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【化学】河北省安平中学2018-2019学年高二下学期期末考试(解析版)
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河北省安平中学2018-2019学年高二下学期期末考试
1.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是
A. 电烤箱 B. 铅蓄电池 C. 燃气 D. 硅太阳能电池
【答案】C
【解析】
【详解】A. 电烤箱将电能转化成热能,故A不符;
B. 铅蓄电池是将化学能转化为电能,故B不符;
C. 燃气灶是将化学能转化为热能,故C符合;
D. 硅太阳能电池是将光能转化为电能,故D不符;
故选C。
2.下列过程不属于放热反应的是( )
A. 木材燃烧
B. N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
C. H20(g)=H20(l)
D. 盐酸和氢氧化钠反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.木材燃烧是放热反应,故A错误;
B.工业合成氨反应为放热反应,故B错误;
C. H20(g)=H20(l),为放热的过程,但不属于化学反应,故C正确;
D. 盐酸和氢氧化钠反应为放热反应,故D错误;
综上所述,本题选C。
【点睛】常见的放热反应有:所有的燃烧、所有的中和反应、金属和酸的反应、金属与水的反应、大多数化合反应、铝热反应等;常见的吸热反应为:大多数的分解反应,氢氧化钡和氯化铵的反应、焦炭和二氧化碳、焦炭和水的反应等;本题中选项C要注意,该转化过程放热,但不是化学反应,很容易选错B。
3.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是( )
A. 锌粒与稀硫酸的反应 B. 灼热的木炭与CO2反应
C. 甲烷在氧气中的燃烧反应 D. Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
【答案】B
【解析】
【分析】
存在元素的化合价变化的反应为氧化还原反应,常见的吸热反应有:Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应、大多数的分解反应、C(或氢气)参加的氧化还原反应等。
【详解】A、锌粒与稀硫酸的反应为放热反应,Zn、H元素的化合价变化,属于氧化还原反应,故A不选;
B、灼热的木炭与CO2反应为吸热反应,且C元素的化合价变化,属于氧化还原反应,故B选;
C、甲烷在氧气中的燃烧反应为放热反应,C、O元素的化合价变化,属于氧化还原反应,故C不选;
D、Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应,但没有元素的化合价变化,不属于氧化还原反应,故D不选;
故选B。
4.下列各图所表示的反应是吸热反应的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】若反应物的总能量>生成物的总能量,则反应为放热反应,若反应物的总能量<生成物的总能量,则反应为吸热反应,选项A符合题意,故答案为A。
5.下列各组物质的燃烧热相等的是
A. 碳和二氧化碳 B. 1mol碳和3mol碳
C. 3mol乙炔(C2H2)和1mol苯(C6H6) D. 天然气和酒精
【答案】B
【解析】
【详解】A.二氧化碳是稳定的氧化物,不能燃烧,不考虑燃烧热问题,故A错误;
B.燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,与量的多少无关,可燃物相同,该组物质的燃烧热相等,故B正确;
C.乙炔和苯是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故C错误;
D.天然气和酒精是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故D错误;
故答案为B。
6.下列说法正确的是( )
A. 风力、化石燃料、太阳能都是一次能源 B. 需要加热才能发生的反应都是吸热反应
C. 断开 1molC-H 键要放出一定的能量 D. 燃煤发电是将化学能直接转化为电能
【答案】A
【解析】
【详解】A. 一次能源是指从自然界取得未经改变或转变而直接利用的能源,则风力、化石燃料、太阳能都是一次能源,A项正确;
B. 吸热反应是指生成物的总能量大于反应物的总能量,反应需要吸收能量,与外界条件无关,B项错误;
C. 断开1molC-H键要吸收一定的能量,C项错误;
D. 燃煤发电是将化学能转化为内能,内能再转化为机械能,机械能再转化为电能,不是直接转化为电能,D项错误;
答案选A。
7.分析下图的能量变化,确定该反应的热化学方程式书写正确的是( )
A. 2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH<0
B. 2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH>0
C. 2A+B=2C ΔH<0
D. 2C=2A+B ΔH<0
【答案】A
【解析】
【分析】
根据反应热与反应物总能量、生成物总能量的关系分析解答。
【详解】题图表示2molA(g)和1molB(g)具有的总能量高于2molC(g)具有的总能量,则可写热化学方程式:2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH<0,或2C(g)=2A(g)+B(g) ΔH>0 。
A、2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH<0,符合题意,选项A正确;
B、2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH>0,不符合题意,选项B错误;
C、未写物质状态,选项C错误;
D、未写物质状态,选项D错误。
答案选A。
【点睛】反应热ΔH=生成物总能量-反应物总能量。ΔH是变化过程中各种形式能量之总和,而不仅指热量。
8.下列变化符合图示的是( )
①冰雪融化 ②KMnO4分解制O2 ③铝与氧化铁的反应 ④钠与水反应 ⑤二氧化碳与灼热的木炭反应 ⑥碘的升华 ⑦Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应.
A. ②⑥⑦ B. ②⑤⑦ C. ①②⑤⑥⑦ D. ③④
【答案】B
【解析】
【分析】
图示,反应物的总能量小于生成物的总能量,该图示表示的是吸热反应,据此回答。
【详解】①冰雪融化吸热,是物理变化,不符合;
②KMnO4分解制O2是吸热反应,符合;
③铝与氧化铁的反应是放热反应,不符合;
④钠与水的反应是放热反应,不符合;
⑤二氧化碳与灼热木炭的反应是吸热反应,符合;
⑥碘的升华吸热,是物理变化,不符合;
⑦Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl反应是吸热反应,符合;
答案选B。
【点睛】掌握常见的放热反应和吸热反应是解答的关键,一般金属和水或酸的置换反应、酸碱中和反应、一切燃烧、大多数化合反应和置换反应、缓慢氧化反应如生锈等是放热反应。大多数分解反应、铵盐和碱反应、碳(或氢气或CO)作还原剂的反应等是吸热反应。另外还需要注意不论是放热反应还是吸热反应均是化学变化。
9.下列热化学方程式正确的是( )(注:ΔH的绝对值均正确)
A. C2H5OH(l) + 3O2(g) =2CO2(g) + 3H2O(g) ΔH=-1367.0 kJ/mol(燃烧热)
B. NaOH(s)+ HCl(aq) =NaCl(aq) + H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol(中和热)
C. S(s) + O2(g) =SO2(g) ΔH=-269.8kJ/mol(反应热)
D. 2NO2=O2 + 2NO ΔH=+116.2kJ/mol(反应热)
【答案】C
【解析】
【详解】A.在25摄氏度,101 kPa时,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。定义要点:可燃物完全燃烧生成稳定氧化物,如H→液态水,C→CO2,C2H5OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)生成的是水蒸气,故△H=-1367.0 kJ/mol不是燃烧热,故A错误;
B.在稀溶液中,强酸跟强碱反应生成1 mol水时的反应热 叫做中和热。定义要点:1.必须是酸和碱的稀溶液,因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热;2.强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)中和热均为57.3 kJ•mol-1,而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量,其中和热数值小于57.3 kJ•mol-1;3.以生成1 mol水为基准,故NaOH(s)+ HCl(aq) =NaCl(aq) + H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol中氢氧化钠为固态,则△H=-57.3kJ/mol不是中和热,故B错误;
C.恒压下化学反应释放或吸收的热量称为反应热,故S(s)+O2(g)═SO2(g)中△H=-269.8kJ/mol是反应热,故C正确;
D.在热化学方程式中必须标注反应物和生成物的状态,故D错误。
故选C。
【点睛】根据定义中的要点分析解答。
10.以下几个热化学方程式,能表示有关物质燃烧时的燃烧热的热化学方程式是
A. C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H=+110.5 kJ·mol﹣1
B. C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣393.5 kJ·mol﹣1
C. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣571.6 kJ·mol﹣1
D. H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=﹣241.8 kJ·mol﹣1
【答案】B
【解析】
【分析】
燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,
A.碳的燃烧为放热反应,焓变应该小于0;
B.根据燃烧热的概念及热化学方程式的书写原则分析;
C.氢气燃烧热的热化学方程式中,氢气的化学计量数必须为1;
D.氢气的燃烧热中,生成水的状态必须液态。
【详解】A.C燃烧生成的稳定氧化物是CO2不是CO,且焓变为负值,所以不符合燃烧热的概念要求,故A错误;
B. 1molC(s)完全燃烧生成稳定的CO2,符合燃烧热的概念要求,该反应放出的热量为燃烧热,故B正确;
C.燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧,热化学方程式中氢气的物质的量为2mol,不是氢气的燃烧热,故C错误;
D.燃烧热的热化学方程式中生成的氧化物必须为稳定氧化物,H的稳定氧化物为液态水,故D错误;
综上所述,本题选B。
【点睛】燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧的反应热,完全燃烧是指物质中含有的氮元素转化为气态氮气,氢元素转化为液态水,碳元素转化为气态二氧化碳。
11.反应A+B→C △H <0,分两步进行 ① A+B→X △H>0 ② X→C △H<0 。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
根据物质具有的能量进行计算:△H=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量),当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放热,当反应物的总能量小于生成物的总能量时,反应吸热,以此解答该题.
【详解】由反应 A+B→C(△H<0)分两步进行 ①A+B→X(△H>0),②X→C(△H<0)可以看出,A+B→C(△H<0)是放热反应,A和B的能量之和大于C,由①A+B→X(△H>0)可知这步反应是吸热反应,X→C(△H<0)是放热反应,故X的能量大于A+B;A+B的能量大于C;X的能量大于C,图象D符合,
故选D。
【点睛】本题为图象题,主要考查了物质的能量分析应用,化学反应的能量变化、分析,题目难度不大,注意反应热与物质总能量大小的关系判断
12.金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质。在100kPa时,1mol石墨转化为金刚石,要吸收1.9kJ的热能。下列说法不正确的是
A. 石墨比金刚石稳定 B. 金刚石和石墨的物理性质相同
C. 1mol金刚石比1mol石墨的总能量高 D. 1mol金刚石完全燃烧释放的能量比1mol石墨完全燃烧释放的能量多
【答案】B
【解析】
【详解】1mol石墨转化为金刚石,要吸收1.9kJ的热能,说明石墨的能量低于金刚石的能量;
A. 石墨的能量比金刚石低,能量越低越稳定,石墨比金刚石稳定,故A正确;
B. 金刚石和石墨的导电性、密度、硬度等物理性质不相同,故B错误;
C. 金刚石比石墨能量高,即1mol金刚石比1mol石墨的总能量高,故C正确;
D.1mol金刚石与1mol石墨完全燃烧时产物相同,1mol金刚石具有的总能量高,所以燃烧时释放的能量多,故D正确;
故选B。
13.已知丙烷的燃烧热△H=-2215kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水,则放出的热量约为( )
A. 55 kJ B. 220 kJ C. 550 kJ D. 1108 kJ
【答案】A
【解析】
【详解】丙烷分子式是C3H8,燃烧热为△H=-2215kJ·mol-1,1mol丙烷燃烧会产生4mol水,放热2215kJ。丙烷完全燃烧产生1.8g水,生成H2O的物质的量为0.1mol,消耗丙烷的物质的量为0.025mol,所以反应放出的热量是Q=0.025mol×2215kJ/mol=55.375kJ,选A。
【点睛】本题考查燃烧热的概念、反应热的计算,考查学生分析问题、解决问题的能力及计算能力。
14.50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55 mol·L -1INaOH 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,下列说法正确的是( )
A. 在测定中和热的实验中,至少需要测定并记录的温度是3次
B. 大烧杯上如不盖硬纸板,测得的中和热数值会偏小
C. 用相同浓度和体积的氨水代替NaOH 溶液进行上述实验,测得中和热的数值会偏大
D. 测定中和热的实验中,环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替,则测量出的中和热ΔH< -57.3 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A、在测定中和热的实验中,每一组要记录3次温度,而我们实验时至少要做3组,所以至少要记录9次温度,选项A错误;
B、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减小,选项B正确;
C、氨水是弱碱,在反应中发生电离,电离是吸热过程,所以用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会偏小,选项C错误;
D、中和热的实验过程中,环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替,由于Cu是金属材料,导热性强,容易导致热量损失,则测量出的中和热数值偏小,ΔH>-57.3 kJ·mol-1,选项D错误。
答案选B。
15.对于:2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) △H =-5800kJ/mol的叙述错误的是
A. 该反应的反应热为△H=-5800kJ/mol,是放热反应
B. 该反应的△H与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C. 该式的含义为:25℃、101kPa下,2mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ
D. 该反应为丁烷燃烧的热化学方程式,由此可知丁烷的燃烧热为5800kJ/mol
【答案】D
【解析】
【详解】A项,该反应的∆H=-5800kJ/mol<0,反应为放热反应,A项正确;
B项,物质的状态不同,物质具有的能量不同,热化学方程式中化学计量数代表物质的量,反应的∆H与各物质的状态有关,与化学计量数有关,B项正确;
C项,该热化学方程式的含义为:25℃、101kPa下,2molC4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ,C项正确;
D项,燃烧热是指完全燃烧1mol可燃物生成稳定产物时候所放出的热量,由此可知丁烷的燃烧热为2900kJ/mol,D项错误;
答案选D。
16.已知1 g H2完全燃烧生成水蒸气放出热量121 kJ,且O2中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ,水蒸气中形成1 mol H—O键时放出热量463 kJ,则H2中1 mol H—H键断裂时吸收的热量为
A. 188 kJ B. 557 kJ C. 920 kJ D. 436 kJ
【答案】D
【解析】
【详解】氢气完全燃烧生成水蒸气是放热反应,化学反应为2H2+O2=2H2O,所以化学反应放出的热量=新键生成释放的能量-旧键断裂吸收的能量,设氢气中1molH-H键断裂时吸收热量为x,根据方程式可列方程为4×121kJ=463kJ×4-(2x+496kJ),解得x=436kJ。
答案选D。
【点睛】本题难度不大,要注意平时基础知识的积累。明确反应热的计算依据是解答的关键,反应热计算的主要方法:
(1)根据热化学方程式计算:反应热与反应物各物质的物质的量成正比。
(2)根据反应物和生成物的总能量计算:ΔH=E生成物-E反应物。
(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算:ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量。
(4)根据盖斯定律的计算。
17.在相同条件下,下列物质分别与H2反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出的热量最多的是( )
A. Cl2 B. Br2 C. I2 D. F2
【答案】D
【解析】
分析】
破坏1mol 物质中化学键所消耗的能量越高,生成物越稳定,发生该反应放出的热量越多。
【详解】破坏1mol 物质中的化学键所消耗的能量越高,生成物越稳定,发生该反应放出的热量越多,F2、CI2、Br2、I2,单质分子中键能依次减小,故生成的氢化物稳定性依次减弱,所以与同量的氢气反应时,反应过程中放出的热量依次减少,故放出的热量最多的是F2,选D。
18.下列说法中错误的是( )
A. 燃料的燃烧反应都是放热反应
B. 一定量的燃料完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量大
C. 放热反应的逆反应一定是吸热反应
D. 吸热反应没有应用价值
【答案】D
【解析】
【分析】
在化学反应中,反应物总能量大于生成物总能量的反应叫做放热反应。包括燃烧、中和、金属氧化、铝热反应、较活泼的金属与水或酸的置换反应、由不稳定物质变为稳定物质的反应。
吸热反应指吸收热量的化学反应。吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量。吸热反应的逆反应一定是放热反应。
【详解】A、燃料的燃烧反应都是氧化还原反应,生成能量更低的物质,都是放热反应,故A正确;
B、不完全燃烧产物继续燃烧还会放出能量,所以一定量燃料完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量大,故B正确;
C、放热反应的逆反应,反应物的总能量低于生成物的总能量,一定是吸热反应,故C正确;
D、吸热反应有应用价值,例如用来降低温度,故D错误;
故选D。
19.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。现有以下四个化学反应方程式:
①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+2H2O(l)
②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l)
③HCl(aq)+NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)+H2O(l)
④CH3COOH(aq)+NH3·H2O(aq)===CH3COONH4(aq)+H2O(l)
其中放出的热量为57.3 kJ的是
A. ①和② B. ③ C. ④ D. 以上都不对
【答案】D
【解析】
【分析】
根据热化学方程式的含义、中和热的概念分析判断。
【详解】“H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1”表明,稀溶液中1molH+和1molOH-反应生成1mol H2O(l)时放热57.3 kJ。
①式:2molH+和2molOH-反应生成2molH2O(l),放热114.6 kJ。
②式:生成2molH2O(l)放热114.6 kJ,生成1mol BaSO4(s)也放热。总放热多于114.6kJ。
③式:NH3·H2O电离吸热,故生成1molH2O(l)时放热少于57.3 kJ。
④式:CH3COOH、NH3·H2O电离吸热,使生成1molH2O(l)时放热少于57.3 kJ。
本题选D。
【点睛】热化学方程式有三个特点:(1)用“s、l、g、aq”注明物质状态;(2)化学计量数只表示物质的量,可为分数;(3)ΔH包括符号(+吸热、-放热)、数值、单位(kJ·mol-1,指每摩化学反应),ΔH与化学计量数成正比例。
20.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:
下列说法中正确的是 ( )
A. 在该过程中,CO断键形成C和O
B. CO和O生成了具有共价键的CO2
C. 状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
D. CO和O生成CO2是吸热反应
【答案】B
【解析】
【详解】A. 根据图示,在该过程中,CO没有断键形成C和O,故A错误;
B.二氧化碳是共价化合物,CO和O生成了具有共价键的CO2,故B正确;
C. 状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O反应的过程,故C错误;
D. 状态Ⅰ的能量高于状态Ⅲ,CO和O生成CO2是放热反应,故D错误。
21.已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是
A. ΔH1>0,ΔH3<0 B. ΔH2>0,ΔH4>0 C. ΔH1=ΔH2+ΔH3 D. ΔH3=ΔH4+ΔH5
【答案】C
【解析】
【详解】A. 燃烧反应都是放热反应,ΔH1<0,ΔH3<0,A项错误;
B. 燃烧反应都是放热反应,ΔH4<0,反应CO2(g)+C(s)===2CO(g) 为吸热反应,ΔH2>0,B项错误;
C. ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1;②CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2;③2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3;④2Cu(s)+O2(g)===2CuO(s) ΔH4;⑤CO(g)+CuO(s)===CO2(g)+Cu(s) ΔH5;由反应可知②=①-③,由盖斯定律得ΔH1=ΔH2+ΔH3,C项正确;
D. 由反应可知 ,由盖斯定律得,D项错误;
答案选C。
【点睛】本题重点考查热化学反应方程式和盖斯定律。盖斯定律:若一反应为二个反应式的代数和时,其反应热为此二反应热的代数和。也可表达为在条件不变的情况下,化学反应的热效应只与起始和终了状态有关,与变化途径无关。
22. S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。
已知:① S(单斜,s)+O2(g) =SO2(g) △H1=-297.16 kJ·mol-1
② S(正交,s)+O2(g) = SO2(g) △H2=-296.83 kJ·mol-1
③ S(单斜,s) = S(正交,s) △H3
下列说法正确的是( )
A. △H3=+0.33 kJ·mol-1
B. 单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应
C. S(单斜,s) =S(正交,s) △H3<0,正交硫比单斜硫稳定
D. S(单斜,s) = S(正交,s) △H3>0,单斜硫比正交硫稳定
【答案】C
【解析】
【详解】A.①-②整理可得S(单斜,s)= S(正交,s),△H3=-0.33 kJ/mol,A错误;
B.根据选项A分析可知△H3=-0.33 kJ/mol<0,表明单斜硫转化为正交硫的反应是放热反应,B错误;
C.物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强,根据选项A可知正交硫的能量比单斜硫的能量低,所以正交硫比单斜硫稳定,C正确;
D.根据A可知S(单斜,s)═S(正交,s) △H3=-0.33 kJ/mol<0,故正交硫比单斜硫稳定,D错误;
故合理选项是C。
23.在36 g 碳不完全燃烧所得气体中,CO占1/3体积,CO2占2/3体积,且C(s) +1/2O2(g) = CO(g) △H = -110.5 kJ/mol;CO(g) +1/2O2(g) = CO2(g) △H = -283 kJ/mol,与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是
A. 172.5 kJ B. 1149 kJ C. 517.5 kJ D. 283kJ
【答案】D
【解析】
【详解】36g碳的物质的量为=3mol,所以生成的CO物质的量为3mol×=1mol,由于CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ/mol可知,1molCO完全燃烧放出的热量为283kJ,即36g碳不完全燃烧生成1molCO损失的热量为283kJ,答案选D。
【点睛】碳不完全燃烧损失的热量为生成的一氧化碳燃烧放出的热量,根据碳原子守恒计算出一氧化碳的物质的量,再根据一氧化碳燃烧的热化学方程式计算。答题的关键在于清楚碳不完全燃烧损失的热量为生成的一氧化碳燃烧放出的热量。
24.向Na2CO3溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如下图所示,下列说法正确的是
A. 反应HCO3-(aq)+H+(aq)=CO2(g)+H2O(l) 为放热反应
B. CO32-(aq)+2H+(aq)=CO2(g)+H2O(l) ∆H=(∆H1+∆H2+∆H3)
C. ∆H1>∆H2 ,∆H2<∆H3
D. H2CO3(aq)=CO2(g)+H2O(l),若使用催化剂,则∆H3变小
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图示,HCO3-(aq)和H+(aq)的总能量小于CO2(g)和H2O(l) 的总能量,反应HCO3-(aq)+H+(aq)=CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,故A错误;
B.根据图示,结合盖斯定律,CO32-(aq)+2H+(aq)=CO2(g)+H2O(l) ∆H=(∆H1+∆H2+∆H3) ,故B正确;
C.∆H1<0,∆H2<0,根据图像,∆H1<∆H2,故C错误;
D.使用催化剂,反应热不变,故D错误;故选B。
25.已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-55.6 kJ·mol-1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )
A. -67.7 kJ·mol-1 B. -43.5 kJ·mol-1
C. +43.5 kJ·mol-1 D. +67.7 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】
【详解】反应的热化学方程式分别为:
HCN(aq)+OH-(aq)═CN-(aq)+H2O(l)△H=-12.1kJ•mol-1…①
H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-55.6kJ•mol-1…②
HCN电离方程式为,HCNH++CN-,用①-②可得HCN电离的热化学方程式为:
HCN(aq)H+(aq)+CN-(aq)△H=-12.1kJ•mol-1-(-55.6kJ•mol-1)=+43.5kJ•mol-1
答案选C。
26.依据事实,写出下列反应的热化学方程式:
(1)28 g CO还原Fe2O3生成单质铁,放出8.3 kJ热量____________________。
(2)1 mol氨气和1 mol氯化氢气体化合生成氯化铵固体,放出176 kJ热量_________。
(3)N2和O2化合生成184 g NO2气体,吸收135.4 kJ热量___________________________。
(4)1 g H2燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量________________________。
(5)5.2 g气态乙炔(C2H2)完全燃烧生成液态水和气态CO2,放出260 kJ热量________。
【答案】 (1). Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.9 kJ·mol-1 (2). NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) ΔH=-176 kJ·mol-1 (3). N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1 (4). 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1 (5). 2C2H2(g)+5O2(g)=2H2O(l)+4CO2(g) ΔH=-2 600 kJ·mol-1
【解析】
【详解】(1)n(CO)==1mol,则3molCO反应放出的热量为3×8.3kJ=24.9kJ,
所以反应的热化学方程式为:3CO(g)+Fe2O3(s)═2Fe(s)+3CO2(g)△H=-24.9kJ/mol;
(2)1mol氨气和1mol氯化氢气体化合生成氯化铵固体,放出176kJ热量,其热化学方程式为:NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)△H=-176 kJ•mol-1;
(3)反应的方程式为:N2 +2O2 ═2NO2 ,n(NO2)= =4mol,则生成2molNO2 吸收 ×135.4kJ=67.7kJ,所以反应的热化学方程式为N2(g)+2O2(g)═2 NO2(g)△H=+67.7kJ/mol;
(4)1 g H2燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量,故2mol氢气燃烧生成液态水,放出的热量为142.9kJ×4=571.6kJ,所以△H=-571.6kJ•mol-1,热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;
(5)5.2g乙炔物质的量为:=0.2mol,0.2mol乙炔(C2H2气态)完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放热260kJ,则2mol乙炔完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放热2600kJ,所以乙炔燃烧的热化学方程式为:2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=-2600kJ•mol-1。
27.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50mL050mol/L盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;
②用另一量筒量取50mL0.55mol/L NaOH溶液,并用另一温度计测出其温度;
③将NaOH溶液倒入小烧杯中,混合均匀,测得混合液最高温度。
回答下列问题:
(1)写出该反应的热化学方程式(已知生成lmol液态水的反应热为-57.3kJ/mol)______________________。
(2)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和 1L1mol/L盐酸恰好完全反应,其反应热分别为∆H1、∆H2、∆H3,则∆H1、∆H2、∆H3的大小关系为________________________。
(3)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃),为了计算中和热,某学生实验记录数据如表:
实验序号
起始温度
终止温度
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.2
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.4
20.6
236
4
20.1
20.3
26.9
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热∆H_____(结果保留一位小数)。
(4)如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量__________ (填“相等、不相等”),所求中和热__________(填“相等、不相等”)。
(5)利用简易量热计测量室温下盐酸与氢氧化钠溶液中和反应的反应热,下列措施不能提高实验精度的是( )
A.利用移液管(精确至0.01 mL)代替量筒(精确至0.1 mL)量取反应液
B.快速将两溶液混合,匀速搅拌并记录最高温度
C.在内、外筒之间填充隔热物质,防止热量损失
D.用量程为500℃的温度计代替量程为100℃的温度
【答案】 (1). HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol (2). △H1=△H2<△H3 (3). -51.8kJ/mol (4). 不相等 (5). 相等 (6). D
【解析】
【详解】(1)稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出57.3kJ的热量,反应的热化学方程式为:HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol;
(2)NaOH、Ca(OH)2都属于强碱,一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和1L 1mol•L-1的稀盐酸恰好完全反应放热57.3kJ;一水合氨是弱电解质,存在电离平衡,电离过程是吸热程,稀氨水和1L 1mol•L-1的稀盐酸恰好完全反应放热小于57.3kJ,放热反应的∆H<0,所以△H1=△H2<△H3;
(3)第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.1℃,反应后温度为:23.2℃,反应前后温度差为:3.1℃;第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.3℃,反应后温度为:23.4℃,反应前后温度差为:3.1℃;第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.5℃,反应后温度为:23.6℃,反应前后温度差为:3.1℃;第4次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.2℃,反应后温度为:26.9℃,反应前后温度差为:6.7℃,误差太大,舍去;则实验中平均温度差为3.1℃,50mL的0.50mol/L盐酸与50mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液的质量和为m=100mL×1g/cm3=100g,c=4.18J/(g•℃),代入公式Q=cm△t得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J/(g•℃)×100g×3.1℃=12958J=1.2958kJ,即生成0.025mol的水放出热量为:1.2958kJ,所以生成1mol的水放出热量为1.2958kJ×=51.8kJ,即该实验测得的中和热△H=-51.8kJ/mol;
(4)如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量增多,但是中和热是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热,与酸碱的用量无关,测得中和热数值相等,故答案为:不相等;相等;
(5)A、提高所用试剂量的准确度可提高测量反应热的精确度;
B、能减少热量散失,可提高实验精度;
C、能减少热量散失,可提高实验精度;
D、温度计用500℃量程,最小刻度变大,测定温度不准确,使实验精度降低。
答案选D。
【点睛】本题考查了中和热的测定方法、计算、误差分析,题目难度不大,注意掌握测定中和热的正确方法,明确实验操作过程中关键在于尽可能减少热量散失,使测定结果更加准确。
28.研究燃料的燃烧效率和对污染气体产物的无害化处理,对于防止大气污染有重要意义。
(1)将煤转化为清洁气体燃料。已知:
H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) H= −242.0 kJ/mol
C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H= −110.0 kJ/mol
①写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式_____________________。
②已知在101kPa时,CO、 H2和CH4的燃烧热分别为283kJ/mol、286 kJ/mol和892kJ/mol,H2O(l)= H2O(g) △H= +44.0 kJ/mol,则反应CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+3H2(g)△H=______________。
(2)已知一定温度和压强下,由H2和CO反应合成优质燃料甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-91kJ/mo1
①在相同条件下要想得到182kJ热量,加入各物质的物质的量可能是_____________。
A.2mo1 CO和4mol H2 B.2mo1 CO、4mol H2和1mol CH3OH(g)
C.4mo1 CO和4mol H2 D.4mo1 CO和6mol H2
②将1mol CO和2mol H2充入一密闭容器中,保持恒温恒压时进行反应,达到平衡时,测得CO的转化率为20%,反应达到平衡时的热量变化是___(填“吸收”或“放出”)___kJ热量。
(3)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1 ①
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2 ②
若1 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则 ΔH2=____。
【答案】 (1). C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+132kJ/mol (2). △H= +205kJ/mol (3). D (4). 放出 (5). 18.2 (6). -1160 kJ·mol-1
【解析】
【详解】(1)①已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H1= −242.0kJ/mol ;C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H2= −110.0kJ/mol根据盖斯定律,用方程式2减去方程式1,可得:写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+132kJ/mol ;
②由题意知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H1=﹣283kJ/mol;
H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H2=﹣286kJ/mol;
CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+2H2O(l)△H3=﹣892kJ/mol
根据盖斯定律,CH4(g)+H2O(l)⇌CO(g)+3H2(g)△H=△H3-△H1-3△H2=+249kJ/mol,又由于H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=﹣242.0kJ/mol;
H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=﹣286kJ/mol,
根据盖斯定律H2O(g)= H2O(l)△H=-44kJ/mol,
则CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+205kJ/mol。
(2)①由反应方程式可知生成1mol的CH3OH时放热91 kJ,想得到182 kJ热量,则需生成2molCH3OH;由于反应是可逆反应,不可能完全进行到底,所以要得到2molCH3OH,CO和H2物质的量必须要多于2mol和 4mol,故D符合,B选项中既有正反应又有逆反应,最终放出的热量小于182kJ,答案选D;
②将1mol CO和2mol H2充入一密闭容器中,保持恒温恒压时进行反应,达到平衡时,测得CO的转化率为20%,即消耗的CO为0.2mol,反应放出91kJ/mol×0.2mol=18.2kJ的热量;
(3) 1 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则得反应③CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-867 kJ·mol-1;
已知①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1,
根据盖斯定律,由③×2-①得反应②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1160 kJ·mol-1。
【点睛】本题考查盖斯定律的应用、燃烧热、逆反应的反应热及相关计算,题目难度中等。
29.汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境,在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx和CO的排放。
Ⅰ.已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0 kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180.5 kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH3=-116.5 kJ·mol-1
(1)CO的燃烧热为______________。
(2)若1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量,则1 mol NO(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________。
Ⅱ.利用水煤气合成二甲醚的总反应为:
3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=-246.4 kJ·mol-1
(3)它可以分为两步,反应分别如下:
①2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=-205.1 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=________。
(4)已知CH3OCH3(g)的燃烧热为1455 kJ·mol-1,写出表示其燃烧热的热化学方程式:_________________________________。若二甲醚燃烧生成的CO2恰好能被100 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液吸收生成Na2CO3,则燃烧过程中放出的热量为________。
【答案】 (1). 283.0 kJ·mol-1 (2). 631.75 kJ (3). -41.3 kJ·mol-1 (4). CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH1=-1455 kJ·mol-1 (5). 7.275 kJ
【解析】
【详解】Ⅰ. (1)由①2CO(g)+O2(g) =2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol−1可知,2mol CO完全燃烧放出566.0kJ的热量,所以1mol CO完全燃烧放出283kJ的热量,所以CO的燃烧热为283kJ·mol−1;
(2)若1mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量,设1mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为x kJ,由②N2(g)+O2(g)= 2NO(g) ΔH=946kJ·mol-1+498 kJ·mol-1 -2x kJ·mol-1=+180.5 kJ·mol-1,解之得x=631.75,所以1mol NO(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为631.75 kJ;
Ⅱ.(3)①已知:Ⅰ.3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g);△H=-246.4kJ•mol-1
Ⅱ.4H2(g)+2CO(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g),△H1=-205.1kJ•mol-1
根据盖斯定律,Ⅰ-Ⅱ可得:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g),则△H2=△H-△H1=-246.4kJ•mol-1-(-205.1kJ•mol-1)=-41.3kJ•mol-1;
(4)已知CH3OCH3(g)的燃烧热为1455 kJ·mol-1,则表示其燃烧热的热化学方程式为:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH1=-1455 kJ·mol-1;100 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液中含氢氧化钠0.02mol,若二甲醚燃烧生成的CO2恰好能被100 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液吸收生成Na2CO3,消耗二氧化碳0.01mol,则燃烧过程中放出的热量为1455 kJ/mol0.005mol=7.275 kJ。
1.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是
A. 电烤箱 B. 铅蓄电池 C. 燃气 D. 硅太阳能电池
【答案】C
【解析】
【详解】A. 电烤箱将电能转化成热能,故A不符;
B. 铅蓄电池是将化学能转化为电能,故B不符;
C. 燃气灶是将化学能转化为热能,故C符合;
D. 硅太阳能电池是将光能转化为电能,故D不符;
故选C。
2.下列过程不属于放热反应的是( )
A. 木材燃烧
B. N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
C. H20(g)=H20(l)
D. 盐酸和氢氧化钠反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.木材燃烧是放热反应,故A错误;
B.工业合成氨反应为放热反应,故B错误;
C. H20(g)=H20(l),为放热的过程,但不属于化学反应,故C正确;
D. 盐酸和氢氧化钠反应为放热反应,故D错误;
综上所述,本题选C。
【点睛】常见的放热反应有:所有的燃烧、所有的中和反应、金属和酸的反应、金属与水的反应、大多数化合反应、铝热反应等;常见的吸热反应为:大多数的分解反应,氢氧化钡和氯化铵的反应、焦炭和二氧化碳、焦炭和水的反应等;本题中选项C要注意,该转化过程放热,但不是化学反应,很容易选错B。
3.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是( )
A. 锌粒与稀硫酸的反应 B. 灼热的木炭与CO2反应
C. 甲烷在氧气中的燃烧反应 D. Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
【答案】B
【解析】
【分析】
存在元素的化合价变化的反应为氧化还原反应,常见的吸热反应有:Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应、大多数的分解反应、C(或氢气)参加的氧化还原反应等。
【详解】A、锌粒与稀硫酸的反应为放热反应,Zn、H元素的化合价变化,属于氧化还原反应,故A不选;
B、灼热的木炭与CO2反应为吸热反应,且C元素的化合价变化,属于氧化还原反应,故B选;
C、甲烷在氧气中的燃烧反应为放热反应,C、O元素的化合价变化,属于氧化还原反应,故C不选;
D、Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应,但没有元素的化合价变化,不属于氧化还原反应,故D不选;
故选B。
4.下列各图所表示的反应是吸热反应的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】若反应物的总能量>生成物的总能量,则反应为放热反应,若反应物的总能量<生成物的总能量,则反应为吸热反应,选项A符合题意,故答案为A。
5.下列各组物质的燃烧热相等的是
A. 碳和二氧化碳 B. 1mol碳和3mol碳
C. 3mol乙炔(C2H2)和1mol苯(C6H6) D. 天然气和酒精
【答案】B
【解析】
【详解】A.二氧化碳是稳定的氧化物,不能燃烧,不考虑燃烧热问题,故A错误;
B.燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,与量的多少无关,可燃物相同,该组物质的燃烧热相等,故B正确;
C.乙炔和苯是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故C错误;
D.天然气和酒精是不同的物质,物质不同,具有不同的能量,燃烧热不相等,故D错误;
故答案为B。
6.下列说法正确的是( )
A. 风力、化石燃料、太阳能都是一次能源 B. 需要加热才能发生的反应都是吸热反应
C. 断开 1molC-H 键要放出一定的能量 D. 燃煤发电是将化学能直接转化为电能
【答案】A
【解析】
【详解】A. 一次能源是指从自然界取得未经改变或转变而直接利用的能源,则风力、化石燃料、太阳能都是一次能源,A项正确;
B. 吸热反应是指生成物的总能量大于反应物的总能量,反应需要吸收能量,与外界条件无关,B项错误;
C. 断开1molC-H键要吸收一定的能量,C项错误;
D. 燃煤发电是将化学能转化为内能,内能再转化为机械能,机械能再转化为电能,不是直接转化为电能,D项错误;
答案选A。
7.分析下图的能量变化,确定该反应的热化学方程式书写正确的是( )
A. 2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH<0
B. 2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH>0
C. 2A+B=2C ΔH<0
D. 2C=2A+B ΔH<0
【答案】A
【解析】
【分析】
根据反应热与反应物总能量、生成物总能量的关系分析解答。
【详解】题图表示2molA(g)和1molB(g)具有的总能量高于2molC(g)具有的总能量,则可写热化学方程式:2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH<0,或2C(g)=2A(g)+B(g) ΔH>0 。
A、2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH<0,符合题意,选项A正确;
B、2A(g)+B(g)=2C(g) ΔH>0,不符合题意,选项B错误;
C、未写物质状态,选项C错误;
D、未写物质状态,选项D错误。
答案选A。
【点睛】反应热ΔH=生成物总能量-反应物总能量。ΔH是变化过程中各种形式能量之总和,而不仅指热量。
8.下列变化符合图示的是( )
①冰雪融化 ②KMnO4分解制O2 ③铝与氧化铁的反应 ④钠与水反应 ⑤二氧化碳与灼热的木炭反应 ⑥碘的升华 ⑦Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应.
A. ②⑥⑦ B. ②⑤⑦ C. ①②⑤⑥⑦ D. ③④
【答案】B
【解析】
【分析】
图示,反应物的总能量小于生成物的总能量,该图示表示的是吸热反应,据此回答。
【详解】①冰雪融化吸热,是物理变化,不符合;
②KMnO4分解制O2是吸热反应,符合;
③铝与氧化铁的反应是放热反应,不符合;
④钠与水的反应是放热反应,不符合;
⑤二氧化碳与灼热木炭的反应是吸热反应,符合;
⑥碘的升华吸热,是物理变化,不符合;
⑦Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl反应是吸热反应,符合;
答案选B。
【点睛】掌握常见的放热反应和吸热反应是解答的关键,一般金属和水或酸的置换反应、酸碱中和反应、一切燃烧、大多数化合反应和置换反应、缓慢氧化反应如生锈等是放热反应。大多数分解反应、铵盐和碱反应、碳(或氢气或CO)作还原剂的反应等是吸热反应。另外还需要注意不论是放热反应还是吸热反应均是化学变化。
9.下列热化学方程式正确的是( )(注:ΔH的绝对值均正确)
A. C2H5OH(l) + 3O2(g) =2CO2(g) + 3H2O(g) ΔH=-1367.0 kJ/mol(燃烧热)
B. NaOH(s)+ HCl(aq) =NaCl(aq) + H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol(中和热)
C. S(s) + O2(g) =SO2(g) ΔH=-269.8kJ/mol(反应热)
D. 2NO2=O2 + 2NO ΔH=+116.2kJ/mol(反应热)
【答案】C
【解析】
【详解】A.在25摄氏度,101 kPa时,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。定义要点:可燃物完全燃烧生成稳定氧化物,如H→液态水,C→CO2,C2H5OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)生成的是水蒸气,故△H=-1367.0 kJ/mol不是燃烧热,故A错误;
B.在稀溶液中,强酸跟强碱反应生成1 mol水时的反应热 叫做中和热。定义要点:1.必须是酸和碱的稀溶液,因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热;2.强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)中和热均为57.3 kJ•mol-1,而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量,其中和热数值小于57.3 kJ•mol-1;3.以生成1 mol水为基准,故NaOH(s)+ HCl(aq) =NaCl(aq) + H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol中氢氧化钠为固态,则△H=-57.3kJ/mol不是中和热,故B错误;
C.恒压下化学反应释放或吸收的热量称为反应热,故S(s)+O2(g)═SO2(g)中△H=-269.8kJ/mol是反应热,故C正确;
D.在热化学方程式中必须标注反应物和生成物的状态,故D错误。
故选C。
【点睛】根据定义中的要点分析解答。
10.以下几个热化学方程式,能表示有关物质燃烧时的燃烧热的热化学方程式是
A. C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H=+110.5 kJ·mol﹣1
B. C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣393.5 kJ·mol﹣1
C. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣571.6 kJ·mol﹣1
D. H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=﹣241.8 kJ·mol﹣1
【答案】B
【解析】
【分析】
燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,
A.碳的燃烧为放热反应,焓变应该小于0;
B.根据燃烧热的概念及热化学方程式的书写原则分析;
C.氢气燃烧热的热化学方程式中,氢气的化学计量数必须为1;
D.氢气的燃烧热中,生成水的状态必须液态。
【详解】A.C燃烧生成的稳定氧化物是CO2不是CO,且焓变为负值,所以不符合燃烧热的概念要求,故A错误;
B. 1molC(s)完全燃烧生成稳定的CO2,符合燃烧热的概念要求,该反应放出的热量为燃烧热,故B正确;
C.燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧,热化学方程式中氢气的物质的量为2mol,不是氢气的燃烧热,故C错误;
D.燃烧热的热化学方程式中生成的氧化物必须为稳定氧化物,H的稳定氧化物为液态水,故D错误;
综上所述,本题选B。
【点睛】燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧的反应热,完全燃烧是指物质中含有的氮元素转化为气态氮气,氢元素转化为液态水,碳元素转化为气态二氧化碳。
11.反应A+B→C △H <0,分两步进行 ① A+B→X △H>0 ② X→C △H<0 。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
根据物质具有的能量进行计算:△H=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量),当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放热,当反应物的总能量小于生成物的总能量时,反应吸热,以此解答该题.
【详解】由反应 A+B→C(△H<0)分两步进行 ①A+B→X(△H>0),②X→C(△H<0)可以看出,A+B→C(△H<0)是放热反应,A和B的能量之和大于C,由①A+B→X(△H>0)可知这步反应是吸热反应,X→C(△H<0)是放热反应,故X的能量大于A+B;A+B的能量大于C;X的能量大于C,图象D符合,
故选D。
【点睛】本题为图象题,主要考查了物质的能量分析应用,化学反应的能量变化、分析,题目难度不大,注意反应热与物质总能量大小的关系判断
12.金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质。在100kPa时,1mol石墨转化为金刚石,要吸收1.9kJ的热能。下列说法不正确的是
A. 石墨比金刚石稳定 B. 金刚石和石墨的物理性质相同
C. 1mol金刚石比1mol石墨的总能量高 D. 1mol金刚石完全燃烧释放的能量比1mol石墨完全燃烧释放的能量多
【答案】B
【解析】
【详解】1mol石墨转化为金刚石,要吸收1.9kJ的热能,说明石墨的能量低于金刚石的能量;
A. 石墨的能量比金刚石低,能量越低越稳定,石墨比金刚石稳定,故A正确;
B. 金刚石和石墨的导电性、密度、硬度等物理性质不相同,故B错误;
C. 金刚石比石墨能量高,即1mol金刚石比1mol石墨的总能量高,故C正确;
D.1mol金刚石与1mol石墨完全燃烧时产物相同,1mol金刚石具有的总能量高,所以燃烧时释放的能量多,故D正确;
故选B。
13.已知丙烷的燃烧热△H=-2215kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水,则放出的热量约为( )
A. 55 kJ B. 220 kJ C. 550 kJ D. 1108 kJ
【答案】A
【解析】
【详解】丙烷分子式是C3H8,燃烧热为△H=-2215kJ·mol-1,1mol丙烷燃烧会产生4mol水,放热2215kJ。丙烷完全燃烧产生1.8g水,生成H2O的物质的量为0.1mol,消耗丙烷的物质的量为0.025mol,所以反应放出的热量是Q=0.025mol×2215kJ/mol=55.375kJ,选A。
【点睛】本题考查燃烧热的概念、反应热的计算,考查学生分析问题、解决问题的能力及计算能力。
14.50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55 mol·L -1INaOH 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,下列说法正确的是( )
A. 在测定中和热的实验中,至少需要测定并记录的温度是3次
B. 大烧杯上如不盖硬纸板,测得的中和热数值会偏小
C. 用相同浓度和体积的氨水代替NaOH 溶液进行上述实验,测得中和热的数值会偏大
D. 测定中和热的实验中,环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替,则测量出的中和热ΔH< -57.3 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A、在测定中和热的实验中,每一组要记录3次温度,而我们实验时至少要做3组,所以至少要记录9次温度,选项A错误;
B、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减小,选项B正确;
C、氨水是弱碱,在反应中发生电离,电离是吸热过程,所以用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会偏小,选项C错误;
D、中和热的实验过程中,环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替,由于Cu是金属材料,导热性强,容易导致热量损失,则测量出的中和热数值偏小,ΔH>-57.3 kJ·mol-1,选项D错误。
答案选B。
15.对于:2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) △H =-5800kJ/mol的叙述错误的是
A. 该反应的反应热为△H=-5800kJ/mol,是放热反应
B. 该反应的△H与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C. 该式的含义为:25℃、101kPa下,2mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ
D. 该反应为丁烷燃烧的热化学方程式,由此可知丁烷的燃烧热为5800kJ/mol
【答案】D
【解析】
【详解】A项,该反应的∆H=-5800kJ/mol<0,反应为放热反应,A项正确;
B项,物质的状态不同,物质具有的能量不同,热化学方程式中化学计量数代表物质的量,反应的∆H与各物质的状态有关,与化学计量数有关,B项正确;
C项,该热化学方程式的含义为:25℃、101kPa下,2molC4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ,C项正确;
D项,燃烧热是指完全燃烧1mol可燃物生成稳定产物时候所放出的热量,由此可知丁烷的燃烧热为2900kJ/mol,D项错误;
答案选D。
16.已知1 g H2完全燃烧生成水蒸气放出热量121 kJ,且O2中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ,水蒸气中形成1 mol H—O键时放出热量463 kJ,则H2中1 mol H—H键断裂时吸收的热量为
A. 188 kJ B. 557 kJ C. 920 kJ D. 436 kJ
【答案】D
【解析】
【详解】氢气完全燃烧生成水蒸气是放热反应,化学反应为2H2+O2=2H2O,所以化学反应放出的热量=新键生成释放的能量-旧键断裂吸收的能量,设氢气中1molH-H键断裂时吸收热量为x,根据方程式可列方程为4×121kJ=463kJ×4-(2x+496kJ),解得x=436kJ。
答案选D。
【点睛】本题难度不大,要注意平时基础知识的积累。明确反应热的计算依据是解答的关键,反应热计算的主要方法:
(1)根据热化学方程式计算:反应热与反应物各物质的物质的量成正比。
(2)根据反应物和生成物的总能量计算:ΔH=E生成物-E反应物。
(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算:ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量。
(4)根据盖斯定律的计算。
17.在相同条件下,下列物质分别与H2反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出的热量最多的是( )
A. Cl2 B. Br2 C. I2 D. F2
【答案】D
【解析】
分析】
破坏1mol 物质中化学键所消耗的能量越高,生成物越稳定,发生该反应放出的热量越多。
【详解】破坏1mol 物质中的化学键所消耗的能量越高,生成物越稳定,发生该反应放出的热量越多,F2、CI2、Br2、I2,单质分子中键能依次减小,故生成的氢化物稳定性依次减弱,所以与同量的氢气反应时,反应过程中放出的热量依次减少,故放出的热量最多的是F2,选D。
18.下列说法中错误的是( )
A. 燃料的燃烧反应都是放热反应
B. 一定量的燃料完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量大
C. 放热反应的逆反应一定是吸热反应
D. 吸热反应没有应用价值
【答案】D
【解析】
【分析】
在化学反应中,反应物总能量大于生成物总能量的反应叫做放热反应。包括燃烧、中和、金属氧化、铝热反应、较活泼的金属与水或酸的置换反应、由不稳定物质变为稳定物质的反应。
吸热反应指吸收热量的化学反应。吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量。吸热反应的逆反应一定是放热反应。
【详解】A、燃料的燃烧反应都是氧化还原反应,生成能量更低的物质,都是放热反应,故A正确;
B、不完全燃烧产物继续燃烧还会放出能量,所以一定量燃料完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出的热量大,故B正确;
C、放热反应的逆反应,反应物的总能量低于生成物的总能量,一定是吸热反应,故C正确;
D、吸热反应有应用价值,例如用来降低温度,故D错误;
故选D。
19.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。现有以下四个化学反应方程式:
①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+2H2O(l)
②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l)
③HCl(aq)+NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)+H2O(l)
④CH3COOH(aq)+NH3·H2O(aq)===CH3COONH4(aq)+H2O(l)
其中放出的热量为57.3 kJ的是
A. ①和② B. ③ C. ④ D. 以上都不对
【答案】D
【解析】
【分析】
根据热化学方程式的含义、中和热的概念分析判断。
【详解】“H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1”表明,稀溶液中1molH+和1molOH-反应生成1mol H2O(l)时放热57.3 kJ。
①式:2molH+和2molOH-反应生成2molH2O(l),放热114.6 kJ。
②式:生成2molH2O(l)放热114.6 kJ,生成1mol BaSO4(s)也放热。总放热多于114.6kJ。
③式:NH3·H2O电离吸热,故生成1molH2O(l)时放热少于57.3 kJ。
④式:CH3COOH、NH3·H2O电离吸热,使生成1molH2O(l)时放热少于57.3 kJ。
本题选D。
【点睛】热化学方程式有三个特点:(1)用“s、l、g、aq”注明物质状态;(2)化学计量数只表示物质的量,可为分数;(3)ΔH包括符号(+吸热、-放热)、数值、单位(kJ·mol-1,指每摩化学反应),ΔH与化学计量数成正比例。
20.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:
下列说法中正确的是 ( )
A. 在该过程中,CO断键形成C和O
B. CO和O生成了具有共价键的CO2
C. 状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
D. CO和O生成CO2是吸热反应
【答案】B
【解析】
【详解】A. 根据图示,在该过程中,CO没有断键形成C和O,故A错误;
B.二氧化碳是共价化合物,CO和O生成了具有共价键的CO2,故B正确;
C. 状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO与O反应的过程,故C错误;
D. 状态Ⅰ的能量高于状态Ⅲ,CO和O生成CO2是放热反应,故D错误。
21.已知:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4
3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是
A. ΔH1>0,ΔH3<0 B. ΔH2>0,ΔH4>0 C. ΔH1=ΔH2+ΔH3 D. ΔH3=ΔH4+ΔH5
【答案】C
【解析】
【详解】A. 燃烧反应都是放热反应,ΔH1<0,ΔH3<0,A项错误;
B. 燃烧反应都是放热反应,ΔH4<0,反应CO2(g)+C(s)===2CO(g) 为吸热反应,ΔH2>0,B项错误;
C. ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1;②CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2;③2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3;④2Cu(s)+O2(g)===2CuO(s) ΔH4;⑤CO(g)+CuO(s)===CO2(g)+Cu(s) ΔH5;由反应可知②=①-③,由盖斯定律得ΔH1=ΔH2+ΔH3,C项正确;
D. 由反应可知 ,由盖斯定律得,D项错误;
答案选C。
【点睛】本题重点考查热化学反应方程式和盖斯定律。盖斯定律:若一反应为二个反应式的代数和时,其反应热为此二反应热的代数和。也可表达为在条件不变的情况下,化学反应的热效应只与起始和终了状态有关,与变化途径无关。
22. S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。
已知:① S(单斜,s)+O2(g) =SO2(g) △H1=-297.16 kJ·mol-1
② S(正交,s)+O2(g) = SO2(g) △H2=-296.83 kJ·mol-1
③ S(单斜,s) = S(正交,s) △H3
下列说法正确的是( )
A. △H3=+0.33 kJ·mol-1
B. 单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应
C. S(单斜,s) =S(正交,s) △H3<0,正交硫比单斜硫稳定
D. S(单斜,s) = S(正交,s) △H3>0,单斜硫比正交硫稳定
【答案】C
【解析】
【详解】A.①-②整理可得S(单斜,s)= S(正交,s),△H3=-0.33 kJ/mol,A错误;
B.根据选项A分析可知△H3=-0.33 kJ/mol<0,表明单斜硫转化为正交硫的反应是放热反应,B错误;
C.物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强,根据选项A可知正交硫的能量比单斜硫的能量低,所以正交硫比单斜硫稳定,C正确;
D.根据A可知S(单斜,s)═S(正交,s) △H3=-0.33 kJ/mol<0,故正交硫比单斜硫稳定,D错误;
故合理选项是C。
23.在36 g 碳不完全燃烧所得气体中,CO占1/3体积,CO2占2/3体积,且C(s) +1/2O2(g) = CO(g) △H = -110.5 kJ/mol;CO(g) +1/2O2(g) = CO2(g) △H = -283 kJ/mol,与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是
A. 172.5 kJ B. 1149 kJ C. 517.5 kJ D. 283kJ
【答案】D
【解析】
【详解】36g碳的物质的量为=3mol,所以生成的CO物质的量为3mol×=1mol,由于CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ/mol可知,1molCO完全燃烧放出的热量为283kJ,即36g碳不完全燃烧生成1molCO损失的热量为283kJ,答案选D。
【点睛】碳不完全燃烧损失的热量为生成的一氧化碳燃烧放出的热量,根据碳原子守恒计算出一氧化碳的物质的量,再根据一氧化碳燃烧的热化学方程式计算。答题的关键在于清楚碳不完全燃烧损失的热量为生成的一氧化碳燃烧放出的热量。
24.向Na2CO3溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如下图所示,下列说法正确的是
A. 反应HCO3-(aq)+H+(aq)=CO2(g)+H2O(l) 为放热反应
B. CO32-(aq)+2H+(aq)=CO2(g)+H2O(l) ∆H=(∆H1+∆H2+∆H3)
C. ∆H1>∆H2 ,∆H2<∆H3
D. H2CO3(aq)=CO2(g)+H2O(l),若使用催化剂,则∆H3变小
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图示,HCO3-(aq)和H+(aq)的总能量小于CO2(g)和H2O(l) 的总能量,反应HCO3-(aq)+H+(aq)=CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,故A错误;
B.根据图示,结合盖斯定律,CO32-(aq)+2H+(aq)=CO2(g)+H2O(l) ∆H=(∆H1+∆H2+∆H3) ,故B正确;
C.∆H1<0,∆H2<0,根据图像,∆H1<∆H2,故C错误;
D.使用催化剂,反应热不变,故D错误;故选B。
25.已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-55.6 kJ·mol-1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )
A. -67.7 kJ·mol-1 B. -43.5 kJ·mol-1
C. +43.5 kJ·mol-1 D. +67.7 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】
【详解】反应的热化学方程式分别为:
HCN(aq)+OH-(aq)═CN-(aq)+H2O(l)△H=-12.1kJ•mol-1…①
H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-55.6kJ•mol-1…②
HCN电离方程式为,HCNH++CN-,用①-②可得HCN电离的热化学方程式为:
HCN(aq)H+(aq)+CN-(aq)△H=-12.1kJ•mol-1-(-55.6kJ•mol-1)=+43.5kJ•mol-1
答案选C。
26.依据事实,写出下列反应的热化学方程式:
(1)28 g CO还原Fe2O3生成单质铁,放出8.3 kJ热量____________________。
(2)1 mol氨气和1 mol氯化氢气体化合生成氯化铵固体,放出176 kJ热量_________。
(3)N2和O2化合生成184 g NO2气体,吸收135.4 kJ热量___________________________。
(4)1 g H2燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量________________________。
(5)5.2 g气态乙炔(C2H2)完全燃烧生成液态水和气态CO2,放出260 kJ热量________。
【答案】 (1). Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.9 kJ·mol-1 (2). NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) ΔH=-176 kJ·mol-1 (3). N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1 (4). 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1 (5). 2C2H2(g)+5O2(g)=2H2O(l)+4CO2(g) ΔH=-2 600 kJ·mol-1
【解析】
【详解】(1)n(CO)==1mol,则3molCO反应放出的热量为3×8.3kJ=24.9kJ,
所以反应的热化学方程式为:3CO(g)+Fe2O3(s)═2Fe(s)+3CO2(g)△H=-24.9kJ/mol;
(2)1mol氨气和1mol氯化氢气体化合生成氯化铵固体,放出176kJ热量,其热化学方程式为:NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)△H=-176 kJ•mol-1;
(3)反应的方程式为:N2 +2O2 ═2NO2 ,n(NO2)= =4mol,则生成2molNO2 吸收 ×135.4kJ=67.7kJ,所以反应的热化学方程式为N2(g)+2O2(g)═2 NO2(g)△H=+67.7kJ/mol;
(4)1 g H2燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量,故2mol氢气燃烧生成液态水,放出的热量为142.9kJ×4=571.6kJ,所以△H=-571.6kJ•mol-1,热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;
(5)5.2g乙炔物质的量为:=0.2mol,0.2mol乙炔(C2H2气态)完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放热260kJ,则2mol乙炔完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放热2600kJ,所以乙炔燃烧的热化学方程式为:2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=-2600kJ•mol-1。
27.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50mL050mol/L盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;
②用另一量筒量取50mL0.55mol/L NaOH溶液,并用另一温度计测出其温度;
③将NaOH溶液倒入小烧杯中,混合均匀,测得混合液最高温度。
回答下列问题:
(1)写出该反应的热化学方程式(已知生成lmol液态水的反应热为-57.3kJ/mol)______________________。
(2)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和 1L1mol/L盐酸恰好完全反应,其反应热分别为∆H1、∆H2、∆H3,则∆H1、∆H2、∆H3的大小关系为________________________。
(3)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃),为了计算中和热,某学生实验记录数据如表:
实验序号
起始温度
终止温度
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.2
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.4
20.6
236
4
20.1
20.3
26.9
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热∆H_____(结果保留一位小数)。
(4)如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量__________ (填“相等、不相等”),所求中和热__________(填“相等、不相等”)。
(5)利用简易量热计测量室温下盐酸与氢氧化钠溶液中和反应的反应热,下列措施不能提高实验精度的是( )
A.利用移液管(精确至0.01 mL)代替量筒(精确至0.1 mL)量取反应液
B.快速将两溶液混合,匀速搅拌并记录最高温度
C.在内、外筒之间填充隔热物质,防止热量损失
D.用量程为500℃的温度计代替量程为100℃的温度
【答案】 (1). HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol (2). △H1=△H2<△H3 (3). -51.8kJ/mol (4). 不相等 (5). 相等 (6). D
【解析】
【详解】(1)稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出57.3kJ的热量,反应的热化学方程式为:HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol;
(2)NaOH、Ca(OH)2都属于强碱,一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和1L 1mol•L-1的稀盐酸恰好完全反应放热57.3kJ;一水合氨是弱电解质,存在电离平衡,电离过程是吸热程,稀氨水和1L 1mol•L-1的稀盐酸恰好完全反应放热小于57.3kJ,放热反应的∆H<0,所以△H1=△H2<△H3;
(3)第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.1℃,反应后温度为:23.2℃,反应前后温度差为:3.1℃;第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.3℃,反应后温度为:23.4℃,反应前后温度差为:3.1℃;第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.5℃,反应后温度为:23.6℃,反应前后温度差为:3.1℃;第4次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.2℃,反应后温度为:26.9℃,反应前后温度差为:6.7℃,误差太大,舍去;则实验中平均温度差为3.1℃,50mL的0.50mol/L盐酸与50mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液的质量和为m=100mL×1g/cm3=100g,c=4.18J/(g•℃),代入公式Q=cm△t得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J/(g•℃)×100g×3.1℃=12958J=1.2958kJ,即生成0.025mol的水放出热量为:1.2958kJ,所以生成1mol的水放出热量为1.2958kJ×=51.8kJ,即该实验测得的中和热△H=-51.8kJ/mol;
(4)如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量增多,但是中和热是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热,与酸碱的用量无关,测得中和热数值相等,故答案为:不相等;相等;
(5)A、提高所用试剂量的准确度可提高测量反应热的精确度;
B、能减少热量散失,可提高实验精度;
C、能减少热量散失,可提高实验精度;
D、温度计用500℃量程,最小刻度变大,测定温度不准确,使实验精度降低。
答案选D。
【点睛】本题考查了中和热的测定方法、计算、误差分析,题目难度不大,注意掌握测定中和热的正确方法,明确实验操作过程中关键在于尽可能减少热量散失,使测定结果更加准确。
28.研究燃料的燃烧效率和对污染气体产物的无害化处理,对于防止大气污染有重要意义。
(1)将煤转化为清洁气体燃料。已知:
H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) H= −242.0 kJ/mol
C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H= −110.0 kJ/mol
①写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式_____________________。
②已知在101kPa时,CO、 H2和CH4的燃烧热分别为283kJ/mol、286 kJ/mol和892kJ/mol,H2O(l)= H2O(g) △H= +44.0 kJ/mol,则反应CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+3H2(g)△H=______________。
(2)已知一定温度和压强下,由H2和CO反应合成优质燃料甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-91kJ/mo1
①在相同条件下要想得到182kJ热量,加入各物质的物质的量可能是_____________。
A.2mo1 CO和4mol H2 B.2mo1 CO、4mol H2和1mol CH3OH(g)
C.4mo1 CO和4mol H2 D.4mo1 CO和6mol H2
②将1mol CO和2mol H2充入一密闭容器中,保持恒温恒压时进行反应,达到平衡时,测得CO的转化率为20%,反应达到平衡时的热量变化是___(填“吸收”或“放出”)___kJ热量。
(3)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1 ①
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2 ②
若1 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则 ΔH2=____。
【答案】 (1). C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+132kJ/mol (2). △H= +205kJ/mol (3). D (4). 放出 (5). 18.2 (6). -1160 kJ·mol-1
【解析】
【详解】(1)①已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H1= −242.0kJ/mol ;C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H2= −110.0kJ/mol根据盖斯定律,用方程式2减去方程式1,可得:写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+132kJ/mol ;
②由题意知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H1=﹣283kJ/mol;
H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H2=﹣286kJ/mol;
CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+2H2O(l)△H3=﹣892kJ/mol
根据盖斯定律,CH4(g)+H2O(l)⇌CO(g)+3H2(g)△H=△H3-△H1-3△H2=+249kJ/mol,又由于H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=﹣242.0kJ/mol;
H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=﹣286kJ/mol,
根据盖斯定律H2O(g)= H2O(l)△H=-44kJ/mol,
则CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+205kJ/mol。
(2)①由反应方程式可知生成1mol的CH3OH时放热91 kJ,想得到182 kJ热量,则需生成2molCH3OH;由于反应是可逆反应,不可能完全进行到底,所以要得到2molCH3OH,CO和H2物质的量必须要多于2mol和 4mol,故D符合,B选项中既有正反应又有逆反应,最终放出的热量小于182kJ,答案选D;
②将1mol CO和2mol H2充入一密闭容器中,保持恒温恒压时进行反应,达到平衡时,测得CO的转化率为20%,即消耗的CO为0.2mol,反应放出91kJ/mol×0.2mol=18.2kJ的热量;
(3) 1 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则得反应③CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-867 kJ·mol-1;
已知①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1,
根据盖斯定律,由③×2-①得反应②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1160 kJ·mol-1。
【点睛】本题考查盖斯定律的应用、燃烧热、逆反应的反应热及相关计算,题目难度中等。
29.汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境,在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx和CO的排放。
Ⅰ.已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0 kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180.5 kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH3=-116.5 kJ·mol-1
(1)CO的燃烧热为______________。
(2)若1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量,则1 mol NO(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________。
Ⅱ.利用水煤气合成二甲醚的总反应为:
3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=-246.4 kJ·mol-1
(3)它可以分为两步,反应分别如下:
①2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1=-205.1 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2=________。
(4)已知CH3OCH3(g)的燃烧热为1455 kJ·mol-1,写出表示其燃烧热的热化学方程式:_________________________________。若二甲醚燃烧生成的CO2恰好能被100 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液吸收生成Na2CO3,则燃烧过程中放出的热量为________。
【答案】 (1). 283.0 kJ·mol-1 (2). 631.75 kJ (3). -41.3 kJ·mol-1 (4). CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH1=-1455 kJ·mol-1 (5). 7.275 kJ
【解析】
【详解】Ⅰ. (1)由①2CO(g)+O2(g) =2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol−1可知,2mol CO完全燃烧放出566.0kJ的热量,所以1mol CO完全燃烧放出283kJ的热量,所以CO的燃烧热为283kJ·mol−1;
(2)若1mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量,设1mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为x kJ,由②N2(g)+O2(g)= 2NO(g) ΔH=946kJ·mol-1+498 kJ·mol-1 -2x kJ·mol-1=+180.5 kJ·mol-1,解之得x=631.75,所以1mol NO(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为631.75 kJ;
Ⅱ.(3)①已知:Ⅰ.3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g);△H=-246.4kJ•mol-1
Ⅱ.4H2(g)+2CO(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g),△H1=-205.1kJ•mol-1
根据盖斯定律,Ⅰ-Ⅱ可得:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g),则△H2=△H-△H1=-246.4kJ•mol-1-(-205.1kJ•mol-1)=-41.3kJ•mol-1;
(4)已知CH3OCH3(g)的燃烧热为1455 kJ·mol-1,则表示其燃烧热的热化学方程式为:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH1=-1455 kJ·mol-1;100 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液中含氢氧化钠0.02mol,若二甲醚燃烧生成的CO2恰好能被100 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液吸收生成Na2CO3,消耗二氧化碳0.01mol,则燃烧过程中放出的热量为1455 kJ/mol0.005mol=7.275 kJ。
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