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统考版高考化学复习高频考点分层集训第七单元化学反应与能量课练18盖斯定律的应用及反应热的计算含答案
展开这是一份统考版高考化学复习高频考点分层集训第七单元化学反应与能量课练18盖斯定律的应用及反应热的计算含答案,共18页。试卷主要包含了已知下列反应的热化学方程式为,8 kJ·ml-1,3 kJ·ml-1,15 kJ·ml-1等内容,欢迎下载使用。
课练18 盖斯定律的应用及反应热的计算
———————————— 狂刷小题·夯基础 ————————————
1.以NA代表阿伏加德罗常数,则关于热化学方程式:
C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300.0 kJ·mol-1的说法正确的是( )
A.当有10NA个电子转移时,该反应就放出1 300 kJ的能量
B.当有NA个水分子生成且为液态时,吸收1 300 kJ的能量
C.当有22.4 L C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态H2O时,该反应就放出1 300 kJ的能量
D.当有8NA个碳氧共用电子对生成时,该反应就吸收1 300 kJ的能量
2.Mn2+催化H2O2分解:2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH1,其反应机理如下:
若反应Ⅱ的焓变为ΔH2,则反应Ⅰ的焓变ΔH为(反应Ⅰ、Ⅱ的计量数均为最简整数比)( )
A.ΔH1-ΔH2 B.ΔH1+ΔH2
C.2ΔH1-ΔH2 D.ΔH1-2ΔH2
3.已知下列反应的热化学方程式为:
①C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH1=-393.5 kJ·mol-1;
②CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-870.3 kJ·mol-1;
③H2(g)+O2(g)===H2O(l)ΔH3=-285.8 kJ·mol-1。
则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热(焓变)为( )
A.+488.3 kJ·mol-1
B.-488.3 kJ·mol-1
C.-244.15 kJ·mol-1
D.+244.15 kJ·mol-1
4.已知:①2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1
②氢气燃烧的能量变化示意图:
下列说法正确的是( )
A.1 mol C(s)完全燃烧放出110 kJ的热量
B.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-480 kJ·mol-1
C.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+130 kJ·mol-1
D.欲分解2 mol H2O(l),至少需要提供4×462 kJ的热量
5.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH1=x kJ·mol-1
已知:碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1
S(s)+2K(s)===K2S(s)ΔH2=b kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s)ΔH3=c kJ·mol-1
则x为( )
A.3a+b-c B.c-3a-b
C.a+b-c D.c-a-b
6.通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( )
①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)
ΔH2=b kJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH3=c kJ·mol-1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=d kJ·mol-1
A.反应①、②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1
D.反应2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1
7.下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,则H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1
B.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
C.含20 g NaOH的稀NaOH溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ·mol-1
D.2C(s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
8.甲烷与氧气反应过程中的能量变化如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.反应CO2(g)+2H2O(l)===CH4(g)+2O2(g)的ΔH<0
B.若将1 mol CO2(g)和2 mol H2O(l)的总能量标在图中,则其位置在①、②之间
C.若C—H键的键能为415 kJ·mol-1,则O===O的键能为493 kJ·mol-1
D.若该反应过程中转化的化学能为200 kJ,则有0.25 mol C===O键生成
9.[2021·浙江1月]已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键
H—H
H—O
键能/(kJ·mol-1)
436
463
热化学方程式
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
ΔH=-482 kJ·mol-1
则 2O(g)===O2(g)的ΔH为( )
A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1
C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1
10.[2021·浙江6月]相同温度和压强下,关于反应的ΔH,下列判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH2 >0
B. ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
11.[2020·浙江7月]关于下列ΔH的判断正确的是( )
CO(aq)+H+(aq)===HCO(aq) ΔH1
CO(aq)+H2O(l)⇌HCO(aq)+OH-(aq) ΔH2
OH-(aq)+H+(aq)===H2O(l) ΔH3
OH-(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0 ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4
12.[2020·北京卷]依据图示关系,下列说法不正确的是( )
A.石墨燃烧是放热反应
B.1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,前者放热多
C.C(石墨)+CO2(g)―→2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
13.[2022·洛阳一次联考]已知25 ℃、101 kPa下,如图所示,石墨燃烧热为393.51 kJ·mol-1,金刚石的燃烧热为395.41 kJ·mol-1。下列表达正确的是( )
A.金刚石比石墨稳定
B.C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol-1
C.ΔH1<ΔH2
D.如果使用催化剂,ΔH1和ΔH2都变小
14.[2022·福州质检]有关化学键的键能数据如表所示:
化学键
C—H
O===O
C—C
H—O
键能/(kJ·mol-1)
413
498
x
465
甲烷的燃烧热为890 kJ·mol-1,某种单质碳的燃烧热为395 kJ·mol-1,该单质碳中只存在C—C键且基本结构单元为正四面体,则x的值为( )
A.619.7 B.196.25
C.392.5 D.1 138.1
15.[2022·福建福州一模]反应2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1过程中的能量变化关系如图。下列说法错误的是( )
A.ΔH1>ΔH2
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4=-571.6 kJ·mol-1
C.2 mol水蒸气转化为液态水能够释放出的能量为|ΔH3 |kJ
D.若将上述反应设计成原电池,则当氢气失4 mol电子时能够产生571.6 kJ的电能
16.[2022·黑龙江大庆三校联考]S2Cl2和SCl2,均为重要的化工原料,都满足8电子稳定结构。
已知:①S2(l)+Cl2(g)⇌S2Cl2(g)ΔH1=x kJ·mol-1
②S2Cl2(g)+Cl2(g)⇌2SCl2(g)ΔH2=y kJ·mol-1
③相关化学键的键能如下表所示:
化学键
S—S
S—Cl
Cl—Cl
键能/(kJ·mol-1)
a
b
c
下列说法错误的是( )
A.SCl2的结构式为Cl—S—Cl
B.S2Cl2的电子式为∶∶∶∶∶
C.y=2b-a-c
D.S2(l)+2Cl2(g)⇌2SCl2(g)ΔH=(x+y)kJ· mol-1
17.[2022·安徽五校联考]某温度时,ⅥA族元素的单质与H2反应生成气态H2X的热化学方程式如下:
①H2(g)+O2(g)===H2O(g)ΔH=-242 kJ· mol-1
②H2(g)+S(g)===H2S(g)ΔH=-20 kJ·mol-1
③H2(g)+Se(g)⇌H2Se(g)ΔH=+81 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.氧元素非金属性比硫元素的强,所以H2O的沸点比H2S的高
B.H2(g)的燃烧热为242 kJ·mol-1
C.O2(g)+2H2S(g)===2H2O(g)+2S(g) ΔH=-444 kJ·mol-1
D.随着核电荷数的增加,ⅥA族元素单质与H2的反应越来越容易发生
———————————— 综合测评·提能力 ————————————
一、选择题
1.如图为通过两种途径制备硫酸的过程(反应条件略),下列说法不正确的是( )
A.途径②增大O2浓度可提高SO2转化率
B.含1 mol H2SO4的浓溶液与足量NaOH反应,放出的热量即为中和热
C.途径②中SO2和SO3均属于酸性氧化物
D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g)为放热反应
2.已知:①H2O(g)===H2O(l)ΔH=-Q1 kJ·mol-1;
②C2H5OH(g)===C2H5OH(l)ΔH=-Q2 kJ·mol-1;
③C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g)ΔH=-Q3 kJ·mol-1。
下列判断正确的是( )
A.C2H5OH(g)的燃烧热ΔH=-Q3 kJ·mol-1
B.由③可知1 mol C2H5OH(g)的能量高于2 mol CO2(g)和3 mol H2O(g)的总能量
C.H2O(g)―→H2O(l)释放出了热量,所以该过程为放热反应
D.23 g液态酒精完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),释放热量为(0.5Q3-0.5Q2+1.5Q1) kJ
3.已知室温下,将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低,将CuSO4(s)溶于水会使溶液的温度升高。则下列有关能量转化关系的判断不正确的是( )
A.ΔH1>0
B.ΔH2>ΔH3
C.ΔH3>ΔH1
D.ΔH2=ΔH1+ΔH3
4.下列关于化学反应与能量的说法正确的是( )
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右边写上能量变化值即可
B.1 mol H2SO4(浓)与1 mol Ba(OH)2完全中和所放出的热量等于中和热的数值
C.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同
D.催化剂可以同时降低正、逆反应的活化能,从而降低反应的ΔH
5.热化学硫碘循环分解硫化氢联产氢气和硫黄是能源研究领域的重要课题。根据如图所给数据,判断下列说法正确的是( )
A.图甲中反应若使用催化剂,既可以改变反应路径,又可以改变ΔH
B.图乙中若H2O的状态为气态,则能量变化曲线可能为①
C.图丙反应中反应物的总能量比生成物的总能量高
D.由图甲、图乙和图丙可知,H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ·mol-1
6.天然气可催化重整制备合成气(CO、H2),其有关反应如下:
①CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)ΔH1
②CH4(g)===C(s)+2H2(g)ΔH2=+75 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)===CO(g)ΔH3=-111 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH4=-394 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.反应②在较低温度下能自发进行
B.CO的燃烧热为283 kJ·mol-1
C.若3 mol C(s)燃烧生成1 mol CO(g)和2 mol CO2(g),则损失的热量为111 kJ
D.在上述反应①中,ΔH1=-247 kJ·mol-1
7.煤的主要成分是碳,通过液化可以合成甲醇:
①“气化”:C(s)+2H2O(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH1=+90.1 kJ·mol-1
②催化液化Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0 kJ·mol-1
③催化液化Ⅱ:CO2(g)+2H2(g)===CH3OH(g)+O2(g) ΔH3=a kJ·mol-1
下列有关说法正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3
B.由反应②可得,CH3OH(g)的燃烧热为49.0 kJ·mol-1
C.催化液化Ⅰ中使用催化剂,反应的活化能Ea、ΔH2都减小
D.反应C(s)+H2O(g)+H2(g)===CH3OH(g)的ΔH=+41.1 kJ·mol-1
二、非选择题
8.化学反应过程中发生物质变化的同时,常常伴有能量的变化。请回答下列问题:
(1)在微生物作用的条件下,NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下:
①第一步反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
②1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是 。
(2)已知:
反应Ⅰ:CaSO4(s)+CO(g)===CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=+218.4 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CaSO4(s)+4CO(g)===CaS(s)+4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJ·mol-1
反应Ⅲ:3CaSO4(s)+CaS(s)===4CaO(s)+4SO2(g) ΔH3
①反应Ⅲ中ΔH3= 。
②能使反应Ⅰ、Ⅱ速率加快的措施有 (写出两条)。
9.实验室用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液和如图所示装置进行中和反应反应热的测定实验,得到如表所示数据:
实验
次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
1
20.2
20.3
23.7
2
20.3
20.5
23.8
3
21.5
21.6
24.9
(1)实验时还需要使用的仪器是 。
(2)在操作正确的前提下,提高中和热测定准确性的关键是 。
(3)根据表中所测数据进行计算,则该实验测得的中和热ΔH= [盐酸和NaOH溶液的密度按1 g·cm-3计算,反应后混合溶液的比热容(c)按4.18 J·g-1·℃-1计算,结果保留1位小数]。
(4)如用0.5 mol·L-1的盐酸与NaOH固体进行实验,则实验中测得的“中和热”数值将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。如改用60 mL 0.5 mol·L-1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1的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”)。
(5)上述实验结果与57.3 kJ·mol-1相比有偏差,产生偏差的原因可能是 (填序号)。
A.测量盐酸的温度后,温度计没有用水冲洗干净
B.把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓
C.进行本实验的当天室温较高
D.大烧杯的盖板中间小孔太大
10.(1)氨的合成是最重要的化工生产之一,工业上合成氨用的H2有多种制取方法,其中一种是用天然气跟水蒸气反应:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
已知有关反应的能量变化如图所示,则此制取H2反应的ΔH= 。
(2)已知通常状况下,每充分燃烧1 g CO并恢复到原状态,会释放10 kJ的热量。请写出表示CO燃烧热的热化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)甲烷在高温下发生气相裂解反应,广泛应用于有机合成。
已知:①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=x kJ·mol-1
②C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH2=y kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3=z kJ·mol-1
则甲烷气相裂解反应2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)的ΔH= 。
课练18 盖斯定律的应用及反应热的计算
狂刷小题 夯基础
[练基础]
1.A 反应中每有1 mol C2H2参加反应,转移10 mol电子,放出1 300 kJ能量,故A正确;当有NA个水分子生成且为液态时,放出1 300 kJ的能量,故B错误;22.4 L C2H2(g),不一定是标准状况,故C错误;1 mol CO2分子含有4 mol碳氧共用电子对,反应中有8NA个碳氧共用电子对生成时,放出1 300 kJ的能量,故D错误。
2.A 由图可知反应过程为H2O2+Mn2+===2H++MnO2(Ⅰ)、MnO2+H2O2+2H+===Mn2++2H2O+O2↑(Ⅱ),题给反应可由两个反应相加获得,有ΔH1=ΔH+ΔH2,ΔH=ΔH1-ΔH2。
3.B 由盖斯定律得该反应的反应热ΔH=①×2+③×2-②=(-393.5 kJ·mol-1)×2+(-285.8 kJ·mol-1)×2-(-870.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·mol-1。
4.C C(s)完全燃烧的产物应为CO2而非CO,因此A错。选项B中ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和=436 kJ·mol-1+248 kJ·mol-1-2×462 kJ·mol-1=-240 kJ·mol-1,即H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-240 kJ·mol-1,可知B和D均错。根据盖斯定律可知选项C正确。
5.A 由碳的燃烧热可得碳燃烧的热化学方程式:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1,若②为S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1,③为2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1,应用盖斯定律:①×3+②-③可得黑火药爆炸的热化学方程式,ΔH=(3a+b-c) kJ·mol-1,A项正确。
6.C 反应①的产物为CO和H2,反应②的产物为CO2和H2,反应③的原料为CO2和H2,A项正确;反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3OH,B项正确;反应④中生成物H2O为气体,C项中生成物H2O为液体,故C项中反应的焓变不等于 kJ·mol-1,C项错误;依据盖斯定律,由②×2+③×2+④,可得所求反应的焓变,D项正确。
7.A 1 mol H2完全燃烧生成液态水时所放出的热量叫H2的燃烧热,A正确;石墨的能量低于金刚石,石墨比金刚石稳定,B不正确;CH3COOH为弱酸,电离过程中吸热,故1 mol CH3COOH与1 mol NaOH反应放出的热量小于57.4 kJ,C不正确;碳的燃烧为放热反应,ΔH<0,等量的碳完全燃烧与不完全燃烧相比,完全燃烧放热更多,故ΔH1<ΔH2,D不正确。
8.C 甲烷燃烧是放热反应,所以CO2(g)+2H2O(l)===CH4(g)+2O2(g) ΔH>0,A项错误;因液态水能量低于气态水能量,故相应的位置在③下方,B项错误;根据4 mol×415 kJ·mol-1+2 mol×E(O===O)=2 646 kJ,得E(O===O)=493 kJ·mol-1,C项正确;由题图知,转化的化学能为800 kJ时,有1 mol CO2生成,则转化的化学能为200 kJ时,生成0.25 mol的CO2,1 mol CO2中含有2 mol C===O键,故生成的C===O键是0.5 mol,D项错误。
[练高考]
9.D 2O(g)===O2(g)的过程形成O===O共价键,是放热过程,其ΔH等于负的O===O共价键的键能,A、C错误;对于热化学方程式2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-482 kJ·mol-1,根据键能与焓变的关系ΔH=2E(H—H)+E(O===O)-4E(O—H),可计算得E(O===O)=-482 kJ·mol-1+4×463 kJ·mol-1-2×436 kJ·mol-1=498 kJ·mol-1,B错误,D正确。
10.C
11.B ①:HCO(aq)⇌CO(aq)+H+(aq)为HCO的电离,电离吸热,可得ΔH1<0,②:CO(aq)+H2O(l)⇌HCO(aq)+OH-(aq)属于水解过程,水解一般吸热,故ΔH2>0,ΔH1<ΔH2,A项错误,B项正确;根据盖斯定律,①-②,得到③:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH3=ΔH1-ΔH2<0,④:OH-(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COO-(aq)+H2O(l)属于中和反应,故ΔH4<0,C项错误;④-③可得⑤:CH3COOH(aq)⇌CH3COO-(aq)+H+(aq) ΔH5,电离吸热,故ΔH5>0,④-③=⑤,得ΔH4-ΔH3=ΔH5>0,故ΔH4>ΔH3,D项错误。
12.C 由题图知,石墨燃烧的ΔH1=-393.5 kJ·mol-1,为放热反应,A项正确;根据图示,1 mol石墨完全燃烧转化为CO2,放出393.5 kJ热量,1 mol CO完全燃烧转化为CO2,放出283.0 kJ热量,故石墨放热多,B项正确;由题图知,C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1、CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2,根据盖斯定律,由第一个反应-第二个反应×2,可得C(石墨,s)+CO2(g)===2CO(g) ΔH=ΔH1-2ΔH2,C项错误;根据盖斯定律,化学反应的ΔH取决于反应物和生成物的总能量的相对大小,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,D项正确。
[练模拟]
13.B 物质的能量越低越稳定,由图中信息可知,石墨更加稳定,A项错误;由题中信息可得:①C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.51 kJ·mol-1;②C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-395.41 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由①-②得:C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol-1,B项正确;ΔH1>ΔH2,C项错误;催化剂可以加快反应速率,但不能改变焓变,D项错误。
14.C 先根据燃烧热定义可写出:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-395 kJ·mol-1,②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1。根据盖斯定律,②-①得:CH4(g)+O2(g)===C(s)+2H2O(l) ΔH=-495 kJ·mol-1。由于在碳的正四面体结构中,每个碳原子形成4个C—C键,每个C—C键由2个碳原子共有,故每个碳原子拥有的C—C键数目为2。结合反应热与键能的关系:ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,可得-495=(4×413+498)-(2x+4×465),计算得x=392.5。
15.D ΔH1为正值,ΔH2为负值,则ΔH1>ΔH2,A正确;图中为各个中间反应的能量变化,根据盖斯定律,ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-571.6 kJ·mol-1,B正确;H2O(g)转化为H2O(l)的过程中,能量降低,即2 mol水蒸气转化为液态水能够释放出的能量为|ΔH3|kJ,C正确;该反应放出的热量不会被全部利用,会有一部分损失,D错误。
16.C 硫原子核外最外层6个电子,氯原子核外最外层7个电子,S2Cl2和SCl2均满足8电子稳定结构,SCl2的结构式为Cl—S—Cl,A正确;S2Cl2的电子式为∶∶∶∶∶,B正确;ΔH=反应物总键能-生成物总键能=(a+2b-2×2b+c)kJ·mol-1=(a+c-2b)kJ·mol-1,C不正确;运用盖斯定律①+②可得S2(l)+2Cl2(g)⇌2SCl2(g),ΔH=(x+y)kJ·mol-1,D正确。
17.C H2O的沸点比H2S的高是因为H2O分子间存在氢键,A不正确;反应①中H2O为气态,H2(g)的燃烧热大于242 kJ·mol-1,B不正确;运用盖斯定律①×2-②×2可得O2(g)+2H2S(g)===2H2O(g)+2S(g) ΔH=(-242×2+20×2)kJ·mol-1=-444 kJ·mol-1,C正确;ⅥA族元素随核电荷数的增加,非金属性逐渐减弱,单质与H2反应越不容易发生,D不正确。
综合测评 提能力
1.B 增大一种反应物的浓度可以增大另外一种反应物的转化率,故途径②增大O2浓度可提高SO2转化率,A正确;中和热是指稀溶液中强酸与强碱反应生成1 mol水放出的热量,而含1 mol H2SO4的浓溶液与足量NaOH反应生成2 mol水,且浓溶液稀释时放热,B错误;二氧化硫与三氧化硫均属于酸性氧化物,C正确;根据图示可得①SO2(g)+H2O2(aq)===H2SO4(aq) ΔH1,②SO2(g)+O2(g)===SO3(g) ΔH2,③SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(aq) ΔH3,根据盖斯定律,由2×①-2×②-2×③可得热化学方程式2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g)的ΔH=2ΔH1-2ΔH2-2ΔH3,若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则ΔH<0,为放热反应,D正确。
2.D 根据盖斯定律,由①×3+③可得:C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3Q1+Q3) kJ·mol-1,根据燃烧热的定义,C2H5OH(g)的燃烧热ΔH=-(3Q1+Q3) kJ·mol-1,A错误。反应③是放热反应,反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量,不能判断单一物质具有的能量高低,B错误。H2O(g)→H2O(l)释放出热量,该过程是物理变化,不属于放热反应,C错误。根据盖斯定律,由①×3-②+③可得C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3Q1-Q2+Q3) kJ·mol-1,23 g液态酒精为0.5 mol,故完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),释放热量为0.5 mol×(3Q1-Q2+Q3) kJ·mol-1=(0.5Q3-0.5Q2+1.5Q1) kJ,D正确。
3.C CuSO4·5H2O(s)发生分解生成CuSO4(s)和H2O(l)要吸收热量,则有ΔH1>0,A正确。CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低,则有ΔH2>0;CuSO4(s)溶于水会使溶液的温度升高,则有ΔH3<0,从而推知ΔH2>ΔH3,B正确。由于ΔH1>0,ΔH3<0,则有ΔH3<ΔH1,C错误。由图可知,过程②可分为过程①、③两步完成,根据盖斯定律可得ΔH2=ΔH1+ΔH3,D正确。
4.C 书写热化学方程式时,应标注物质的聚集状态和反应的焓变,A项错误;中和热是稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量,浓硫酸遇水放出热量,且1 mol硫酸与1 mol氢氧化钡反应会生成1 mol BaSO4沉淀和2 mol H2O(l),该反应放出的热量不等于中和热的数值,B项错误;反应热与反应条件无关,同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同,C项正确;催化剂不能改变反应的焓变,只能改变反应速率,D项错误。
5.B 催化剂只能改变反应路径,不能改变反应热,A项错误;H2O(g)的能量高于H2O(l)的能量,图乙中若H2O的状态为气态,生成物总能量应该升高,B项错误;根据图丙中信息可知,该反应为吸热反应,反应物的总能量比生成物的总能量低,C项错误;根据题图甲、乙、丙中信息,可以分别写出热化学方程式:①SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)===2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH1=-151 kJ·mol-1;②H2S(g)+H2SO4(aq)===SO2(g)+S(s)+2H2O(l) ΔH2=+61 kJ·mol-1;③2HI(aq)===H2(g)+I2(s) ΔH3=+110 kJ·mol-1,根据盖斯定律,反应①+②+③可得H2S(g)===H2(g)+S(s) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+20 kJ·mol-1,D项正确。
6.B 反应②的正反应是气体分子数增加的吸热反应,则有ΔH>0、ΔS>0,欲使该反应自发进行,应满足ΔH-TΔS<0,故反应②在高温下能自发进行,A错误。根据盖斯定律,由④-③可得CO(g)+O2(g)===CO2(g),则该反应的ΔH=ΔH4-ΔH3=(-394 kJ·mol-1)-(-111 kJ·mol-1)=-283 kJ·mol-1,故CO的燃烧热为283 kJ·mol-1,B正确。3 mol C(s)燃烧生成1 mol CO(g)和2 mol CO2(g),损失热量等于1 mol CO(g)燃烧放出的热量,即283 kJ,C错误。根据盖斯定律,由②+③×2-④可得CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g),则有ΔH1=(+75 kJ·mol-1)+(-111 kJ·mol-1)×2-(-394 kJ·mol-1)=+247 kJ·mol-1,D错误。
7.D 根据盖斯定律,反应②-③可得④H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH4,则ΔH4=ΔH2-ΔH3,由于反应④放热,则ΔH4<0,故ΔH2-ΔH3<0,则有ΔH2<ΔH3,A错误。CH3OH(g)的燃烧热是指1 mol CH3OH(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量,由反应②无法求得CH3OH(g)的燃烧热,B错误。催化液化Ⅰ中使用催化剂,可降低反应的活化能(Ea),但反应热(ΔH2)不变,C错误。根据盖斯定律,由①+②可得C(s)+H2O(g)+H2(g)===CH3OH(g),则该反应的ΔH=(+90.1 kJ·mol-1)+(-49 kJ·mol-1)=+41.1 kJ·mol-1,D正确。
8.答案:(1)①放热 ②NH(aq)+2O2(g)===NO(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1 (2)①+1 049.2 kJ·mol-1 ②增大反应体系压强、升高温度、加入催化剂、将固体硫酸钙粉碎、搅拌等(写出其中的任意两条即可)
解析:(1)①第一步反应中,反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量,则该反应是放热反应。②由图可知,第一步、第二步反应的热化学方程式分别为ⅰ.NH(aq)+O2(g)===NO(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-273 kJ·mol-1;ⅱ.NO(aq)+O2(g)===NO(aq) ΔH=-73 kJ·mol-1。根据盖斯定律,由ⅰ+ⅱ可得NH(aq)+2O2(g)===NO(aq)+2H+(aq)+H2O(l),则该反应的ΔH=(-273 kJ·mol-1)+(-73 kJ·mol-1)=-346 kJ·mol-1。(2)①分析题给热化学方程式,根据盖斯定律,由Ⅰ×4-Ⅱ可得反应Ⅲ,则反应Ⅲ中ΔH3=(+218.4 kJ·mol-1)×4-(-175.6 kJ·mol-1)=+1 049.2 kJ·mol-1。②欲使反应Ⅰ、Ⅱ速率加快,可采取的措施有增大反应体系压强、升高温度、加入催化剂、将固体硫酸钙粉碎、搅拌等。
9.答案:(1)环形玻璃搅拌棒 (2)提高装置的保温效果 (3) -56.8 kJ·mol-1 (4)偏大 不相等 相等 (5)ABD
解析:(1)测定中和热的实验中还需要使用的仪器是环形玻璃搅拌棒。(3)根据表中所测数据,三次实验中的温度变化量分别为℃=3.45 ℃、℃=3.4 ℃、℃=3.35 ℃,三次实验温度变化量的平均值为3.4 ℃,则实验中放出的热量Q=cm ΔT=4.18 J·g-1·℃-1×(50 cm3+50 cm3)×1 g· cm-3×3.4 ℃=1 421.2 J=1.421 2 kJ,反应生成的n(H2O)=n(HCl)=0.5 mol·L-1×50×10-3 L =0.025 mol,中和热表示在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量,则ΔH=-=-≈-56.8 kJ·mol-1。(4)NaOH固体溶于水会放出热量,如用0.5 mol·L-1的盐酸与NaOH固体进行实验,会导致测得的“中和热”数值偏大;如改用60 mL 0.5 mol·L-1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液进行反应,发生反应的酸、碱的用量更多,放出的热量更多,但中和热表示的是生成1 mol水时放出的热量,因此所求的中和热相等。(5)由(3)中分析可知,测量的中和热数值小于57.3 kJ·mol-1,测量盐酸的温度后,温度计没有用水冲洗干净,会导致酸碱提前反应,所测的温度差变小,A项符合题意;把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓,会散失热量,B项符合题意;本实验要测定的是反应前后的温度差,环境温度对测定温度差没有影响,C项不符合题意;大烧杯的盖板中间小孔太大,会导致一部分热量散失,所测温度差偏小,D项符合题意。
10.答案:(1)(a+3b-c) kJ·mol-1 (2)CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-280 kJ·mol-1
(3) kJ·mol-1
解析:(1)根据图中物质之间的转化及ΔH,可得①CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1,②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-2b kJ·mol-1,③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-c kJ·mol-1。根据盖斯定律,由③-①-②×可得CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),则该反应的ΔH=(-c kJ·mol-1)-(-a kJ·mol-1)-(-2b kJ·mol-1)×=(a+3b-c) kJ·mol-1。
(2)1 g CO的物质的量为 mol,则1 mol CO反应生成CO2时放出的热量为280 kJ,据此写出热化学方程式:CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-280 kJ·mol-1。
(3)分析题给三个热化学方程式,根据盖斯定律,由①×2-②-③×可得2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g),则该反应的ΔH=2ΔH1-ΔH2-ΔH3= kJ·mol-1。
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