2021学年第一单元 化学反应的热效应第2课时测试题

这是一份2021学年第一单元 化学反应的热效应第2课时测试题，共21页。试卷主要包含了50 ml/L的盐酸0，已知，9 kJ·ml-1，3 kJ/ml等内容，欢迎下载使用。

第2课时　反应热的测量与计算　能源的充分利用
基础过关练
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
题组一　中和反应的反应热的测定
1.(双选)(2020江苏南京金陵中学高二上学情调研)在中和反应的反应热的测定实验中,下列操作正确的是 (　　)
A.量取0.50 mol/L的盐酸0.55 mol/L的NaOH溶液各50 mL
B.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
C.环形玻璃搅拌棒上下移动,使酸、碱溶液混合
D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
2.(2021江苏南通高级中学高二上月考)关于中和反应的反应热测定实验中,下列说法错误的是 (　　)
A.一组完整实验数据需要测温度三次
B.可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,因铜和盐酸不反应
C.烧杯间填满碎纸屑是为了减少实验过程中的热量散失
D.在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视,测得中和反应的反应热ΔH将偏小
题组二　盖斯定律
3.(2021江苏启东中学高二上期初考试)已知:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1,H—H键、键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a为 (　　)
A.-332 　　　　　　　　B.-118 　　　　
C.+350 　　　　　　　　D.+130
4.(双选)CO、H2、C2H5OH三种物质燃烧的热化学方程式如下。
①CO(g)+12O2(g) CO2(g)　ΔH1=a kJ/mol
②H2(g)+12O2(g) H2O(g)　ΔH2=b kJ/mol
③C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH3=c kJ/mol
下列说法不正确的是 (　　)
A.ΔH1<0
B.2CO(g)+4H2(g) H2O(g)+C2H5OH(l)　ΔH=(2a+4b-c)kJ/mol
C.CO2与H2合成C2H5OH反应的原子利用率为100%
D.2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=-2b kJ/mol
5.(2021福建三明第一中学高二上月考)联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作为火箭燃料。下列说法不正确的是 (　　)
①2O2(g)+N2(g) N2O4(l)　ΔH1
②N2(g)+2H2(g) N2H4(l)　ΔH2
③O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)　ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1
A.ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1
B.O2(g)+2H2(g) 2H2O(l)　ΔH5,ΔH5>ΔH3
C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)
D.联氨和N2O4作为火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热且产物无污染
题组三　标准燃烧热与中和反应的反应热的比较
6.(2021河南豫南九校高二上联考)25 ℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)放出的热量为57.3 kJ/mol,辛烷的燃烧热为5 518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是 (　　)
A.2H+(aq)+SO42-(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq) BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ/mol
B.KOH(aq)+12H2SO4(aq) 12K2SO4(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ/mol
C.C8H18(l)+252O2(g) 8CO2(g)+9H2O(g)　ΔH=-5 518 kJ/mol
D.2C8H18(g)+25O2(g) 16CO2(g)+18H2O(l)　ΔH=-5 518 kJ/mol
7.(双选)(2021山东滕州一中高二上月考)已知:①2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1。下列说法错误的是 (　　)
A.①式表示25 ℃、101 kPa时,2 mol H2和1 mol O2完全反应生成2 mol H2O(l)放出热量571.6 kJ
B.①式表示25 ℃、101 kPa时,1 mol H2和1 mol O2完全反应生成2 mol H2O(l)放出热量571.6 kJ
C.含1 mol NaOH的稀溶液与50 g 98%的硫酸混合后放出的热量大于57.3 kJ
D.②式表示含1 mol NaOH的稀溶液与含1 mol HCl的稀盐酸混合后吸收的热量等于57.3 kJ
8.(2021江苏南通高二上期中)下列关于燃烧热和中和反应的反应热的描述正确的是 (　　)
A.HCl和NaOH反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　ΔH=+(2×283.0)kJ·mol-1
C.反应热有正、负之分,燃烧热ΔH全部是正值
D.1 mol甲烷完全燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
题组四　反应热的计算及大小比较
9.(2021天津部分区高二上期中)已知:①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566 kJ/mol;②Na2O2(s)+CO2(g) Na2CO3(s)+12O2(g)　ΔH=-226 kJ/mol。根据热化学方程式判断,下列说法或表示正确的是 (　　)

A.Na2O2(s)+CO2(s) Na2CO3(s)+12O2(g)　ΔH>-226 kJ/mol
B.由上图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.CO的燃烧热为283 kJ
D.CO(g)+Na2O2(s) Na2CO3(s)　ΔH=+509 kJ/mol
10.(2020江苏南京金陵中学高二上学情调研)下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是 (　　)
①C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1
C(s)+12O2(g) CO(g)　ΔH2
②S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH1
S(g)+O2(g) SO2(g)　ΔH2
③H2(g)+12O2(g) H2O(l)　ΔH1
2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH2
④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　ΔH1
CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)　ΔH2
A.①　　　　　　　　B.④　　　　
C.②③④　　　　　　　　D.①②③
11.完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,已知为了完全吸收生成的二氧化碳,消耗50 mL 8 mol/L的氢氧化钠溶液,则1 mol无水乙醇燃烧放出的热量不可能是 (　　)
A.10Q　　　　　　　　B.5Q~10Q
C.小于10Q　　　　　　　　D.小于5Q
12.(2021湖北襄阳五校高二上期中)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。


据此判断下列说法正确的是 (　　)
A.石墨转变为金刚石是吸热反应
B.白磷比红磷稳定
C.S(g)+O2(g) SO2(g)　ΔH1,S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH>0
题组五　能源的利用
13.(2021安徽皖南名校高二上期中)能源与可持续发展密切相关。下列说法正确的是 (　　)
A.直接开采的化石燃料完全燃烧不会造成大气污染
B.从海洋中开采的“可燃冰”释放出的气体与天然气的主要成分相同
C.二氧化碳、水通过光合作用生成有机物同时放出能量
D.“干热岩”(一般温度高于200 ℃的高温岩体)是最具应用价值和利用潜力的清洁能源,该能源属于化石能源
14.一种利用蓝绿藻制氢贮氢及氢气应用的图示如下。下列说法正确的是 (　　)

A.图中能量的转化方式只有1种
B.氢气液化过程吸收能量
C.蓝绿藻分解水产生H2和O2,同时释放能量
D.能量利用率:燃料电池比H2直接燃烧高

能力提升练
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
题组一　中和反应的反应热及其测定实验分析
1.(2020辽宁丹东高二上期末,)某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。

下列判断正确的是 (　　)
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响
D.若用NaOH固体测定中和反应的反应热,则测定的反应热ΔH的绝对值偏高
2.(2020甘肃兰州第一中学高二上期中,)中和反应的反应热的测定实验中,若取0.55 mol/L的NaOH溶液50 mL与0.25 mol/L的硫酸50 mL置于如图所示的装置中进行反应热的测定。

回答下列问题。
(1)从上图实验装置看,其中尚缺少的一种玻璃用品是　　　　　　　　。 
(2)若改用60 mL 0.25 mol/L H2SO4溶液和50 mL 0.55 mol/L 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”)。 
(3)近似认为0.55 mol/L NaOH溶液和0.25 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃),通过以下数据计算中和反应的反应热ΔH=　　　　(结果保留小数点后一位)。 
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
H2SO4溶液
NaOH溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
29.5
2
27.0
27.4
27.2
32.3
3
26.0
25.8
25.9
29.2
4
26.4
26.2
26.3
29.8
(4)上述实验结果与ΔH=-57.3 kJ/mol相比有偏差,产生偏差的原因可能是　　　　(填字母)。 
a.实验装置保温、隔热效果差
b.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
题组二　盖斯定律的应用
3.(2020浙江宁波高二下期末,)如图所示,有关转化关系(X代表卤素)的说法正确的是 (　　)

A.ΔH越小,HX越不稳定
B.按Cl、Br、I顺序,ΔH2依次减小
C.ΔH3>0
D.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
4.(2020江苏扬州中学高二下月考,)以下反应可表示获得乙醇并用作汽车燃料的过程,下列有关说法正确的是 (　　)
①6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(s)+6O2(g)　ΔH1
②C6H12O6(s) 2C2H5OH(l)+2CO2(g)　ΔH2
③C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH3
A.2ΔH3=-ΔH1-ΔH2
B.ΔH3、ΔH1、ΔH2均小于0
C.在不同油耗汽车中发生反应③,ΔH3会不同
D.植物的光合作用通过反应①将热能转化为化学能
5.(2020江苏无锡高三上期末,)利用甲醇(CH3OH)制备一些高附加值产品,是目前研究的热点。甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气,反应主要过程如下。
反应Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO2(g)　ΔH1
反应Ⅱ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)　ΔH2=a kJ·mol-1
反应Ⅲ.CH3OH(g) 2H2(g)+CO(g)　ΔH3=b kJ·mol-1
反应Ⅳ.2CH3OH(g) 2H2O(g)+C2H4(g)　ΔH4=c kJ·mol-1
ΔH1=　　　　kJ·mol-1。 
6.(2020江苏常州高三上期末,)在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌的作用,将NO2-和NO3-还原成N2实现脱硝的过程,称为反硝化。污水处理厂以甲醇作为碳源实现硝酸盐的反硝化过程分两步进行:
3NO3-(aq)+CH3OH(l) 3NO2-(aq)+CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-398.9 kJ·mol-1
2NO2-(aq)+CH3OH(l) N2(g)+CO2(g)+H2O(l)+2OH-(aq)　ΔH=-91.5 kJ·mol-1
反应6NO3-(aq)+5CH3OH(l) 3N2(g)+5CO2(g)+7H2O(l)+6OH-(aq)　ΔH=　　　　kJ·mol-1。 
题组三　反应热的综合计算
7.(2021河南豫南九校高二上联考,)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图,请写出N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　。 

(2)已知下列数据。
化学键
H—H

键能/kJ·mol-1
435
943
根据表中及图中数据计算N—H键的键能是　　　　kJ·mol-1。 
(3)用NH3催化还原NO,还可以消除氮氧化物的污染。已知:
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)　ΔH1=-a kJ·mol-1　①
N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH2=-b kJ·mol-1　②
NH3(g)+32NO(g) 54N2(g)+32H2O(g)的反应热ΔH3=　　　　kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。 
8.(2021山东聊城高二上期中,)化学反应伴随能量变化,获取反应能量变化有多条途径。
(1)下列反应中,属于放热反应的是　　　　(填字母)。 
A.碳与水蒸气反应　　　　　　　　B.铝和氧化铁反应
C.CaCO3受热分解　　　　　　　　D.锌与盐酸反应
(2)获取能量变化的途径
①已知:
化学键种类
H—H

O—H
键能(kJ/mol)
436
496
463.4
计算可得2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=　　　　。 
②通过物质所含能量计算。已知反应M+N P+Q中M、N、P、Q所含能量依次可表示为EM、EN、EP、EQ,该反应的ΔH=　　　　　　　　。 
③通过盖斯定律可计算。已知在25 ℃、101 kPa时,
Ⅰ.2Na(s)+12O2(g) Na2O(s)　ΔH=-412 kJ·mol-1
Ⅱ.2Na(s)+O2(g) Na2O2(s)　ΔH=-511 kJ·mol-1
写出Na2O2与Na反应生成Na2O的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。 
④利用实验装置测定盐酸与NaOH溶液反应的热量变化的过程中,若取50 mL 0.50 mol·L-1的盐酸,则还需加入　　　　(填字母)。 
A.1.0 g NaOH固体
B.50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液
9.(2021江苏如皋高二上教学质量调研,)氨(NH3)、肼(N2H4)是两种氮的氢化物。
(1)合成氨的反应是一个放热反应。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:

状态②③④能量由高到低的顺序是　　　　。 
(2)将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中,观察到瓶内气体基本上为无色,瓶口出现红棕色气体,铂丝能持续保持红热状态。

①铂丝的作用是　　　　　　。 
②瓶口出现红棕色气体的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③瓶内所发生的反应是放热反应还是吸热反应,请判断并说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　。 
(3)知道途径Ⅰ两步转化反应的ΔH能否推导出途径Ⅱ所示反应的ΔH?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(若能,请说明理由;若不能,请说明还需补充的数据)。 
Ⅰ.N2 NH3 NO、H2O(l)
Ⅱ.N2 NO
(4)发射卫星时用肼(N2H4)作为燃料、二氧化氮(NO2)作为氧化剂。
已知:N2(g)+2O2(g) 2NO2(g)　ΔH=+67.7 kJ·mol-1;
N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-543 kJ·mol-1。
写出肼和二氧化氮反应生成氮气和气态水的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案全解全析
基础过关练
1.AC　为保证盐酸完全反应,可使碱的浓度稍大,用0.55 mol/L NaOH溶液与0.5 mol/L的盐酸反应测定中和反应的反应热,A项正确;尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,会导致热量散失较多,则测定的中和反应的反应热的数值偏小,B项错误;环形玻璃搅拌棒起搅拌作用,可使其上下移动,从而使反应物混合均匀,加快反应速率,减小实验误差,C项正确;将测定NaOH溶液起始温度后的温度计直接插入稀H2SO4溶液测温度,会造成测得的中和反应的反应热的误差较大,D项错误。
2.B　一组完整实验数据需要测温度三次,第一次测酸(或碱)溶液温度,第二次测碱(或酸)溶液的温度,第三次测混合溶液的温度,A项正确;铜的导热性较强,因此不可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,B项错误;该实验目的是测定中和反应的反应热,故烧杯间填满碎纸屑可减少实验过程中热量散失,C项正确;在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视,量取的溶液体积增多,反应放出的热量多,温度差较大,因此测得的中和反应的反应热ΔH将偏小,D项正确。
3.D　已知:①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=a kJ·mol-1;
②2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1。
根据盖斯定律②-①×2即得到O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)　ΔH=(-220-2a)kJ·mol-1,反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,则-220-2a=496+2×436-2×2×462,解得a=+130,D项正确。
4.CD　反应①为CO的燃烧,是放热反应,所以ΔH1<0,A项正确;①×2+②×4-③得到:2CO(g)+4H2(g) H2O(g)+C2H5OH(l)　ΔH=(2a+4b-c)kJ/mol,B项正确;CO2与H2合成C2H5OH的反应是2CO2+6H2 C2H5OH+3H2O,生成物有水,原子利用率小于100%,C项错误;反应②中水的状态为气态,而选项D中方程式里水的状态为液态,D项错误。
5.B　根据盖斯定律计算2×③-2×②-①得到④2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1,A项正确;O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)　ΔH3,O2(g)+2H2(g) 2H2O(l)　ΔH5,气态水变为液态水过程中放出热量,焓变为负值,则ΔH5<ΔH3,B项错误;由于O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)为放热反应,ΔH3<0,反应物的总能量高于生成物的总能量,即1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g),C项正确;根据2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1分析可知,反应放出大量热,生成的氮气和水蒸气对环境无污染,D项正确。
6.B　每发生1 mol该反应生成2 mol H2O和1 mol难溶于水的BaSO4,反应的ΔH不是-57.3 kJ/mol,A项错误;该热化学方程式中生成的水是气体,不符合燃烧热的定义,C项错误;2C8H8(l)+25O2(g) 16CO2(g)+18H2O(l)　ΔH=-11 036 kJ/mol[或C8H8(l)+252O2(g) 8CO2(g)+9H2O(l)　ΔH=-5 518 kJ/mol],D项错误。
7.BD　①式表示25 ℃、101 kPa时,2 mol H2和1 mol O2完全反应生成2 mol H2O(l)放出的热量为571.6 kJ,A项正确,B项错误;浓硫酸溶于水放出热量,则含1 mol NaOH的稀溶液与50 g 98%的硫酸混合后放出的热量大于57.3 kJ,C项正确;②式可表示含1 mol NaOH的稀溶液与含1 mol HCl的稀盐酸混合后放出的热量为57.3 kJ,D项错误。
8.B　中和反应的反应热是指稀的强酸、强碱发生中和反应生成1 mol液态水时放出的热量,H2SO4和Ba(OH)2反应除了生成水,还生成了BaSO4沉淀,A项错误;燃烧热是指1 mol燃料完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则有2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-(2×283.0)kJ·mol-1,故2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　ΔH=+(2×283.0)kJ·mol-1,B项正确;反应热有正、负之分,燃烧均为放热反应,故燃烧热ΔH全部是负值,C项错误;在101 kPa下,1 mol甲烷完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热,D项错误。
9.A　Na2O2(s)+CO2(s) Na2CO3(s)+12O2(g),固态二氧化碳变为CO2(g)要吸收能量,则该反应放出的热量减小,即ΔH>-226 kJ/mol,A项正确;图像中的焓变应是2 mol CO燃烧的反应热,图像中物质的量和焓变不统一,B项错误;燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,单位为kJ/mol,CO的燃烧热为283 kJ/mol,C项错误;由盖斯定律可知,①×12+②可以得到CO(g)+Na2O2(s) Na2CO3(s)　ΔH=-566 kJ/mol×12-226 kJ/mol=-509 kJ/mol,D项错误。
10.C　等质量的C完全燃烧产生CO2放出的热量比不完全燃烧产生CO放出的热量多,反应放出热量越多,则ΔH越小,所以ΔH1<ΔH2,①不符合题意。单质S在气态时具有的能量比固态时多,所以气态S燃烧放出的热量比固态S燃烧放出的热量要多,所以ΔH1>ΔH2,②符合题意。发生反应的H2越多,反应放出的热量就越多,则该反应的ΔH越小,所以反应热:ΔH1>ΔH2,③符合题意。CaCO3分解的反应是吸热反应,ΔH1>0;CaO与H2O反应产生Ca(OH)2的反应是放热反应,ΔH2<0,所以两个反应的反应热:ΔH1>ΔH2,④符合题意。C项正确。
11.D　n(NaOH)=0.05 L×8 mol/L=0.4 mol,若完全生成Na2CO3则由CO2~2NaOH~Na2CO3,可知,n(CO2)=0.2 mol,则n(C2H6O)=12×n(CO2)=0.1 mol,放出的热量为Q,所以1 mol乙醇完全燃烧放出的热量为10Q;若完全生成NaHCO3,则由CO2~NaOH~NaHCO3可知,n(CO2)=0.4 mol,则n(C2H6O)=12n(CO2)=0.2 mol,放出的热量为Q,所以1 mol乙醇完全燃烧放出的热量为5Q;如果乙醇燃烧生成的CO2的物质的量为0.1 mol 12.A　从图像Ⅰ可知,金刚石所具有的能量高于石墨,所以石墨转变为金刚石是吸热反应,A项正确;白磷所具有的能量高于红磷,所以红磷比白磷稳定,B项错误;气态硫所具有的能量高于固态硫,所以气态硫与氧气反应放出的热量大于固态硫,故ΔH1<ΔH2,C项错误;由图Ⅳ可以看出,CO2(g)和H2(g)具有的总能量小于CO(g)和H2O(g)具有的总能量,则CO(g)和H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)为放热反应,ΔH<0,D项错误。
13.B　有的化石燃料中含有硫等元素,完全燃烧会生成二氧化硫等有害气体,造成大气污染,A项错误;可燃冰的主要成分是甲烷水合物,“可燃冰”释放出的气体是甲烷,天然气的主要成分也是甲烷,B项正确;二氧化碳、水通过光合作用生成有机物需要吸收能量,C项错误;“干热岩”不属于化石能源,D项错误。
14.D　图中能量的转化方式至少有光能转化为化学能、化学能转化为电能,则至少有2种能量转化方式,A项错误;物质由气态转化为液态过程释放能量,B项错误;水的分解过程为吸热过程,则蓝绿藻分解水产生H2和O2,同时吸收能量,C项错误;能量利用率:燃料电池比H2直接燃烧高,D项正确。
能力提升练
1.D　(a)是金属与酸的反应,是放热反应;(b)是氢氧化钡晶体与氯化铵反应,属于吸热反应;(c)酸碱中和反应是放热反应。因此放热反应只有(a)和(c),A项错误。铝粉和铝片本质一样,放出热量不变,只是换成铝粉,反应速率加快,B项错误。相较于环形玻璃搅拌棒,铁质搅拌棒导热快,会造成热量损失,对实验结果有影响,C项错误。氢氧化钠固体溶解时要放出热量,最终使测定的反应热ΔH的绝对值偏高,D项正确。
2.答案　(1)环形玻璃搅拌棒　(2)不相等　(3)-56.8 kJ/mol　(4)abc
解析　(2)参与反应的物质的物质的量越大,反应放热必定越多,所以不相等。
(3)第2次实验的误差较大,舍弃。将另外三次实验的最终温度和起始温度做差,取平均值,得到ΔT=3.4 ℃。氢氧化钠过量,每次实验所用硫酸溶液中氢离子的物质的量为0.025 mol,所以中和生成的水为0.025 mol。溶液质量为100 g,升高3.4 ℃所需热量为100 g×3.4 ℃×4.18 J/(g·℃)=1 421.2 J,所以每生成1 mol水放出的热量为1 421.2 J÷0.025=56 848 J≈56.8 kJ。所以ΔH=-56.8 kJ/mol。
(4)a项,保温隔热差,使热量散失,所以测得放热减少;b项,温度计测定氢氧化钠溶液温度后,直接测定硫酸温度,温度计上沾有的氢氧化钠溶液会有一部分和硫酸中和,放热使初始温度上升,减少了温度差,测得放热减少;c项,尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,不允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,否则会导致较多热量散失,测得放热减少。
3.B　Cl、Br、I的原子半径依次增大,键能:E(Cl—Cl)>E(Br—Br)>E(I—I),化学键断裂吸收能量ΔH>0,则按Cl、Br、I顺序,ΔH2依次减小,B项正确;途径Ⅲ是形成化学键的过程,是放热过程,ΔH3<0,C项错误;由盖斯定律得ΔH1+ΔH2+ΔH3=2ΔH1≠0,D项错误。
4.A　根据盖斯定律:-①-②可得,2C2H5OH(l)+6O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-ΔH1-ΔH2=2ΔH3,A项正确;根据2ΔH3=-ΔH1-ΔH2,若ΔH1<0、ΔH2<0,则2ΔH3一定大于0,故B项错误;在不同油耗汽车中发生反应③,ΔH3是相同的,C项错误;植物的光合作用将太阳能转化为化学能,D项错误。
5.答案　b-a
解析　根据盖斯定律,用反应Ⅲ减去反应Ⅱ,就可以得到CH3OH(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO2(g)　ΔH1=(b-a)kJ·mol-1。
6.答案　-1 072.3
解析　将题给两热化学方程式依次编号为①和②,根据盖斯定律:①×2+②×3得6NO3-(aq)+5CH3OH(l) 3N2(g)+5CO2(g)+7H2O(l)+6OH-(aq)　ΔH=-1 072.3 kJ·mol-1。
7.答案　(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1
(2)390
(3)3b-a4
解析　(1)由图像可知,该反应为放热反应,且生成1 mol NH3(g)时,放出的热量为46 kJ。故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1。(2)设N—H键的键能为x,ΔH=-92 kJ·mol-1=(3×435+943)kJ·mol-1-6x,解得x=390 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律,①-②×34,可得NH3(g)+32NO(g) 54N2(g)+32H2O(g)　ΔH3,故其反应热ΔH3=3b-a4 kJ·mol-1。
8.答案　(1)BD
(2)①-485.6 kJ/mol　②EP+EQ-(EM+EN)　③Na2O2(s)+2Na(s) 2Na2O(s)　ΔH=-313 kJ·mol-1　④B
解析　(1)B、D均为放热反应,A、C为吸热反应。(2)①2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=(2×436+496-463.4×2×2)kJ/mol=-485.6 kJ/mol;②反应M+N P+Q中M、N、P、Q所含能量依次可表示为EM、EN、EP、EQ,该反应的ΔH=EP+EQ-(EM+EN);③结合盖斯定律可知,Ⅰ×2-Ⅱ得到Na2O2(s)+2Na(s) 2Na2O(s)　ΔH=-313 kJ·mol-1。
9.答案　(1)③、②、④
(2)①作为催化剂　②NO遇空气中的O2反应生成红棕色的NO2
③反应为放热反应,因为铂丝能持续保持红热,说明反应中有热量放出
(3)不能,还需知道2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)反应的热效应
(4)2N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 153.7 kJ·mol-1
解析　(1)合成氨的反应为放热反应,即ΔH<0。氮气和氢气在催化剂表面合成氨反应过程的顺序为:①氮气和氢气向催化剂靠近;②氮气和氢气与催化剂接触;③在催化剂的表面,氮气和氢气分解成氮原子和氢原子;④氮原子和氢原子在催化剂的表面生成氨分子;⑤氨分子离开催化剂表面,所以能量由高到低的顺序是③、②、④。(2)①将红热的铂丝伸入如题图所示的锥形瓶中,观察到瓶内气体基本上为无色,瓶口出现红棕色气体,说明氨水在铂丝的作用下,生成了NO,NO遇氧气发生反应生成NO2,铂丝作为催化剂;②瓶口出现红棕色气体的原因是NO遇空气中的O2,反应生成红棕色的NO2;③铂丝能持续保持红热状态,说明该反应为放热反应。(3)由途径Ⅰ:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH,4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(l)　ΔH;途径Ⅱ:N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH可知,途径Ⅰ两步转化反应的ΔH不能推导出途径Ⅱ的ΔH,还需知道2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)反应的热效应才能推导出途径Ⅱ:N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH。(4)根据①N2(g)+2O2(g) 2NO2(g)　ΔH=+67.7 kJ·mol-1,②N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-543 kJ·mol-1,②×2-①得:2N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 153.7 kJ·mol-1。