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第一章过关检测卷(A)
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这是一份第一章过关检测卷(A)，共10页。
第一章过关检测卷(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列说法中正确的是( )。
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式
D.氢气在氧气中燃烧生成H2O(g)的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ
答案:C
解析:热化学方程式需写出物质的聚集状态,A项错误;放热反应也可能在加热或点燃条件下进行,B项错误;D项ΔH的单位错误,应为kJ·mol-1。
2.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是( )。
A.放热反应的发生无需任何条件
B.化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关
C.化学反应过程都伴随着能量的变化
D.硫酸与NaOH的反应是吸热反应
答案:C
解析:放热反应的发生可能需要条件,例如加热、点燃等,A项错误;化学键的断裂和形成过程中吸收的能量与放出的能量不同,才有化学反应的放热和吸热,B项错误;化学反应过程都伴随着能量的变化,C项正确;酸碱中和反应都是放热反应,D项错误。
3.下列关于ΔH的说法正确的是( )。
A.反应过程中,消耗的反应物越多,ΔH越大
B.ΔH>0时反应放热,ΔH<0时反应吸热
C.ΔH越大,说明反应放出的热量越多
D.能量变化如图所示的化学反应为放热反应,ΔH为“-”
答案:D
解析:ΔH与化学方程式中的化学计量数有关,与反应物的用量无关,A项错误;ΔH>0时反应吸热,ΔH<0时反应放热,B项错误;反应放出的热量越多,ΔH越小,反应吸收的热量越多,ΔH越大,C项错误;由于反应物的总焓大于生成物的总焓,故由反应物转化为生成物时,该反应为放热反应,ΔH为“-”,D项正确。
4.已知强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应,生成1 mol H2O时的热效应ΔH=-57.3 kJ·mol-1。向1 L 0.5 mol·L-1 NaOH溶液中分别加入:①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,其关系正确的是( )。
A.ΔH1>ΔH3>ΔH2 B.ΔH1=ΔH2=ΔH3
C.ΔH1<ΔH3<ΔH2 D.ΔH1=ΔH3<ΔH2
答案:A
解析:相同浓度、相同体积的NaOH溶液与稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸恰好完全反应,若不考虑弱酸电离吸热和浓硫酸溶于水放热,应放出相同的热量。但实际反应中,浓硫酸溶于水放热;CH3COOH是弱酸,电离过程吸热。比较ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小时,要注意其均为负值。
5.下列对H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)
ΔH=-184.6 kJ·mol-1 的叙述正确的是( )。
A.1分子H2和1分子Cl2反应,放出热量184.6 kJ
B.1 mol H2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),放出的热量为184.6 kJ
C.在25 ℃和101 kPa的条件下,1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),放出的热量为184.6 kJ
D.在25 ℃和101 kPa的条件下,1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),吸收的热量为184.6 kJ
答案:C
解析:热化学方程式中ΔH的值与具体化学反应相对应,在反应中各物质前的化学计量数不再表示粒子数目,只表示物质的“物质的量”,所以A项中分子个数的说法是错误的;在描述反应时应说明外界条件,而B项中没有温度和压强,该说法也是错误的;ΔH<0,反应放热而非吸热,D项错误。
6.下列热化学方程式书写正确的是( )。
A.C2H5OH+3O22CO2+3H2O ΔH=-1 367.0 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol-1
C.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-269.8 kJ·mol-1
D.2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-116.2 kJ
答案:C
解析:热化学反应方程式要标出物质的聚集状态,A项错误;酸碱中和反应放热,ΔH应小于0,B项错误;反应热ΔH的单位是kJ·mol-1,D项错误。
7.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1
由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为( )。
A.2 953 kJ B.3 236 kJ
C.2 588 kJ D.1 739 kJ
答案:A
解析:根据热化学方程式可知,1 mol CO完全燃烧放出的热量是283 kJ,3 mol CH4完全燃烧放出的热量是890 kJ×3=2 670 kJ,释放的总热量为283 kJ+2 670 kJ=2 953 kJ。
8.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。下列说法中错误的是( )。
A.①式表示25 ℃和101 kPa时,2 mol H2 (g)和1 mol O2(g)完全燃烧生成2 mol H2O(l)放热571.6 kJ
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)中
ΔH>-571.6 kJ·mol-1
C.将含1 mol NaOH的水溶液与50 g 98%的浓硫酸混合后放出的热量为57.3 kJ
D.将含1 mol NaOH的稀溶液与含1 mol CH3COOH的稀溶液混合后放出的热量小于57.3 kJ
答案:C
解析:C项过程还伴随着浓硫酸稀释所放出的热量,故放出的热量大于57.3 kJ。
9.氧气(O2)和臭氧(O3)是氧元素的两种同素异形体。已知热化学方程式:
①4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s) ΔH1
②4Al(s)+2O3(g)2Al2O3(s) ΔH2
③3O2(g)2O3(g) ΔH3
下列关系式正确的是( )。
A.ΔH1-ΔH2=ΔH3 B.ΔH1+ΔH2=ΔH3
C.ΔH2-ΔH1=ΔH3 D.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
答案:A
解析:根据盖斯定律可知:反应式①-②得③,所以ΔH3=ΔH1-ΔH2。
10.已知反应X+YM+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是( )。
A.X的能量一定高于M
B.Y的能量一定高于N
C.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量
D.因该反应为放热反应,故不必加热就可发生反应
答案:C
解析:该反应为放热反应,所以反应物的总能量大于生成物的总能量,即X和Y的总能量一定高于M和N的总能量,A、B两项错误,C项正确;反应的放热、吸热与反应条件(如加热)无关,某些放热反应也需要加热才能反应,如氢气和氧气的反应,D项错误。
11.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是( )。
①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6 kJ·mol-1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ·mol-1
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1 kJ·mol-1
A.反应①中电能转化为化学能
B.反应②为放热反应
C.反应③使用不同的催化剂,ΔH3不同
D.反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ·mol-1
答案:D
解析:太阳光催化分解水制氢气,是光能转化为化学能,A项错误;反应②的ΔH2>0,故该反应为吸热反应,B项错误;ΔH3只与反应的始态和终态有关,使用不同的催化剂,ΔH3相同,C项错误;根据盖斯定律,目标反应CH4(g)C(g)+2H2(g)相当于③-②,故ΔH=ΔH3-ΔH2,ΔH=206.1 kJ·mol-1-131.3 kJ·mol-1=74.8 kJ·mol-1,D项正确。
12.将1 g H2与4 g O2在点燃条件下充分反应,放出71.45 kJ热量。在相同条件下,1 mol H2在足量O2中完全燃烧放出的热量是( )。
A.71.45 kJ B.142.9 kJ
C.571.6 kJ D.285.8 kJ
答案:D
解析:1 g H2与4 g O2反应时,H2剩余,实际参加反应的H2为0.5 g,1 mol H2的质量为2 g,因此1 mol H2在O2中完全燃烧放出的热量为71.45 kJ×4=285.8 kJ。
13.已知热化学方程式:
①C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1 301.0 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol-1
则反应④2C(s)+H2(g)C2H2(g)的ΔH为( )。
A.+228.2 kJ·mol-1 B.-228.2 kJ·mol-1
C.+1 301.0 kJ·mol-1 D.+621.7 kJ·mol-1
答案:A
解析:热化学方程式①②③和④之间存在如下关系:2×②+③-①=④。所以2ΔH2+ΔH3-ΔH1=ΔH=-2×393.5 kJ·mol-1-285.8 kJ·mol-1+1 301.0 kJ·mol-1=+228.2 kJ·mol-1。
14.肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、OO为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是( )。
A.194
B.391
C.516
D.658
答案:B
解析:利用图示可知肼和氧气变成原子时断键需要的能量为2 752 kJ-534 kJ=2 218 kJ。1 mol N2H4和1 mol O2断键变为原子时要断裂1 mol N—N、4 mol N—H、1 mol OO,设断裂1 mol N—H所需的能量为x,所以1×154 kJ+4x+1×500 kJ=2 218 kJ,解得x=391 kJ。
15.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染,例如:
①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 160 kJ·mol-1
下列说法不正确的是(设NA表示阿伏加德罗常数的值)( )。
A.由反应①可推知CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH>-574 kJ·mol-1
B.反应①②转移的电子数相同
C.若用标准状况下4.48 L CH4将NO2还原为N2,同时生成气态水,放出的热量为173.4 kJ
D.若用标准状况下4.48 L CH4将NO2还原为N2,整个过程中转移电子总数为1.6NA
答案:A
解析:水蒸气冷凝为液态水需要释放热量,所以CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)
ΔH<-574 kJ·mol-1,A项错误;两个反应中,碳元素的化合价均由-4价升高到+4价,则等物质的量的CH4分别参加反应①②,转移的电子数相同,B项正确;由题给热化学方程式,根据盖斯定律,由(①+②)×12可以得出CH4将NO2还原为N2的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1,标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol,则0.2 mol CH4反应放出的热量为867 kJ·mol-1×0.2 mol=173.4 kJ;在此过程中CH4中C元素的化合价由-4价升高到+4价,转化为CO2,失去电子的总物质的量为0.2 mol×8=1.6 mol,故转移电子总数为1.6NA,C项正确,D项正确。
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用:
a.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热;
b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳,然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。
这两个过程的热化学方程式为:
a.①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=E1
b.②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=E2
③H2(g)+12O2(g)H2O(g) ΔH=E3
④CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=E4
试回答下列问题。
(1)与途径a相比,途径b有较多的优点,即 。
(2)上述四个热化学方程式中ΔH>0的反应有 。
(3)等质量的煤分别通过以上两个不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是 。
A.a比b多 B.a比b少
C.a与b在理论上相同 D.两者无法比较
(4)根据能量守恒定律,E1、E2、E3、E4之间的关系为 。
答案:(1)煤的利用率高;变成气体燃料后,使燃料充分燃烧 (2)② (3)C (4)E1=E2+E3+E4
解析:(2)题给四个反应中①③④为放热反应,ΔH<0;②为吸热反应,ΔH>0。
(3)根据盖斯定律,等质量的煤分别通过不同的途径产生的可利用的总能量在理论上相同。
(4)根据盖斯定律可知:E1=E2+E3+E4。
17.(12分)(1)已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH=+11 kJ·mol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。
(2)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 。
(3)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔点、沸点分别为-69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式: 。
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是 。
答案:(1)299
(2)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ·mol-1
(3)Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l)
ΔH=-687 kJ·mol-1
(4)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g)ΔH=-216.0 kJ·mol-1
解析:(1)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x,则2x-436 kJ-151 kJ=11 kJ,解得x=299 kJ。
(2)根据反应物中元素的种类,可判断还原性气体为CO;另一种物质肯定含有Cl、Ti元素,由反应物中有TiO2、生成物的水解产物为TiO2·xH2O可知,Ti的化合价始终为+4价,即另一种生成物的分子式为TiCl4,由此写出该反应的化学方程式:2Cl2+TiO2+2C2CO+TiCl4,0.1 mol Cl2完全反应放热4.28 kJ,则2 mol氯气完全反应可放出85.6 kJ热量,该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ·mol-1。
(3)Si与Cl2反应生成SiCl4,SiCl4的熔点为-69 ℃,沸点为58 ℃,说明室温下SiCl4为液体,生成1 mol液态SiCl4放热687 kJ,据此可写出反应的热化学方程式。
(4)根据题中“每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ”可得出此反应的热化学方程式为NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216.0 kJ·mol-1。
18.(11分)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中的主要能源物质。
(1)使Cl2与H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(2)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与CO2反应生成甲醇。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1、283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1。则:
①利用太阳能分解10 mol水消耗的能量是 kJ。
②甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式为 。
答案:(1)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290.0 kJ·mol-1
(2)①2 858
②CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=-443.5 kJ·mol-1
解析:(1)根据题意写出反应的化学方程式2Cl2+2H2O+C4HCl+CO2,1 mol Cl2参加反应时释放出145 kJ热量,则2 mol Cl2参加反应放出145 kJ×2=290 kJ热量,反应的热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290.0 kJ·mol-1。
(2)①H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,所以H2O(l)H2(g)+12O2(g)
ΔH=+285.8 kJ·mol-1,利用太阳能分解10 mol水消耗的能量=285.8 kJ·mol-1×10 mol=2 858 kJ。
②由题意可知:a.CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH1=-283.0 kJ·mol-1,b.CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-726.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由b-a可得:CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=ΔH2-ΔH1=(-726.5 kJ·mol-1)-(-283.0 kJ·mol-1)=-443.5 kJ·mol-1。
19.(10分)如图所示,把试管放入盛有25 ℃饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再滴入5 mL稀盐酸,回答下列问题。
(1)烧杯中可观察到的现象是 。
(2)产生上述现象的原因是 。
(3)写出试管中有关反应的离子方程式: 。
(4)由实验可知,生成物MgCl2和H2的总焓 (填“大于”“小于”或“等于”)反应物镁片和HCl的总焓。
答案:(1)烧杯中溶液变浑浊 (2)镁与稀盐酸的反应为放热反应,Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小,从而析出Ca(OH)2固体 (3)Mg+2H+Mg2++H2↑ (4)小于
解析:镁与稀盐酸的反应是放热反应,释放的能量传递给环境中的饱和石灰水,导致饱和石灰水的温度升高。而Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小,因此饱和石灰水中有Ca(OH)2固体析出,溶液变浑浊。放热反应的实质是反应物的总焓大于生成物的总焓。
20.(14分)某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸进行中和反应反应热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 NaOH溶液。
(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体 g。
(2)从表中选择,称量NaOH固体所需要的仪器是 (填序号)。
名称
托盘天平(带砝码)
小烧杯
坩埚钳
玻璃棒
药匙
量筒
仪器
序号
①
②
③
④
⑤
⑥
Ⅱ.测定稀硫酸与稀氢氧化钠溶液中和反应反应热的实验装置如图所示。
(1)若生成1 mol H2O时反应放出的热量为57.3 kJ,写出该反应的热化学方程式: 。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白:
实验
次数
起始温度t1/℃
终止
温度
t2/℃
温度差平
均值(t2-
t1)/℃
硫酸
NaOH
溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②用上述实验数值计算结果为53.5 kJ·mol-1,与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是 。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C.分多次把NaOH溶液倒入量热计的内筒
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
答案:Ⅰ.(1)5.0 (2)①②⑤ Ⅱ.(1)12H2SO4(aq)+NaOH(aq)12Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 (2)①4.0 ②ACD
解析:Ⅰ.(1)配制245 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液,应选择250 mL容量瓶,所以需NaOH的质量m(NaOH)=0.50 mol·L-1×0.250 L×40 g·mol-1=5.0 g。
(2)NaOH固体易潮解,所以一定要放在烧杯中称量。
Ⅱ.(2)①每次实验温度差=终止温度t2-起始温度t1的平均值,第2组偏差太大,舍弃,则最终温度差平均值为第1、3、4三组实验的温度差之和除以3。
②因为53.5 kJ·mol-1<57.3 kJ·mol-1,说明实验过程中有热量损失,故A、C两项正确;D项的做法会使测得的硫酸的初始温度偏高,最终温度差平均值(t2-t1)变小,实验结果偏低,故D项正确。量取NaOH溶液的体积时仰视读数,则实际量取的NaOH溶液偏多,而硫酸过量,实际反应中生成的水多,放出的热量多,计算得出的数值应该偏大,故B项不正确。
第一章过关检测卷(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列说法中正确的是( )。
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可
B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式
D.氢气在氧气中燃烧生成H2O(g)的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ
答案:C
解析:热化学方程式需写出物质的聚集状态,A项错误;放热反应也可能在加热或点燃条件下进行,B项错误;D项ΔH的单位错误,应为kJ·mol-1。
2.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是( )。
A.放热反应的发生无需任何条件
B.化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关
C.化学反应过程都伴随着能量的变化
D.硫酸与NaOH的反应是吸热反应
答案:C
解析:放热反应的发生可能需要条件,例如加热、点燃等,A项错误;化学键的断裂和形成过程中吸收的能量与放出的能量不同,才有化学反应的放热和吸热,B项错误;化学反应过程都伴随着能量的变化,C项正确;酸碱中和反应都是放热反应,D项错误。
3.下列关于ΔH的说法正确的是( )。
A.反应过程中,消耗的反应物越多,ΔH越大
B.ΔH>0时反应放热,ΔH<0时反应吸热
C.ΔH越大,说明反应放出的热量越多
D.能量变化如图所示的化学反应为放热反应,ΔH为“-”
答案:D
解析:ΔH与化学方程式中的化学计量数有关,与反应物的用量无关,A项错误;ΔH>0时反应吸热,ΔH<0时反应放热,B项错误;反应放出的热量越多,ΔH越小,反应吸收的热量越多,ΔH越大,C项错误;由于反应物的总焓大于生成物的总焓,故由反应物转化为生成物时,该反应为放热反应,ΔH为“-”,D项正确。
4.已知强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应,生成1 mol H2O时的热效应ΔH=-57.3 kJ·mol-1。向1 L 0.5 mol·L-1 NaOH溶液中分别加入:①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,其关系正确的是( )。
A.ΔH1>ΔH3>ΔH2 B.ΔH1=ΔH2=ΔH3
C.ΔH1<ΔH3<ΔH2 D.ΔH1=ΔH3<ΔH2
答案:A
解析:相同浓度、相同体积的NaOH溶液与稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸恰好完全反应,若不考虑弱酸电离吸热和浓硫酸溶于水放热,应放出相同的热量。但实际反应中,浓硫酸溶于水放热;CH3COOH是弱酸,电离过程吸热。比较ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小时,要注意其均为负值。
5.下列对H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)
ΔH=-184.6 kJ·mol-1 的叙述正确的是( )。
A.1分子H2和1分子Cl2反应,放出热量184.6 kJ
B.1 mol H2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),放出的热量为184.6 kJ
C.在25 ℃和101 kPa的条件下,1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),放出的热量为184.6 kJ
D.在25 ℃和101 kPa的条件下,1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),吸收的热量为184.6 kJ
答案:C
解析:热化学方程式中ΔH的值与具体化学反应相对应,在反应中各物质前的化学计量数不再表示粒子数目,只表示物质的“物质的量”,所以A项中分子个数的说法是错误的;在描述反应时应说明外界条件,而B项中没有温度和压强,该说法也是错误的;ΔH<0,反应放热而非吸热,D项错误。
6.下列热化学方程式书写正确的是( )。
A.C2H5OH+3O22CO2+3H2O ΔH=-1 367.0 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol-1
C.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-269.8 kJ·mol-1
D.2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-116.2 kJ
答案:C
解析:热化学反应方程式要标出物质的聚集状态,A项错误;酸碱中和反应放热,ΔH应小于0,B项错误;反应热ΔH的单位是kJ·mol-1,D项错误。
7.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1
由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为( )。
A.2 953 kJ B.3 236 kJ
C.2 588 kJ D.1 739 kJ
答案:A
解析:根据热化学方程式可知,1 mol CO完全燃烧放出的热量是283 kJ,3 mol CH4完全燃烧放出的热量是890 kJ×3=2 670 kJ,释放的总热量为283 kJ+2 670 kJ=2 953 kJ。
8.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。下列说法中错误的是( )。
A.①式表示25 ℃和101 kPa时,2 mol H2 (g)和1 mol O2(g)完全燃烧生成2 mol H2O(l)放热571.6 kJ
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)中
ΔH>-571.6 kJ·mol-1
C.将含1 mol NaOH的水溶液与50 g 98%的浓硫酸混合后放出的热量为57.3 kJ
D.将含1 mol NaOH的稀溶液与含1 mol CH3COOH的稀溶液混合后放出的热量小于57.3 kJ
答案:C
解析:C项过程还伴随着浓硫酸稀释所放出的热量,故放出的热量大于57.3 kJ。
9.氧气(O2)和臭氧(O3)是氧元素的两种同素异形体。已知热化学方程式:
①4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s) ΔH1
②4Al(s)+2O3(g)2Al2O3(s) ΔH2
③3O2(g)2O3(g) ΔH3
下列关系式正确的是( )。
A.ΔH1-ΔH2=ΔH3 B.ΔH1+ΔH2=ΔH3
C.ΔH2-ΔH1=ΔH3 D.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
答案:A
解析:根据盖斯定律可知:反应式①-②得③,所以ΔH3=ΔH1-ΔH2。
10.已知反应X+YM+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是( )。
A.X的能量一定高于M
B.Y的能量一定高于N
C.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量
D.因该反应为放热反应,故不必加热就可发生反应
答案:C
解析:该反应为放热反应,所以反应物的总能量大于生成物的总能量,即X和Y的总能量一定高于M和N的总能量,A、B两项错误,C项正确;反应的放热、吸热与反应条件(如加热)无关,某些放热反应也需要加热才能反应,如氢气和氧气的反应,D项错误。
11.通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是( )。
①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6 kJ·mol-1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ·mol-1
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1 kJ·mol-1
A.反应①中电能转化为化学能
B.反应②为放热反应
C.反应③使用不同的催化剂,ΔH3不同
D.反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ·mol-1
答案:D
解析:太阳光催化分解水制氢气,是光能转化为化学能,A项错误;反应②的ΔH2>0,故该反应为吸热反应,B项错误;ΔH3只与反应的始态和终态有关,使用不同的催化剂,ΔH3相同,C项错误;根据盖斯定律,目标反应CH4(g)C(g)+2H2(g)相当于③-②,故ΔH=ΔH3-ΔH2,ΔH=206.1 kJ·mol-1-131.3 kJ·mol-1=74.8 kJ·mol-1,D项正确。
12.将1 g H2与4 g O2在点燃条件下充分反应,放出71.45 kJ热量。在相同条件下,1 mol H2在足量O2中完全燃烧放出的热量是( )。
A.71.45 kJ B.142.9 kJ
C.571.6 kJ D.285.8 kJ
答案:D
解析:1 g H2与4 g O2反应时,H2剩余,实际参加反应的H2为0.5 g,1 mol H2的质量为2 g,因此1 mol H2在O2中完全燃烧放出的热量为71.45 kJ×4=285.8 kJ。
13.已知热化学方程式:
①C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH1=-1 301.0 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol-1
则反应④2C(s)+H2(g)C2H2(g)的ΔH为( )。
A.+228.2 kJ·mol-1 B.-228.2 kJ·mol-1
C.+1 301.0 kJ·mol-1 D.+621.7 kJ·mol-1
答案:A
解析:热化学方程式①②③和④之间存在如下关系:2×②+③-①=④。所以2ΔH2+ΔH3-ΔH1=ΔH=-2×393.5 kJ·mol-1-285.8 kJ·mol-1+1 301.0 kJ·mol-1=+228.2 kJ·mol-1。
14.肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、OO为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是( )。
A.194
B.391
C.516
D.658
答案:B
解析:利用图示可知肼和氧气变成原子时断键需要的能量为2 752 kJ-534 kJ=2 218 kJ。1 mol N2H4和1 mol O2断键变为原子时要断裂1 mol N—N、4 mol N—H、1 mol OO,设断裂1 mol N—H所需的能量为x,所以1×154 kJ+4x+1×500 kJ=2 218 kJ,解得x=391 kJ。
15.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染,例如:
①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 160 kJ·mol-1
下列说法不正确的是(设NA表示阿伏加德罗常数的值)( )。
A.由反应①可推知CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH>-574 kJ·mol-1
B.反应①②转移的电子数相同
C.若用标准状况下4.48 L CH4将NO2还原为N2,同时生成气态水,放出的热量为173.4 kJ
D.若用标准状况下4.48 L CH4将NO2还原为N2,整个过程中转移电子总数为1.6NA
答案:A
解析:水蒸气冷凝为液态水需要释放热量,所以CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)
ΔH<-574 kJ·mol-1,A项错误;两个反应中,碳元素的化合价均由-4价升高到+4价,则等物质的量的CH4分别参加反应①②,转移的电子数相同,B项正确;由题给热化学方程式,根据盖斯定律,由(①+②)×12可以得出CH4将NO2还原为N2的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1,标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol,则0.2 mol CH4反应放出的热量为867 kJ·mol-1×0.2 mol=173.4 kJ;在此过程中CH4中C元素的化合价由-4价升高到+4价,转化为CO2,失去电子的总物质的量为0.2 mol×8=1.6 mol,故转移电子总数为1.6NA,C项正确,D项正确。
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用:
a.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热;
b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳,然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。
这两个过程的热化学方程式为:
a.①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=E1
b.②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=E2
③H2(g)+12O2(g)H2O(g) ΔH=E3
④CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=E4
试回答下列问题。
(1)与途径a相比,途径b有较多的优点,即 。
(2)上述四个热化学方程式中ΔH>0的反应有 。
(3)等质量的煤分别通过以上两个不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是 。
A.a比b多 B.a比b少
C.a与b在理论上相同 D.两者无法比较
(4)根据能量守恒定律,E1、E2、E3、E4之间的关系为 。
答案:(1)煤的利用率高;变成气体燃料后,使燃料充分燃烧 (2)② (3)C (4)E1=E2+E3+E4
解析:(2)题给四个反应中①③④为放热反应,ΔH<0;②为吸热反应,ΔH>0。
(3)根据盖斯定律,等质量的煤分别通过不同的途径产生的可利用的总能量在理论上相同。
(4)根据盖斯定律可知:E1=E2+E3+E4。
17.(12分)(1)已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH=+11 kJ·mol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。
(2)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 。
(3)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔点、沸点分别为-69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式: 。
(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是 。
答案:(1)299
(2)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ·mol-1
(3)Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l)
ΔH=-687 kJ·mol-1
(4)NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g)ΔH=-216.0 kJ·mol-1
解析:(1)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x,则2x-436 kJ-151 kJ=11 kJ,解得x=299 kJ。
(2)根据反应物中元素的种类,可判断还原性气体为CO;另一种物质肯定含有Cl、Ti元素,由反应物中有TiO2、生成物的水解产物为TiO2·xH2O可知,Ti的化合价始终为+4价,即另一种生成物的分子式为TiCl4,由此写出该反应的化学方程式:2Cl2+TiO2+2C2CO+TiCl4,0.1 mol Cl2完全反应放热4.28 kJ,则2 mol氯气完全反应可放出85.6 kJ热量,该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJ·mol-1。
(3)Si与Cl2反应生成SiCl4,SiCl4的熔点为-69 ℃,沸点为58 ℃,说明室温下SiCl4为液体,生成1 mol液态SiCl4放热687 kJ,据此可写出反应的热化学方程式。
(4)根据题中“每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ”可得出此反应的热化学方程式为NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g) ΔH=-216.0 kJ·mol-1。
18.(11分)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中的主要能源物质。
(1)使Cl2与H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(2)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与CO2反应生成甲醇。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1、283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1。则:
①利用太阳能分解10 mol水消耗的能量是 kJ。
②甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式为 。
答案:(1)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290.0 kJ·mol-1
(2)①2 858
②CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=-443.5 kJ·mol-1
解析:(1)根据题意写出反应的化学方程式2Cl2+2H2O+C4HCl+CO2,1 mol Cl2参加反应时释放出145 kJ热量,则2 mol Cl2参加反应放出145 kJ×2=290 kJ热量,反应的热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290.0 kJ·mol-1。
(2)①H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,所以H2O(l)H2(g)+12O2(g)
ΔH=+285.8 kJ·mol-1,利用太阳能分解10 mol水消耗的能量=285.8 kJ·mol-1×10 mol=2 858 kJ。
②由题意可知:a.CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH1=-283.0 kJ·mol-1,b.CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-726.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由b-a可得:CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=ΔH2-ΔH1=(-726.5 kJ·mol-1)-(-283.0 kJ·mol-1)=-443.5 kJ·mol-1。
19.(10分)如图所示,把试管放入盛有25 ℃饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再滴入5 mL稀盐酸,回答下列问题。
(1)烧杯中可观察到的现象是 。
(2)产生上述现象的原因是 。
(3)写出试管中有关反应的离子方程式: 。
(4)由实验可知,生成物MgCl2和H2的总焓 (填“大于”“小于”或“等于”)反应物镁片和HCl的总焓。
答案:(1)烧杯中溶液变浑浊 (2)镁与稀盐酸的反应为放热反应,Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小,从而析出Ca(OH)2固体 (3)Mg+2H+Mg2++H2↑ (4)小于
解析:镁与稀盐酸的反应是放热反应,释放的能量传递给环境中的饱和石灰水,导致饱和石灰水的温度升高。而Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小,因此饱和石灰水中有Ca(OH)2固体析出,溶液变浑浊。放热反应的实质是反应物的总焓大于生成物的总焓。
20.(14分)某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸进行中和反应反应热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 NaOH溶液。
(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体 g。
(2)从表中选择,称量NaOH固体所需要的仪器是 (填序号)。
名称
托盘天平(带砝码)
小烧杯
坩埚钳
玻璃棒
药匙
量筒
仪器
序号
①
②
③
④
⑤
⑥
Ⅱ.测定稀硫酸与稀氢氧化钠溶液中和反应反应热的实验装置如图所示。
(1)若生成1 mol H2O时反应放出的热量为57.3 kJ,写出该反应的热化学方程式: 。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白:
实验
次数
起始温度t1/℃
终止
温度
t2/℃
温度差平
均值(t2-
t1)/℃
硫酸
NaOH
溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②用上述实验数值计算结果为53.5 kJ·mol-1,与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是 。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C.分多次把NaOH溶液倒入量热计的内筒
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
答案:Ⅰ.(1)5.0 (2)①②⑤ Ⅱ.(1)12H2SO4(aq)+NaOH(aq)12Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 (2)①4.0 ②ACD
解析:Ⅰ.(1)配制245 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液,应选择250 mL容量瓶,所以需NaOH的质量m(NaOH)=0.50 mol·L-1×0.250 L×40 g·mol-1=5.0 g。
(2)NaOH固体易潮解,所以一定要放在烧杯中称量。
Ⅱ.(2)①每次实验温度差=终止温度t2-起始温度t1的平均值,第2组偏差太大,舍弃,则最终温度差平均值为第1、3、4三组实验的温度差之和除以3。
②因为53.5 kJ·mol-1<57.3 kJ·mol-1,说明实验过程中有热量损失,故A、C两项正确;D项的做法会使测得的硫酸的初始温度偏高,最终温度差平均值(t2-t1)变小,实验结果偏低,故D项正确。量取NaOH溶液的体积时仰视读数,则实际量取的NaOH溶液偏多,而硫酸过量,实际反应中生成的水多,放出的热量多,计算得出的数值应该偏大,故B项不正确。
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