第一章 化学反应的热效应 测试题 2023-2024学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
2024-08-10
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内容正文:
第一章 化学反应的热效应 测试题
一、选择题
1.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是
A.由实验可知,(a)(b)所涉及的反应均为放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后,释放出的热量有所增加
C.实验(c)测定反应热时,在不断搅拌的基础上缓慢加入反应液
D.实验(c)为稀盐酸和氢氧化钠稀溶液反应测定反应热,反应物的用量理论上对中和热的测定没影响
2.今有如下三个热化学方程式:
(1)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
(2)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
(3)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
下列关于它们的叙述正确的是
A.它们都是吸热反应 B.a、b和c均为负值
C.a=b D.2b=c>0
3.根据如图提供的信息,下列所得结论正确的是
A.该反应为吸热反应
B.该反应为放热反应
C.如果发生图示的逆反应,反应条件一定加热
D.反应物的总能量小于生成物的总能量
4.下列说法正确的是
A.已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=-akJ·mol-1,②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-bkJ·mol-1,则a>b
B.由H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,则向含1molHCl的盐酸中加入40gNaOH固体,放出热量等于57.3kJ
C.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H的数值相同
D.一定条件下,将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)放热19.3kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=−38.6kJ·mol-1
5.下列所示装置能达到实验目的的是
A
B
C
D
“随关随停”制取氨气
以铁丝为催化剂模拟工业合成氨并检验产物
制备并收集NO2
中和反应反应热的测定
A.A B.B C.C D.D
6.关于化学反应中能量变化的说法正确的是
A.在中,Mg燃烧生成MgO和C,该反应中化学能全部转化为热能
B.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
C.,则C的燃烧热
D.在稀溶液中,,若将含0.5mol的浓硫酸与含1 molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
7.下列有关能源与能量的说法正确的是
A.风能、太阳能、潮汐能等清洁能源的使用,有利于“碳达峰”的实现
B.化学反应在物质变化的同时,伴随着能量变化,其表现形式只有吸热和放热两种
C.已知,则金刚石比石墨稳定
D.所有反应的反应热都可以通过量热计直接测量
8.合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。已知H2(g)、CO(g)、CH4(g)的燃烧热(△H)分别为-285.8 kJ/mol、-283.0 kJ/mol、-890.3 kJ/mol,且H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0 kJ/mol。下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
9.已知:含有的稀溶液与盐酸反应,放出的热量;与反应生成的。则下列说法正确的是
A.强酸、强碱在稀溶液中反应生成时的反应热
B.酸、碱在稀溶液中反应生成时均放出的热量
C.含稀溶液与含的硫酸溶液反应一定放出的热量
D.在水溶液中电离的
10.由下列键能数据大小,不能得出的事实是
化学键
O-H
H-H
O-O
键能kJ·mol-1
463
436
498.3
A.1molH2和molO2总能量大于1molH2O总能量
B.断开1molH2中的化学键所吸收的能量是436kJ
C.H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=−240.85kJ·mol-1
D.生成1molH2O的化学键所放出热量是463kJ
11.某化学反应X+Y→Z分两步进行:①X→M;②M+Y→Z。其能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.M是总反应的催化剂 B.总反应是理想的绿色化学反应
C.反应①②和总反应都是放热反应 D.反应物(X和Y)的总能量低于产物(Z)的总能量
12.已知:弱碱MOH(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的△H=-24.2kJ/mol,强酸与强碱的稀溶液的中和热为△H=-57.3kJ/mol。则MOH在水溶液中电离的△H为
A.+45.2kJ/mol B.+69.4kJ/mol C.-69.4kJ/mol D.-45.2kJ/mol
13.化学反应的反应过程如图所示。下列说法错误的是
A.过程①、②均放出热量
B.光照和点燃条件下的反应热是相同的
C.
D.2mol气态氢原子的能量高于1mol氢气的能量
14.已知的燃烧热为,的燃烧热为,则下列说法正确的是
A.
B.
C.等质量的和完全燃烧,放出的热量多
D.在任何温度下均能自发进行
15.已知:
则△H的大小顺序分别为
A. B.
C. D.
二、填空题
16.氨基甲酸铵(H2NCOONH4)为尿素生产过程的中间产物,易分解。某小组对氨基甲酸铵的分解实验进行探究。
已知:Ⅰ、N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH1=-92.4kJ·mol-1
Ⅱ、C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.8kJ·mol-1
Ⅲ、N2(g)+3H2(g)+C(s)+O2(g)H2NCOONH4(s) ΔH3=-645.7kJ·mol-1
写出H2NCOONH4分解生成NH3与CO2气体的热化学方程式:___________。
17.请回答下列问题:
(1)丙烷燃烧可以通过以下两种途径:
途径Ⅰ:
途径Ⅱ:
(a、b、c、d均为正值)
判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量,途径Ⅰ放出的热量___________(填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。的反应中,反应物具有的总能量___________(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量,b与a、c、d的数学关系式是___________。
(2)催化重整反应为。
已知:
该催化重整反应的___________kJ/mol。
(3)已知:298K时,相关物质的相对能量如图所示。
请根据相关物质的相对能量计算反应的焓变___________。
(4)现有下列3个热化学方程式:
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学方程式:___________。
18.如果一个静止的化学反应体系从环境吸收了60J的热量,而体系的内能却增加了240J,那么体系从环境得到了多少功_______?如果该反应体系体积发生膨胀,膨胀过程中对环境做了8kJ的功,同时吸收了30kJ的热量,求体系的内能变化值________。
19.应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手,如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景。
已知:①CH3OH(g)+H2O(l)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+93.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1
③CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH=-38.19 kJ·mol-1
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为_______
20.根据放热反应的化学方程式:,在图中绘制反应方向箭头,并标出反应物和生成物____。
21.研究化学反应中的能量变化有重要意义,请根据学过的知识回答下列问题。
(1)已知CH3OH(1)的燃烧热△H = - 238.6 kJ·mol-1,CH3OH(1)+ O2(g)=CO2(g) +2H2O(g) △H = -akJ·mol-1,则a___________ (填“> ”“<”或“=”) 238. 6。
(2)已知:H2(g)+ O2(g) H2O(g) △H = -241.8 kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为___________。
(3)Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:___________。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) △H = - 1176 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为___________kJ。
(5)已知25℃、101 kPa时,1 g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96 kJ热量,则该条件下反应2CH4(g) +3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)的△H =___________ kJ·mol-1。
22.(1)由N2和H2合成1 mol NH3时可放出46.2 kJ/mol的热量。从手册上查出N≡N键的键能是948.9 kJ/mol,H-H键的键能是436.0 kJ/mol,则N-H键的键能是_______kJ/mol。
(2)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ•mol-1
已知:碳的燃烧热ΔH1=a kJ•mol-1
S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ•mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH 3=c kJ•mol-1,则x为_____kJ/mol
(3)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态过氧化氢。当把0.4 mol液态肼和0.8 mol H2O2混合反应,生成氮气和水蒸气,放出256.7 kJ的热量(相当于25℃、101kPa下测得的热量)。反应的热化学方程式为_______。
23.四种短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置如表所示,其中Z元素的最外层电子数是内层电子总数的。试回答下列问题。
(1)Y元素在元素周期表中的位置___________。四种元素中原子半径最大的是___________(填元素符号)。
(2)写出Y的氧化物的一种用途___________。
(3)能证明W的非金属性强于Y的事实是___________。
a.W的氢化物水溶液显酸性,Y的氢化物不显酸性
b.Y的氢化物不如W的氢化物稳定
c.简单阴离子的还原性:Y>W
(4)+2价X的氧化物可将W的+4价氧化物还原为W单质,恢复至室温时,生成1 mol W放热269.0 kJ,则该反应的热化学方程式为___________。
(5)W的最高价氧化物对应的水化物可以氧化Z的氢化物,并将Z氧化为最高价氧化物,写出反应的化学方程式___________。氧化1 mol Z的氢化物转移电子的物质的量为___________。
24.某探究性学习小组为测量中和反应反应热,向60mL 0.8 NaOH溶液中逐滴滴加某浓度的溶液,搅拌均匀后并迅速记录溶液温度,实验过程操作规范正确,测量的简易装置如图甲所示,根据实验数据绘制的曲线如图乙(已知水的比热容是4.2)。
回答下列问题:
(1)仪器b的名称为_______,若仪器a用铜制搅拌器代替,则实验结果的数值_______(填“偏高”“偏低”或“不变”),图甲装置中碎泡沫塑料及泡沫塑料板的作用是_______。
(2)由乙图可知该实验环境温度是_______℃,_______。
(3)上述稀溶液密度都近似1,则计算该实验测得的中和反应反应热△H=_______(保留小数点后一位小数);若用浓硫酸代替稀硫酸,M点将_______(填“向左上方移动”、“向右上方移动”或“不移动”)。
【参考答案】
一、选择题
1.D
解析:A.金属铝与酸的反应是放热反应,氢氧化钡晶体与氯化铵的反应是吸热反应,故A错误;
B.铝片更换为等质量的铝粉后,反应速率加快,但Al的物质的量不变,则反应放热不变,故B错误;
C.测定中和热时,在不断搅拌的基础上一次性迅速混合反应液,缓慢混合会使热量散失,误差大,故C错误;
D.中和热为在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量,反应物的用量理论上对中和热的测定没影响,故D正确;
故答案选D。
【点睛】本题考查中和热测定,把握反应中能量变化、中和热测定及注意事项为解答的关键。
2.B
解析:A.氢气的燃烧是放热反应,故A错误;
B.氢气的燃烧是放热反应,所以a、b和c均为负值,故B正确;
C.由于气态水的能量高于液态水的能量,所以氢气燃烧生成液态水时放出的热量多,但放热越多,H越小,应该是a大于b,错误;
D.反应热的大小和热化学方程式的系数有关,则2b=c<0,故D错误;
故选B。
3.B
解析:A.反应物的总能量高于生成物,该反应为放热反应,A错误;
B.反应物的总能量高于生成物,该反应为放热反应,B正确;
C.图示反应的逆反应为吸热反应,反应条件不一定要加热,常温下也可以进行,C错误;
D.反应物总能量在上,生成物总能量在下,反应物的总能量高于生成物,D错误;
故选B。
4.C
解析:A.氢气燃烧是放热反应,ΔH<0,H2O(g)→H2O(l)是放热过程,因此a<b,故A错误;
B.氢氧化钠固体溶于水放出热量,则含1molHCl的盐酸中加入40gNaOH固体,放出热量大于57.3kJ,故B错误;
C.ΔH只与反应体系的始态和终态有关,因此氢气与氯气反应在光照还是点燃条件下,ΔH的数值相同,故C正确;
D.该反应为可逆反应,题中无法判断出消耗氮气或氢气物质的量,即无法写出该反应的热化学方程式,故D错误;
答案为C。
5.B
解析:A.由于碱石灰溶于水,多孔塑料隔板不能起到分离反应阻止反应发生的作用,即装置不能实现“随关随停”制取氨气,A不合题意;
B.氮气和氢气是在铁丝作催化剂的条件下进行的,检验氨气应用湿润的红色石蕊试纸,B符合题意;
C.Cu与浓硝酸反应可制得NO2,但由于3NO2+H2O=2HNO3+NO即NO2不能用排水法收集,C不合题意;
D.题干图示中和反应反应热的测定装置中缺少环形玻璃搅拌棒,无法进行实验,D不合题意;
故答案为:B
6.D
解析:A.在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C,该反应中化学能转化为热能、光能等,故A错误;
B.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量成正比,故B错误;
C.燃烧热是纯净可燃物燃烧生成稳定的氧化物时放出的量,C应转化成CO2,,则,CO还能燃烧放热,所以C的燃烧热,故C错误;
D.稀溶液中H+和OH-反应生成1molH2O(l)放出57.3kJ热量,但浓硫酸溶于水放热,所以将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ,故D正确;
答案为D。
7.A
解析:A.风能、太阳能、潮汐能等清洁能源的使用,能减少化石燃料的使用,减少排放,有利于“碳达峰”的实现,A正确;
B.化学反应中的能量变化不仅体现在热能,还可能是电能、光能等,B错误;
C.反应吸热,所以石墨的能量较低,能量越低物质越稳定,故石墨更稳定,C错误;
D.部分反应的反应热可以通过量热计直接测量,而有些反应的反应热无法通过量热计直接测量,D错误。
故选A。
8.A
【分析】根据已知H2(g)、CO(g)、CH4(g)的燃烧热可得表示物质燃烧热的热化学方程式:①H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol,②CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283.0 kJ/mol,③CH4(g)+2 O2(g)= CO2(g) +2H2O(l) △H=-890.3 kJ/mol,然后结合④H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0 kJ/mol,利用盖斯定律,将热化学方程式叠加,可得相应反应的热化学方程式,并进行判断。
解析:根据已知H2(g)、CO(g)、CH4(g)的燃烧热可得表示物质燃烧热的热化学方程式:①H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol,②CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283.0 kJ/mol,③CH4(g)+2 O2(g)= CO2(g) +2H2O(l) △H=-890.3 kJ/mol,及④H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0 kJ/mol,根据盖斯定律,将热化学方程式④+③-②-①×3,整理可得 ,故合理选项是A。
9.D
解析:A. 含有 8.0gNaOH 的稀溶液与 1L0.3mol⋅L-1 盐酸反应,放出 11.46kJ 的热量,即0.2molNaOH与0.3molHCl反应生成了0.2mol的水,放出11.46kJ的热量,则强酸、强碱在稀溶液中反应生成 1molH2O 时的反应热 ΔH=-57.3kJ⋅mol-1,A错误;
B.如果是弱酸或弱碱稀溶液中反应,弱酸、弱碱电离吸热,生成 1molH2O 时放出 的热量小于57.3kJ ,B错误;
C.如果硫酸是浓硫酸,浓硫酸溶解放热,则放出的热量就比11.46kJ 要多,C错误;
D.该反应的反应热与中和热的差值,即为弱酸电离过程吸收的热量,即57.3kJ/mol-35.4kJ/mol=21.9kJ/mol,D正确;
故选D。
10.D
【分析】反应焓变等于反应物键能和减去生成物键能和,则H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=(436 kJ·mol-1)+×(498.3 kJ·mol-1)-2×(463 kJ·mol-1)=−240.85kJ·mol-1;
解析:A.由分析可知,反应放热,则反应物能量和大于生成物能量和,A正确;
B.1分子氢气中含有1个H-H键,断开1molH2中的化学键所吸收的能量是436kJ,B正确;
C.由分析可知,H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=−240.85kJ·mol-1,C正确;
D.1分子水中含有2个O-H键,生成1molH2O的化学键所放出热量是2×463kJ,D错误;
故选D。
11.B
解析:A.M是中间产物而不是催化剂,A错误;
B.总反应是化合反应,原子被100%利用,是理想的绿色化学反应,B正确;
C.反应①中生成物能量高于反应物,为吸热反应,C错误;
D.由图可知,反应物(X和Y)的总能量高于产物(Z)的总能量,D错误;
故选B。
12.A
解析:弱碱MOH(aq)与 H2SO4(aq)反应生成 1 mol 正盐的热化学方程式为 ,则①,强酸与强碱的稀溶液反应的热化学方程式为②。根据盖斯定律可知,由①-②可得,则MOH在水溶液中电离的ΔH 为-12.1 kJ·mol-1-(-57.3 kJ·mol-1)=+45.2 kJ·mol-1,A正确;
故选A。
13.A
解析:A.过程①为化学键断裂的过程,需要吸收能量,A错误;
B.反应热和反应物、生成物的能量有关,光照和点燃条件下的反应热是相同的,B正确;
C.由图可知,1mol氢气、氯气反应生成2mol氯化氢气体放出热量862kJ-679kJ=183kJ,故反应热化学方程式为,C正确;
D.由图可知,2mol气态氢原子的能量高于1mol氢气的能量,D正确。
故选A。
14.B
【分析】的燃烧热为,,的燃烧热为,,据此分析解题。
解析:A.燃烧热化学方程式中水的状态是液态,故A错误;
B.据分析可知,①;②;得,故B正确;
C.已知的燃烧热为,的燃烧热为,等质量和,的物质的量是的8倍,所以放出的热量多,故C错误;
D.常温常压下,氢气和氧气不饿能自发进行反应,故D错误;
故答案选B。
15.C
解析:由于CH3COOH为弱酸,属于弱电解质,与NaOH反应时边反应边电离,而电离是一个吸热反应,故可知反应放出的热量比反应少,即小于,而反应生成2molH2O,且硫酸根和钡离子结合成硫酸钡沉淀也是放热过程,则该反应放出的热量最多,故有小于小于,故答案为:C。
二、填空题
16.H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)ΔH=+159.5kJ·mol-1
解析:已知:Ⅰ:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH1=-92.4kJ·mol-1,Ⅱ:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH2=-393.8kJ·mol-1,Ⅲ:N2(g)+3H2(g)+C(s)+O2(g)H2NCOONH4(s)ΔH3=-645.7kJ·mol-1,根据盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ-Ⅲ得:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3=+159.5kJ·mol-1。
17.(1) 等于 小于
(2)+247
(3)
(4)
解析:(1)根据盖斯定律,等量的丙烷燃烧时,不管是一步完成还是多步完成,反应放出的热量相等;由于的,该反应是吸热反应,反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量;将题中所给热化学方程式依次编号为①②③④,根据盖斯定律,,得,所以,故答案为:等于;小于;;
(2)将已知3个热化学方程式依次标记为①②③,根据盖斯定律,得该催化重整反应的。
故答案为:+247。
(3)、、和的相对能量依次为、、和0,依据生成物总能量-反应物总能量可得。
故答案为:。
(4)已知:①;②;③;CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的化学方程式为,则利用盖斯定律,由可得。
故答案为:。
18. 180kJ 22kJ
解析:按照热力学第一定律△U=Q+W,所以W=△U-Q=240kJ-60kJ=180kJ,同理可知△U=Q+W=30kJ-8kJ=22kJ
19.CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51 kJ·mol-1
解析:已知:①CH3OH(g)+H2O(l)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+93.0 kJ·mol-1;②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1;③CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH=-38.19 kJ·mol-1;根据盖斯定律,②×3-①×2-③得CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51 kJ·mol-1;故答案为CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51 kJ·mol-1。
20.
解析:该反应为放热反应,因此反应物总能量高于生成物总能量,在图中绘制反应方向箭头,并标出反应物和生成物为。
21.(1)<
(2)409.0 kJ·mol -1
(3)2Cl2(g)+ 2H2O(g) +C(s)=4HCl(g) +CO2(g) ΔH= 一290 kJ·mol -1或其他合理形式
(4)98
(5)- 1214. 72
解析:(1)已知CH3OH(1)的燃烧热△H = - 238.6 kJ·mol-1,则有CH3OH(1)+ O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) △H = - 238.6 kJ·mol-1,因液态水变为水蒸气需要吸热, CH3OH(1)+ O2(g)=CO2(g) +2H2O(g) △H = -akJ·mol-1,则a<238.6;
(2)已知:H2(g)+ O2(g) H2O(g) △H = -241.8 kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为167.2 kJ·mol-1+241.8 kJ·mol-1=409.0 kJ·mol -1;
(3)Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,若有2 mol Cl2参与反应时释放出290 kJ热量,则反应的热化学方程式为:2Cl2(g)+ 2H2O(g) +C(s)=4HCl(g) +CO2(g) ΔH= 一290 kJ·mol -1;
(4)反应4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s)中转移电子数为12电子:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) △H = - 1176 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为;
(5)已知25℃、101 kPa时,1 g甲烷不完全燃烧生成CO和液态水时放出37.96 kJ热量,则2molCH4不完全燃烧生成CO和液态水时放出1214. 72kJ热量,故该条件下反应2CH4(g) +3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)的△H =- 1214. 72kJ·mol-1。
22.55 3a+b-c N2H4(l)+2 H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)ΔH =-644.25 kJ•mol-1,
解析:(1)由N2和H2合成1 mol NH3时可放出46.2 kJ/mol的热量,相应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol,焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,设N-H键的键能为x,则有948.9kJ/mol+3436.0kJ/mol-2x=-92.4 kJ/mol,x=391.55 kJ/mol;
(2)碳的燃烧热ΔH1=a kJ•mol-1,则有①C(s)+O2(g)=CO2 (g)ΔH1=a kJ•mol-1
又已知:②S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ•mol-1
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c kJ•mol-1
根据盖斯定律,①×3+②-③可得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) 的ΔH= 3ΔH1+ΔH2-ΔH3,故x=(3a+b-c);
(3)液态肼与双氧水反应产生氮气和水,反应为:N2H4+2 H2O2=N2+4H2O,可知0.4 mol液态肼和0.8 mol H2O2恰好完全反应,放出257.7 kJ的热量,则1 mol液态肼反应放出热量为:644.25 kJ;则该过程的热化学方程式为:N2H4(l)+2 H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)ΔH =-644.25 kJ•mol-1。
23.(1) 第三周期第IVA族 Si
(2)光导纤维(或制玻璃、晶体硅等)
(3)bc
(4)2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(s) △H=-269.0 kJ/mol
(5) 8H2SO4(浓)+2PH3P2O5+8SO2+11H2O 8 mol
解析:根据元素在周期表的相对位置,可知X位于第二周期,Y、Z、W位于第三周期。Z元素的最外层电子数是内层电子总数的,则Z核外电子排布是2、8、5,故Z为P元素,则X是C元素,Y是Si元素,W是S元素,然后根据元素周期律及物质性质分析解答。
(1)Y是Si元素,原子核外电子排布是2、8、4,根据元素原子结构与元素位置关系可知:Y位于元素周期表第三周期第IVA族;
同一周期元素,原子序数越大,原子半径越小;不同周期元素,原子核外电子层数越多,原子半径越大,则上述四种元素中原子半径最大的是Si元素,
(2)Y是Si元素,其氧化物SiO2能够使光线全反射,因此可以作光导纤维;也可以用于生产玻璃、制晶体硅等;
(3)a.W是S元素,S的氢化物H2S水溶液显酸性,Y是Si,Si的氢化物不显酸性,但不能根据元素简单氢化物的水溶液是否显酸性判断元素非金属性的强弱,应该根据该元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断,a错误;
b.元素的非金属性越强,其相应的简单氢化物的稳定性就越强。氢化物的稳定性:SiH4<H2S,所以可以证明元素的非金属性:S>Si,b正确;
c.元素的非金属性越强,其简单阴离子的还原性就越弱。简单阴离子的还原性:Si>S,可以说明元素的非金属性:S>Si,c正确;
故合理选项是bc;
(4)X是C,W是S,+2价的C的氧化物CO可以与+4价的S的氧化物SO2反应产生S、CO2,反应方程式为:2CO+SO2=2CO2+S,每反应产生1 mol S单质,放出热量是269.0 kJ,物质反应放出热量多少与物质的状态有关,则该反应的热化学方程式为:2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(s) △H=-269.0 kJ/mol;
(5)W的最高价氧化物对应的水化物是H2SO4,该物质具有强氧化性;Z的氢化物是PH3,该物质具有还原性,H2SO4可以氧化PH3,生成P2O5,H2SO4被还原为SO2,根据电子守恒、原子守恒,可得反应方程式为:8H2SO4(浓)+2PH3P2O5+8SO2+11H2O;
在该反应中每氧化2 mol PH3转移16 mol电子,则氧化1 mol PH3转移8 mol电子。
24.(1) 温度计 偏低 保温,防止热量流失
(2) 21℃ 0.8
(3) 向左上方移动
【分析】金属铜会传递热量,装置中碎泡沫塑料及泡沫塑料板能起到保温隔热的作用,减少实验过程中热量的散失;
解析:(1)由实验装置图可知,仪器b为温度计;金属铜会传递热量,若仪器a用环形铜制搅拌器代替环形玻璃搅拌器会造成热量散失,导致实验结果偏低;装置中碎泡沫塑料及泡沫塑料板能起到保温隔热的作用,减少实验过程中热量的散失,故答案为:温度计;偏低;保温,防止热量流失;
(2)由图可知,未加入稀硫酸时,溶液温度为21℃,说明实验环境温度是21℃;加入30mL硫酸时,溶液温度最高,说明酸碱恰好完全反应,则稀硫酸的浓度为=0.8mol/L,故答案为:21℃;0.8;
(3)由图可知,氢氧化钠溶液完全反应时生成n=cV=0.8mol/L×0.06L=0.048mol水,溶液温度升高△t= (28—21) ℃=7℃,则反应放出的热量Q=mc△t= (60+30)mL×1g/mL×10—3kg/g×4.2kJ•kg-1•℃-1×7℃=2.646kJ,则中和反应反应热△H=—=-55.1kJ/mol;若用浓硫酸代替稀硫酸,浓硫酸稀释时会放出热量,使反应后溶液的温度升高,且与氢氧化钠溶液反应消耗硫酸的体积会减小,所以M点将向左上方移动,故答案为:;左上方移动。
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