高三化学二轮单元评估(六)化学反应与能量

 单元评估(六)　化学反应与能量

第Ⅰ卷　(选择题，共48分)

一、单项选择题(本题包括6小题，每小题4分，共计24分)

1．下列关于能量变化的说法正确的是                                  (　　)

A．“冰，水为之，而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较，冰的能量高

B．化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，其表现形式只有吸热和放热两种

C．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s )　ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定

D．化学反应遵循质量守恒的同时，也遵循能量守恒

解析：冰融化为水需要吸热，故水的能量高；化学反应的能量变化可以以光能、热能等形式变化；石墨能量较低，比金刚石稳定．

答案：D　

2．右图是778 K时氮气与氢气合成氨反应过程中能量变化的曲线图，下列叙述正确的是                      (　　)

A．此反应为吸热反应

B．b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线

C．加入催化剂可增大正反应速率和平衡常数

D．加入催化剂，该化学反应的ΔS、ΔH都变大

解析：该反应为放热反应，b曲线活化能降低，加入了催化剂；加入催化剂可改变反应速率，但不能改变平衡常数、熵变和反应热．

答案：B　

3．已知热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ/mol(Q＞0)．下

列说法正确的是                                                   (　　)

A．相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量

B．将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出热量为Q kJ

C．增大压强或升高温度，该平衡都向逆反应方向移动

D．如将一定量的SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，则此过程中有2 mol SO2(g)被氧化

解析：由于SO2和O2反应放热，所以相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量，A错误．SO2和O2的反应是可逆反应，将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，参加反应的SO2小于2 mol，放出的热量小于Q kJ，B错误．增大压强，该平衡向正反应方向移动，C错误．

答案：D　

4．通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能．键能的大小可用于估算化学反应的焓变(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差.

则下列热化学方程式不正确的是                                       (　　)

A.H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)

ΔH＝－91.5 kJ/mol

B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－183 kJ/mol

C.H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)

ΔH＝＋91.5 kJ/mol

D．2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)

ΔH＝＋183 kJ/mol

解析：一个反应的焓变等于反应物的化学键键能之和－生成物的化学键键能之和．C项应为：H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝－91.5 kJ/mol.

答案：C　

5．下列说法正确的是                                                 (　　)

A．在101 kPa时，1 mol C与适量O2反应生成1 mol CO时，放出110.5 kJ热量，则C 的燃烧热为110.5 kJ/mol

B．在101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，H2的燃烧热为－285.8 kJ/mol

C．测定HCl和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后终止温度

D．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3 kJ/mol，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3 kJ

解析：燃烧热指的是在101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；B项不能带负号；D项中和热指的是在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热．

答案C　

6.(北京高考)工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)

ΔH＝＋Q kJ/mol(Q＞0)

某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是                                                   (　　)

A．反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率

B．若反应开始时SiCl4为1 mol，则达平衡时，吸收热量为Q kJ

C．反应至4 min时，若HCl浓度为0.12 mol/L，则H2的反应速率为0.03 mol/(L·min)

D．当反应吸收热量为0.025Q kJ时，生成的HCl通入100 mL 1 mol/L的NaOH溶液恰好反应

解析：　A项，增大压强，平衡向逆反应方向移动，SiCl4的转化率减小；B项，由于此反应为可逆反应，开始时加入的1 mol SiCl4并不能全部转化为Si，所以吸收的热量小于Q kJ；C项，v(H2)＝v(HCl)＝×＝0.015 mol/(L·min)．D项，当反应吸收热量为0.025Q kJ时，产生n(HCl)＝4 mol×＝0.1 mol＝n(NaOH)，故恰好反应．

答案：D

二、双项选择题(本题包括2小题，每小题6分，共计12分)

7．2008年北京奥运会“祥云”火炬用的是环保型燃料——丙烷(C3H8)，悉尼奥运会火炬所用燃料为65%丁烷(C4H10)和35%丙烷，已知丙烷的燃烧热为2221.5 kJ/mol，下列有关说法正确的是                                            (　　)

A．奥运火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能

B．丙烷的沸点比正丁烷高

C．丙烷、空气及铂片可组成燃料电池，在丙烷附近的铂极为电池的负极

D．丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－2221.5 kJ/mol

解析：根据能量守恒定律得出A项正确；B项，丙烷的相对分子质量小于正丁烷的相对分子质量，应是正丁烷的沸点高；C项，燃料电池中通入可燃性气体的一极为负极；D项，所谓燃烧热是指1 mol可燃性气体完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，而D项中的H2O是气态，不是稳定氧化物．

答案：AC　

8．将V1 mL 1.00 mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)．下列叙述正确的是                                                    (　　)

A．做该实验时环境温度为22℃

B．该实验表明化学能可以转化为热能

C．NaOH溶液的浓度约为1.50 mol/L

D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

解析：从图中曲线可以看出，温度为22℃时，V1为5 mL，则V2为45 mL，

此时已经开始发生反应，所以22℃一定不是室温，A错．从曲线随V1的增多而

升高，随反应的进行，溶液温度升高说明反应放热，化学能转化为热能，B正确．当

V1＝30 mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c(NaOH)＝

＝1.5 mol/L，C正确．该实验不能证明有水生成的其他反应也

是放热的．

答案：BC　

第Ⅱ卷　(非选择题，共52分)

三、非选择题(本题包括7小题，共52分)

9．(15分)美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机于2009年5月11日升空修复哈勃望远镜．

(1)“阿特兰蒂斯号”使用的燃料是液氢和液氧，下面是298K时，氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式：

H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.8 kJ/mol

C(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol

C8H18(l)＋25/2O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)

ΔH＝－5518 kJ/mol

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3 kJ/mol

相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是__________，等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是__________(保留1位小数)．

(2)已知：H2(g)===H2(l)　ΔH＝－0.92 kJ/mol

O2(g)===O2(l)　ΔH＝－6.84 kJ/mol

H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ/mol

请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：

________________________________________________________________________

______________________________________________________________________.

(3)如果此次“阿特兰蒂斯号”所携带的燃料为45吨，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，总共释放能量____________________kJ(保留3位有效数字)．

解析：(1)略．(2)利用盖斯定律对方程式进行合理变换，可得出H2(l)＋1/2O2(l)===H2O(g)

ΔH＝0.92＋0.5×6.84＋(－285.8)＋44＝－237.46 kJ/mol.(3)45吨燃料中氢气的质量为2×45/18吨，物质的量为2.5×106 mol，故放出的热量为2.5×106×237.46＝5.94×108 kJ.

答案：(1)H2　4.4∶1

(2)H2(l)＋1/2O2(l)===H2O(g)　ΔH＝－237.46 kJ/mol

(3)5.94×108

10．(17分)某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁管感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案．

甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是_____________________，

______________________________________________________________________，说明反应放热．

(下列装置中支撑及捆绑等仪器已略去)

乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是(接①)______________，(接②)__________________________________，说明反应放热．

丙方案：用胶头滴管向盛放有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中盛适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是______________________________，说明反应放热，其原因是_________________________________________________

_______________________________________________________________.

解析：实验从反应放热的“热”为出发点进行探究，通过放热使温度上升、使气体膨胀、水被蒸发等特征现象，合理地设计了实验探究方案．

答案：方案甲：小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生；温度计温度上升

方案乙：①有气泡产生　②左边水柱下降，右边水柱上升

方案丙：无水硫酸铜粉末变蓝色　水和生石灰反应放出热量，使水蒸发

 11．(17分)近年来，由CO2催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注．该方法既可解决CO2废气的利用问题，又可开发生产甲醇的新途径，具有良好的应用前景．已知4.4 g CO2气体与H2经催化加成生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95 kJ的能量．

(1)该反应的热化学方程式为：___________________________________________

____________________________________________________________________.

(2)在270℃、8 MPa和适当催化剂的条件下，CO2的转化率达到22%，则4.48 m3(已折合为标准状况)的CO2能合成CH3OH气体的物质的量是________，此过程中能  放出热量________ kJ.

(3)又已知H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ/mol，则22 g CO2气体与H2反应生成CH3OH气体和液态水时放出热量为________．

(4)根据该反应特点，有利于甲醇合成的条件是________．

A．高压高温　　　　　　B．低压高温

C．高压低温            D．低压低温

解析：(1)4.4 g CO2气体完全合成CH3OH和水蒸气放出热量4.95 kJ，则1 mol CO2完全合成CH3OH和水蒸气放热49.5 kJ，热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.5 kJ/mol.

(2)n(CH3OH)＝n(CO2)＝×22%＝44 mol，每生成1 mol CH3OH(g)放热49.5 kJ，则此过程中放出热量为：(44×49.5)kJ＝2178 kJ.

(3)由H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ/mol以及(1)中的热化学方程式可知，1 mol CO2完全合成CH3OH并生成液态水时放出热量为44 kJ＋49.5 kJ＝93.5 kJ.则22 g CO2即0.5 mol CO2与H2反应时，放出热量为93.5 kJ÷2＝46.75 kJ.

(4)该反应正反应放热，低温有利于CO2合成CH3OH，又因正反应为体积减小的反应，高压有利于CO2合成CH3OH.

答案：(1)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.5 kJ/mol

(2)44 mol　2178

(3)46.75 kJ　(4)C

12．(15分)磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物.3.1 g 的单质磷(P)在3.2 g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出x kJ热量．

(1)通过计算确定反应物的组成(用化学式表示)是________，其相应的质量为________．

(2)已知单质磷的燃烧热y kJ·mol－1，则1 mol P与O2反应生成固态P2O3的反应热ΔH＝________.

(3)写出1 mol P与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式：______________________________________________________________________.

解析：3.1 g P在3.2 g O2中充分燃烧后，产物中n(P)∶n(O)＝1∶2，可知其中必然有P2O5，另一种固态氧化物为P2O3.列出方程组：

解得n(P2O5)＝0.025 mol，n(P2O3)＝0.025 mol，质量分别为3.55 g和2.75 g.

P的燃烧热是1 mol P充分燃烧生成P2O5时放出的热量，则1 mol P与O2反应生成固态P2O3时放出的热量为：＝(20x－y)kJ，即反应热ΔH＝－(20x－y)kJ·mol－1.

热化学方程式为：P(s)＋O2(g)===P2O3(s)　ΔH＝－(20x－y)kJ·mol－1.

答案：(1)P2O3和P2O5　2.75g和3.55 g

(2)－(20x－y)kJ·mol－1　

(3)P(s)＋O2(g)===P2O3(s)

ΔH＝－(20x－y)kJ·mol－1