内容正文:
第一单元 化学反应的热效应
测试卷
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
第I卷 选择题(共40分)
一、单选题(20题,每题2分)
1.已知:S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1。某些化学键的键能数据如表所示:
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
S=S
H-S
键能/(kJ/mol)
436
243
431
255
339
下列说法正确的是
A.1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)反应生成HCl(g)时放出370 kJ热量
B.H2(g)与S2(s)反应生成H2S(g)的热化学方程式为2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1
C.反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和
D.1 mol H2S(g)分解吸收的热量比1 mol HCl(g)分解吸收的热量多,所以H2S(g)比HCl(g)稳定
2.已知化学反应的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是
A.该反应需要在加热条件下才能进行
B.每生成吸收的能量为
C.的总能量一定低于的总能量
D.断裂键和键,放出能量
3.SO2既是大气主要污染物之一,也是重要的工业原料。工业制硫酸时在接触室中以V2O5为催化剂,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.该反应的△H<0,△S>0
B.增大体系的压强能增大活化分子百分数,加快反应的速率
C.用V2O5催化时,反应①的速率大于反应②
D.温度升高,上述反应化学平衡常数增大
4.下列说法错误的是
A.在同一反应中,焓变和反应热的数值相等
B.有化学键破坏的一定是化学反应,且一定伴随着能量的变化
C.一个化学反应中,反应物的焓小于生成物的焓时,
D.反应体系向环境中释放能量,反应体系的焓会减小
5.下列有关化学反应与能量变化的说法正确的是
A.如图所示的化学反应中,生成物的能量之和大于反应物的能量之和
B.相同条件下,氢气和氧气反应生成液态水比生成等量的气态水放出的热量少
C.金刚石比石墨能量高,则金刚石稳定性较好
D.同温同压下,能量变化如图所示,则该反应为放热反应
6.化学反应的能量变化如图所示,则下列说法正确的是
A.过程1释放能量
B.过程2吸收能量
C.2molHCl(g)的总能量低于1mol和1mol的总能量
D.该反应是吸热反应
7.下列实验装置或操作能达到实验目的的是
A.分离I2和NH4Cl
B.验证非金属性:C>Si
C.测定中和反应的反应热
D.制备乙酸乙酯
A.A B.B C.C D.D
8.1,3-丁二烯()与HBr发生加成反应分两步:第一步:进攻1,3一丁二烯生成碳正离子();第二步:进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反应进程中的能量变化如图。
已知:① ; 。
②在0℃和40℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70:30和15:85。下列说法正确的是
A.
B.选择高效催化剂可加快1,2-加成和1,4-加成的反应速率,、均减小
C.1,2-加成产物比1,4-加成产物稳定
D.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率减小,1,4-加成正反应速率增大
9.常温常压下,与发生反应时,生成或的能量变化如图(反应物和生成物水略去),下列说法正确的是
A.加入催化剂后,生成的速率变慢,单位时间内生成量变多
B.加入催化剂后,生成的热效应变大,生成的热效应变小
C.完全燃烧生成液态水和二氧化碳放出的热量
D.生成的热化学方程式为
10.已知:、、的标准燃烧热依次为,、。下列说法正确的是
A.三种物质中,热值最大
B.
C.断裂1molH—H键放出285.8kJ能量
D.乙炔燃烧的热化学方程式为
11.下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A.可知氢气的燃烧热为
B.已知C(石墨,s)C(金刚石,s),则金刚石比石墨稳定
C.含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则该反应的热化学方程式为:
D.已知;;则
12.各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是
物质
A.
B.
C.
D.
13.通过以下反应均可获取H2.下列有关说法正确的是
①催化电解水制氢:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6 kJ/mol
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ/mol
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) = CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1 kJ/mol
A.由反应①可知H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ/mol
B.反应CH4(g) = C(s)+2H2(g) 为放热反应
C.若反应②使用催化剂,ΔH2减小
D.反应2C(s)+ O2(g) = 2CO(g) 的反应热ΔH=-309 kJ/mol
14.下列选项正确的是
A.图①可表示晶体与晶体反应的能量变化
B.图②中△H表示碳的燃烧热
C.若用铜丝代替图③仪器a进行相应的实验操作,测得中和热△H偏大
D.图④表示实验的环境温度为20℃,将物质的量浓度相等、体积分别为、的、NaOH溶液混合,混合液的最高温度随V(NaOH)的变化(已知)
15.下列有关化学反应与能量的说法错误的是
A.吸热反应是由于反应物的总能量比生成物的总能量低
B.液氧和煤油反应是放热反应
C.碳生成一氧化碳的燃烧热是111kJ/mol
D.氢分子(H-H)变成2个H需吸收能量
16.下列有关热化学方程式的评价合理的是。
选项
实验事实
热化学方程式
评价
A
若H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1,将稀硫酸和NaOH溶液混合
H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1
正确
B
醋酸和稀NaOH溶液混合
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1
不正确,因为醋酸的状态为“l”,而不是“aq”
C
160 g SO3气体与足量液态水反应生成H2SO4放出热量260.6 kJ
SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq) ΔH=-130.3 kJ· mol-1
不正确,因为反应热ΔH=-260.6 kJ· mol-1
D
1 mol C6H14(l)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出2082 kJ的热量
2C6H14(l)+19O2(g)=12CO2(g)+14H2O(l) ΔH=-4164 kJ· mol-1
正确
A.A B.B C.C D.D
17.几种物质的能量关系如图所示。下列说法正确的是
A.C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-965.1 kJ·mol-1
B.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=+221.2 kJ·mol-1
C.由图可知,甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1
D.通常由元素最稳定的单质生成1 mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准生成焓,由图可知,CH4(g)的标准生成焓为+74.8 kJ·mol-1
18.下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.已知: △H>0,则比稳定
B.已知:在和下,甲烷的燃烧热,则甲烷燃烧热的热化学反应方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H= -890.3kJ/mol
C.已知:;将1molN2和过量的H2充分反应,放出热量92.4kJ
D.在稀溶液中, 。向1L 1mol/L NaOH溶液中加入浓硫酸,恰好完全反应的热效应为,则△H1>△H2
19.在标准压强101kPa、298K下,由最稳定的单质生成1mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用符号表示。部分物质的如图所示,已知:、、的标准摩尔生成焓为0,下列有关判断正确的是
A.根据图中信息,可判断热稳定性:
B.;ΔH >-483.6kJ·mol-1
C.2mol的键能小于1mol与1mol的键能之和
D.燃烧热的热化学方程式为 ΔH =-534.2kJ·mol-1
20.下列有关说法正确的是
A.已知HI(g) H2(g)+I2(s) H=-26.5 kJ·mol-1,由此可知1 mol HI气体在密闭容器中充分分解后可以放出26.5 kJ的热量
B.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H= -571.6 kJ·mol-1,则氢气的燃烧热为H=-285.8 kJ·mol-1
C.已知C(s)+O2(g)=CO2(g) H1,C(s)+O2(g)=CO(g) H2,则H1<H2
D.含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) H=-57.4 kJ·mol-1
第Ⅱ卷 解答题(共60分)
二、解答题
21.(14分)联氨(分子式为)可用来制药,也用作火箭燃料,联氨作为高能燃料与氧气反应的化学方程式为。
回答下列问题:
(1)写出联氨的结构式: 。
(2)该反应过程的能量变化如图所示,则该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)恒温恒容时,下列措施能使该反应正反应速率增大的是___________(填选项字母,下同)。
A.增加的浓度 B.选择高效催化剂
C.充入氩气 D.及时分离出
(4)下列情况能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。
A.
B.恒温恒容时,混合气体的压强不再随时间变化
C.的物质的量不再变化
D.、、和四者的浓度之比为
(5)一定温度下,在容积为的恒温密闭容器中通入和,反应过程中部分物质的物质的量随反应时间的变化如图所示。
①时, (填“>”“<”或“=”)。
②用的浓度变化表示内反应的平均速率是 (计算结果保留一位小数,下同)。
③反应达到平衡时,的转化率为 %。
22.(14分)I.2024年4月25日“神舟十八号”载人飞船发射,飞行一段时间后与“天宫”空间站成功对接。空间站用水的一种制取方法是在催化剂作用下通过“萨巴蒂尔反应”]制取。图甲表示此反应过程中的能量变化。一定温度下,向容积为的密闭容器中通入和,反应过程中部分物质的浓度变化如图乙所示。
(1)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”),在较低温度下不利于该反应制取水的原因是 (不考虑化学平衡的移动)。
(2)图乙中B曲线代表物质 (填化学式),m点正反应速率 n点逆反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)图乙中m、n、p、q四点达到化学平衡状态的是 ;其中p点 。
II.研究不同的催化剂和温度对“萨巴蒂尔反应”的影响。往三个恒容密闭容器中充入和,分别在催化剂I、II、III及不同温度下发生该反应,测得时甲烷浓度随温度变化关系如下图。
(4)通过对比催化剂I、II、III曲线的变化可知催化效果最好的是催化剂 (填“I”、“II”或“III”),a、b、c三点中,生成甲烷反应速率最快的是 (填“a”、“b”或“c”)。
(5)时,在催化剂I作用下,内平均反应速率 。
23.(10分)2020年3月26日,我国在南海成功实现了可燃冰的第二轮试采。可燃冰分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,是天然气与水形成的冰样结晶物,如果能实现商业化开采,将会大大改变我国的能源结构,减少对石油资源的依赖。
已知:ⅰ.条件下,1.6克甲烷完全燃烧生成二氧化碳和气态水放出能量。
ⅱ.键能是指共价键解离成气态原子A和气态原子B所吸收的能量。常见共价键的键能数据如下表:
共价键
键能
413
498
464
(1)可燃冰形成的条件是 (填序号)
a.高温、高压 b.高温、低压 c.低温、高压 d.低温、低压
(2)①写出甲烷完全燃烧生成二氧化碳和气态水的热化学方程式 。
②估算二氧化碳分子中的键能为 。
(3)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯度氢气的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为和,其物质的量之比为,甲烷和水蒸气反应的方程式为 。
②反应器中还存在如下反应:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
ⅲ为积炭反应,利用和计算时,还需要利用 反应的。
24.(12分)深入研究含碳、氮元素物质的转化有着重要的实际意义。
Ⅰ.合成尿素[]:一种合成尿素反应的机理及能量(单位:)变化如图,表示过渡态。
(1)合成尿素总反应的热化学方程式为 。(已知,)
(2)若向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的和,发生(1)中反应,下列叙述能说明反应已经达到平衡状态的是 (填标号)。
a.的体积分数不再变化 b.化学平衡常数不变
c. d.体系中气体的密度不变
(3)如下图为使用不同催化剂①、②、③时,反应至相同时间,容器中尿素的物质的量随温度变化的曲线,点 (“是”或“不是”)平衡状态,以上曲线②下降的原因可能是 (答出一点即可)。
Ⅱ.处理大气污染物
(4)已知、在催化剂的表面进行两步反应转化为无毒的气体,第一步反应为;则第二步反应为 。
(5)已知:反应的速率方程为,为速率常数,主要与温度、活化能有关。为提高反应速率,可采取的措施是 (填标号)。
a.升温 b.恒容时,再充入 c.改用高效催化剂 d.恒压时,再充入
25.(10分)用生产某些含氯有机物时会产生副产物。利用反应A,可实现氯的循环利用。
反应A:
已知:i.反应A中,被氧化,放出的热量。
ii.
(1)的电子式是 。
(2)反应A的热化学方程式是 。
(3)断开键与断开键所需能量相差为 。
(4)请回答:
参加反应的物质及状态
分子中的化学键断裂时需要吸收的能量
436
a
369
,蒸发需要吸收的能量为,则上表中a的数值为: 。
(5)已知甲烷的燃烧热为 ,
,则甲烷脱硝反应:
。
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第一单元 化学反应的热效应
测试卷
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
第I卷 选择题(共40分)
一、单选题(20题,每题2分)
1.已知:S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1。某些化学键的键能数据如表所示:
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
S=S
H-S
键能/(kJ/mol)
436
243
431
255
339
下列说法正确的是
A.1 mol H2(g)与2 mol Cl2(g)反应生成HCl(g)时放出370 kJ热量
B.H2(g)与S2(s)反应生成H2S(g)的热化学方程式为2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1
C.反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和
D.1 mol H2S(g)分解吸收的热量比1 mol HCl(g)分解吸收的热量多,所以H2S(g)比HCl(g)稳定
【答案】C
【解析】A.反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的ΔH=E(Cl—Cl)+E(H—H)-2E(H—Cl)=(243 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1)-2×431 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1,当2 mol Cl2(g)与1 mol H2(g)反应时,只有1 mol Cl2(g)参加反应,所以放出的热量为183 kJ,A错误;
B.根据表中键能数据可得热化学方程式:2H2(g)+S2(g)=2H2S(g) ΔH=-229 kJ·mol-1,结合S2(s)=S2(g) ΔH=+4.5 kJ·mol-1可得热化学方程式:2H2(g)+S2(s)=2H2S(g) ΔH=-224.5 kJ·mol-1,B错误;
C.对于一个化学反应来说,它的反应焓变可以通过反应物和生成物之间的键能差来计算。具体地,反应焓变等于所有生成物键能的总和减去所有反应物键能的总和。这个公式可以表示为:反应的焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,C正确;
D.由于H—Cl的键能大于H—S,所以HCl(g)比H2S(g)稳定,D错误;
故选C。
2.已知化学反应的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是
A.该反应需要在加热条件下才能进行
B.每生成吸收的能量为
C.的总能量一定低于的总能量
D.断裂键和键,放出能量
【答案】B
【解析】A.反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无关,从图象可以看出反应是吸热反应,但不能确定该反应是否需要在加热条件下才能进行,A错误;
B.依据图象分析,1molA2和1molB2反应生成2molAB,每生成2molAB(g)吸收(a-b)kJ热量,B正确;
C.1molA2和1molB2的总能量低于2molAB的能量,但A2的总能量不一定低于AB的总能量,C错误;
D.依据图象分析,断裂键和键,吸收能量,D错误;
故选B。
3.SO2既是大气主要污染物之一,也是重要的工业原料。工业制硫酸时在接触室中以V2O5为催化剂,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.该反应的△H<0,△S>0
B.增大体系的压强能增大活化分子百分数,加快反应的速率
C.用V2O5催化时,反应①的速率大于反应②
D.温度升高,上述反应化学平衡常数增大
【答案】C
【解析】A.根据图示可知:反应物总能量比生成物的总能量高,发生反应时会放出热量,所以反应热△H<0;该反应的正反应是气体体积减小的反应,则△S<0,A错误;
B.增大体系的压强能增大单位体积内分子总数,增大单位体积内活化分子数目,但使单位体积内活化分子百分数不变,由于单位体积内活化分子数目增加,分子之间的有效碰撞次数增加,因而能够加快反应的速率,B错误;
C.根据图示可知:反应①的活化能远小于反应②的活化能。反应的活化能越大,反应发生需消耗的能量就越高,该反应速率越慢。因此用V2O5催化时,活化能小反应①的速率大于活化能大的反应②的化学反应速率,C正确;
D.该反应的正反应是气体体积减小放热反应。在其它条件不变时,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,导致反应化学平衡常数减小,D错误;
故合理选项是C。
4.下列说法错误的是
A.在同一反应中,焓变和反应热的数值相等
B.有化学键破坏的一定是化学反应,且一定伴随着能量的变化
C.一个化学反应中,反应物的焓小于生成物的焓时,
D.反应体系向环境中释放能量,反应体系的焓会减小
【答案】B
【解析】A.在同一反应中在恒压条件下,焓变与反应热数值是相等的,A正确;
B.许多物质的溶解都伴随着化学键的破坏,但不属于化学变化,如氯化钠的溶解,有离子键的破坏但不属于化学变化,B错误;
C.一个化学反应中,反应物的焓大于生成物的焓时,反应放热,ΔH<0,反应物的焓小于生成物的焓时,反应吸热,ΔH>0,C正确;
D.反应体系从环境吸收能量,反应体系的焓会增大,反应体系向环境中释放能量,反应体系的焓会减小,D正确;
故选B。
5.下列有关化学反应与能量变化的说法正确的是
A.如图所示的化学反应中,生成物的能量之和大于反应物的能量之和
B.相同条件下,氢气和氧气反应生成液态水比生成等量的气态水放出的热量少
C.金刚石比石墨能量高,则金刚石稳定性较好
D.同温同压下,能量变化如图所示,则该反应为放热反应
【答案】D
【解析】A.根据图示可看出,生成物的能量之和小于反应物的能量之和,A错误;
B.相同条件下,液态水的能量低于气态水,则氢气和氧气反应生成液态水比生成等量气态水放出的热量多,B错误;
C.物质能量越低越稳定,金刚石比石墨能量高,则石墨稳定性较好,C错误;
D.同温同压下,若H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 能量变化如图所示,即反应物能量之和大于生成物能量之和,则该反应为放热反应,D正确。
答案为:D。
6.化学反应的能量变化如图所示,则下列说法正确的是
A.过程1释放能量
B.过程2吸收能量
C.2molHCl(g)的总能量低于1mol和1mol的总能量
D.该反应是吸热反应
【答案】C
【解析】A.过程1是断键的过程,吸收能量,故A错误;
B.过程2是成键过程,释放能量,故B错误;
C.由图可知,2molHCl(g)的总能量低于1mol和1mol的总能量,故C正确;
D.由图可知,该反应是放热反应,故D错误;
答案选C。
7.下列实验装置或操作能达到实验目的的是
A.分离I2和NH4Cl
B.验证非金属性:C>Si
C.测定中和反应的反应热
D.制备乙酸乙酯
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【解析】A.I2易升华,NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,NH3和HCl遇冷后又生成NH4Cl,故用图示装置不能分离I2和NH4Cl,A不合题意;
B.盐酸易挥发,干扰H2CO3和Na2SiO3的反应,也即干扰H2CO3和H2SiO3酸性强弱比较,则不能验证非金属性:C>Si,B不合题意;
C.图示装置仪器齐全,保温效果较好,可用于测定中和反应的反应热,C符合题意;
D.乙酸乙酯在NaOH溶液中能够完全水解,故制备乙酸乙酯时应该将制得的乙酸乙酯通入到饱和碳酸钠溶液中而不是NaOH溶液中,D不合题意;
故答案为:C。
8.1,3-丁二烯()与HBr发生加成反应分两步:第一步:进攻1,3一丁二烯生成碳正离子();第二步:进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反应进程中的能量变化如图。
已知:① ; 。
②在0℃和40℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70:30和15:85。下列说法正确的是
A.
B.选择高效催化剂可加快1,2-加成和1,4-加成的反应速率,、均减小
C.1,2-加成产物比1,4-加成产物稳定
D.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率减小,1,4-加成正反应速率增大
【答案】A
【解析】A. 根据盖斯定律,焓变只与反应的起点和终点有关,∣ΔH1∣<∣ΔH2∣,两个反应均为放热反应,所以,ΔH1<0,ΔH2<0,所以,ΔH1>ΔH2,故A正确;
B. 选择高效催化剂可加快1,2-加成和1,4-加成的反应速率,、均不变,故B错误;
C. 能量越低越稳定,由图像之,1,4-加成产物的能量低,更稳定,1,2-加成产物比1,4-加成产物稳定性差,故C错误;
D. 从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率、1,4-加成正反应速率均增大,故D错误;
故选A。
9.常温常压下,与发生反应时,生成或的能量变化如图(反应物和生成物水略去),下列说法正确的是
A.加入催化剂后,生成的速率变慢,单位时间内生成量变多
B.加入催化剂后,生成的热效应变大,生成的热效应变小
C.完全燃烧生成液态水和二氧化碳放出的热量
D.生成的热化学方程式为
【答案】A
【解析】A.催化剂能加快反应速率,而催化剂的加入使得生成CO、HCHO的活化能均降低,但生成HCHO时活化能更低,因此反应更易生成HCHO,生成的CO减少,导致生成的速率变慢,同时单位时间内HCHO产量增大,故A正确;
B.催化剂改变反应的历程,活化能降低,化学反应热效应不变,故B错误;
C.图中所示可得出热化学方程式有,所求为,但通过题中所得的是甲醇不完全燃烧所放出的热量,因此完全燃烧所放出的热量大于393kJ,故C错误;
D.热化学方程式应该标明物质的聚集状态,应该表示为,故D错误;
故答案选A。
10.已知:、、的标准燃烧热依次为,、。下列说法正确的是
A.三种物质中,热值最大
B.
C.断裂1molH—H键放出285.8kJ能量
D.乙炔燃烧的热化学方程式为
【答案】A
【解析】A.单位质量(或体积)的燃料完全燃烧时所放出的热量称为热值,1g的H2完全燃烧放出kJ,1g的C2H2完全燃烧放出的热量为kJ,1g的C2H4完全燃烧放出的热量为kJ,故三种物质中,H2热值最大,A正确;
B.根据题意可知,,,,则①+②-③得,ΔH=-1299.6-285.8+1411.0=-174.4kJ⋅mol−1,B错误;
C.断开H-H键要吸热,且数值也不是285.8kJ,C错误;
D.乙炔燃烧的热化学方程式为ΔH=−1299.6kJ⋅mol−1,D错误;
故选A。
11.下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A.可知氢气的燃烧热为
B.已知C(石墨,s)C(金刚石,s),则金刚石比石墨稳定
C.含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则该反应的热化学方程式为:
D.已知;;则
【答案】D
【解析】A.氢气燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量,根据,可知氢气的燃烧热为,故A错误;
B.已知C(石墨,s)C(金刚石,s),金刚石的能量大于石墨,则石墨比金刚石稳定,故B错误;
C.含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则该反应的热化学方程式为:,故C错误;
D.已知;;碳完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量,则,故D正确;
选D。
12.各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是
物质
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】在一定条件下,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量称为燃烧热,据此解答。
【解析】依据燃烧热可知:
①
②
③
A.H2O(l)→H2O(g),需要吸收热量,则 ,A错误;
B.依据盖斯定律可知③-②-①即得到 ,B错误;
C.氢气的燃烧热为285.8kJ/mol,则 ,C错误;
D.根据燃烧热的概念可知 ,D正确;
故答案选D。
13.通过以下反应均可获取H2.下列有关说法正确的是
①催化电解水制氢:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6 kJ/mol
②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g) ΔH2=+131.3 kJ/mol
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) = CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1 kJ/mol
A.由反应①可知H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ/mol
B.反应CH4(g) = C(s)+2H2(g) 为放热反应
C.若反应②使用催化剂,ΔH2减小
D.反应2C(s)+ O2(g) = 2CO(g) 的反应热ΔH=-309 kJ/mol
【答案】A
【解析】A.H2的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量,由反应①可知H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ/mol,故A正确;
B.CH4(g) = C(s)+2H2(g)是分解反应,反应CH4(g) = C(s)+2H2(g) 为吸热反应,故B错误;
C.催化剂不能改变反应物和生成物的能量,若反应②使用催化剂,ΔH2不变,故C错误;
D.根据盖斯定律②×2-①得反应2C(s)+ O2(g) = 2CO(g) 的反应热ΔH=+131.3 kJ/mol×2-571.6 kJ/mol=-309 kJ/mol,故D正确;
选A。
14.下列选项正确的是
A.图①可表示晶体与晶体反应的能量变化
B.图②中△H表示碳的燃烧热
C.若用铜丝代替图③仪器a进行相应的实验操作,测得中和热△H偏大
D.图④表示实验的环境温度为20℃,将物质的量浓度相等、体积分别为、的、NaOH溶液混合,混合液的最高温度随V(NaOH)的变化(已知)
【答案】C
【解析】A. 图示中反应物的总能量比生成物高,表示的反应为放热反应,而晶体与晶体反应是吸热过程,故A错误;
B. 碳的燃烧热是指1molC完全燃烧生成二氧化碳放出的热量,图中C的燃烧产物是CO,表示的不是碳的燃烧热,故B错误;
C. 若用铜丝代替图③仪器a进行相应的实验操作,会引起热量散失,测得中和热△H偏大,故C正确;
D. 酸碱中和反应为放热反应,物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合,V1+V2=60mL,则V1=20mL,V2=40mL时硫酸与氢氧化钠恰好完全反应,放出的热量最多,即横坐标为40时的温度应该最高,实际反应与图象不符,故D错误;
故选C。
15.下列有关化学反应与能量的说法错误的是
A.吸热反应是由于反应物的总能量比生成物的总能量低
B.液氧和煤油反应是放热反应
C.碳生成一氧化碳的燃烧热是111kJ/mol
D.氢分子(H-H)变成2个H需吸收能量
【答案】C
【解析】A.吸热反应的反应物的总能量比生成物的总能量低,A正确;
B.液氧和煤油反应属于燃烧反应,是放热反应,B正确;
C.在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定产物时所放出的热量是燃烧热,碳生成一氧化碳的不能表示燃烧热,C错误;
D.氢分子(H-H)变成2个H,为断键过程,需吸收能量,D正确;
故选C。
16.下列有关热化学方程式的评价合理的是。
选项
实验事实
热化学方程式
评价
A
若H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1,将稀硫酸和NaOH溶液混合
H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1
正确
B
醋酸和稀NaOH溶液混合
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1
不正确,因为醋酸的状态为“l”,而不是“aq”
C
160 g SO3气体与足量液态水反应生成H2SO4放出热量260.6 kJ
SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq) ΔH=-130.3 kJ· mol-1
不正确,因为反应热ΔH=-260.6 kJ· mol-1
D
1 mol C6H14(l)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出2082 kJ的热量
2C6H14(l)+19O2(g)=12CO2(g)+14H2O(l) ΔH=-4164 kJ· mol-1
正确
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.将稀硫酸和NaOH溶液混合生成2 mol水时发生反应的热化学方程式为H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=-114.6 kJ· mol-1,A项错误;
B.因醋酸是弱酸,电离时需要吸热,所以反应热ΔH>-57.3 kJ· mol-1,即CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH>-57.3 kJ· mol-1,B项错误;
C.因160 g (2 mol)SO3气体与适量水恰好完全反应生成H2SO4,放出热量260.6 kJ,则1 mol SO3气体与适量水恰好完全反应生成H2SO4,放出热量130.3 kJ,热化学方程式为SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq) ΔH=-130.3 kJ· mol-1,C项错误;
D.1 mol C6H14(l)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出2082 kJ的热量,则发生反应的热化学方程式为2C6H14(l)+19O2(g)=12CO2(g)+14H2O(l)ΔH=-4164 kJ· mol-1,D项正确;
故选D。
17.几种物质的能量关系如图所示。下列说法正确的是
A.C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-965.1 kJ·mol-1
B.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=+221.2 kJ·mol-1
C.由图可知,甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1
D.通常由元素最稳定的单质生成1 mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准生成焓,由图可知,CH4(g)的标准生成焓为+74.8 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】A.根据能量关系,无法计算出C和O2生成CO2的焓变,故A错误;
B.根据能量关系,CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=(854.5-965.1)kJ·mol-1=-110.6 kJ·mol-1,故B错误;
C.燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,根据图可知,甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,故C正确;
D.该反应为化合反应,属于放热反应,即CH4(g)的标准生成焓为(890.3-965.1)kJ·mol-1=-74.8 kJ·mol-1,故D错误;
故选C。
18.下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.已知: △H>0,则比稳定
B.已知:在和下,甲烷的燃烧热,则甲烷燃烧热的热化学反应方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H= -890.3kJ/mol
C.已知:;将1molN2和过量的H2充分反应,放出热量92.4kJ
D.在稀溶液中, 。向1L 1mol/L NaOH溶液中加入浓硫酸,恰好完全反应的热效应为,则△H1>△H2
【答案】D
【解析】A. △H>0,反应吸热,说明能量低,更稳定,故A错误;
B.燃烧热指的是生成指定状态物质的反应,不是气态水,应该是液态水,故B错误;
C.将1molN2和过量的H2在此条件下充分反应,以氢气为标准计算,但是放出92.4kJ指的是完全反应,合成氨为可逆反应,进行不完全,故C错误;
D.浓硫酸溶于水放出热量且△H<0,故△H1>△H2,故D正确;
答案选D。
19.在标准压强101kPa、298K下,由最稳定的单质生成1mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用符号表示。部分物质的如图所示,已知:、、的标准摩尔生成焓为0,下列有关判断正确的是
A.根据图中信息,可判断热稳定性:
B.;ΔH >-483.6kJ·mol-1
C.2mol的键能小于1mol与1mol的键能之和
D.燃烧热的热化学方程式为 ΔH =-534.2kJ·mol-1
【答案】C
【解析】A.的标准摩尔生成焓为,的标准摩尔生成焓为,和反应生成放热,而生成吸热,则的能量比低,热稳定性:,A错误;
B.由图中信息知: ,因为的能量低于,所以,B错误;
C.的标准摩尔生成焓为,则 ,由反应物的总键能-生成物的总键能,则的键能小于与的键能之和,C正确;
D.标准燃烧热的热化学方程式为,标准摩尔生成焓为,标准摩尔生成焓为,可以求出 ,因为的能量低于,D错误;
故答案选C。
20.下列有关说法正确的是
A.已知HI(g) H2(g)+I2(s) H=-26.5 kJ·mol-1,由此可知1 mol HI气体在密闭容器中充分分解后可以放出26.5 kJ的热量
B.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H= -571.6 kJ·mol-1,则氢气的燃烧热为H=-285.8 kJ·mol-1
C.已知C(s)+O2(g)=CO2(g) H1,C(s)+O2(g)=CO(g) H2,则H1<H2
D.含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) H=-57.4 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】A.可逆反应中不能完全转化,且物质的量与热量成正比,则1 mol HI气体在密闭容器中充分分解后放出热量小于26.5 kJ,故A错误;
B.燃烧热中生成的水为液态,由2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-571.6 kJ·mol-1,不能确定氢气的燃烧热,故B错误;
C.燃烧为放热反应,焓变为负,且完全燃烧放热多,则生成二氧化碳时放热多,可知H1<H2,故C正确;
D.n(NaOH)=20.0g÷40g/mol=0.5mol,可知稀的强酸与强碱反应放热为28.7kJ÷0.5=57.4kJ,中和反应放热,且醋酸电离吸热,则NaOH(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) H>-57.4 kJ·mol-1,故D错误;
故选C。
第Ⅱ卷 解答题(共60分)
二、解答题
21.(14分)联氨(分子式为)可用来制药,也用作火箭燃料,联氨作为高能燃料与氧气反应的化学方程式为。
回答下列问题:
(1)写出联氨的结构式: 。
(2)该反应过程的能量变化如图所示,则该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)恒温恒容时,下列措施能使该反应正反应速率增大的是___________(填选项字母,下同)。
A.增加的浓度 B.选择高效催化剂
C.充入氩气 D.及时分离出
(4)下列情况能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。
A.
B.恒温恒容时,混合气体的压强不再随时间变化
C.的物质的量不再变化
D.、、和四者的浓度之比为
(5)一定温度下,在容积为的恒温密闭容器中通入和,反应过程中部分物质的物质的量随反应时间的变化如图所示。
①时, (填“>”“<”或“=”)。
②用的浓度变化表示内反应的平均速率是 (计算结果保留一位小数,下同)。
③反应达到平衡时,的转化率为 %。
【答案】(1)(2分)
(2)放热(2分)
(3)AB(2分)
(4)BC(2分)
(5) > (2分) 0.8 (2分) 66.7(2分)
【解析】(1)
1个联氨分子中含有4个N-H键和1个N-N键,结构式为;
(2)该反应物总能量高于生成物总能量,是放热反应;
(3)A.恒温恒容时,增加O2的浓度能增加活化分子数,可以加快化学反应速率,故A符合题意;B.选择高效催化剂能降低活化能,能加快化学反应速率,故B符合题意;C.恒温恒容充入氩气对反应物和生成物的浓度无影响,所以不会加快化学反应速率,故C不符合题意;D.及时分离出H2O会降低逆反应的反应速率,不会加快正反应速率,故D不符合题意;故答案:AB;
(4)A.由速率之比等于系数比,才能说明反应达到平衡状态,A错误;
B.恒温恒容时,该反应的气体分子数增大,压强随着反应进行而增大,当混合气体的压强不再随时间变化,说明反应达到平衡,B正确;
C.的物质的量不再变化,即氮气的消耗速率等于生成速率,反应达到平衡状态,C正确;
D.、、和四者的浓度之比为与起始加入量和转化率有关,在反应过程中可能会出现该比值,不能说明反应达到平衡,D错误;
故选BC;
(5)①后反应物的物质的量仍在减少,说明反应正向进行,>;
②用的浓度变化表示内反应的平均速率是 ;
③反应达到平衡时,氮气的物质的量增加了8mol,则氧气消耗了8mol,的转化率为。
22.(14分)I.2024年4月25日“神舟十八号”载人飞船发射,飞行一段时间后与“天宫”空间站成功对接。空间站用水的一种制取方法是在催化剂作用下通过“萨巴蒂尔反应”]制取。图甲表示此反应过程中的能量变化。一定温度下,向容积为的密闭容器中通入和,反应过程中部分物质的浓度变化如图乙所示。
(1)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”),在较低温度下不利于该反应制取水的原因是 (不考虑化学平衡的移动)。
(2)图乙中B曲线代表物质 (填化学式),m点正反应速率 n点逆反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)图乙中m、n、p、q四点达到化学平衡状态的是 ;其中p点 。
II.研究不同的催化剂和温度对“萨巴蒂尔反应”的影响。往三个恒容密闭容器中充入和,分别在催化剂I、II、III及不同温度下发生该反应,测得时甲烷浓度随温度变化关系如下图。
(4)通过对比催化剂I、II、III曲线的变化可知催化效果最好的是催化剂 (填“I”、“II”或“III”),a、b、c三点中,生成甲烷反应速率最快的是 (填“a”、“b”或“c”)。
(5)时,在催化剂I作用下,内平均反应速率 。
【答案】(1) 放热(1分) 温度低反应速率慢(1分)
(2) H2(1分) 大于(1分)
(3) n、q (2分) (2分)
(4) I (2分) c(2分)
(5)(2分)
【解析】(1)根据图象反应前后能量降低,故为放热反应,在较低温度下不利于该反应制取水的原因是温度降低,化学反应速率慢,单位时间内生成的水少;
(2)图乙中A、C的物质的量增加为生成物,B的物质的量减少为反应物,,,,则B代表H2,A代表水;在40min时达到平衡,m点未达到平衡,继续向正向反应,m点正反应速率大于n点逆反应速率;
(3)在40min时达到平衡,图乙中m、n、p、q四点达到化学平衡状态的是n、q;的密闭容器中通入和列三段式:其中p点1-4x=2x,x=,;
(4)相同时间内,速率最快的,催化剂的效果最好,通过对比催化剂I、II、III曲线的变化可知催化效果最好的是催化剂I;温度越高,速率最快,则c的温度最高,速率最快;
(5)时,在催化剂I作用下甲烷浓度为0.7,
23.(10分)2020年3月26日,我国在南海成功实现了可燃冰的第二轮试采。可燃冰分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,是天然气与水形成的冰样结晶物,如果能实现商业化开采,将会大大改变我国的能源结构,减少对石油资源的依赖。
已知:ⅰ.条件下,1.6克甲烷完全燃烧生成二氧化碳和气态水放出能量。
ⅱ.键能是指共价键解离成气态原子A和气态原子B所吸收的能量。常见共价键的键能数据如下表:
共价键
键能
413
498
464
(1)可燃冰形成的条件是 (填序号)
a.高温、高压 b.高温、低压 c.低温、高压 d.低温、低压
(2)①写出甲烷完全燃烧生成二氧化碳和气态水的热化学方程式 。
②估算二氧化碳分子中的键能为 。
(3)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯度氢气的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为和,其物质的量之比为,甲烷和水蒸气反应的方程式为 。
②反应器中还存在如下反应:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
ⅲ为积炭反应,利用和计算时,还需要利用 反应的。
【答案】(1)c(2分)
(2) CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ/mol (2分) 797(2分)
(3) CH4+2H2O 4H2+CO2 (2分) C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g) (2分)
【解析】(1)可燃冰是天然气和水在海底300~3000米的深度形成的固体,是低温高压条件下许多天然气被包进水分子中,在海底的低温(2~5℃)与压力下结晶,可燃冰形成的条件是低温、高压;故答案为:c;
(2)①条件下,1.6克甲烷完全燃烧生成二氧化碳和气态水放出能量,1mol甲烷反应燃烧反应的△H==-802kJ/mol;反应的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ/mol。故答案为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-802kJ/mol;
②反应热△H=反应物总键能-生成物总键能=4×413kJ/mol+2×498kJ/mol-2EC=O-464kJ/mol×4=-802kJ/mol,EC=O=797kJ/mol,估算二氧化碳分子中的键能为797。故答案为:797;
(3)①反应物为CH4和H2O(g),生成物为H2和CO2,且物质的量之比为4∶1,据此结合质量守恒定律,CH4+2H2O 4H2+CO2,故答案为:CH4+2H2O 4H2+CO2;
②根据盖斯定律,ⅰ式+ⅱ式可得:CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH1+ΔH2,则(ⅰ式+ⅱ式)-ⅲ式可得:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH;ⅰ式-ⅱ式可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH1-ΔH2,则(ⅰ式-ⅱ式)-ⅲ式可得:C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH。因此,要求反应ⅲ式的ΔH3,还必须利用反应C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g)的ΔH。故答案为:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g)。
24.(12分)深入研究含碳、氮元素物质的转化有着重要的实际意义。
Ⅰ.合成尿素[]:一种合成尿素反应的机理及能量(单位:)变化如图,表示过渡态。
(1)合成尿素总反应的热化学方程式为 。(已知,)
(2)若向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的和,发生(1)中反应,下列叙述能说明反应已经达到平衡状态的是 (填标号)。
a.的体积分数不再变化 b.化学平衡常数不变
c. d.体系中气体的密度不变
(3)如下图为使用不同催化剂①、②、③时,反应至相同时间,容器中尿素的物质的量随温度变化的曲线,点 (“是”或“不是”)平衡状态,以上曲线②下降的原因可能是 (答出一点即可)。
Ⅱ.处理大气污染物
(4)已知、在催化剂的表面进行两步反应转化为无毒的气体,第一步反应为;则第二步反应为 。
(5)已知:反应的速率方程为,为速率常数,主要与温度、活化能有关。为提高反应速率,可采取的措施是 (填标号)。
a.升温 b.恒容时,再充入 c.改用高效催化剂 d.恒压时,再充入
【答案】(1) (2分)
(2)(2分)
(3) 不是 (2分) 随着温度升高,催化剂活性降低(或发生副反应) (2分)
(4)(2分)
(5)(2分)
【解析】(1)合成尿素总反应的热化学方程式为 ;故答案为: 。
(2)a.正向反应,二氧化碳的体积分数不断减小,当的体积分数不再变化,说明达到平衡,故a符合题意;b.温度不变,化学平衡常数始终不变,不能作为判断平衡的标志,故b不符合题意;c.,一个正向反应,一个逆向反应,但速率之比不等于计量系数之比,故c不符合题意;d.密度等于质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,因此当体系中气体的密度不变,不能作为判断平衡标志,故d不符合题意;综上所述,答案为:a。
(3)根据图中信息得到催化剂③催化效果最好,使用不同催化剂反应至相同时间时,A点不是最大,则A点没有达到平衡状态,催化剂存在活化温度,在火花温度时催化效率较高,由图中尿素物质的量变化趋势可知,温度在以上时,尿素下降的原因可能有温度升高,催化剂的催化活性降低,反应速率降低,相同时间内生成尿素的物质的量减少,也可能发生了副反应;故答案为:不是;随着温度升高,催化剂活性降低(或发生副反应)。
(4)已知、在催化剂的表面进行两步反应转化为无毒的气体即生成氮气和二氧化碳,第一步反应为;根据总反应减去第一步反应,则第二步反应为;故答案为:。
(5)a.升温,k增大,反应速率增大,故a符合题意;b.恒容时,再充入,根据,则速率不变,故b不符合题意;c.改用高效催化剂,降低了活化能,反应速率增大,故c符合题意;d.恒压时,再充入,容器体积增大,减小,速率降低,故d不符合题意;综上所述,答案为:ac。
25.(10分)用生产某些含氯有机物时会产生副产物。利用反应A,可实现氯的循环利用。
反应A:
已知:i.反应A中,被氧化,放出的热量。
ii.
(1)的电子式是 。
(2)反应A的热化学方程式是 。
(3)断开键与断开键所需能量相差为 。
(4)请回答:
参加反应的物质及状态
分子中的化学键断裂时需要吸收的能量
436
a
369
,蒸发需要吸收的能量为,则上表中a的数值为: 。
(5)已知甲烷的燃烧热为 ,
,则甲烷脱硝反应:
。
【答案】(1)(2分)
(2)(2分)
(3)31.9(2分)
(4)200(2分)
(5)(2分)
【解析】(1)
水分子的中心原子为氧原子,氧原子分别和两个氢原子各形成一对共用电子对,电子式为;
(2)反应A中,被氧化,放出的热量,则反应A的热化学方程式为;
(3)△H=反应物总键能-生成物总键能,则对于反应A有,有,则断开键与断开键所需能量相差为31.9kJ;
(4)根据表格中数据可以得:,其中;;蒸发需要吸收的能量为即,根据盖斯定律有,即,求得a=200;
(5)甲烷的燃烧热为即可得热化学方程式;
且;;
总反应为;
根据盖斯定律有总反应=①-2×②-③,则;
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