高中同步测试卷·人教化学选修4:高中同步测试卷(二) word版含答案
展开第二单元 燃烧热与化学反应热的计算
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)
1.我国二氧化碳的排放量位居世界第二,为减少这种温室气体的排放,下列措施不正确的是( )
A.大力发展氢能源 B.充分利用太阳能
C.不使用含碳能源 D.提高能源利用率
2.古语道:“人要实,火要虚”。此话的意思是做人必须脚踏实地,事业才能有成;燃烧固体燃料需要架空,燃烧才能更旺。从燃烧的条件看,“火要虚”的实质是( )
A.增大可燃物的热值 B.提高空气中氧气的含量
C.提高可燃物的着火点 D.增大可燃物与空气的接触面积
3.下列关于燃烧热的说法中正确的是( )
A.燃烧热是指1 ml物质燃烧所放出的热量
B.燃烧热是指常温下,可燃物燃烧放出的热量
C.燃烧热是指1.01×105 Pa时,1 ml纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
D.燃烧热随化学计量数的改变而改变
4.下列热化学方程式中ΔH的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是( )
A.SO2(g)+eq \f(1,2)O2(g)eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))SO3(g) ΔH=-98.3 kJ/ml
B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ/ml
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/ml
D.CO(g)+eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ/ml
5.已知化学反应:C(s)+eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH1<0;CO(g)+eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH2<0;C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH3<0;下列说法正确的是(相同条件下)( )
A.56 g CO和32 g O2的总能量小于88 g CO2的能量
B.碳的燃烧热是ΔH3
C.ΔH1<ΔH3
D.28 g CO的能量比44 g CO2的能量高
6.25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ/ml、285.8 kJ/ml、890.3 kJ/ml和2 800 kJ/ml,则下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s)+eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH=-393.5 kJ/ml
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=+571.6 kJ/ml
C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ/ml
D.eq \f(1,2)C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ/ml
7.已知:2Zn(s)+O2(g)===2ZnO(s) ΔH1=-701.0 kJ·ml-1,2Hg(l)+O2(g)===2HgO(g) ΔH2=-181.6 kJ·ml-1。则反应Zn(s)+HgO(s)===ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为( )
A.+519.4 kJ·ml-1 B.+259.7 kJ·ml-1
C.-259.7 kJ·ml-1 D.-519.4 kJ·ml-1
8.已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ/ml
Na2O2(s)+CO2(g)===Na2CO3(s)+eq \f(1,2)O2(g) ΔH=-226 kJ/ml
根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是( )
A.CO的燃烧热为283 kJ
B.上图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-452 kJ/ml
D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时,转移电子数为6.02×1023
9.已知反应:①101 kPa时,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ/ml
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/ml
下列结论正确的是( )
A.碳的燃烧热大于110.5 kJ/ml
B.①的反应热为221 kJ/ml
C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH为57.3 kJ/ml
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 ml水,放出57.3 kJ热量
10.下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )
A.生成物总能量一定低于反应物总能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
11.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|>|ΔH2| B.|ΔH1|<|ΔH3|
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0 D.甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2
12.已知CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q1 kJ·ml-1①
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-Q2 kJ·ml-1②
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-Q3 kJ·ml-1③
常温下,取体积比为4∶1的CH4和H2混合气体11.2 L(标准状况),经完全燃烧恢复到室温,则放出的热量是( )
A.0.4Q1+0.05Q3 B.0.4Q1+0.05Q2
C.0.4Q1+0.1Q3 D.0.4Q1+0.1Q2
13.已知A(g)+B(g)===C(g) ΔH1,D(g)+B(g)===E(g) ΔH2,且ΔH1<ΔH2,若A和D的混合气体1 ml完全与B反应,反应热为ΔH3,则A和D的物质的量之比为( )
A.eq \f(ΔH3-ΔH2,ΔH3-ΔH1) B.eq \f(ΔH2-ΔH3,ΔH3-ΔH1)
C.eq \f(ΔH2-ΔH3,ΔH1-ΔH3) D.eq \f(ΔH3-ΔH1,ΔH2-ΔH3)
14.已知298 K时,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·ml-1,在相同温度下,向密闭容器中通入2 ml SO2和1 ml O2,达到平衡时放出的热量为Q1;向另一体积相同的密闭容器中通入1 ml SO2和1 ml O2,达到平衡时放出的热量为Q2。则下列关系正确的是( )
A.2Q2=Q1 B.2Q2
A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
16.S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。
已知:①S(s,单斜)+O2(g)===SO2(g) ΔH1=-297.16 kJ/ml
②S(s,正交)+O2(g)===SO2(g) ΔH2=-296.83 kJ/ml
③S(s,单斜)===S(s,正交) ΔH3
下列说法正确的是( )
A.ΔH3=+0.33 kJ/ml
B.单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应
C.S(s,单斜)===S(s,正交) ΔH3<0,正交硫比单斜硫稳定
D.S(s,单斜)===S(s,正交) ΔH3>0,单斜硫比正交硫稳定
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
17.(14分)将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。
炼铁高炉中发生的关键反应如下:
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml
CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH=+172.46 kJ/ml
Fe2O3+CO―→Fe+CO2
若已知:2Fe(s)+eq \f(3,2)O2(g)===Fe2O3(s) ΔH=-824.21 kJ/ml
根据上面三个热化学方程式,回答下列问题:
(1)CO的燃烧热为__________;写出其热化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)写出高炉内Fe2O3被CO还原为Fe的热化学方程式:
________________________________________________________________________。
18.(12分)(1)已知高温下,在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨。制备过程大致分为三个阶段。各阶段主要成分与温度关系如下表所示。
当温度过高时,WO2(s)会转变为WO2(g)。请根据以下反应:
①WO2(s)+2H2(g)W(s)+2H2O(g) ΔH=+66.0 kJ/ml
②WO2(g)+2H2(g)W(s)+2H2O(g) ΔH=-137.9 kJ/ml
计算出WO2(s)WO2(g)的ΔH=____________________。
(2)已知有关反应的能量变化如图所示,则反应CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)的焓变ΔH=__________。
19.(14分)下表是几种常用燃料(1 ml)完全燃烧时放出的热量:
(1)从热量角度分析,目前最适合家庭使用的优质气体燃料是________。
(2)写出乙醇的燃烧热的热化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)充分燃烧1 ml表中各种燃料,排放出二氧化碳的量最多的是________。
(4)矿物燃料储量有限,而且在燃烧过程中会产生污染。根据能源多样化的发展战略,我国开发利用的绿色能源有氢能、________________等。
20.(12分)Ⅰ.比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
ΔH1________ΔH2。
Ⅱ.把煤作为燃料有下列两种途径。
途径Ⅰ C(s)+O2(g)===CO2(g)(放热Q1 kJ)
途径Ⅱ 先制成水煤气:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)(吸热Q2 kJ) ①
再燃烧水煤气:
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ② ,2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ③))共放热Q3 kJ
(1)判断两种途径放热的大小:途径Ⅰ________(填“大于”“小于”或“等于”)途径Ⅱ。
(2)Q1、Q2、Q3的数学关系是________。
(3)由于制取水煤气的反应中,反应物的总能量________生成物的总能量,那么在进行化学反应时,反应就需要________能量才能转化为生成物,因此其反应条件为________。
(4)简述煤通过途径Ⅱ作为燃料的意义
________________________________________________________________________。
参考答案与解析
1.[导学号75940021] 解析:选C。目前全球能源主要依靠含碳物质的燃烧,所以不使用含碳能源是不现实的,C错误;要减少二氧化碳的排放应开发新能源,提高能源利用率,选项A、B、D正确。
2.[导学号75940022] 解析:选D。燃烧固体燃料需要架空,燃烧才能更旺,这说明增大可燃物与空气的接触面积,可以使燃烧更充分,答案为D。
3.[导学号75940023] 解析:选C。燃烧热是指1.01×105Pa时,1 ml纯物质燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,A项中没有指明生成物为稳定的氧化物,B项中没有限定物质的物质的量,D项中物质的燃烧热是恒定的,与化学计量数无关。
4.[导学号75940024] 解析:选D。A项中反应是SO2的催化氧化反应,而不是SO2的燃烧反应,错误。B项中产物是气态水而非液态水,错误。C项中可燃烧物H2的物质的量不是1 ml而是2 ml,错误。
5.[导学号75940025] 解析:选B。CO燃烧是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,A错误;D中忽略了O2的能量,错误;比较ΔH时必须带符号,C错误。
6.[导学号75940026] 解析:选D。根据燃烧热的定义可知,A项错在燃烧产物,应为CO2;B项错在H2O的状态及ΔH的符号;C项错在H2O的状态应为液态;D项将各物质的化学计量数及ΔH均乘以eq \f(1,2),是正确的。
7.[导学号75940027] 解析:选C。运用盖斯定律把题中两个热化学方程式相减后再除以2,即可得所求热化学方程式,则ΔH=(ΔH1-ΔH2)/2=-259.7 kJ·ml-1。
8.[导学号75940028] 解析:选C。本题综合考查了反应热、盖斯定律,从微观上揭示了反应过程。A项中燃烧热单位错误,应为 kJ/ml,A错误;B项图中没有表示出ΔH=-566 kJ/ml时,对应的反应物与生成物的物质的量的关系,B错误;由于2Na2O2(s)+2CO2(g)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-452 kJ/ml,CO2(g)转变为CO2(s)吸热,所以2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-452 kJ/ml,C正确;由盖斯定律得:Na2O2(s)+CO(g)===Na2CO3(s) ΔH=-509 kJ/ml可知,当放出509 kJ热量时消耗1 ml CO,转移电子数为2×6.02×1023,D错误。
9.[导学号75940029] 解析:选A。1 ml C不完全燃烧生成CO放出热量221 kJ÷2=110.5 kJ,1 ml C完全燃烧生成CO2放出热量大于110.5 kJ,即C的燃烧热大于110.5 kJ/ml;反应①的反应热为-221 kJ/ml;稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH为-57.3 kJ/ml;醋酸是弱酸,电离时吸热,与NaOH溶液中和生成 1 ml水时放出的热量小于57.3 kJ。
10.[导学号75940030] 解析:选C。放热反应的特点是生成物总能量低于反应物总能量,吸热反应的特点是生成物总能量高于反应物总能量,A项错误;反应速率受反应物本身的性质、压强、温度、浓度、催化剂等因素影响,与反应放热或吸热无直接关系,B项错误;盖斯定律表明焓变与反应途径无关,只与反应的始态和终态有关,C项正确;同一反应的ΔH的大小与反应条件无关,D项错误。
11.[导学号75940031] 解析:选A。题述过程中甲为始态,乙为中间态,丙为终态,由盖斯定律可知:甲→丙,ΔH=ΔH1+ΔH2<0,D正确;在反应过程中ΔH1与ΔH2的大小无法判断,A错误;因|ΔH3|=|ΔH1|+|ΔH2|,B正确;因为甲→丙和丙→甲是两个相反的过程,所以ΔH1+ΔH2+ΔH3=0,C正确。
12.[导学号75940032] 解析:选A。标准状况下,11.2 L混合气体的物质的量为eq \f(11.2 L,22.4 L/ml)=0.5 ml,其中n(CH4)=eq \f(4,5)×0.5 ml=0.4 ml,则n(H2)=0.1 ml,由于完全燃烧恢复到室温时,水为液体,因此,H2燃烧放出的热量应按反应③进行计算,结果为0.4Q1+0.05Q3。
13.[导学号75940033] 解析:选B。设A的物质的量为x ml,则D的物质的量为(1-x)ml,由反应的热化学方程式:
A(g) ~ ΔH1 D(g) ~ ΔH2
1 ΔH1 1 ΔH2
x ΔH1x (1-x) ΔH2(1-x)
所以ΔH1x+ΔH2(1-x)=ΔH3,x=eq \f(ΔH3-ΔH2,ΔH1-ΔH2),
所以eq \f(nA,nD)=eq \f(ΔH3-ΔH2,ΔH1-ΔH3)=eq \f(ΔH2-ΔH3,ΔH3-ΔH1)。
14.[导学号75940034] 解析:选C。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·ml-1的意义是2 ml SO2和1 ml O2完全反应放出热量197 kJ;相同温度下,向密闭容器中通入2 ml SO2和1 ml O2,达到平衡时,反应物不可能完全反应,放出的热量Q1小于197 kJ;向另一体积相同的密闭容器中通入1 ml SO2和1 ml O2,达到平衡时放出的热量Q2比Q1要小。
15.[导学号75940035] 解析:选B。由题给条件可知:①CuSO4·5H2O(s)===Cu2+(aq)+SOeq \\al(2-,4)(aq)+5H2O(l) ΔH1>0;②CuSO4(s)===Cu2+(aq)+SOeq \\al(2-,4)(aq) ΔH2<0,由①-②可得CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH3=ΔH1-ΔH2>0,选B。
16.[导学号75940036] 解析:选C。根据盖斯定律得③=①-②,则ΔH3=ΔH1-ΔH2=-0.33 kJ·ml-1,说明反应③为放热反应,单斜硫的能量比正交硫的高,正交硫更稳定。
17.[导学号75940037] 解析:由题意:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/ml
②CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2=+172.46 kJ/ml
③2Fe(s)+eq \f(3,2)O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3=-824.21 kJ/ml
④CO(g)+eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH4
⑤Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH5
根据盖斯定律:
(1)④=eq \f(1,2)(①-②),
所以ΔH4=eq \f(1,2)(ΔH1-ΔH2)
=eq \f(1,2)×(-393.5 kJ/ml-172.46 kJ/ml)
=-282.98 kJ/ml。
(2)⑤=①×eq \f(3,2)-③-②×eq \f(3,2),
所以ΔH5=ΔH1×eq \f(3,2)-ΔH3-ΔH2×eq \f(3,2)
=-393.5 kJ/ml×eq \f(3,2)-(-824.21 kJ/ml)-172.46 kJ/ml×eq \f(3,2)=-24.73 kJ/ml。
答案:(1)282.98 kJ/ml
CO(g)+eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.98 kJ/ml
(2)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)
ΔH=-24.73 kJ/ml
18.[导学号75940038] 解析:(1)根据盖斯定律可知,①-②即得到WO2(s)WO2(g) ΔH=66.0 kJ/ml-(-137.9 kJ/ml)=+203.9 kJ/ml。
(2)由图可知H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/ml ①
CH4(g)+eq \f(3,2)O2(g)===CO(g)+2H2O(g) ΔH=-564.3 kJ/ml ②
将①变换形式得H2O(g)===H2(g)+eq \f(1,2)O2(g) ΔH=+241.8 kJ/ml ③
由盖斯定律,将③×3+②得CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+161.1 kJ/ml。
答案:(1)+203.9 kJ/ml (2)+161.1 kJ/ml
19.[导学号75940039] 解析:(1)从热量角度分析,目前最适合家庭使用的优质气体燃料为甲烷(CH4)。(3)从表中各物质的化学式可以看出1 ml乙醇含碳最多,故充分燃烧1 ml乙醇放出的CO2最多。(4)我国开发的绿色能源有氢能、风能、地热能、太阳能等。
答案:(1)甲烷
(2)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-1 367 kJ·ml-1
(3)乙醇
(4)太阳能(或风能、地热能)
20.[导学号75940040] 解析:Ⅰ.反应热的大小与反应物、生成物的状态有关,与反应物的多少有关。比较ΔH时,应包括符号,对于放热反应,放热值越大,ΔH越小。
Ⅱ.由下面设计的不同反应途径可知,反应物与生成物均相同,故两个途径放出的热量相同。
(1)途径Ⅰ和途径Ⅱ反应的始态和终态相同,根据盖斯定律,放出的热量是相同的。(2)根据盖斯定律,将途径Ⅱ中的三个热化学方程式按①+②×eq \f(1,2)+③×eq \f(1,2)即可得到C(s)+O2(g)===CO2(g),故Q1、Q2、Q3的关系为Q1=eq \f(Q3,2)-Q2。(3)制取水煤气的反应需吸热,因此反应物的总能量小于生成物的总能量,反应过程中,反应物需要吸收能量才能转化为生成物,故反应条件为加热或高温。(4)通过途径Ⅱ将煤气化,制得水煤气,能有效地提高煤的利用率,节约能源。
答案:Ⅰ.< Ⅱ.(1)等于 (2)Q1=eq \f(Q3,2)-Q2 (3)小于 吸收 加热或高温 (4)有利于提高燃料的利用率,节约能源题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
答案
温度
25 ℃~550 ℃~600 ℃~700 ℃
主要成分
WO3 W2O5 WO2 W
物质
炭粉(C)
一氧化碳(CO)
氢气(H2)
甲烷(CH4)
乙醇(C2H5OH)
状态
固体
气体
气体
气体
液体
热量(kJ)
392.8
282.6
285.8
890.3
1 367
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