kJ·mol-1
414.4
615.3
347.3
435.3
通过计算得出该反应的反应热为 ;
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知:C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2 599 kJ·mol-1
根据盖斯定律,计算25OC时由C(s,石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变:ΔH= 。
16.稀强酸、稀强碱反应生成1mol水时放出57.3 kJ的热。
(1)实验室中可用稀盐酸和氢氧化钠稀溶液反应来测定中和热。请写出能表示该反应中和热的热化学方程式 ;
(2)分别取40 mL 0.50 mol/L盐酸与40 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c = 4.18 J/(g·℃)。实验时,测得反应前盐酸与NaOH溶液的平均温度为21.5℃,反应后混合溶液的温度为24.9℃。则实验测得的中和热△H= (保留1位小数)
(3)如果用含1 mol CH3COOH的稀醋酸与足量稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热 57.3 kJ(填“大于”、“小于”或“等于”); 理由是 。
(4)25℃时,用50mL0.5mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液反应测定中和热,下列说法正确的是 。(填字母序号)
a.可用如图所示装置测定中和热
b.若将环形玻璃搅拌棒换成铜丝,测定的△H偏低
c.若2种溶液的体积均改为60mL,测定的△H偏高
d.若将盐酸改为醋酸,测定的△H偏高
17.50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)图中尚缺少一种玻璃仪器是 。
(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热ΔH (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60mL 0.50mol·L-1盐酸跟50mL 0.55mol·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”),所求中和热 (填“相等”或“不相等”),简述理由: 。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会 ;用50mL 0.50mol·L-1 NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会 。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
18.下图是某同学设计的探究反应热效应的观察装置。其操作顺序是:①按图所示将实验装置连接好。②在U形管内加入少量红墨水溶液(或品红)。打开T形管螺旋夹,使U形管内两边的液面处于同一水平面,再夹紧螺旋夹。③在中间的试管里盛有1 g 氧化钙,当滴入2 mL左右的蒸馏水后,即可观察。试回答:
(1)实验中观察到的现象是 。
(2)该实验中必须进行的一步实验操作是 。
(3)该实验的原理是 。
(4)实验中进行的化学方程式是 。
(5)该实验表明CaO和H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系为 。
19.(1)0.01mol甲苯(分子式为C7H8,常温下为液态)在足量的O2中燃烧,生成CO2气体和液态水,放出39.43kJ的热量。该反应的热化学方程式为 。
(2)在25 ℃、101 kPa下,1g甲醇完全燃烧放热22.68 kJ,写出甲醇燃烧热的热化学方程式: 。
(3)已知热化学方程式:H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH=−241.8 kJ·mol−1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol−1,则其逆反应的活化能为 kJ·mol−1 。
20.已知,在25℃和101kPa下,部分化学键的键能数据如表所示。
化学键
H-H
H-N
O-O
C-H
C=O
H-O
N-N
键能/(kJ/mol)
436
391
a
498
414
803
462
193
(1)在25℃和101kPa下,工业合成氨,每生成就会放出46kJ热量,在该条件下,能成向某容器中加入1mol N2(g)、3molH2(g)及合适的催化剂,充分反应后测得其放出的热量小于92kJ,原因可能是 ,表中的a= 。
(2)科学家发现一种新的气态分子()。在25℃和101kPa下转化为的热化学方程式为 。
21.化工生产中用烷烃和氧气或水蒸气反应可得到以和为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨。对甲烷而言,有以下两个主要反应:
①
②
(1)反应②中参加反应的与的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成的与的总能量。
(2)若氧气和水蒸气的混合气体中氧气的物质的量分数为,且甲烷恰好与二者完全反应,请填写下列空白:
序号
与反应的
与反应的
总反应的
I
0.2
II
(3)若某化工厂生产中反应的能量在利用过程中不计耗损,为使能量实现零排放和零补充,则进料气中水蒸气与空气(的体积分数为)的体积之比为 。
22.X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素,部分信息如下表:
X
Y
Z
M
R
Q
原子半径/nm
0.099
0.186
0.074
0.143
主要化合价
+4,-4
-2
-1,+7
+3
其他
常温下为黄色固体
无机非金属材料的主角
颜色反应为黄色
其氧化物可做耐火材料
(1)Q在元素周期表中的位置是 .
(2)Y与R相比,非金属性较强的是 (用元素符号表示),下列事实能证明这一结论的是 (填字母序号)
a.常温下Y的单质呈固态,R的单质呈气态
b.稳定性:HR>YH4
c.Y与R形成的化的中Y呈正价
(3)根据表中数据推测,Y的原子半径的最小范围是 .
(4)甲、乙是上述某些元素的最高价氧化物对应的水化物,且甲+乙→丙+水.若丙的水溶液呈碱性,则丙的化学式是 .
(5)已知1molXM2(g)被氧化为1molXM3(g)的△H=﹣99kJ/mol.写出由XM2生成XM3的热化学反应方程式 。
参考答案:
1.B
设1molSi中含有Si-Si键的物质的量为x,1molSi完全燃烧生成SiO2放出992kJ的热量,断裂1molSi-Si键、1molO=O键和1molSi-O键吸收的能量分别为176kJ、496kJ、460kJ.1molSiO2中含有4molSi-O键,△H=E(断裂化学键的键能之和)-E(形成化学键的键能之和),则x×176+496kJ-4×460kJ=-992kJ,解得x=2mol,故选B。
【点睛】本题考查反应热与焓变,为高频考点,把握焓变与键能之间的关系为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,注意晶体中化学键的数目。
2.B
A.NaCl溶于水完全电离,NaCl=Na++Cl-,A正确;
B.碳燃烧生成二氧化碳,生成物总能量小于反应物总能量,ΔH<0,B错误;
C.由图示可知,醋酸在水中部分电离,CH3COOHCH3COO-+H+,C正确;
D.1molH2与1molCl2反应生成2molHCl,放出热量431 kJ 2-(436+243)kJ =183 kJ ,热化学方程式H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-183kJ•mol-1,D正确;
故答案选B。
3.A
A.据图可知,1 mol金刚石和1mol O2的总能量高于1 mol石墨和1mol O2的总能量,则金刚石的能量比石墨高395.4kJ /mol-393.5kJ/mol=1.9 kJ/mol ,所以1mol石墨完全转化为金刚石需吸收1.9kJ热量,A正确;
B.石墨和金刚石是不同物质,二酯之间的转化是化学变化,B错误;
C.能量高不稳定,因此石墨的稳定性强于金刚石,C错误;
D.据图可知1mol金刚石和1mol氧气具有的总能量高于1molCO2的总能量,但1mol金刚石与1molCO2具有的总能量无法比较,D错误;
综上所述答案为A。
4.A
燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所释放的热量,可燃物燃烧生成1mol CO2时放出的热量最多的最能体现低碳经济。
A. 甲烷每生成1mol CO2时放出的热量是891.0;
B. 一氧化碳每生成1mol CO2时放出的热量是283.0;
C. 丙烷每生成1mol CO2时放出的热量约是740.0;.
D. 乙醇每生成1mol CO2时放出的热量是683.4;
综上分析,符合题意的是A
5.C
A.铜制搅拌器比玻璃搅拌器导热性能好,热量损失较多,选项A错误;
B.等质量的同种煤完全燃烧,放出的热量一样多,选项B错误;
C.C(s,石墨) 、C(g,金刚石)(g) ,若,根据盖斯定律,可得C(s,石墨)=C(s,金刚石) ,石墨能量较低,相对稳定,选项C正确;
D.甲烷的燃烧热为,其相应的热化学方程式为 ,选项D错误;
答案选C。
6.B
A.醋酸为弱酸,电离时要吸收热量,因此含的溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出热量小于57.3kJ,A错误;
B.能量越低越稳定,石墨转化为金刚石要吸收热量,说明石墨的能量低,石墨比金刚石稳定,B正确;
C.已知101kPa时, ,说明1molC完全燃烧生成CO放出的热量为110.5kJ,由于CO燃烧生成CO2时放出热量,则1molC完全燃烧生成CO2时放出的热量大于110.5kJ,C错误;
D.的物质的量为1mol,则1mol氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧热的热化学方程式为: ,D错误;
答案选B。
7.B
A、由表格数据及勒夏特列原理知,针对放热反应,一定压强下降低温度,平衡正向移动,反应物SO2的转化率增大,选项A正确;B、由于在不同温度、压强下,化学反应速率不一定相等,故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等,选项B错误;C、催化剂对化学平衡移动无影响,但可以缩短到达平衡所花的时间,选项C正确;D、由图中数据可知,不同温度下,1.01×105Pa(常压)下SO2的转化率分别为99.2%,97.5%,93.5%,已经相当高了,且加压后转化率升高并不明显,所以没有必要通过加压提高转化率,选项D正确。答案选B。
【点睛】本题主要考查了外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,中等难度,解题时要注意运用控制变量的方法比较容器中转化率的变化。
8.C
图中反应物的总能量高于生成物的总能量,故为放热反应。
A.盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应,故A不符合题意;
B.灼热的炭与二氧化碳反应为吸热反应,故B不符合题意;
C.过氧化氢的分解为放热反应,故C符合题意;
D.氢氧化钡晶体与氯化铵反应为吸热反应,故D不符合题意;
故选C。
9.C
A.由于固体S含有的能量比同质量的气态S含有的能量少,所以若将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多,A错误;
B.由C(s,石墨)→C(s,金刚石) △H= +119kJ/mol可知,金刚石含有的能量高,物质含有的能量越多,物质的稳定性就越差,所以金刚石比石墨稳定性差,B错误;
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) =H2O (aq) △H=-57.3kJ/mol,若将含 0.5molH2SO4 的浓硫酸与含 lmol NaOH的溶液混合,由于浓硫酸溶于水放出热量,所以反应后放出的热量大于57.3kJ,C正确;
D.在l0lkPa时,2g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,物质越多,燃烧放出的热量也越多,所以氢气燃烧的热化学方程式表示为: 2H2 (g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ/mol,D错误;
故合理选项是C。
10.D
A. FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板的制作,FeCl3和Cu反应生成氯化亚铁和氯化铜,该反应不是置换反应,A不正确;B. 向纯碱溶液中滴加醋酸,由于醋酸有挥发性,生成的二氧化碳气体含有一定量的醋酸蒸气,该气体通入澄清的苯酚钠溶液中,溶液一定会变浑浊,但是不生成沉淀,得到的是乳浊液,此实验无法证明碳酸和苯酚的酸性强弱,B不正确;C. 反应A(g)B(g) △H,若正反应的活化能为EakJ/mol,逆反应的活化能为EbkJ/mol,则△H=-(Eb-Ea)kJ/mol,C不正确;D. 3x%的A物质的溶液与x%的A物质的溶液等体积混合后,溶液的质量分数小于2x%,说明A的质量分数越大其密度越小,即A的密度小于水,则A物质可能为乙醇,D正确。本题选D。
11.B
A.铜导热性较强,导致热量散失较多,则测量出的中和热误差大,A错误;
B. 测完稀盐酸温度后,温度计没有冲洗,立即测溶液的温度,由于会发生酸和碱的中和,所测碱溶液温度偏高,则温度差减小,所测得的热量值偏小,由于中和反应放热,焓变小于零,则测得中和热的偏大,B正确;
C.醋酸为弱酸,电离过程吸热,故用溶液分别与的盐酸、醋酸溶液等体积反应,反应放出的热量不同,测得的中和热数值不同,C错误;
D.用简易量热计进行中和热测定,需要量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒;若没有简易量热计,可以用烧杯和硬纸板组装,用不到天平和容量瓶;若实验中需要的酸、碱稀溶液需要现配,则还缺少玻璃棒和滴管, D错误;
答案选B。
12.C
A.反应物能量总和大于生成物能量总和,当反应发生时,剩余能量以热能形式释放出来,所以是放热反应,不符题意;
B.酸碱中和反应是放热反应,不符题意;
C.碳酸钙受热分解属于吸热反应,符合题意;
D.所有燃烧均是放热反应,不符题意;
综上,本题选C。
13. 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 1.5 N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) ΔH=ΔH1-4ΔH2 CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/mol
I. 铜和稀硝酸反应,稀硝酸、硝酸铜可拆为离子形式,可写出其离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,每生成标况下11.2LNO,即生成0.5molNO,转移的电子数为1.5 NA;
II. (1)液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水的方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l),根据盖斯定律,该式可由题目中的上式-4倍的下式得到,即该反应的ΔH=ΔH1-4ΔH2,故热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) ΔH=ΔH1-4ΔH2;
(2)燃烧热为1mol可燃物完全燃烧生成稳定物质时放出的能量,故表示CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/mol。
14.(1)N
(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g)△H=-2akJ/mol
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,过程为: ΔH=+88.6kJ·mol-1,过程是吸热反应,N暗处转化为M,是放热反应,能量越高越不稳定,说明N较不稳定;答案为N;
(2)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1molCl2参与反应时释放出akJ热量, 2mol氯气反应放热2akJ,反应的热化学方程式为:写出该反应的热化学方程式:2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g)△H=-2akJ/mol。
15. CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l)ΔH=-2akJ/mol +125.5kJ/mol +226.7kJ/mol
(1)燃烧热:1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量,1mol甲烷放出的热量为22.4×a/11.2kJ = 2akJ,CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H = -2akJ·mol-1;
(2)根据反应热 = 反应物键能总和-生成物键能总和 = (347.3 + 6 × 414.4-615.3-4×414.4-435.3)kJ·mol-1 = + 125.5kJ·mol-1;(3)①C(s) + O2(g) = CO2(g) ,②2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l),③2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l),目标反应:2C(s) + H2(g) = C2H2(g),因此有:2 × ① + ②/2-③/2得出△H = (-393.5 × 2-571.6/2 + 2599/2)kJ·mol-1 = +226.7kJ/mol。
16.(1)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H=-57.3kJ∙mol-1
(2)-56.8kJ/mol
(3) < 醋酸电离会吸热,使放出的热量减少
(4)ad
(1)已知稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出57.3kJ的热量,则稀盐酸和氢氧化钠稀溶液反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H=-57.3kJ∙mol-1,
故答案为:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H=-57.3kJ∙mol-1
(2)40 mL 0.50 mol/L盐酸与40 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行中和反应,△t=3.4,,反应过程生成n(H2O)=0.02mol,△H;故答案为:-56.8kJ/mol
(3)醋酸为弱酸,电离过程吸热,所以用含1 mol CH3COOH的稀醋酸与足量稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量小于57.3kJ,故答案为:<;醋酸电离会吸热,使放出的热量减少;
(4)a.该装置符合中和热测定条件,是简易量热器,能测定中和热,故a正确;
b.铜具有导热性,将环形玻璃搅拌棒换成铜丝,会导致部分热量散失,使测得的中和热数值偏小,但焓变△H为负值,导致测定的△H偏高,故b错误;
c.中和热是稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出57.3kJ的热量,与酸碱的用量无关,所以测定中和热不变,故c错误;
d.醋酸电离过程是吸热过程,使测得的中和热数值偏小,但焓变△H为负值,导致测定的△H偏高,故d正确;
故答案为ad。
17.(1)环形玻璃搅拌器
(2)隔热,防止热量损失
(3)偏大
(4) 不相等 相等 因中和热是指稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量,与酸碱的用量无关
(5) 偏小 无影响
(1)中和热测定,酸和碱溶液混合后需要搅拌均匀,根据图示,图中尚缺少一种玻璃仪器是环形玻璃搅拌器;
(2)中和热测定,实验成功的关键是防止热量损失,烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是隔热,防止热量损失;
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,热量损失较多,中和热ΔH偏大。
(4)实验中改用60mL 0.50mol·L-1盐酸跟50mL 0.55mol·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成的水的物质的量偏多,所放出的热量不相等;因中和热是指稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量,与酸碱的用量无关,所求中和热相等。
(5)氨水为弱碱,电离过程为吸热过程,所以用氨水代替稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量偏小,中和热数值会偏小;中和热是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量,与酸碱的用量无关,所以用50mL 0.50mol•L-1盐酸与50mL 0.50mol•L-1 NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值无影响。
18. U形玻璃管里的红墨水左侧液面下降,而右侧开口端液面上升 检查装置的气密性 CaO与水反应放出热量,使大试管中的空气受热膨胀,压强变大,引起红墨水在U形管中的位置不再相平 CaO+H2OCa(OH)2 1 mol的CaO和1 mol的H2O的能量和大于1 mol的Ca(OH)2的能量
(1)氧化钙和水之间的反应是放热的,所以试管内温度升高,气体具有热胀冷缩的性质,导致内部压强增大,U形玻璃管里的红墨水(或品红)会沿开口端上升;
(2)该实验是由于气压原因导致的实验现象出现,所以实验之前一定要检查装置气密性;
(3)CaO和水反应放出热量,使大试管中空气膨胀,内部压强增大,引起红墨水(或品红)在U形管中的液面不再相平;
(4)该装置中主要发生的反应为:CaO+H2O=Ca(OH)2;
(5)根据实验现象知道:氧化钙和水之间的反应是放热的,所以1 mol的CaO和1 mol的H2O的能量和大于1 mol的Ca(OH)2的能量。
19. C7H8(l)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH=−3943kJ·mol−1 CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=−725.76kJ·mol−1 409.0
(1)0.01mol甲苯(分子式为C7H8,常温下为液态)在足量的O2中燃烧,生成CO2气体和液态水,放出39.43kJ的热量。则1mol甲苯在足量氧气中燃烧生成CO2气体和液态水,放出3943kJ的热量,该反应的热化学方程式为C7H8(l)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH=−3943kJ·mol−1;故答案为:C7H8(l)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH=−3943kJ·mol−1。
(2)在25℃、101 kPa下,1g甲醇完全燃烧放热22.68 kJ,1mol甲醇即32g完全燃烧放热725.76kJ,甲醇燃烧热的热化学方程式:CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=−725.76kJ·mol−1;故答案为:CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=−725.76kJ·mol−1。
(3)已知热化学方程式:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=−241.8 kJ·mol−1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol−1,焓变等于正反应的活化能减去逆反应的活化能,则其逆反应的活化能为167.2 kJ·mol−1+241.8 kJ·mol−1=409.0kJ·mol−1;故答案为:409.0。
20.(1) 合成氨反应为可逆反应 946
(2)N4(g)=2N2(g) ΔH=—734kJ/mol
(1)合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应可逆反应,可逆反应不可能完全反应,所以1mol氮气与3mol氢气不可能完全反应生成2mol氨气,所以充分反应后测得其放出的热量小于92kJ;由生成1mol氨气放出46kJ热量可知,上述合成氨反应的反应热ΔH=—92kJ/mol,由反应热与反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值相等可得:akJ/mol+436 kJ/mol×3—391kJ/mol×3×2=—92kJ/mol,解得a=946,故答案为:合成氨反应为可逆反应;946;
(2)由反应热与反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值相等可得25℃和101kPa下氮四气体转化为氮气的反应热ΔH=193 kJ/mol×6—946kJ/mol×2=—734kJ/mol,则转化的热化学方程式为N4(g)=2N2(g) ΔH=—734kJ/mol,故答案为:N4(g)=2N2(g) ΔH=—734kJ/mol。
21. 小于 +216 +198 0.5 +108 1:15
(1)反应②是吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,故答案为:小于;
(2)当x(O2)=0.2时,x(H2O)=0.8,即n(H2O)=4n(O2)。由反应①的Qp=-18kJ,可知I中的n(O2)=0.25mol,则n(H2O)=1mol,代入反应②可得CH4与水反应的Qp=+216kJ,总反应的Qp=+198kJ;当反应①的Qp=-36kJ时,反应①中的n(O2)=0.5mol,反应②的Qp=+72kJ-(-36)kJ=+108kJ,代入反应②得n(H2O)=0.5mol,即,Qp=+108kJ,故答案为: +216;+198;0.5;+108。
(3)设空气的物质的量为n(空),反应①的热效应为Q1,,Q1=-14.4n(空气)kJ•mol-1,设水蒸气的物质的量为n(H2O),反应②的热效应Q2=+216kJ•mol-1×n(H2O),由能量零排放,得14.4n(空)=216n(H2O),n(H2O):n(空)=1:15;故答案为: 1:15。
22. 第三周期第ⅢA族 Cl bc 0.099~0.143nm Na2SiO3 SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g) ; ∆H=-99 kJ/mol
X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素,常温下X单质为黄色固体,则X为S元素;Y的化合价主要为-4,+4,是无机非金属材料的主角,则Y为Si元素;Z焰色反应呈黄色,则Z为Na元素;R的主要化合价为-1,+7,则R为Cl元素;Q主要化合价为+3价,原子半径Na>Q>Cl,则Q为Al元素;M的主要化合价为-2价,为第ⅥA族元素,原子半径M<Cl,则M为O元素;
(1)R为Cl元素,原子序数为17,原子核外有3个电子层,最外层电子数为7,位于周期表第三周期第ⅦA族;
(2)Y为Si,R为Cl,位于同一周期,根据同周期元素非金属性从左到右逐渐增强可知,Cl的非金属性大于Si;a.属于物质的物理性质,不能比较非金属性的强弱,故a错误;b.Y与R形成的化合物中Y呈正价,说明R得电子能力强,非金属性强,故b正确;c.元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,故c正确;故答案为bc;
(3)Y为Si,与Al、Cl位于相同周期,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,则Si的原子半径比Al小,比Cl大,即大于0.099nm小于0.143nm;
(4)甲+乙→丙+水,应为中和反应,若丙的水溶液呈碱性,则对应的物质的应为强碱弱酸盐,可为NaAlO2或Na2SiO3;
(5)单质硫的燃烧热为296kJ•mol-1,则热化学方程式为:S(s)+O2=SO2(g)△H=-296kJ/mol,1molSO2(g)被氧化为1molSO3(g)的△H=-99kJ/mol,则热化学方程式为:2SO2(g)+O2=2SO3(g)△H=-198kJ/mol,根据盖斯定律,可知S(s)生成3molSO3(g)的△H=(-296kJ/mol)×3+×(-198kJ/mol)=-1185kJ/mol。
点睛:注意粒子半径在周期表中的递变规律,准确推断元素是解题的关键,X阳离子核外无电子,应为H元素,Y为无机非金属材料的主角,应为Si元素,Z的焰色反应呈黄色,应为Na元素,M的化合价只有-2价,应为O元素,R的化合价有-1价、+7价,应为Cl元素,Q的化合价为+3价,原子半径小于Na,应为Al元素,结合元素周期律的递变规律以及对应单质、化合物的性质解答该题。
第一章 化学反应的热效应 测试题
一、单选题(共12题)
1.硅在氧气中完全燃烧的化学方程式为:Si+O2SiO2,1 mol Si完全燃烧生成SiO2放出992kJ的热量。已知断裂1mol Si-Si键、1mol O=O键和1mol Si-O键吸收的能量分别为176kJ、496kJ、460kJ。晶体结构知识告诉我们,1mol SiO2中含有4mol Si-O键,则1molSi中含有Si-Si键的物质的量为
A.1mol B.2mol C.3mol D.4mol
2.下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)
A
B
C
D
NaCl溶于水
C燃烧
CH3COOH在水中电离
H2与Cl2反应能量变化
NaCl=Na++Cl-
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH>0
CH3COOHCH3COO-+H+
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-183kJ•mol-1
A.A B.B C.C D.D
3.如图所示,ΔE1=393.5kJ,ΔE2=395.4kJ,下列说法正确的是
A.1mol石墨完全转化为金刚石需吸收1.9kJ热量
B.石墨和金刚石之间的转化是物理变化
C.金刚石的稳定性强于石墨
D.1mol金刚石具有的总能量高于1molCO2的总能量
4.已知一些燃料的燃烧热数据如下:
燃料
一氧化碳
甲烷
丙烷
乙醇
/(kJ/mol)
−283.0
−891.0
−2219.9
−1366.8
使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是
A.甲烷 B.一氧化碳 C.丙烷 D.乙醇
5.下列说法正确的是
A.测定中和热时,可用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器
B.等质量的同种煤粉和煤块完全燃烧,煤粉燃烧放出的热量多
C.C(s,石墨) 、C(s,金刚石) ,若,说明石墨比金刚石稳定
D.甲烷的燃烧热为,则
6.下列说法或表示方法正确的是
A.由: 可知:含的溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出热量为57.3kJ
B.由 ,可知,石墨比金刚石稳定
C.已知101kPa时, ,反应 ,则
D.在101kPa时,完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则氢气燃烧热的热化学方程式为:
7.已知:2SO2(g)+ O2(g)= 2SO3(g) △H =-197.8kJ•mol—1。起始反应物为SO2和 O2(物质的量之比为2:1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表,下列说法不正确的是
温度/K
压强/(105Pa)
1.01
5.07
10.1
25.3
50.7
673
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
723
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
773
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
8.下列反应的焓变与如图所示图象相符的是
A.盐酸与碳酸氢钠反应 B.灼热的炭与二氧化碳反应
C.过氧化氢的分解 D.氢氧化钡晶体与氯化铵反应
9.下列说法或表示法正确的是
A.若将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多
B.由C(s,石墨)→C(s,金刚石) △H= +119kJ/mol可知,金刚石比石墨稳定
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) =H2O (aq) △H=-57.3kJ/mol,若将含 0.5molH2SO4 的浓硫酸与含 lmol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
D.在l0lkPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为: 2H2 (g)+O2(g)=2H2O (1) △H=-285.8kJ/mol
10.下列说法正确的是
A.FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板的制作,该反应是置换反应
B.向纯碱溶液中滴加醋酸,将生成的气体通入澄清的苯酚钠溶液中,观察是否出现沉淀,由此证明醋酸、碳酸、苯酚酸性强弱
C.反应A(g)B(g) △H,若正反应的活化能为EakJ/mol,逆反应的活化能为EbkJ/mol,则△H=-(Ea-Eb)kJ/mol
D.3x%的A物质的溶液与x%的A物质的溶液等体积混合后,溶液的质量分数小于2x%,则A物质可能为乙醇
11.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是
A.使用铜质搅拌器更易导热,可减小实验误差
B.测完稀盐酸温度后,温度计没有冲洗,立即测溶液的温度,测得中和热的偏大
C.用溶液分别与的盐酸、醋酸溶液等体积反应,测得的中和热数值相同
D.在测定中和反应反应热的实验中,需要的仪器有天平、量筒、烧杯、容量瓶、温度计、搅拌器
12.下列反应属于吸热反应的是
A.能量变化如图所示的反应 B.盐酸与NaOH反应
C.CaCO3高温分解 D.CO不完全燃烧
二、非选择题(共10题)
13.Ⅰ.实验室利用铜和稀硝酸制备一氧化氮:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,该反应的离子方程式为 。每生成11.2LNO(标准状况),转移的电子数为 NA。
Ⅱ.(1)在发射“神舟”十一号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。已知:
N2H4(l)+2H2O2(l)==N2(g)+4H2O(g) ΔH1;
H2O(l)==H2O(g) ΔH2
请写出液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式: 。
(2)在25℃,101kPa下,1molCO完全燃烧放出283.0kJ的热量。请写出表示CO燃烧热的热化学方程式: 。
14.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活所需的主要能源物质。
(1)有机物M、N可以相互转化: ;M、N相比,较不稳定的是 。
(2)使和通过灼热的炭层,生成和,当消耗时释放出akJ热量,写出该反应的热化学方程式 。
15.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1)实验测得,标准状况下11.2L甲烷在氧气中充分燃烧生成液态水和二氧化碳气体时释放出a kJ的热量,试写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式: ;
(2)已知反应CH3—CH3(g)→ CH2===CH2(g)+H2(g),有关化学键的键能如下:
化学键
C—H
C===C
C—C
H—H
键能/kJ·mol-1
414.4
615.3
347.3
435.3
通过计算得出该反应的反应热为 ;
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知:C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2 599 kJ·mol-1
根据盖斯定律,计算25OC时由C(s,石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变:ΔH= 。
16.稀强酸、稀强碱反应生成1mol水时放出57.3 kJ的热。
(1)实验室中可用稀盐酸和氢氧化钠稀溶液反应来测定中和热。请写出能表示该反应中和热的热化学方程式 ;
(2)分别取40 mL 0.50 mol/L盐酸与40 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c = 4.18 J/(g·℃)。实验时,测得反应前盐酸与NaOH溶液的平均温度为21.5℃,反应后混合溶液的温度为24.9℃。则实验测得的中和热△H= (保留1位小数)
(3)如果用含1 mol CH3COOH的稀醋酸与足量稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热 57.3 kJ(填“大于”、“小于”或“等于”); 理由是 。
(4)25℃时,用50mL0.5mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液反应测定中和热,下列说法正确的是 。(填字母序号)
a.可用如图所示装置测定中和热
b.若将环形玻璃搅拌棒换成铜丝,测定的△H偏低
c.若2种溶液的体积均改为60mL,测定的△H偏高
d.若将盐酸改为醋酸,测定的△H偏高
17.50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)图中尚缺少一种玻璃仪器是 。
(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热ΔH (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60mL 0.50mol·L-1盐酸跟50mL 0.55mol·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”),所求中和热 (填“相等”或“不相等”),简述理由: 。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会 ;用50mL 0.50mol·L-1 NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会 。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
18.下图是某同学设计的探究反应热效应的观察装置。其操作顺序是:①按图所示将实验装置连接好。②在U形管内加入少量红墨水溶液(或品红)。打开T形管螺旋夹,使U形管内两边的液面处于同一水平面,再夹紧螺旋夹。③在中间的试管里盛有1 g 氧化钙,当滴入2 mL左右的蒸馏水后,即可观察。试回答:
(1)实验中观察到的现象是 。
(2)该实验中必须进行的一步实验操作是 。
(3)该实验的原理是 。
(4)实验中进行的化学方程式是 。
(5)该实验表明CaO和H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系为 。
19.(1)0.01mol甲苯(分子式为C7H8,常温下为液态)在足量的O2中燃烧,生成CO2气体和液态水,放出39.43kJ的热量。该反应的热化学方程式为 。
(2)在25 ℃、101 kPa下,1g甲醇完全燃烧放热22.68 kJ,写出甲醇燃烧热的热化学方程式: 。
(3)已知热化学方程式:H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH=−241.8 kJ·mol−1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol−1,则其逆反应的活化能为 kJ·mol−1 。
20.已知,在25℃和101kPa下,部分化学键的键能数据如表所示。
化学键
H-H
H-N
O-O
C-H
C=O
H-O
N-N
键能/(kJ/mol)
436
391
a
498
414
803
462
193
(1)在25℃和101kPa下,工业合成氨,每生成就会放出46kJ热量,在该条件下,能成向某容器中加入1mol N2(g)、3molH2(g)及合适的催化剂,充分反应后测得其放出的热量小于92kJ,原因可能是 ,表中的a= 。
(2)科学家发现一种新的气态分子()。在25℃和101kPa下转化为的热化学方程式为 。
21.化工生产中用烷烃和氧气或水蒸气反应可得到以和为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨。对甲烷而言,有以下两个主要反应:
①
②
(1)反应②中参加反应的与的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成的与的总能量。
(2)若氧气和水蒸气的混合气体中氧气的物质的量分数为,且甲烷恰好与二者完全反应,请填写下列空白:
序号
与反应的
与反应的
总反应的
I
0.2
II
(3)若某化工厂生产中反应的能量在利用过程中不计耗损,为使能量实现零排放和零补充,则进料气中水蒸气与空气(的体积分数为)的体积之比为 。
22.X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素,部分信息如下表:
X
Y
Z
M
R
Q
原子半径/nm
0.099
0.186
0.074
0.143
主要化合价
+4,-4
-2
-1,+7
+3
其他
常温下为黄色固体
无机非金属材料的主角
颜色反应为黄色
其氧化物可做耐火材料
(1)Q在元素周期表中的位置是 .
(2)Y与R相比,非金属性较强的是 (用元素符号表示),下列事实能证明这一结论的是 (填字母序号)
a.常温下Y的单质呈固态,R的单质呈气态
b.稳定性:HR>YH4
c.Y与R形成的化的中Y呈正价
(3)根据表中数据推测,Y的原子半径的最小范围是 .
(4)甲、乙是上述某些元素的最高价氧化物对应的水化物,且甲+乙→丙+水.若丙的水溶液呈碱性,则丙的化学式是 .
(5)已知1molXM2(g)被氧化为1molXM3(g)的△H=﹣99kJ/mol.写出由XM2生成XM3的热化学反应方程式 。
参考答案:
1.B
设1molSi中含有Si-Si键的物质的量为x,1molSi完全燃烧生成SiO2放出992kJ的热量,断裂1molSi-Si键、1molO=O键和1molSi-O键吸收的能量分别为176kJ、496kJ、460kJ.1molSiO2中含有4molSi-O键,△H=E(断裂化学键的键能之和)-E(形成化学键的键能之和),则x×176+496kJ-4×460kJ=-992kJ,解得x=2mol,故选B。
【点睛】本题考查反应热与焓变,为高频考点,把握焓变与键能之间的关系为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,注意晶体中化学键的数目。
2.B
A.NaCl溶于水完全电离,NaCl=Na++Cl-,A正确;
B.碳燃烧生成二氧化碳,生成物总能量小于反应物总能量,ΔH<0,B错误;
C.由图示可知,醋酸在水中部分电离,CH3COOHCH3COO-+H+,C正确;
D.1molH2与1molCl2反应生成2molHCl,放出热量431 kJ 2-(436+243)kJ =183 kJ ,热化学方程式H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-183kJ•mol-1,D正确;
故答案选B。
3.A
A.据图可知,1 mol金刚石和1mol O2的总能量高于1 mol石墨和1mol O2的总能量,则金刚石的能量比石墨高395.4kJ /mol-393.5kJ/mol=1.9 kJ/mol ,所以1mol石墨完全转化为金刚石需吸收1.9kJ热量,A正确;
B.石墨和金刚石是不同物质,二酯之间的转化是化学变化,B错误;
C.能量高不稳定,因此石墨的稳定性强于金刚石,C错误;
D.据图可知1mol金刚石和1mol氧气具有的总能量高于1molCO2的总能量,但1mol金刚石与1molCO2具有的总能量无法比较,D错误;
综上所述答案为A。
4.A
燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所释放的热量,可燃物燃烧生成1mol CO2时放出的热量最多的最能体现低碳经济。
A. 甲烷每生成1mol CO2时放出的热量是891.0;
B. 一氧化碳每生成1mol CO2时放出的热量是283.0;
C. 丙烷每生成1mol CO2时放出的热量约是740.0;.
D. 乙醇每生成1mol CO2时放出的热量是683.4;
综上分析,符合题意的是A
5.C
A.铜制搅拌器比玻璃搅拌器导热性能好,热量损失较多,选项A错误;
B.等质量的同种煤完全燃烧,放出的热量一样多,选项B错误;
C.C(s,石墨) 、C(g,金刚石)(g) ,若,根据盖斯定律,可得C(s,石墨)=C(s,金刚石) ,石墨能量较低,相对稳定,选项C正确;
D.甲烷的燃烧热为,其相应的热化学方程式为 ,选项D错误;
答案选C。
6.B
A.醋酸为弱酸,电离时要吸收热量,因此含的溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出热量小于57.3kJ,A错误;
B.能量越低越稳定,石墨转化为金刚石要吸收热量,说明石墨的能量低,石墨比金刚石稳定,B正确;
C.已知101kPa时, ,说明1molC完全燃烧生成CO放出的热量为110.5kJ,由于CO燃烧生成CO2时放出热量,则1molC完全燃烧生成CO2时放出的热量大于110.5kJ,C错误;
D.的物质的量为1mol,则1mol氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧热的热化学方程式为: ,D错误;
答案选B。
7.B
A、由表格数据及勒夏特列原理知,针对放热反应,一定压强下降低温度,平衡正向移动,反应物SO2的转化率增大,选项A正确;B、由于在不同温度、压强下,化学反应速率不一定相等,故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等,选项B错误;C、催化剂对化学平衡移动无影响,但可以缩短到达平衡所花的时间,选项C正确;D、由图中数据可知,不同温度下,1.01×105Pa(常压)下SO2的转化率分别为99.2%,97.5%,93.5%,已经相当高了,且加压后转化率升高并不明显,所以没有必要通过加压提高转化率,选项D正确。答案选B。
【点睛】本题主要考查了外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,中等难度,解题时要注意运用控制变量的方法比较容器中转化率的变化。
8.C
图中反应物的总能量高于生成物的总能量,故为放热反应。
A.盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应,故A不符合题意;
B.灼热的炭与二氧化碳反应为吸热反应,故B不符合题意;
C.过氧化氢的分解为放热反应,故C符合题意;
D.氢氧化钡晶体与氯化铵反应为吸热反应,故D不符合题意;
故选C。
9.C
A.由于固体S含有的能量比同质量的气态S含有的能量少,所以若将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多,A错误;
B.由C(s,石墨)→C(s,金刚石) △H= +119kJ/mol可知,金刚石含有的能量高,物质含有的能量越多,物质的稳定性就越差,所以金刚石比石墨稳定性差,B错误;
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) =H2O (aq) △H=-57.3kJ/mol,若将含 0.5molH2SO4 的浓硫酸与含 lmol NaOH的溶液混合,由于浓硫酸溶于水放出热量,所以反应后放出的热量大于57.3kJ,C正确;
D.在l0lkPa时,2g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,物质越多,燃烧放出的热量也越多,所以氢气燃烧的热化学方程式表示为: 2H2 (g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ/mol,D错误;
故合理选项是C。
10.D
A. FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板的制作,FeCl3和Cu反应生成氯化亚铁和氯化铜,该反应不是置换反应,A不正确;B. 向纯碱溶液中滴加醋酸,由于醋酸有挥发性,生成的二氧化碳气体含有一定量的醋酸蒸气,该气体通入澄清的苯酚钠溶液中,溶液一定会变浑浊,但是不生成沉淀,得到的是乳浊液,此实验无法证明碳酸和苯酚的酸性强弱,B不正确;C. 反应A(g)B(g) △H,若正反应的活化能为EakJ/mol,逆反应的活化能为EbkJ/mol,则△H=-(Eb-Ea)kJ/mol,C不正确;D. 3x%的A物质的溶液与x%的A物质的溶液等体积混合后,溶液的质量分数小于2x%,说明A的质量分数越大其密度越小,即A的密度小于水,则A物质可能为乙醇,D正确。本题选D。
11.B
A.铜导热性较强,导致热量散失较多,则测量出的中和热误差大,A错误;
B. 测完稀盐酸温度后,温度计没有冲洗,立即测溶液的温度,由于会发生酸和碱的中和,所测碱溶液温度偏高,则温度差减小,所测得的热量值偏小,由于中和反应放热,焓变小于零,则测得中和热的偏大,B正确;
C.醋酸为弱酸,电离过程吸热,故用溶液分别与的盐酸、醋酸溶液等体积反应,反应放出的热量不同,测得的中和热数值不同,C错误;
D.用简易量热计进行中和热测定,需要量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒;若没有简易量热计,可以用烧杯和硬纸板组装,用不到天平和容量瓶;若实验中需要的酸、碱稀溶液需要现配,则还缺少玻璃棒和滴管, D错误;
答案选B。
12.C
A.反应物能量总和大于生成物能量总和,当反应发生时,剩余能量以热能形式释放出来,所以是放热反应,不符题意;
B.酸碱中和反应是放热反应,不符题意;
C.碳酸钙受热分解属于吸热反应,符合题意;
D.所有燃烧均是放热反应,不符题意;
综上,本题选C。
13. 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 1.5 N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) ΔH=ΔH1-4ΔH2 CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/mol
I. 铜和稀硝酸反应,稀硝酸、硝酸铜可拆为离子形式,可写出其离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,每生成标况下11.2LNO,即生成0.5molNO,转移的电子数为1.5 NA;
II. (1)液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水的方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l),根据盖斯定律,该式可由题目中的上式-4倍的下式得到,即该反应的ΔH=ΔH1-4ΔH2,故热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) ΔH=ΔH1-4ΔH2;
(2)燃烧热为1mol可燃物完全燃烧生成稳定物质时放出的能量,故表示CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ/mol。
14.(1)N
(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g)△H=-2akJ/mol
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,过程为: ΔH=+88.6kJ·mol-1,过程是吸热反应,N暗处转化为M,是放热反应,能量越高越不稳定,说明N较不稳定;答案为N;
(2)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1molCl2参与反应时释放出akJ热量, 2mol氯气反应放热2akJ,反应的热化学方程式为:写出该反应的热化学方程式:2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g)△H=-2akJ/mol。
15. CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l)ΔH=-2akJ/mol +125.5kJ/mol +226.7kJ/mol
(1)燃烧热:1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量,1mol甲烷放出的热量为22.4×a/11.2kJ = 2akJ,CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H = -2akJ·mol-1;
(2)根据反应热 = 反应物键能总和-生成物键能总和 = (347.3 + 6 × 414.4-615.3-4×414.4-435.3)kJ·mol-1 = + 125.5kJ·mol-1;(3)①C(s) + O2(g) = CO2(g) ,②2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l),③2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l),目标反应:2C(s) + H2(g) = C2H2(g),因此有:2 × ① + ②/2-③/2得出△H = (-393.5 × 2-571.6/2 + 2599/2)kJ·mol-1 = +226.7kJ/mol。
16.(1)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H=-57.3kJ∙mol-1
(2)-56.8kJ/mol
(3) < 醋酸电离会吸热,使放出的热量减少
(4)ad
(1)已知稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出57.3kJ的热量,则稀盐酸和氢氧化钠稀溶液反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H=-57.3kJ∙mol-1,
故答案为:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H=-57.3kJ∙mol-1
(2)40 mL 0.50 mol/L盐酸与40 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行中和反应,△t=3.4,,反应过程生成n(H2O)=0.02mol,△H;故答案为:-56.8kJ/mol
(3)醋酸为弱酸,电离过程吸热,所以用含1 mol CH3COOH的稀醋酸与足量稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量小于57.3kJ,故答案为:<;醋酸电离会吸热,使放出的热量减少;
(4)a.该装置符合中和热测定条件,是简易量热器,能测定中和热,故a正确;
b.铜具有导热性,将环形玻璃搅拌棒换成铜丝,会导致部分热量散失,使测得的中和热数值偏小,但焓变△H为负值,导致测定的△H偏高,故b错误;
c.中和热是稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出57.3kJ的热量,与酸碱的用量无关,所以测定中和热不变,故c错误;
d.醋酸电离过程是吸热过程,使测得的中和热数值偏小,但焓变△H为负值,导致测定的△H偏高,故d正确;
故答案为ad。
17.(1)环形玻璃搅拌器
(2)隔热,防止热量损失
(3)偏大
(4) 不相等 相等 因中和热是指稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量,与酸碱的用量无关
(5) 偏小 无影响
(1)中和热测定,酸和碱溶液混合后需要搅拌均匀,根据图示,图中尚缺少一种玻璃仪器是环形玻璃搅拌器;
(2)中和热测定,实验成功的关键是防止热量损失,烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是隔热,防止热量损失;
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,热量损失较多,中和热ΔH偏大。
(4)实验中改用60mL 0.50mol·L-1盐酸跟50mL 0.55mol·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成的水的物质的量偏多,所放出的热量不相等;因中和热是指稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量,与酸碱的用量无关,所求中和热相等。
(5)氨水为弱碱,电离过程为吸热过程,所以用氨水代替稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量偏小,中和热数值会偏小;中和热是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量,与酸碱的用量无关,所以用50mL 0.50mol•L-1盐酸与50mL 0.50mol•L-1 NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值无影响。
18. U形玻璃管里的红墨水左侧液面下降,而右侧开口端液面上升 检查装置的气密性 CaO与水反应放出热量,使大试管中的空气受热膨胀,压强变大,引起红墨水在U形管中的位置不再相平 CaO+H2OCa(OH)2 1 mol的CaO和1 mol的H2O的能量和大于1 mol的Ca(OH)2的能量
(1)氧化钙和水之间的反应是放热的,所以试管内温度升高,气体具有热胀冷缩的性质,导致内部压强增大,U形玻璃管里的红墨水(或品红)会沿开口端上升;
(2)该实验是由于气压原因导致的实验现象出现,所以实验之前一定要检查装置气密性;
(3)CaO和水反应放出热量,使大试管中空气膨胀,内部压强增大,引起红墨水(或品红)在U形管中的液面不再相平;
(4)该装置中主要发生的反应为:CaO+H2O=Ca(OH)2;
(5)根据实验现象知道:氧化钙和水之间的反应是放热的,所以1 mol的CaO和1 mol的H2O的能量和大于1 mol的Ca(OH)2的能量。
19. C7H8(l)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH=−3943kJ·mol−1 CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=−725.76kJ·mol−1 409.0
(1)0.01mol甲苯(分子式为C7H8,常温下为液态)在足量的O2中燃烧,生成CO2气体和液态水,放出39.43kJ的热量。则1mol甲苯在足量氧气中燃烧生成CO2气体和液态水,放出3943kJ的热量,该反应的热化学方程式为C7H8(l)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH=−3943kJ·mol−1;故答案为:C7H8(l)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH=−3943kJ·mol−1。
(2)在25℃、101 kPa下,1g甲醇完全燃烧放热22.68 kJ,1mol甲醇即32g完全燃烧放热725.76kJ,甲醇燃烧热的热化学方程式:CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=−725.76kJ·mol−1;故答案为:CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=−725.76kJ·mol−1。
(3)已知热化学方程式:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=−241.8 kJ·mol−1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol−1,焓变等于正反应的活化能减去逆反应的活化能,则其逆反应的活化能为167.2 kJ·mol−1+241.8 kJ·mol−1=409.0kJ·mol−1;故答案为:409.0。
20.(1) 合成氨反应为可逆反应 946
(2)N4(g)=2N2(g) ΔH=—734kJ/mol
(1)合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应可逆反应,可逆反应不可能完全反应,所以1mol氮气与3mol氢气不可能完全反应生成2mol氨气,所以充分反应后测得其放出的热量小于92kJ;由生成1mol氨气放出46kJ热量可知,上述合成氨反应的反应热ΔH=—92kJ/mol,由反应热与反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值相等可得:akJ/mol+436 kJ/mol×3—391kJ/mol×3×2=—92kJ/mol,解得a=946,故答案为:合成氨反应为可逆反应;946;
(2)由反应热与反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值相等可得25℃和101kPa下氮四气体转化为氮气的反应热ΔH=193 kJ/mol×6—946kJ/mol×2=—734kJ/mol,则转化的热化学方程式为N4(g)=2N2(g) ΔH=—734kJ/mol,故答案为:N4(g)=2N2(g) ΔH=—734kJ/mol。
21. 小于 +216 +198 0.5 +108 1:15
(1)反应②是吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,故答案为:小于;
(2)当x(O2)=0.2时,x(H2O)=0.8,即n(H2O)=4n(O2)。由反应①的Qp=-18kJ,可知I中的n(O2)=0.25mol,则n(H2O)=1mol,代入反应②可得CH4与水反应的Qp=+216kJ,总反应的Qp=+198kJ;当反应①的Qp=-36kJ时,反应①中的n(O2)=0.5mol,反应②的Qp=+72kJ-(-36)kJ=+108kJ,代入反应②得n(H2O)=0.5mol,即,Qp=+108kJ,故答案为: +216;+198;0.5;+108。
(3)设空气的物质的量为n(空),反应①的热效应为Q1,,Q1=-14.4n(空气)kJ•mol-1,设水蒸气的物质的量为n(H2O),反应②的热效应Q2=+216kJ•mol-1×n(H2O),由能量零排放,得14.4n(空)=216n(H2O),n(H2O):n(空)=1:15;故答案为: 1:15。
22. 第三周期第ⅢA族 Cl bc 0.099~0.143nm Na2SiO3 SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g) ; ∆H=-99 kJ/mol
X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素,常温下X单质为黄色固体,则X为S元素;Y的化合价主要为-4,+4,是无机非金属材料的主角,则Y为Si元素;Z焰色反应呈黄色,则Z为Na元素;R的主要化合价为-1,+7,则R为Cl元素;Q主要化合价为+3价,原子半径Na>Q>Cl,则Q为Al元素;M的主要化合价为-2价,为第ⅥA族元素,原子半径M<Cl,则M为O元素;
(1)R为Cl元素,原子序数为17,原子核外有3个电子层,最外层电子数为7,位于周期表第三周期第ⅦA族;
(2)Y为Si,R为Cl,位于同一周期,根据同周期元素非金属性从左到右逐渐增强可知,Cl的非金属性大于Si;a.属于物质的物理性质,不能比较非金属性的强弱,故a错误;b.Y与R形成的化合物中Y呈正价,说明R得电子能力强,非金属性强,故b正确;c.元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,故c正确;故答案为bc;
(3)Y为Si,与Al、Cl位于相同周期,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,则Si的原子半径比Al小,比Cl大,即大于0.099nm小于0.143nm;
(4)甲+乙→丙+水,应为中和反应,若丙的水溶液呈碱性,则对应的物质的应为强碱弱酸盐,可为NaAlO2或Na2SiO3;
(5)单质硫的燃烧热为296kJ•mol-1,则热化学方程式为:S(s)+O2=SO2(g)△H=-296kJ/mol,1molSO2(g)被氧化为1molSO3(g)的△H=-99kJ/mol,则热化学方程式为:2SO2(g)+O2=2SO3(g)△H=-198kJ/mol,根据盖斯定律,可知S(s)生成3molSO3(g)的△H=(-296kJ/mol)×3+×(-198kJ/mol)=-1185kJ/mol。
点睛:注意粒子半径在周期表中的递变规律,准确推断元素是解题的关键,X阳离子核外无电子,应为H元素,Y为无机非金属材料的主角,应为Si元素,Z的焰色反应呈黄色,应为Na元素,M的化合价只有-2价,应为O元素,R的化合价有-1价、+7价,应为Cl元素,Q的化合价为+3价,原子半径小于Na,应为Al元素,结合元素周期律的递变规律以及对应单质、化合物的性质解答该题。
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