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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 反应热的计算课时练习
展开1.2.2反应热的计算同步练习-人教版高中化学选择性必修1
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.20世纪30年代,Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是会在反应物转化为生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。下图是NO2与CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。下列说法不正确的是
A.该反应是放热反应
B.该反应中反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量低
C.反应NO2+CO=CO2+NO的能量差为E2-E1
D.反应NO2+CO=CO2+NO中既有共价键形成又有离子键形成
2.分析下表中数据,判断下列有关说法,其中正确的是
化学键
H—H
Cl—Cl
H—Cl
键能/(kJ·mol-1)
436
243
431
A.H—Cl键断裂需要吸收的热量为431 kJ
B.氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183 kJ·mol-1
C.氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183 kJ·mol-1
D.H2、Cl2、HCl三种分子的稳定性最强的是Cl2
3.下列各组热化学方程式中,△H前者大于后者的是
①C(s)+O2(g)=CO2(g); C(s)+1/2O2(g)=CO(g)
②S(s)+O2(g)=SO2(g); S(g)+O2(g)=SO2(g)
③H2(s)+1/2O2(g)=H2O(l); 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
④2KOH (aq) +H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O (l);
2KOH (aq) +H2SO4(浓)=K2SO4(aq)+2H2O (l)
A.①③ B.②④ C.①②③ D.②③④
4.下图为反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图。下列说法正确的是
A.拆开2molH2 (g)和1 molO2(g)中的化学键成为H、O原子,共放出1368 kJ能量
B.由H、O原子形成2 molH2O(g),共吸收1852 kJ能量
C.2 molH2(g)和1 molO2 (g)反应生成2 mol H2O(1),共吸收484 kJ能量
D.2 molH2 (g)和1 molO2(g)反应生成2 molH2O(g),共放出484 kJ能量
5.在298 K、101 kPa时,已知:
①2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g) ΔH1
②Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g) ΔH2
③2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A.ΔH3=2ΔH2-ΔH1 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
6.已知键能是指断开气态分子形成原子所吸收的能量或原子形成气态分子释放的能量。化学反应,其能量变化如图所示。
据图分析:
A.该反应为放热反应
B.断裂和的化学键共放出a的能量
C.和的总键能小于的键能
D.由A原子和B原子形成气态分子中的共价键要释放的能量
7.相同温度和压强下,关于反应的,下列判断正确的是
A., B.
C. D.
8.已知几种化学键的键能数据如下表:
化学键
H—H
O—H
O=O
O—O
化学键键能(kJ•mol-1)
436
464
498
146
则反应H2(g)+O2(g)⇌H2O2(g)的△H为
A.-140kJ∙mol-1 B.+140kJ∙mol-1 C.-844kJ∙mol-1 D.+324kJ∙mol-1
9.氨气是一种重要的化工原料,工业上用和合成。和反应生成1 mol NH3(g)过程中的能量变化如图所示。已知断裂1 mol H-H键需要吸收436 kJ能量、断裂1 mol N≡N键需要吸收946 kJ能量,则断裂1 mol N-H键需要吸收的能量为
A.248 kJ B.862 kJ C.391 kJ D.431 kJ
10.已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=−566 kJ·mol−1;
Na2O2(s)+CO2(g)Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=−226 kJ·mol−1
根据以上热化学方程式和图象判断,下列说法正确的是
A.CO的燃烧热为283 kJ
B.2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>−452 kJ·mol−1
C.上图可表示由1 mol CO生成CO2的反应过程和能量关系
D.根据以上热化学方程式无法求算Na2O2(s)+CO(g)===Na2CO3(s)的反应热
二、填空题
11.50mL0.50mol•L-1盐酸与50mL0.55mol•L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应的反应热。
(1)①从实验装置看,图中还缺少的一种玻璃仪器是 。
②中和热测定时采用稍过量的氢氧化钠的原因: 。
③测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热(中和热为57.3kJ/mol)的实验装置如图所示。某兴趣小组的实验数值结果小于57.3kJ/mol原因可能是 (填字母)。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.读取混合液的最高温度记为终点温度
C.一次就把NaOH溶液全倒入盛有硫酸的小烧杯中
D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后未洗涤,直接测定H2SO4溶液的温度
④用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和反应的中和热的数值与57.3kJ•mol-1相比较会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如图:
反应I:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) △H1=+551kJ•mol-1
反应III:S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3=-297kJ•mol-1
反应II的热化学方程式: 。
(3)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。已知表中所列键能数据:
化学键
H-H
N-H
N≡N
键能kJ/mol
a
b
c
则N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= kJ•mol-1(用小写字母表示)。
(4)一定条件下,在水溶液均为1mol以下离子Cl-、ClO-、ClO、ClO、ClO的能量(kJ)相对大小如图所示,则3ClO-(aq)=ClO+2Cl-(aq)的△H= kJ•mol-1。
12.根据反应物、生成物的键能计算
ΔH=反应物的 -生成物的 。
13.已知下列热化学方程式:
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
③C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5kJ/mol
请回答:
(1)上述反应中属于放热反应的是 (填序号,下同),属于吸热反应的是 。
(2)2gH2完全燃烧生成液态水,放出的热量为 。
(3)依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
①1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO(g),需吸收68kJ的热量,该反应的热化学方程式为 。
②在25℃、101kpa下,1g甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。
14.(1)已知2molH2完全燃烧生成液态水时放出572kJ热量,则2molH2完全燃烧生成水蒸气时放出热量 (填大于、等于或小于)572kJ。
(2)现已知N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中能量变化如图所示(E1=1127kJ,E2=1173kJ):
化学键
H-H
N≡N
键能(kJ/mol)
436
946
根据以上键能数据计算N—H键的键能为 kJ/mol。
(3)N4分子结构为正四面体,与白磷分子相似,如图所示。
已知N-N键、N≡N键的键能分别为193kJ/mol、940kJ/mol,则1mol N4气体转化为N2时需 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
15.保护环境,提倡“低碳生活”,是我们都应关注的社会问题。
(1)目前,一些汽车已改用天然气(CNG)做燃料,以减少对空气污染。
①16g甲烷完全燃烧生成液态水放出890kJ热量,则甲烷燃烧的热化学方程式是 。
②1mol碳完全燃烧生成二氧化碳气体放出393.5kJ热量,通过计算比较,填写下列表格(精确到0.01):
物质质量1g
燃烧放出的热量/kJ
生成CO2的质量/g
碳
32.80
甲烷
2.75
根据表格中的数据,天然气与煤相比,用天然气做燃料的优点是 。(2)为了减少二氧化碳的排放,利用海藻可将二氧化碳、氢气转化成水及一种可以再生的绿色能源乙醇,该反应的化学方程式是 。
16.能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础,常规能源的合理利用和新能源的合理开发是当今社会面临的严峻课题。回答下列问题:
(1)工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:,反应过程中的能量变化情况如图所示。曲线 (选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示使用催化剂的反应过程。计算当反应生成时,能量变化值是 kJ。
(2)用表示阿伏加德罗常数,在(气态)完全燃烧生成和液态水的反应中,每有个电子转移时,放出650kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为 。
(3)已知拆开键、键、键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则与反应生成需放出的热量为 kJ。
(4)二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排以及高效利用能源能够减少二氧化碳的排放。有一种用生产甲醇燃料的方法:
已知:①
②
③
④
则表示燃烧生成气体和液态水的反应热为 (用含a、b、c、d的代数式表示)。
(5)已知乙醇的燃烧热为。已知单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量称为该燃料的热值,则乙醇的热值是 。(取小数点后一位)
17.按要求完成下列问题。
(1)工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。下图表示反应中能量的变化;在下图中,曲线 (填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于 反应。(填“吸热”或“放热”)
(2)科学家已获得了极具理论研究意义的N4气体分子,其结构为正四面体(如下图所示),与白磷分子相似,化学性质比较活泼。已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量,断裂1molN≡N键吸收941kJ热量,断裂1molN—H键吸收391kJ热量,断裂1molH—H键吸收436kJ热量,则:写出N4与H2反应生成NH3的热化学方程式: 。
(3)试运用盖斯定律回答下列问题:
已知:H2O(g)=H2O(l) ΔH1=-Q1kJ/mol(a)
C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH2=-Q2kJ/mol(b)
C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3kJ/mol(c)
若使46g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中的反应热△H为 。
18.红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g),反应过程中的热量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1mol产物的数据)。
根据如图回答下列问题:
(1)写出P(s)和Cl2(g)反应生成PCl5(g)的热化学方程式 。
(2)已知:常温时红磷比白磷稳定,比较下列反应中ΔH的大小:ΔH1 ΔH2(填“>”、“<”或“=”)。
P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH1<0 4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH2<0
19.(1)在101 kPa时,H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol液态水,放出571.6 kJ的热量,H2的燃烧热为 ,表示H2燃烧热的热化学方程式为 。
(2)1.00 L 1.00 mol·L-1硫酸与2.00 L 1.00 mol·L-1 NaOH溶液完全反应,放出114.6 kJ的热量,该中和反应反应热为 ,表示其中和反应反应热的热化学方程式为 。
(3)0.3 mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5 kJ热量,其热化学方程式为 ;
又已知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,则11.2 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是 kJ。
20.(1)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为
已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1
(2)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。
传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。其中,反应①为:2HCl(g)+CuO(s)H2O(g)+CuCl2(s) ΔH1,反应②生成1molCl2(g)的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为 (反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
(3)已知:①Fe2O3(s)+3C(s)===2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+494kJ·mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=-283kJ·mol-1
③C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH=-110kJ·mol-1
则反应Fe2O3(s)+3C(s)+3/2O2(g)===2Fe(s)+3CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。理论上反应 放出的热量足以供给反应 所需要的热量(填上述方程式序号)。
三、实验题
21.实验小组设计了如图实验装置探究化学能与热能的转化。
回答下列问题:
(1)A同学向装置甲的a仪器中加入镁和稀硫酸,能证明该反应是放热反应的现象是 ,若标准状况下生成5.6LH2时放热QkJ,该反应的热化学方程式为 。
(2)B同学向装置甲的a仪器中加入适量硝酸铵固体和水,并用玻璃棒搅拌,可观察到的现象是 ,说明硝酸铵固体溶于水时要 (填“吸收”或“放出”)热量。
(3)装置乙不能证明“镁和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的理由是 。
(4)C同学利用装置丙证明生石灰与水反应是放热反应,试管中的现象是 。P4和O2反应的能量变化如图丁所示。该反应的热化学方程式为 。
22.用量筒量取50 mL 0.5mol/L的HCl与50mL 0.55mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量Q1可计算中和反应的反应热∆H1。
(1)实验中为什么要用0.55mol/LNaOH溶液 。
(2)实验数据如下表:
实验药品
溶液温度
温度差
(t2- t1)/℃
的平均值
初始温度t1
混合溶液的最高温度t2
①
50 mL 0.5mol/LHCl溶液
50mL0.55mol/LNaOH溶液
20℃
23.1℃
∆t
②
50 mL 0.5mol/LHCl溶液
50mL0.55mol/LNaOH溶液
20℃
23.8℃
③
50 mL 0.5mol/LHCl溶液
50mL0.55mol/LNaOH溶液
20℃
22.9℃
④
50 mL 0.5mol/LHCl溶液
50mL0.55mol/LNaOH溶液
20℃
23.0℃
(为了计算简便,可以近似认为反应后生成溶液的比热容为4.18J/(g•℃);各物质的密度近似为1g/cm3)。∆t= ;写出此反应的热化学方程式 。(用该实验的数据,取小数点后一位)。
(3)实际测定的实验数据与理论有偏差,使实验结果偏小的原因可能是
A.量取HCl的体积时仰视读数
B.分多次将NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.用温度计测定NaOH起始温度后直接测定HCl溶液的温度
D.实验装置保温、隔热效果差
(4)若实验中改用60mL 0.5mol/L的HCl与50mL 0.55mol/L的NaOH溶液进行反应,放出的热量为Q2,则Q1 Q2((填“>”“ <”或“=”);所求的中和反应反应热∆H2,则∆H1 ∆H2((填“>”“ <”或“=”)。
23.(1)某化学兴趣小组的同学进行了如图1所示的实验来探究复分解反应的热效应。在一个小烧杯中加入晶体,将小烧杯放在事先滴有4~5滴水的玻璃片上,然后向小烧杯中加入晶体,并用玻璃棒迅速搅拌。稍后用手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯黏结在一起。
①实验中玻璃棒的作用是 ,所发生反应的化学方程式是 。
②若用手触摸烧杯外壁,将会有 的感觉,说明该反应为 反应,反应热 (填“>”“<”或“=”)0.由该实验能否得出复分解反应就是吸热反应或放热反应的结论? (填“能”或“不能”),原因是 。
(2)某反应的反应过程如图2所示。
据图可判断出反应物的总键能 (填“>”“<”或“=”,下同)生成物的总键能,则该反应的反应热 0。
参考答案:
1.D
2.B
3.D
4.D
5.A
6.D
7.C
8.A
9.C
10.B
11.(1) 环形玻璃搅拌棒 保证盐酸完全被中和 AD 偏小
(2)3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) △H2=-254kJ•mol-1
(3)3a+c-6b
(4)-117
12. 键能总和 键能总和
13.(1) ①② ③
(2)285.8kJ
(3) N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+68kJ/mol CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=−725.76kJ/mol
14. 小于 391 放出 722
15. CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)ΔH=-890kJ·mol-1
物质质量1g
燃烧放出的热量/kJ
生成CO2的质量/g
碳
32.80
36.7
甲烷
55.625
2.75
单位质量燃料产热高 释放等量的热产生CO2少 2CO2+6H2=3H2O+C2H5OH
16.(1) Ⅱ 136.5
(2)
(3)
(4)2a+2b-3c-4d
(5)29.7
17.(1) b 放热
(2)N4(g)+6H2(g)⇌4NH3(g) △H=-918kJ·mol-1
(3)-(3Q1-Q2+Q3)kJ·mol-1
18. P(s)+Cl2(g)=PCl5(g)△H=-399kJ/mol <
19. 285.8 kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 57.3 kJ·mol-1 H2SO4(aq)+NaOH(aq)= Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 165 kJ·mol-1 1 016.5
20. CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206kJ·mol-1 4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=2ΔH1+2ΔH2 -355 ②③ ①
21.(1) U型管内红墨水液面左低右高
(2) U型管内红墨水液面左高右低 吸收
(3)无论反应是吸热还是放热,烧杯中均有气泡产生
(4) 白磷燃烧
22.(1)氢氧化钠溶液过量,可促进盐酸完全反应
(2) 3.0℃ HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ∆H =-50.2kJ/mol
(3)BCD
(4) > =
23. 使反应物充分接触并发生反应 冰凉 吸热 > 不能 只进行了一个复分解反应的实验,不能科学地得出结论 < <
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