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【化学】安徽省凤阳县博文国际学校2018-2019学年高二上学期元月1号卷(解析版)
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安徽省凤阳县博文国际学校2018-2019学年高二上学期元月1号卷
一、单选题(共25小题,每小题2分,共50分)
1.已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=﹣Q1kJ•mol﹣1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=﹣Q2kJ•mol﹣1,
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=﹣Q3kJ•mol﹣1
常温下,取体积比2∶3的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况下),经完全燃烧后恢复至室温,则放出的热量为( )
A.0.4Q1+0.15Q2 B.0.2Q1+0.05Q2 C.0.2Q1+0.15Q3 D.0.2Q1+0.3Q2
2.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)ΔH1
① CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=﹣1 160 kJ•mol﹣1。
已知NO、NO2混合气体的密度是相同条件下氢气密度的17倍,16 g甲烷和该混合气完全反应生成N2、CO2、H2O(g)放出1 042.8 kJ的热量,则ΔH1是( )
A.﹣867 kJ•mol﹣1 B.﹣574 kJ•mol﹣1 C.﹣691.2 kJ•mol﹣1 D.﹣925.6 kJ•mol﹣1
3.将1 000 mL 0.1 mol·L-1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量;将1 000 mL 0.5 mol·L-1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出bkJ热量(不考虑醋酸钠水解);将500 mL 1 mol·L-1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为( )
A.(5a-2b) kJ B.(2b-5a) kJ C.(10a+4b) kJ D.(5a+2b) kJ
4.已知:P4(s)+6Cl2(g)===4PCl3(g)ΔH=akJ•mol﹣1;
P4(s)+10Cl2(g)===4PCl5(g)ΔH=bkJ•mol﹣1,
P4具有正四面体结构,PCl5中P﹣Cl键的键能为ckJ•mol﹣1,PCl3中P﹣Cl键的键能为1.2ckJ•
mol﹣1。下列叙述正确的是( )
A.P﹣P键的键能大于P﹣Cl键的键能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH
C.Cl﹣Cl键的键能为kJ•mol﹣1
D.P﹣P键的键能为kJ•mol﹣1
5.一定条件下,在水溶液中1 mol Cl﹣,(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.e是
B.b→a+c反应的活化能为60 kJ•mol﹣1
C.a,b,c,d,e中c最稳定
D.b→a+d反应的热化学方程式为3ClO﹣(aq)===(aq)+2Cl﹣(aq)ΔH=﹣116 kJ•mol﹣1
6.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中,CO断键形成C和O
C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
7.N2(g) 与H2(g) 在铁催化剂表面经历如图过程生成NH3(g),下列说法正确的是( )
A.Ⅰ中1 129 kJ为该反应过程的活化能
B.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=2(324+389+460﹣1129)kJ·mol-1
C.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为放热过程
D.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH>0
8.下列说法错误的是( )
A.S(g)+O2(g)===SO2(g)ΔH1S(s)+O2(g)====SO2(g)ΔH2,则ΔH1<ΔH2
B.Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)ΔH=﹣216 kJ•mol﹣1,则反应总能量>生成物总能量
C.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s)ΔH>0,则石墨比金刚石稳定
D.相同条件下,如果1 mol氢原子所具有的能量为E1,1 mol氢分子所具有的能量为E2,则2E1=E2
9.下列说法不正确的是( )
A.在化学反应进行的过程中放出或吸收的热量称为反应热
B.在稀溶液中,1 mol酸跟1 mol碱发生中和反应所放出的热量叫做中和热
C.对于吸热反应,反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量
D.在101 kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时,所放出的热量叫做该物质的燃烧热
10.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使用催化剂,ΔH3减小
D.反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ·mol–1
11.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程,化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)出的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能(kJ•mol﹣1)P﹣P:198 P﹣O:360 O═O:498则反应P4(白磷)+3O2→P4O6的能量变化为( )
A.释放1 638 kJ的能量
B.吸收1 638 kJ的能量
C.释放126 kJ的能量
D.吸收126 kJ的能量
12.工业生产水煤气的反应为C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)ΔH=+131.4
kJ•mol﹣1,下列判断正确的是( )
A.反应物能量总和大于生成物能量总和
B.CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(l)ΔH=﹣131.4 kJ•mol﹣1
C.水煤气反应中生成1 mol H2(g)吸收131.4 kJ热量
D.水煤气反应中生成1 L CO(g)吸收131.4 kJ热量
13.下列说法不正确的是( )
A.1 g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水,放出的热量为120.9 kJ,氢气的燃烧热大于 241.8 kJ•mol﹣1
B.500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放出的热量为19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)====2NH3(g) ΔH=﹣38.6 kJ·
C.常温下,若反应C(s)+CO2(g)====2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.已知中和热为﹣57.3 kJ·,若将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量要大于57.3 kJ
14.氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧的热化学方程式分别为
H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=﹣285.8 kJ·
CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=﹣282.6 kJ·
C8H18(l)+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=﹣5 472 kJ·
CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=﹣889.6 kJ·
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时,放出热量最少的是( )
A.H2(g)
B.CO(g)
C.C8H18(l)
D.CH4(g)
15.101 kPa时,S(s)+O2(g)====SO2(g)ΔH=﹣297.23 kJ•。据此分析,下列说法中不正确的是( )
A.S的燃烧热为297.23 kJ•
B.S升华是吸热过程
C.形成1 mol SO2的化学键释放的总能量大于断裂1 mol S(s)和1 mol O2(g)的化学键所吸收的总能量
D.S(g)+O2(g)====SO2(g)放出的热量小于297.23 kJ
16.下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=﹣57.3 kJ·,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热是ΔH=2×(﹣57.3)kJ·
B.1 mol甲烷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
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·,则2CO2(g)====2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+566.0 kJ·
17.已知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·,向0.1 L 0.2 kJ·的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸;②浓硫酸;③稀盐酸,恰好完全反应。则其焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2
D.ΔH1<ΔH3<ΔH2
18.下列反应过程能量变化如下所示:
H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)ΔH
下列说法错误的是( )
A.H—H键比Cl—Cl键稳定
B.ΔH=-184.5 kJ·
C.正反应活化能比逆反应活化能高
D.在相同条件下,1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)分别在点燃和光照条件下反应生成2 mol HCl(g),重新恢复到原来的状态时ΔH相同
19.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中,然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可见( )
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.反应的热化学方程式:NH4HCO3+HCl====NH4Cl+CO2↑+H2O ΔH=+QkJ·
20.已知热化学方程式:①CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=﹣283.0 kJ•
②H2(g)+O2(g)=====H2O(g) ΔH=﹣241.8 kJ•,则下列说法正确的是( )
A.H2的燃烧热为241.8 kJ•
B.由反应①、②可知如图所示的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH=﹣41.2 kJ•
C.H2(g)转变成H2O(g)的化学反应一定要释放能量
D.根据②推知反应H2(g)+O2(g)====H2O(l) ΔH>﹣241.8 kJ•
21.已知热化学方程式2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH1=-571.6 kJ·,则关于热化学方程式2H2O(l)====2H2(g)+ O2(g)ΔH2=?的说法正确的是( )
A.热化学方程式中化学计量数表示分子数
B.该反应ΔH2大于零
C.该反应ΔH2=﹣571.6 kJ·
D.该反应与上述反应属于可逆反应
22.已知反应X+Y====M+N为吸热反应,对这个反应的下列说法中正确的是( )
A.X的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的
B.因为该反应为吸热反应,故一定要加热反应才能进行
C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
23.下列变化中属于吸热反应的是 ( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④KClO3分解制取O2
⑤生石灰与水反应生成熟石灰 ⑥CaCO3高温分解 ⑦CO2+C2CO
⑧Ba(OH)2•8H2O与固体NH4Cl混合 ⑨C+H2O(g)CO+H2⑩Al与盐酸反应
A.②④⑥⑦⑧⑨
B.①②④⑥⑦⑧⑨
C.①③④⑤⑥⑧⑩
D.①②④⑧⑨
24.反应A+B→C分两步进行:①A+B→X,②X→C,反应过程中能量变化如图所示,E1表示反应A+B→X的活化能。下列有关叙述正确的是 ( )
A.E2表示反应X→C的活化能
B.X是反应A+B→C的催化剂
C.反应A+B→C的ΔH<0
D.加入催化剂可改变反应A+B→C的焓变
25.充分燃烧一定量的丁烷生成CO2和液态水,放热QkJ,经测定生成的CO2恰好被100 mL 5 mol·的KOH溶液吸收生成KHCO3,则热化学方程式:C4H10(g)+6.5O2(g)====4CO2(g)+5H2O(l)的ΔH为
A.-16QkJ·
B.+16QkJ·
C.-8QkJ·
D.+8QkJ·
二、实验题(共3小题 ,共50分)
26.小明在爸爸的实验室里看到如图所示的“保温瓶式量热计”。这种仪器由保温和测温两部分组成的,它不让反应产生的热散失出去,也不让外界的热传递进来,可用于测量化学反应产生的热量。爸爸将不同浓度的酸(A)和碱(B)溶液各100 mL在量热计中混合,让小明记录了每次混合前后量热计温度的升高值Δt,得到下表:
请就此实验回答下列问题:
(1)盐酸、硫酸与NaOH反应是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)第1次和第3次实验中温度升高相同的可能原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(3)分析上述数据可知下列因素中,与反应放出或吸收热量多少有关的是________。
A.使用盐酸还是硫酸
B.量热计的保温效果
C.参加反应的酸或碱的量
27.盐酸或硫酸和NaOH溶液的中和反应没有明显的现象。某学习兴趣小组的同学为了证明NaOH溶液与盐酸或硫酸发生了反应,从中和反应的热效应出发,设计了下面几种实验方案。请回答有关问题:
(1)方案一:如图1装好实验装置,图中小试管用细线吊着,细线的上端拴在细铁丝上。开始时使右端U形管两端红墨水相平。实验开始,向下插细铁丝,使小试管内盐酸和广口瓶内NaOH溶液混合,此时观察到的现象是__________________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
(2)方案二:该小组借助反应溶液温度的变化来判断反应的发生。如果NaOH溶液与盐酸混合前后有温度的变化,则证明发生了化学反应。该小组同学将不同浓度的NaOH溶液和盐酸各10 mL混合,用温度计测量反应前后温度的变化,测得的部分数据如下表:
则x=______。
(3)若HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1;
现有:①稀H2SO4与Ba(OH)2(aq) ②浓H2SO4与Ba(OH)2(aq) ③稀HNO3与Ba(OH)2(aq)反应生成1 mol H2O(l)的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者由小到大的关系为______________________。
28.50 mL 0.5 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题:
(1)实验目的:___________________________________________________________________。
(2)实验用品:烧杯(500 mL和100 mL各1只)、温度计、塑料泡沫板(或硬纸板)、泡沫塑料或纸条、________(填写所缺的实验仪器);0.50 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1NaOH溶液
(3)实验步骤:(略)
(4)问题与结论:
①完整地做一次这样的实验,需测定________次温度。
②大、小烧杯间填满碎纸条、大烧杯上加盖硬纸板的作用是_____________________________
________________________________________________________________________。
③该实验中NaOH溶液的浓度大于盐酸浓度的作用是_____________________________。
④大烧杯上如不盖硬纸板,对求得中和热的数值有何影响:__________________________,理由:_______________________________________________________________________。
⑤改用60 mL 1.0 mol·L-1盐酸跟50 mL 1.1 mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放热量是否相等:____________所求中和热数值是否相等:_________________________。
参考答案
1.C
【解析】标准状况下11.2 L甲烷和氢气混合气体的物质的量为=0.5 mol,甲烷和氢气的体积之比为2∶3,所以甲烷的物质的量为0.5 mol×=0.2 mol,氢气的物质的量为0.5 mol﹣0.2 mol=0.3 mol,由CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=﹣Q1kJ•mol﹣1可知,0.2 mol甲烷燃烧放出的热量为0.2 mol×Q1kJ•mol﹣1=0.2Q1kJ,由2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH3=﹣Q3kJ•mol﹣1可知,0.3 mol氢气燃烧放出的热量为×Q3kJ•mol﹣1=0.15Q3kJ,所以放出的热量为0.2Q1kJ+0.15Q3kJ=(0.2Q1+0.15Q3)kJ,故选C。
2.C
【解析】NO、NO2混合气体的密度是相同条件下氢气密度的17倍,则混合气体的平均相对分子质量=17×2=34,设NO的物质的量分数为x,则NO2的物质的量分数为1﹣x,
30x+46(1﹣x)=34x=0.75 则混合气体中NO、NO2的物质的量之比为0.75∶0.25=3∶1,16 g甲烷的物质的量为n===1 mol,则与16 g甲烷反应的物质的量分别为0.75 mol、0.25 mol,16 g甲烷和该混合气完全反应生成N2、CO2、H2O(g)放出1042.8 kJ的热量,则1160 kJ·mol-1×0.75 mol+ΔH1×0.25 mol=1042.8 kJ,ΔH1=﹣691.2 kJ·mol-1,故选C。
3.D
【解析】1 L 0.1 mol·L-1BaCl2的物质的量为0.1 mol,将1 L 0.1 mol·L-1BaCl2溶液与足量稀硫酸反应,涉及的离子方程式为Ba2+(aq)+(aq)===BaSO4(s),放出akJ热量,生成0.1 mol BaSO4,则生成0.5 mol BaSO4,放出5akJ热量,1 L 0.5 mol·L-1HCl溶液的物质的量为0.5 mol,将1 L 0.5 mol·L-1HCl溶液与足量CH3COONa溶液反应,涉及的离子方程式为H+(aq)+CH3COO-(aq) ===CH3COOH(l),放出bkJ热量,生成0.5 mol CH3COOH,则生成1 mol CH3COOH,放出2bkJ热量;所以0.5 L 1 mol·L-1H2SO4的物质的量为0.5 mol,将0.5 L 1 mol·L-1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应,生成0.5 mol BaSO4, 1 mol CH3COOH,涉及的离子方程式有Ba2+(aq)+(aq)===BaSO4(s),H+(aq)+CH3COO‑(aq)===CH3COOH(l),溶液反应放出的热量为(5a+2b)kJ,故选D。
4.C
【解析】原子半径P>Cl,因此P﹣P键键长大于P﹣Cl键键长,则P﹣P键键能小于P﹣Cl键键能,故A错误;利用“盖斯定律”,结合题中给出两个热化学方程式可求出Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(g)ΔH=kJ•mol﹣1,但不知PCl5(g)===PCl5(s)的ΔH,因此无法求出Cl2(g)+PCl3(g)====PCl5(s)的ΔH,故B错误;利用Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(g)ΔH=kJ•
mol﹣1可得E(Cl﹣Cl)+3×1.2c﹣5c=,因此可得E(Cl﹣Cl)=kJ•mol﹣1,故C正确;由P4是正四面体可知P4中含有6个P﹣P键,由题意得6E(P﹣P)+10×-4×5c=b,解得E(P﹣P)=kJ•mol﹣1,故D错误;故选C。
5.D
【解析】e中Cl元素化合价为+7价,而中Cl元素化合价为+5价,故A错误;依据图中数据无法判断b→a+c反应的活化能,故B错误;a,b,c,d,e中a能量最低,所以最稳定,故C错误;b→a+d,根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO﹣====+2Cl﹣,反应热=(64 kJ·mol-1+2×0 kJ·mol-1)﹣3×60 kJ·mol-1=﹣116 kJ·mol-1所以该热化学反应方程式为3ClO﹣(aq)====(aq)+2Cl﹣(aq)ΔH=﹣116 kJ·mol-1,故D正确;故选D。
6.C
【解析】根据能量-反应过程的图像知,状态Ⅰ的能量高于状态III的能量,故该过程是放热反应,A错误;根据状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以看出整个过程中CO中的C和O形成的化学键没有断裂,B错误;由图Ⅲ可知,生成物是CO2,具有极性共价键,C正确;状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程,D错误。答案选C。
7.C
【解析】Ⅰ中1 129 kJ为该反应正反应的活化能,逆反应的活化能为(324+389+460)kJ,该反应过程的活化能为1129 kJ﹣(324+389+460)kJ,故A错误;由图可知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=2 kJ·mol-1,故B错误;Ⅰ为共价键的断裂、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为共价键的形成,图像中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个过程均是能量降低的变化,所以是放热过程,故C正确;由图可知最终反应物的能量高于生成物的能量,是放热反应,N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0,故D错误;故选C。
8.D
【解析】都为放热反应,固体燃烧放出的热量小于气体燃烧放出的热量,ΔH<0,则放出的热量越多ΔH越小,故A正确;为放热反应,反应物总能量大于生成物总能量,故B正确;C(石墨,s)===C(金刚石,s)ΔH>0,可知金刚石的总能量高,能量越高越不稳定,故C正确;因形成化学键放出能量,则2E1>E2,故D错误。故选D。
9.B
【解析】在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应而生成1 mol H2O(l)时所放出的热量为中和热,故B错误;故选B。
10.D
【解析】A项,反应①是太阳能转化成化学能的过程,故错误;B项,ΔH>0,是吸热反应,故错误;C项,催化剂对反应热无影响,反应热只与始态和终态有关,与反应途径无关,故错误;D项,③-②得到CH4(g)===C(s)+2H2(g) ΔH=(206.1-131.3) kJ·mol-1=+74.8 kJ·mol-1,故正确。
11.A
【解析】各化学键的键能为P﹣P 198 kJ•mol﹣1、P﹣O 360 kJ•mol﹣1、O=O 498 kJ•mol﹣1,
反应热的焓变ΔH=反应物总键能﹣生成物总键能,则反应P4(白磷)+3O2→P4O6的反应热为ΔH=6×198 kJ•mol﹣1+3×498 kJ•mol﹣1﹣12×360 kJ•mol﹣1=﹣1 638 kJ•mol﹣1,说明该反应为放热反应,释放1 638kJ能量,故选A。
12.C
【解析】该反应是吸热反应,故反应物的总能量小于生成物的总能量,故A错误;液态水转变成气态水要吸热,所以CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(l)放出的热量大于131.4 kJ,故B错误;由题干反应可知生成1 mol氢气吸收的热量为131.4 kJ,故C正确;由题干反应可知生成1 mol CO吸收的热量为131.4 kJ,而1 L CO物质的量不是1 mol,故D错误;故选C。
13.B
【解析】1 g氢气在氧气中完全燃烧生成0.5 mol气态水,放出的热量为120.9 kJ,气态水变为液态水,放出热量,则生成1 mol液态水,放出热量大于241.8 kJ,故A正确;
氮气和氢气的反应为可逆反应,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放出的热量为19.3 kJ,如完全反应,放出的热量大于19.3 kJ,反应热小于﹣38.6 kJ·,故B错误;
如能自发进行,应满足ΔH﹣T•ΔS<0,因ΔS>0,则不能自发进行,则该反应的ΔH>0,故C正确;
浓硫酸溶于水放热,则将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量要大于57.3 kJ,故D正确。
14.B
【解析】已知H2、CO、C8H18、CH4的相对分子质量分别为2、28、114、16,所以相同质量(假设均是1g)四种物质的物质的量分别为0.5 mol、mol、mol、mol,燃烧放出热量分别为(0.5×285.8)kJ、(×282.6)kJ、(×5472)kJ、(×889.6)kJ,所以相同质量的上述物质完全燃烧时,放出热量最多的是H2,最少的为CO。故选B。
15.D
【解析】SO2为稳定氧化物,S的燃烧热为297.23 kJ•,故A正确;相同质量的同种物质,气态时具有的能量大于固态,S升华是从固态转化为气态是吸热过程,故B正确;该反应为放热反应,则形成1 mol SO2的化学键所释放的总能量大于断裂1 mol S(s)和1 mol O2(g)的化学键所吸收的总能量,故C正确;气态硫具有能量大于固态硫具有能量,产物相同,则气态硫反应放出的热量大于固态硫反应,故大于297.23 kJ,故D错误。故选D。
16.D
【解析】HCl和NaOH反应的中和热ΔH=﹣57.3 kJ·,可知生成1mol时放出为57.3 kJ,且生成硫酸钙放热,则H2SO4和Ca(OH)2反应的反应热是ΔH<2×(﹣57.3)kJ·,中和热均为生成1mol水时放出的热量,故A错误;燃烧热中水为液体,则1mol甲烷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,故B错误;反应条件与吸热、放热反应无关,如C与氧气加热放出热量,故C错误;物质的量与热量成正比,且互为逆反应时,焓变的数值相同、符号相反,由CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·,可知2CO2(g)====2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+566.0 kJ·,故D正确;故选D。
17.B
【解析】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH-(aq)==H2O ΔH=-57.3 kJ·,分别向1 L 0.5 kJ·的NaOH溶液中加入:①稀醋酸;②浓H2SO4;③稀盐酸,醋酸的电离吸热,浓硫酸溶于水放热,则恰好完全反应时的放出的热量为②>③>①,所以ΔH1>ΔH3>ΔH2,故选B。
18.C
【解析】因为H2的键能大于Cl2的键能,所以H—H键比Cl—Cl键稳定,故A正确;ΔH=436.4+242.7-431.8×2=-184.5 kJ·,故B正确;H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH<0,说明正反应活化能比逆反应活化能低,故C错误;ΔH与起点和终点有关,与反应的条件无关,故D正确;故选C。
19.B
【解析】醋酸逐渐凝固,说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低,即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应,故A错误、B正确;因反应为吸热反应,则反应物的总能量低于生成物的总能量,故C错误;书写热化学方程式时,应注明物质的状态,正确的热化学方程式为NH4HCO3(g)+HCl(aq)====NH4Cl(aq)+CO2↑(g)+H2O(l)ΔH=+QkJ·,故D错误。选B。
20.B
【解析】氢气的燃烧热是1 mol氢气完全燃烧生成稳定氧化物液态水时放出热量,所以H2的燃烧热要高于241.8 kJ•, A错误;化学反应的焓变等于产物和反应物之间的能量差,根据图示知道,该反应是放热的,根据盖斯定律,反应CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)等于①﹣②,即反应的焓变=﹣283.0 kJ•+241.8 kJ•=﹣41.2 kJ•,故B正确;氢气和氧气在点燃的情况下生成水(液态)一定会释放能量,水(液态)气化到气态,则是吸收能量,如果是氢气和氧化铜在高温下发生化学反应则会吸收能量, C错误;由于气态水变为液态水是一个放热过程,根据②推知反应H2(g)+O2(g)===H2O(l)ΔH<﹣241.8 kJ•,D错误。
21.B
【解析】该反应中化学计量数只表示物质的量,不表示微粒数,故A错误;由题意知
2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=+571.6 kJ·,该反应ΔH大于零,故B正确、C错误;可逆反应是指相同条件下,正、逆反应同时进行的反应,氢气燃烧和水分解反应条件不同,不是可逆反应,故D错误;故选B。
22.D
【解析】由吸热反应,则X、Y的总能量小于M、N的总能量,但无法确定X与M、Y与N的能量高低,故A错误;该反应为吸热反应,与反应条件无关,该反应可能需要加热,也可能不需要加热,故B错误;该反应为吸热反应,则断裂化学键吸收的热量大于生成键释放的能量,故C错误;反应X+Y===M+N为吸热反应,则X、Y的总能量小于M、N的总能量,故D正确;故选D。
23.A
【解析】②将胆矾加热变为白色粉末、④KClO3分解制取O2、⑥CaCO3高温分解等属于分解反应,为吸热反应,而⑦CO2+ C2CO、⑨C+H2O (g)CO+H2等属于以C、氢气为还原剂的吸热反应;⑧Ba (OH)2•8H2O与固体NH4Cl混合,为吸热反应;
①液态水汽化、③浓硫酸稀释为物理变化,不是吸热反应,也不是放热反应;⑤生石灰与水反应生成熟石灰、⑩Al与盐酸反应为放热反应。故选A。
24.C
【解析】A项,表示活化分子转化成C的伴随的能量变化,故错误;B项,X是A+B→C的中间物质,故错误;C项,焓变跟始态和终态有关,与反应途径无关,反应物总能量大于生成物总能量,此反应是放热反应,故正确;D项,焓变只跟始态和终态有关,与反应途径无关,催化剂只能改变活化能,对焓变无影响,故错误。
25.C
【解析】n(KOH)=0.1 L×5 kJ·=0.5 mol,则由CO2~KOH~KHCO3,可知,n(CO2)=0.5 mol,生成0.5 mol CO2时放出的热量为QkJ,据反应方程式C4H10(g)+O2(g)=== 4CO2(g)+5H2O(l)生成4 mol CO2时放出的热量为4Q/0.5=8QkJ,故选C。
26.(1)放热 (2)两次反应消耗的NaOH质量相等 (3)C
【解析】(1)比较四次实验结果,可发现随反应进行,温度都在升高,可得出反应放热的结论。
(2)比较第1次和第3次实验,可发现所使用NaOH溶液是一样的,最终温度变化相同,可推断是由于等质量的NaOH完全反应的结果。
(3)对比第1次和第3次实验,可以得到放出热量的多少与使用什么酸没有关系;对比第2次和第3次实验或第1次与第4次实验,可以发现,放出热量的多少与所使用溶液的量有密切关系,C正确。
27.(1)U形管内液面左边下降、右边升高 盐酸和NaOH发生中和反应放出热量,使瓶内气体温度升高,压强增大
(2)7
(3)ΔH2<ΔH1<ΔH3
【解析】(1)盐酸和NaOH发生中和反应放出热量,使瓶内气体温度升高,压强增大,U形管内液面左边下降、右边升高。
(2)实验2中NaOH的浓度增加为实验1的2倍,生成水的物质的量是实验1中的2倍,溶液升高的温度也应该是实验1的2倍,即温度差是7 ℃。
(3)57.3 kJ·mol-1是稀的强酸与强碱生成1 mol H2O(1)和可溶性盐时对应的中和热,当反应中有沉淀生成时,生成沉淀也会增加放出热量,ΔH1<-57.3 kJ·mol-1;浓硫酸溶于水放出热量更多,ΔH2<-57.3 kJ·mol-1;相比生成硫酸钡沉淀放出的热,浓硫酸溶于水放出热量更多,综合可得ΔH2<ΔH1<ΔH3。
28.(1)测定中和热
(2)量筒、环形玻璃搅拌棒
(4)①3
②减少实验过程中的热量损失
③要保证盐酸反应完全
④偏小 热量散失
⑤不等 相等
【解析】 (1)实验目的是测定中和热。
(2)中和热测定的实验中,用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、搅拌器以及量筒。
(4)①实验要测定酸、碱的初始温度以及反应后的最高温度,至少需要测量3次;②中和热测定实验成败的关键是保温工作,大小烧杯之间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失;③用过量的NaOH保证盐酸反应完全,以盐酸的量为准计算生成的水量;④大烧杯上如不盖硬纸板,会有一部分热量散失,求得的中和热数值将会偏小;⑤反应放出的热量与所用酸、碱的量有关,中和热是指酸、碱的稀溶液完全反应生成1mol水时的反应热。用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液进行反应,生成水的物质的量增多,放出的热量增多,ΔH=-kJ·mol-1,中和热数值相等。
一、单选题(共25小题,每小题2分,共50分)
1.已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=﹣Q1kJ•mol﹣1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=﹣Q2kJ•mol﹣1,
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=﹣Q3kJ•mol﹣1
常温下,取体积比2∶3的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况下),经完全燃烧后恢复至室温,则放出的热量为( )
A.0.4Q1+0.15Q2 B.0.2Q1+0.05Q2 C.0.2Q1+0.15Q3 D.0.2Q1+0.3Q2
2.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)ΔH1
① CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=﹣1 160 kJ•mol﹣1。
已知NO、NO2混合气体的密度是相同条件下氢气密度的17倍,16 g甲烷和该混合气完全反应生成N2、CO2、H2O(g)放出1 042.8 kJ的热量,则ΔH1是( )
A.﹣867 kJ•mol﹣1 B.﹣574 kJ•mol﹣1 C.﹣691.2 kJ•mol﹣1 D.﹣925.6 kJ•mol﹣1
3.将1 000 mL 0.1 mol·L-1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量;将1 000 mL 0.5 mol·L-1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出bkJ热量(不考虑醋酸钠水解);将500 mL 1 mol·L-1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为( )
A.(5a-2b) kJ B.(2b-5a) kJ C.(10a+4b) kJ D.(5a+2b) kJ
4.已知:P4(s)+6Cl2(g)===4PCl3(g)ΔH=akJ•mol﹣1;
P4(s)+10Cl2(g)===4PCl5(g)ΔH=bkJ•mol﹣1,
P4具有正四面体结构,PCl5中P﹣Cl键的键能为ckJ•mol﹣1,PCl3中P﹣Cl键的键能为1.2ckJ•
mol﹣1。下列叙述正确的是( )
A.P﹣P键的键能大于P﹣Cl键的键能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH
C.Cl﹣Cl键的键能为kJ•mol﹣1
D.P﹣P键的键能为kJ•mol﹣1
5.一定条件下,在水溶液中1 mol Cl﹣,(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.e是
B.b→a+c反应的活化能为60 kJ•mol﹣1
C.a,b,c,d,e中c最稳定
D.b→a+d反应的热化学方程式为3ClO﹣(aq)===(aq)+2Cl﹣(aq)ΔH=﹣116 kJ•mol﹣1
6.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中,CO断键形成C和O
C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
7.N2(g) 与H2(g) 在铁催化剂表面经历如图过程生成NH3(g),下列说法正确的是( )
A.Ⅰ中1 129 kJ为该反应过程的活化能
B.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=2(324+389+460﹣1129)kJ·mol-1
C.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为放热过程
D.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH>0
8.下列说法错误的是( )
A.S(g)+O2(g)===SO2(g)ΔH1S(s)+O2(g)====SO2(g)ΔH2,则ΔH1<ΔH2
B.Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)ΔH=﹣216 kJ•mol﹣1,则反应总能量>生成物总能量
C.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s)ΔH>0,则石墨比金刚石稳定
D.相同条件下,如果1 mol氢原子所具有的能量为E1,1 mol氢分子所具有的能量为E2,则2E1=E2
9.下列说法不正确的是( )
A.在化学反应进行的过程中放出或吸收的热量称为反应热
B.在稀溶液中,1 mol酸跟1 mol碱发生中和反应所放出的热量叫做中和热
C.对于吸热反应,反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量
D.在101 kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时,所放出的热量叫做该物质的燃烧热
10.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使用催化剂,ΔH3减小
D.反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ·mol–1
11.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程,化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)出的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能(kJ•mol﹣1)P﹣P:198 P﹣O:360 O═O:498则反应P4(白磷)+3O2→P4O6的能量变化为( )
A.释放1 638 kJ的能量
B.吸收1 638 kJ的能量
C.释放126 kJ的能量
D.吸收126 kJ的能量
12.工业生产水煤气的反应为C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)ΔH=+131.4
kJ•mol﹣1,下列判断正确的是( )
A.反应物能量总和大于生成物能量总和
B.CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(l)ΔH=﹣131.4 kJ•mol﹣1
C.水煤气反应中生成1 mol H2(g)吸收131.4 kJ热量
D.水煤气反应中生成1 L CO(g)吸收131.4 kJ热量
13.下列说法不正确的是( )
A.1 g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水,放出的热量为120.9 kJ,氢气的燃烧热大于 241.8 kJ•mol﹣1
B.500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放出的热量为19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)====2NH3(g) ΔH=﹣38.6 kJ·
C.常温下,若反应C(s)+CO2(g)====2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.已知中和热为﹣57.3 kJ·,若将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量要大于57.3 kJ
14.氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧的热化学方程式分别为
H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=﹣285.8 kJ·
CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=﹣282.6 kJ·
C8H18(l)+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=﹣5 472 kJ·
CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=﹣889.6 kJ·
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时,放出热量最少的是( )
A.H2(g)
B.CO(g)
C.C8H18(l)
D.CH4(g)
15.101 kPa时,S(s)+O2(g)====SO2(g)ΔH=﹣297.23 kJ•。据此分析,下列说法中不正确的是( )
A.S的燃烧热为297.23 kJ•
B.S升华是吸热过程
C.形成1 mol SO2的化学键释放的总能量大于断裂1 mol S(s)和1 mol O2(g)的化学键所吸收的总能量
D.S(g)+O2(g)====SO2(g)放出的热量小于297.23 kJ
16.下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=﹣57.3 kJ·,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热是ΔH=2×(﹣57.3)kJ·
B.1 mol甲烷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
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·,则2CO2(g)====2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+566.0 kJ·
17.已知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·,向0.1 L 0.2 kJ·的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸;②浓硫酸;③稀盐酸,恰好完全反应。则其焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2
D.ΔH1<ΔH3<ΔH2
18.下列反应过程能量变化如下所示:
H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)ΔH
下列说法错误的是( )
A.H—H键比Cl—Cl键稳定
B.ΔH=-184.5 kJ·
C.正反应活化能比逆反应活化能高
D.在相同条件下,1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)分别在点燃和光照条件下反应生成2 mol HCl(g),重新恢复到原来的状态时ΔH相同
19.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中,然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可见( )
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.反应的热化学方程式:NH4HCO3+HCl====NH4Cl+CO2↑+H2O ΔH=+QkJ·
20.已知热化学方程式:①CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=﹣283.0 kJ•
②H2(g)+O2(g)=====H2O(g) ΔH=﹣241.8 kJ•,则下列说法正确的是( )
A.H2的燃烧热为241.8 kJ•
B.由反应①、②可知如图所示的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)ΔH=﹣41.2 kJ•
C.H2(g)转变成H2O(g)的化学反应一定要释放能量
D.根据②推知反应H2(g)+O2(g)====H2O(l) ΔH>﹣241.8 kJ•
21.已知热化学方程式2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH1=-571.6 kJ·,则关于热化学方程式2H2O(l)====2H2(g)+ O2(g)ΔH2=?的说法正确的是( )
A.热化学方程式中化学计量数表示分子数
B.该反应ΔH2大于零
C.该反应ΔH2=﹣571.6 kJ·
D.该反应与上述反应属于可逆反应
22.已知反应X+Y====M+N为吸热反应,对这个反应的下列说法中正确的是( )
A.X的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的
B.因为该反应为吸热反应,故一定要加热反应才能进行
C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
23.下列变化中属于吸热反应的是 ( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④KClO3分解制取O2
⑤生石灰与水反应生成熟石灰 ⑥CaCO3高温分解 ⑦CO2+C2CO
⑧Ba(OH)2•8H2O与固体NH4Cl混合 ⑨C+H2O(g)CO+H2⑩Al与盐酸反应
A.②④⑥⑦⑧⑨
B.①②④⑥⑦⑧⑨
C.①③④⑤⑥⑧⑩
D.①②④⑧⑨
24.反应A+B→C分两步进行:①A+B→X,②X→C,反应过程中能量变化如图所示,E1表示反应A+B→X的活化能。下列有关叙述正确的是 ( )
A.E2表示反应X→C的活化能
B.X是反应A+B→C的催化剂
C.反应A+B→C的ΔH<0
D.加入催化剂可改变反应A+B→C的焓变
25.充分燃烧一定量的丁烷生成CO2和液态水,放热QkJ,经测定生成的CO2恰好被100 mL 5 mol·的KOH溶液吸收生成KHCO3,则热化学方程式:C4H10(g)+6.5O2(g)====4CO2(g)+5H2O(l)的ΔH为
A.-16QkJ·
B.+16QkJ·
C.-8QkJ·
D.+8QkJ·
二、实验题(共3小题 ,共50分)
26.小明在爸爸的实验室里看到如图所示的“保温瓶式量热计”。这种仪器由保温和测温两部分组成的,它不让反应产生的热散失出去,也不让外界的热传递进来,可用于测量化学反应产生的热量。爸爸将不同浓度的酸(A)和碱(B)溶液各100 mL在量热计中混合,让小明记录了每次混合前后量热计温度的升高值Δt,得到下表:
请就此实验回答下列问题:
(1)盐酸、硫酸与NaOH反应是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)第1次和第3次实验中温度升高相同的可能原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(3)分析上述数据可知下列因素中,与反应放出或吸收热量多少有关的是________。
A.使用盐酸还是硫酸
B.量热计的保温效果
C.参加反应的酸或碱的量
27.盐酸或硫酸和NaOH溶液的中和反应没有明显的现象。某学习兴趣小组的同学为了证明NaOH溶液与盐酸或硫酸发生了反应,从中和反应的热效应出发,设计了下面几种实验方案。请回答有关问题:
(1)方案一:如图1装好实验装置,图中小试管用细线吊着,细线的上端拴在细铁丝上。开始时使右端U形管两端红墨水相平。实验开始,向下插细铁丝,使小试管内盐酸和广口瓶内NaOH溶液混合,此时观察到的现象是__________________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
(2)方案二:该小组借助反应溶液温度的变化来判断反应的发生。如果NaOH溶液与盐酸混合前后有温度的变化,则证明发生了化学反应。该小组同学将不同浓度的NaOH溶液和盐酸各10 mL混合,用温度计测量反应前后温度的变化,测得的部分数据如下表:
则x=______。
(3)若HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1;
现有:①稀H2SO4与Ba(OH)2(aq) ②浓H2SO4与Ba(OH)2(aq) ③稀HNO3与Ba(OH)2(aq)反应生成1 mol H2O(l)的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者由小到大的关系为______________________。
28.50 mL 0.5 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题:
(1)实验目的:___________________________________________________________________。
(2)实验用品:烧杯(500 mL和100 mL各1只)、温度计、塑料泡沫板(或硬纸板)、泡沫塑料或纸条、________(填写所缺的实验仪器);0.50 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1NaOH溶液
(3)实验步骤:(略)
(4)问题与结论:
①完整地做一次这样的实验,需测定________次温度。
②大、小烧杯间填满碎纸条、大烧杯上加盖硬纸板的作用是_____________________________
________________________________________________________________________。
③该实验中NaOH溶液的浓度大于盐酸浓度的作用是_____________________________。
④大烧杯上如不盖硬纸板,对求得中和热的数值有何影响:__________________________,理由:_______________________________________________________________________。
⑤改用60 mL 1.0 mol·L-1盐酸跟50 mL 1.1 mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放热量是否相等:____________所求中和热数值是否相等:_________________________。
参考答案
1.C
【解析】标准状况下11.2 L甲烷和氢气混合气体的物质的量为=0.5 mol,甲烷和氢气的体积之比为2∶3,所以甲烷的物质的量为0.5 mol×=0.2 mol,氢气的物质的量为0.5 mol﹣0.2 mol=0.3 mol,由CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=﹣Q1kJ•mol﹣1可知,0.2 mol甲烷燃烧放出的热量为0.2 mol×Q1kJ•mol﹣1=0.2Q1kJ,由2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH3=﹣Q3kJ•mol﹣1可知,0.3 mol氢气燃烧放出的热量为×Q3kJ•mol﹣1=0.15Q3kJ,所以放出的热量为0.2Q1kJ+0.15Q3kJ=(0.2Q1+0.15Q3)kJ,故选C。
2.C
【解析】NO、NO2混合气体的密度是相同条件下氢气密度的17倍,则混合气体的平均相对分子质量=17×2=34,设NO的物质的量分数为x,则NO2的物质的量分数为1﹣x,
30x+46(1﹣x)=34x=0.75 则混合气体中NO、NO2的物质的量之比为0.75∶0.25=3∶1,16 g甲烷的物质的量为n===1 mol,则与16 g甲烷反应的物质的量分别为0.75 mol、0.25 mol,16 g甲烷和该混合气完全反应生成N2、CO2、H2O(g)放出1042.8 kJ的热量,则1160 kJ·mol-1×0.75 mol+ΔH1×0.25 mol=1042.8 kJ,ΔH1=﹣691.2 kJ·mol-1,故选C。
3.D
【解析】1 L 0.1 mol·L-1BaCl2的物质的量为0.1 mol,将1 L 0.1 mol·L-1BaCl2溶液与足量稀硫酸反应,涉及的离子方程式为Ba2+(aq)+(aq)===BaSO4(s),放出akJ热量,生成0.1 mol BaSO4,则生成0.5 mol BaSO4,放出5akJ热量,1 L 0.5 mol·L-1HCl溶液的物质的量为0.5 mol,将1 L 0.5 mol·L-1HCl溶液与足量CH3COONa溶液反应,涉及的离子方程式为H+(aq)+CH3COO-(aq) ===CH3COOH(l),放出bkJ热量,生成0.5 mol CH3COOH,则生成1 mol CH3COOH,放出2bkJ热量;所以0.5 L 1 mol·L-1H2SO4的物质的量为0.5 mol,将0.5 L 1 mol·L-1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba溶液反应,生成0.5 mol BaSO4, 1 mol CH3COOH,涉及的离子方程式有Ba2+(aq)+(aq)===BaSO4(s),H+(aq)+CH3COO‑(aq)===CH3COOH(l),溶液反应放出的热量为(5a+2b)kJ,故选D。
4.C
【解析】原子半径P>Cl,因此P﹣P键键长大于P﹣Cl键键长,则P﹣P键键能小于P﹣Cl键键能,故A错误;利用“盖斯定律”,结合题中给出两个热化学方程式可求出Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(g)ΔH=kJ•mol﹣1,但不知PCl5(g)===PCl5(s)的ΔH,因此无法求出Cl2(g)+PCl3(g)====PCl5(s)的ΔH,故B错误;利用Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(g)ΔH=kJ•
mol﹣1可得E(Cl﹣Cl)+3×1.2c﹣5c=,因此可得E(Cl﹣Cl)=kJ•mol﹣1,故C正确;由P4是正四面体可知P4中含有6个P﹣P键,由题意得6E(P﹣P)+10×-4×5c=b,解得E(P﹣P)=kJ•mol﹣1,故D错误;故选C。
5.D
【解析】e中Cl元素化合价为+7价,而中Cl元素化合价为+5价,故A错误;依据图中数据无法判断b→a+c反应的活化能,故B错误;a,b,c,d,e中a能量最低,所以最稳定,故C错误;b→a+d,根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO﹣====+2Cl﹣,反应热=(64 kJ·mol-1+2×0 kJ·mol-1)﹣3×60 kJ·mol-1=﹣116 kJ·mol-1所以该热化学反应方程式为3ClO﹣(aq)====(aq)+2Cl﹣(aq)ΔH=﹣116 kJ·mol-1,故D正确;故选D。
6.C
【解析】根据能量-反应过程的图像知,状态Ⅰ的能量高于状态III的能量,故该过程是放热反应,A错误;根据状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以看出整个过程中CO中的C和O形成的化学键没有断裂,B错误;由图Ⅲ可知,生成物是CO2,具有极性共价键,C正确;状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程,D错误。答案选C。
7.C
【解析】Ⅰ中1 129 kJ为该反应正反应的活化能,逆反应的活化能为(324+389+460)kJ,该反应过程的活化能为1129 kJ﹣(324+389+460)kJ,故A错误;由图可知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=2 kJ·mol-1,故B错误;Ⅰ为共价键的断裂、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为共价键的形成,图像中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个过程均是能量降低的变化,所以是放热过程,故C正确;由图可知最终反应物的能量高于生成物的能量,是放热反应,N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0,故D错误;故选C。
8.D
【解析】都为放热反应,固体燃烧放出的热量小于气体燃烧放出的热量,ΔH<0,则放出的热量越多ΔH越小,故A正确;为放热反应,反应物总能量大于生成物总能量,故B正确;C(石墨,s)===C(金刚石,s)ΔH>0,可知金刚石的总能量高,能量越高越不稳定,故C正确;因形成化学键放出能量,则2E1>E2,故D错误。故选D。
9.B
【解析】在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应而生成1 mol H2O(l)时所放出的热量为中和热,故B错误;故选B。
10.D
【解析】A项,反应①是太阳能转化成化学能的过程,故错误;B项,ΔH>0,是吸热反应,故错误;C项,催化剂对反应热无影响,反应热只与始态和终态有关,与反应途径无关,故错误;D项,③-②得到CH4(g)===C(s)+2H2(g) ΔH=(206.1-131.3) kJ·mol-1=+74.8 kJ·mol-1,故正确。
11.A
【解析】各化学键的键能为P﹣P 198 kJ•mol﹣1、P﹣O 360 kJ•mol﹣1、O=O 498 kJ•mol﹣1,
反应热的焓变ΔH=反应物总键能﹣生成物总键能,则反应P4(白磷)+3O2→P4O6的反应热为ΔH=6×198 kJ•mol﹣1+3×498 kJ•mol﹣1﹣12×360 kJ•mol﹣1=﹣1 638 kJ•mol﹣1,说明该反应为放热反应,释放1 638kJ能量,故选A。
12.C
【解析】该反应是吸热反应,故反应物的总能量小于生成物的总能量,故A错误;液态水转变成气态水要吸热,所以CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(l)放出的热量大于131.4 kJ,故B错误;由题干反应可知生成1 mol氢气吸收的热量为131.4 kJ,故C正确;由题干反应可知生成1 mol CO吸收的热量为131.4 kJ,而1 L CO物质的量不是1 mol,故D错误;故选C。
13.B
【解析】1 g氢气在氧气中完全燃烧生成0.5 mol气态水,放出的热量为120.9 kJ,气态水变为液态水,放出热量,则生成1 mol液态水,放出热量大于241.8 kJ,故A正确;
氮气和氢气的反应为可逆反应,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放出的热量为19.3 kJ,如完全反应,放出的热量大于19.3 kJ,反应热小于﹣38.6 kJ·,故B错误;
如能自发进行,应满足ΔH﹣T•ΔS<0,因ΔS>0,则不能自发进行,则该反应的ΔH>0,故C正确;
浓硫酸溶于水放热,则将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量要大于57.3 kJ,故D正确。
14.B
【解析】已知H2、CO、C8H18、CH4的相对分子质量分别为2、28、114、16,所以相同质量(假设均是1g)四种物质的物质的量分别为0.5 mol、mol、mol、mol,燃烧放出热量分别为(0.5×285.8)kJ、(×282.6)kJ、(×5472)kJ、(×889.6)kJ,所以相同质量的上述物质完全燃烧时,放出热量最多的是H2,最少的为CO。故选B。
15.D
【解析】SO2为稳定氧化物,S的燃烧热为297.23 kJ•,故A正确;相同质量的同种物质,气态时具有的能量大于固态,S升华是从固态转化为气态是吸热过程,故B正确;该反应为放热反应,则形成1 mol SO2的化学键所释放的总能量大于断裂1 mol S(s)和1 mol O2(g)的化学键所吸收的总能量,故C正确;气态硫具有能量大于固态硫具有能量,产物相同,则气态硫反应放出的热量大于固态硫反应,故大于297.23 kJ,故D错误。故选D。
16.D
【解析】HCl和NaOH反应的中和热ΔH=﹣57.3 kJ·,可知生成1mol时放出为57.3 kJ,且生成硫酸钙放热,则H2SO4和Ca(OH)2反应的反应热是ΔH<2×(﹣57.3)kJ·,中和热均为生成1mol水时放出的热量,故A错误;燃烧热中水为液体,则1mol甲烷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,故B错误;反应条件与吸热、放热反应无关,如C与氧气加热放出热量,故C错误;物质的量与热量成正比,且互为逆反应时,焓变的数值相同、符号相反,由CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·,可知2CO2(g)====2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+566.0 kJ·,故D正确;故选D。
17.B
【解析】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH-(aq)==H2O ΔH=-57.3 kJ·,分别向1 L 0.5 kJ·的NaOH溶液中加入:①稀醋酸;②浓H2SO4;③稀盐酸,醋酸的电离吸热,浓硫酸溶于水放热,则恰好完全反应时的放出的热量为②>③>①,所以ΔH1>ΔH3>ΔH2,故选B。
18.C
【解析】因为H2的键能大于Cl2的键能,所以H—H键比Cl—Cl键稳定,故A正确;ΔH=436.4+242.7-431.8×2=-184.5 kJ·,故B正确;H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH<0,说明正反应活化能比逆反应活化能低,故C错误;ΔH与起点和终点有关,与反应的条件无关,故D正确;故选C。
19.B
【解析】醋酸逐渐凝固,说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低,即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应,故A错误、B正确;因反应为吸热反应,则反应物的总能量低于生成物的总能量,故C错误;书写热化学方程式时,应注明物质的状态,正确的热化学方程式为NH4HCO3(g)+HCl(aq)====NH4Cl(aq)+CO2↑(g)+H2O(l)ΔH=+QkJ·,故D错误。选B。
20.B
【解析】氢气的燃烧热是1 mol氢气完全燃烧生成稳定氧化物液态水时放出热量,所以H2的燃烧热要高于241.8 kJ•, A错误;化学反应的焓变等于产物和反应物之间的能量差,根据图示知道,该反应是放热的,根据盖斯定律,反应CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)等于①﹣②,即反应的焓变=﹣283.0 kJ•+241.8 kJ•=﹣41.2 kJ•,故B正确;氢气和氧气在点燃的情况下生成水(液态)一定会释放能量,水(液态)气化到气态,则是吸收能量,如果是氢气和氧化铜在高温下发生化学反应则会吸收能量, C错误;由于气态水变为液态水是一个放热过程,根据②推知反应H2(g)+O2(g)===H2O(l)ΔH<﹣241.8 kJ•,D错误。
21.B
【解析】该反应中化学计量数只表示物质的量,不表示微粒数,故A错误;由题意知
2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=+571.6 kJ·,该反应ΔH大于零,故B正确、C错误;可逆反应是指相同条件下,正、逆反应同时进行的反应,氢气燃烧和水分解反应条件不同,不是可逆反应,故D错误;故选B。
22.D
【解析】由吸热反应,则X、Y的总能量小于M、N的总能量,但无法确定X与M、Y与N的能量高低,故A错误;该反应为吸热反应,与反应条件无关,该反应可能需要加热,也可能不需要加热,故B错误;该反应为吸热反应,则断裂化学键吸收的热量大于生成键释放的能量,故C错误;反应X+Y===M+N为吸热反应,则X、Y的总能量小于M、N的总能量,故D正确;故选D。
23.A
【解析】②将胆矾加热变为白色粉末、④KClO3分解制取O2、⑥CaCO3高温分解等属于分解反应,为吸热反应,而⑦CO2+ C2CO、⑨C+H2O (g)CO+H2等属于以C、氢气为还原剂的吸热反应;⑧Ba (OH)2•8H2O与固体NH4Cl混合,为吸热反应;
①液态水汽化、③浓硫酸稀释为物理变化,不是吸热反应,也不是放热反应;⑤生石灰与水反应生成熟石灰、⑩Al与盐酸反应为放热反应。故选A。
24.C
【解析】A项,表示活化分子转化成C的伴随的能量变化,故错误;B项,X是A+B→C的中间物质,故错误;C项,焓变跟始态和终态有关,与反应途径无关,反应物总能量大于生成物总能量,此反应是放热反应,故正确;D项,焓变只跟始态和终态有关,与反应途径无关,催化剂只能改变活化能,对焓变无影响,故错误。
25.C
【解析】n(KOH)=0.1 L×5 kJ·=0.5 mol,则由CO2~KOH~KHCO3,可知,n(CO2)=0.5 mol,生成0.5 mol CO2时放出的热量为QkJ,据反应方程式C4H10(g)+O2(g)=== 4CO2(g)+5H2O(l)生成4 mol CO2时放出的热量为4Q/0.5=8QkJ,故选C。
26.(1)放热 (2)两次反应消耗的NaOH质量相等 (3)C
【解析】(1)比较四次实验结果,可发现随反应进行,温度都在升高,可得出反应放热的结论。
(2)比较第1次和第3次实验,可发现所使用NaOH溶液是一样的,最终温度变化相同,可推断是由于等质量的NaOH完全反应的结果。
(3)对比第1次和第3次实验,可以得到放出热量的多少与使用什么酸没有关系;对比第2次和第3次实验或第1次与第4次实验,可以发现,放出热量的多少与所使用溶液的量有密切关系,C正确。
27.(1)U形管内液面左边下降、右边升高 盐酸和NaOH发生中和反应放出热量,使瓶内气体温度升高,压强增大
(2)7
(3)ΔH2<ΔH1<ΔH3
【解析】(1)盐酸和NaOH发生中和反应放出热量,使瓶内气体温度升高,压强增大,U形管内液面左边下降、右边升高。
(2)实验2中NaOH的浓度增加为实验1的2倍,生成水的物质的量是实验1中的2倍,溶液升高的温度也应该是实验1的2倍,即温度差是7 ℃。
(3)57.3 kJ·mol-1是稀的强酸与强碱生成1 mol H2O(1)和可溶性盐时对应的中和热,当反应中有沉淀生成时,生成沉淀也会增加放出热量,ΔH1<-57.3 kJ·mol-1;浓硫酸溶于水放出热量更多,ΔH2<-57.3 kJ·mol-1;相比生成硫酸钡沉淀放出的热,浓硫酸溶于水放出热量更多,综合可得ΔH2<ΔH1<ΔH3。
28.(1)测定中和热
(2)量筒、环形玻璃搅拌棒
(4)①3
②减少实验过程中的热量损失
③要保证盐酸反应完全
④偏小 热量散失
⑤不等 相等
【解析】 (1)实验目的是测定中和热。
(2)中和热测定的实验中,用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、搅拌器以及量筒。
(4)①实验要测定酸、碱的初始温度以及反应后的最高温度,至少需要测量3次;②中和热测定实验成败的关键是保温工作,大小烧杯之间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失;③用过量的NaOH保证盐酸反应完全,以盐酸的量为准计算生成的水量;④大烧杯上如不盖硬纸板,会有一部分热量散失,求得的中和热数值将会偏小;⑤反应放出的热量与所用酸、碱的量有关,中和热是指酸、碱的稀溶液完全反应生成1mol水时的反应热。用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液进行反应,生成水的物质的量增多,放出的热量增多,ΔH=-kJ·mol-1,中和热数值相等。
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