化学选择性必修1专题1 化学反应与能量第一单元 化学反应的热效应第2课时练习题

第2课时　反应热的测量与计算

基础巩固

1.下列关于盖斯定律的理解不正确的是(　　)。

A.不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的

B.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关

C.可以直接测量任意反应的反应热

D.可以用已经精确测定的反应的热效应来计算难以测量或无法测量的反应的热效应

答案:C

2.用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸和50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液反应,实验中测得起始温度为20.1 ℃,终止温度为23.4 ℃,反应后溶液的比热容为4.18 J·g-1·℃-1,盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1 g·cm-3,则该中和反应生成1 mol水时放热(　　)。

A.55.2 kJ B.391 kJ

C.336 kJ D.1.38 kJ

答案:A

解析:代入公式ΔH=-kJ·mol-1=-≈-55.2kJ·mol-1。

3.已知:Fe2O3(s)+C(s)CO2(g)+2Fe(s)

ΔH1=234.1 kJ·mol-1　①;C(s)+O2(g)CO2(g)

ΔH2=-393.5 kJ·mol-1　②;则2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)的ΔH是(　　)。

A.-824.4 kJ·mol-1 B.-627.6 kJ·mol-1

C.-744.7 kJ·mol-1 D.-169.4 kJ·mol-1

答案:A

解析:根据盖斯定律:②×-①可得2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)　ΔH=ΔH2-ΔH1=-824.35kJ·mol-1≈-824.4kJ·mol-1。

4.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1。稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸分别与0.1 mol·L-1的NaOH溶液恰好完全反应,放出的热量与消耗NaOH溶液的体积之间的关系如图所示(CH3COOH电离要吸热)。则下列描述正确的是(　　)。

A.A表示稀硝酸与NaOH溶液的反应

B.B表示稀醋酸与NaOH溶液的反应

C.b=5.73

D.C表示浓硫酸与NaOH溶液的反应

答案:C

解析:CH3COOH电离会吸热,浓硫酸溶解会放出大量的热,所以稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸分别与1.0L0.1mol·L-1的NaOH溶液恰好完全反应,实际放出的热量的大小顺序为浓硫酸(A)>稀硝酸(B)>稀醋酸(C),b对应稀硝酸与1.0L0.1mol·L-1NaOH溶液反应生成0.1molH2O(l)放出的热量,所以b=5.73。

5.关于如图所示的转化关系(X代表卤素),下列说法不正确的是(　　)。

A.2H(g)+2X(g)2HX(g)　ΔH3<0

B.生成HX的反应热与途径无关,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3

C.途径Ⅲ生成HCl放出的热量比生成HBr的多,说明HCl比HBr稳定

D.Cl、Br、I的非金属性依次减弱,所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多

答案:D

解析:原子形成化学键时放热,焓变小于0,则2H(g)+2X(g)2HX(g)　ΔH3<0,A项正确。反应热与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,生成HX的反应热与途径无关,故ΔH1=ΔH2+ΔH3,B项正确。途径Ⅲ生成HCl放出的热量比生成HBr放出的热量多,说明HCl的能量低,比HBr稳定,C项正确。Cl、Br、I的原子半径依次增大,非金属性依次减弱,断裂相同物质的量的Cl2、Br2、I2中的化学键需要的能量依次减少,所以途径 Ⅱ 吸收的能量依次减少,D项错误。

6.假设反应体系的始态为甲,中间态为乙,终态为丙,它们之间的变化如图所示,则下列说法不正确的是(　　)。

A.|ΔH1|一定大于|ΔH2|

B.|ΔH1|<|ΔH3|

C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0

D.甲→丙过程的ΔH=ΔH1+ΔH2

答案:A

解析:由盖斯定律可知,甲→丙过程的ΔH=ΔH1+ΔH2,D项正确;由题述信息无法判断ΔH1与ΔH2的大小,故无法判断|ΔH1|与|ΔH2|的大小,A项错误;由|ΔH3|=|ΔH1|+|ΔH2|可知,|ΔH1|<|ΔH3|,B项正确;ΔH1+ΔH2+ΔH3=0,C项正确。

7.(1)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3

已知反应①中相关的化学键键能数据如下:

由此计算ΔH1=　　　　 kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。 

(2)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:

NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)　ΔH=-200.9 kJ·mol-1,NO(g)+O2(g)NO2(g)　ΔH=-58.2 kJ·mol-1,SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)　ΔH=-241.6 kJ·mol-1。

反应3NO(g)+O3(g)3NO2(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。 

答案:(1)-99　41　(2)-317.3

解析:(1)由反应①ΔH1=∑(反应物键能)-∑(生成物键能),代入求得ΔH1=(1076+2×436-3×413-343-465)kJ·mol-1=-99kJ·mol-1。

由盖斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ·mol-1+99kJ·mol-1=41kJ·mol-1。

(2)将前两个热化学方程式分别标号为NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)　ΔH=-200.9kJ·mol-1①,NO(g)+O2(g)NO2(g)　ΔH=-58.2kJ·mol-1②,根据盖斯定律,“①式+②式×2”得所求反应,ΔH=-200.9kJ·mol-1+(-58.2kJ·mol-1)×2=-317.3kJ·mol-1。

能力提升

1.(双选)下列有关测定中和反应反应热实验的说法正确的是(　　)。

A.用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器,测得的ΔH偏大

B.已知:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=

-57.3 kJ·mol-1。强酸稀溶液与强碱稀溶液反应生成1 mol H2O的ΔH均为-57.3 kJ·mol-1

C.测定中和反应反应热的实验中,混合溶液的温度不再变化时,该温度为终止温度

D.已知:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=

-57.3 kJ·mol-1。某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O的反应热ΔH=-52.3 kJ·mol-1,造成这一结果的原因可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量NaOH溶液的温度

答案:AD

解析:铜为热的良导体,容易导致热量散失,使测得的ΔH偏大,A项正确。部分强酸稀溶液与强碱稀溶液反应不止生成水,还生成沉淀,如一定量的稀硫酸与氢氧化钡稀溶液反应生成1molH2O时还有0.5mol硫酸钡沉淀生成,S与Ba2+结合生成BaSO4时放热,则该反应的ΔH不为-57.3kJ·mol-1,B项错误。测定中和反应反应热时,混合溶液的最高温度为终止温度,C项错误。用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量NaOH溶液的温度会导致部分酸、碱提前反应,从而使测得的中和反应的反应热的绝对值偏小,D项正确。

2.一定条件下,Al可以将Fe置换出来,其转化的能量变化如下:

则在1 538 ℃时,反应Fe(s)Fe(l)的ΔH为(　　)。

A.851.1 kJ·mol-1

B.91.0 kJ·mol-1

C.27.6 kJ·mol-1

D.13.8 kJ·mol-1

答案:D

解析:由图可知,1538℃时,Al2O3(s)+2Fe(s)Al2O3(s)+2Fe(l)　ΔH=-ΔH2=27.6kJ·mol-1,即2Fe(s)2Fe(l)　ΔH=27.6kJ·mol-1,所以Fe(s)Fe(l)的ΔH为kJ·mol-1=13.8kJ·mol-1。

3.(双选)已知室温下,将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,则下列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

答案:BC

解析:CuSO4·5H2O(s)受热分解生成CuSO4(s),为吸热反应,ΔH1>0,A项正确。ΔH2>0,ΔH3<0,则ΔH2>ΔH3,B项错误。ΔH3<0,ΔH1>0,则ΔH3<ΔH1,C项错误。根据盖斯定律可知:ΔH2=ΔH1+ΔH3,D项正确。

4.利用如图所示简易量热计测定中和反应反应热的实验步骤如下:

①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入简易量热计中,测出盐酸的温度;②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;③将NaOH溶液倒入简易量热计中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。回答下列问题:

(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)倒入NaOH溶液的正确操作是　　　　(填字母)。 

A.沿玻璃棒缓慢倒入

B.分三次少量倒入

C.一次迅速倒入

(3)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别与1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为　　　　　　　　。 

(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1(忽略量热计的比热容)。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:

依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=　　　　　　　　(结果保留一位小数)。 

(5)　　　　　　(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和稀硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸,理由是　                                  　。 

答案:(1)确保盐酸被完全中和

(2)C

(3)ΔH1=ΔH2<ΔH3

(4)-51.8 kJ·mol-1

(5)不能　H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀,沉淀生成的热效应会影响反应的反应热

解析:(1)在中和反应反应热的测定实验中,为了确保反应物被完全中和,常常使加入的一种反应物稍微过量。

(2)为了减少热量损失,倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。

(3)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离,它们与稀盐酸反应的中和热相同,稀氨水中的溶质是弱电解质,它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量,故反应热的数值要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。

(4)取三次实验的平均值代入公式计算即可。

(5)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀,沉淀生成的热效应会影响反应的反应热,故不能用Ba(OH)2溶液和稀硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。