内容正文:
题型03 中和热的计算及实验分析
一、单选题
1.下列实验装置的设计与实施可以达到实验目的的是
A.测定中和热
B.探究、对分解的催化效果
C.比较和溶度积大小
D.铁制品镀铜
A.A B.B C.C D.D
2.下列说法正确的是
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.增大压强能增大单位体积的活化分子百分数,加快反应速率
C.在一定条件下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g),放出热量79.2kJ,则该反应的热化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-158.4kJ·mol-1
D.HCl与NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ·mol-1,则用氨水代替NaOH溶液,测定的中和热小于-57.3kJ·mol-1
3.下列说法正确的是
A. ,则完全破坏等质量的和中的化学键,需要的能量大
B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s),则金刚石比石墨稳定
C.在一定条件下,将和置于密闭容器中充分反应生成,放出热量79.2kJ,则该反应的热化学方程式
D.已知 ,中和热测定实验中将稀盐酸换成稀醋酸,生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ
4.下列说法或描述正确的是
A.硫黄矿制备硫酸经历两步:S→SO3→H2SO4
B.浓硫酸与足量的Zn反应生成1mol气体时,消耗的硫酸大于1mol
C.工业上常用SO2漂白纸浆,与氯水同时使用可增强漂白效果
D.实验室进行中和热测定实验中,为使酸碱充分反应,应缓慢分次倒入NaOH溶液并搅拌
5.下列有关热化学方程式(数据的测定条件均为常温常压)的叙述中,正确的是
A.已知,表明的能量高于的能量
B.已知同素异形体的转化中, ,表明红磷比白磷稳定
C.已知,则的燃烧热为
D.中和热,若固体与足量稀盐酸完全中和,将放出热量
6.下列叙述正确的是
A.吸热反应都必须在加热条件下才能发生
B.化学反应过程中能量的变化只有吸热和放热两种表现形式
C.1mol硫酸跟足量氢氧化钠发生中和反应放出的热叫做中和热
D.对于吸热反应,反应物所具有的总键能高于生成物所具有的总键能
7.下列实验装置正确且能达到相应实验目的的是
A.测定中和热
B.测定反应速率
C.构成原电池
D.制取胆矾晶体
A.A B.B C.C D.D
8.下列说法正确的是
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.中和热测定实验中可以用铜棒或铁棒代替玻璃搅拌器
C.在潮湿的环境中,金属的腐蚀一定是析氢腐蚀
D.牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上安装若干锌块
9.盐酸与溶液进行中和反应,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.为防止混合溶液时溅出产生误差,混合时速度要慢
B.玻璃搅拌器材料若用铜代替,则测得的会偏小
C.用相同物质的量的NaOH(s)代替NaOH(aq)进行上述实验,测得的会偏大
D.为了保证盐酸完全被中和,应采用稍过量的NaOH溶液
10.下列装置能达到相应实验目的的是
A.测定未知溶液的浓度
B.保护铁件
C.测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液的中和热
D.制备氢氧化铁胶体
A.A B.B C.C D.D
二、填空题
11.以下为钠及其化合物的转化关系图:
(1)反应①~⑥中属于分解反应的是 (填序号)
(2)盐酸与NaOH溶液混合,通过测定放出的热量计算中和热,下列说法正确的是___________。
A.分多次向热量计中缓慢倒入NaOH(aq)
B.玻璃搅拌器可用铜棒代替
C.可用等体积等浓度的稀氨水代替NaOH(aq)
D.应采用稍过量的NaOH溶液
0.50mol/L的盐酸与0.50mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热,回答下列问题:
12.实验中若改用60mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.50mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,若实验操作均正确,则所求中和热 (填“相等”或“不相等”)。
13.取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差(t1-t2) /℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.6
26.6
26.6
29.1
2
27.0
27.4
27.2
31.2
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
①表中的温度差平均值为 ℃。
②近似认为0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。则中和热△H= (取小数点后一位)。
14.下列说法正确的是______(填字母)。
A.向内筒中加入稀盐酸时,应当缓慢而匀速地加入
B.将用量筒量取好的稀盐酸倒入内筒后,应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,以免造成测量误差
C.用量筒量取稀酸或碱时,眼睛必须与液体凹面最低处相平
D.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对生成1molH2O(l)时所测得的中和反应的反应热(△H)有影响,△H会偏大
15.(一)碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质,请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如图:
△H=+88.6kJ•mol-1
则M、N相比,较稳定的是 。
(2)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=-1176kJ•mol-1,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为 。
(3)CH4、H2、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式分别为①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ•mol-1;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ•mol-1;③C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ•mol-1;CH4、H2组成的混合气体2mol,完全㜔烧后放出热量1297.0kJ能量,该混合气体中CH4与H2的物质的量之比n(CH4):n(H2)= ,C(s)与H2(g)不反应,所以C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量,但通过上述反应可求出其反应热△H= kJ•mol-1。
(二)0.50mol•L-1的盐酸与0.50mol•L-1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热,回答下列问题:
(4)常温下溶于不同量水中的热效度如下表:
2.0
1.0
0.67
0.50
0.33
溶解放热
15.8
27.8
35.9
41.6
48.9
95.3
下列说法正确的是 。
A.当时,溶解放热
B.向的溶液中加入9g水,放出热量6.9kJ
C.用的溶液测定中和反应的反应热会使△H偏小
(5)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差(t1-t2)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.6
26.6
26.6
29.1
2.5
2
27.0
27.4
27.2
31.2
4
3
25.9
25.9
25.9
29.8
3.9
4
26.4
26.2
26.3
30.4
4.1
①表中的温度差平均值为 ℃。
②近似认为0.50mol•L-1NaOH溶液和0.50mol•L-1硫酸溶液的密度都是1g•cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J•(g•℃)-1.则中和热△H= (取小数点后一位)。
(6)下列说法正确的是 (填字母)。
a.为了使反应充分进行,药品可以分多次加入
b.完成一次中和反应反应热平行样的测定,温度计需要使用2次
c.测量NaOH与不同种类的酸(如HCl、等)中和反应的反应热,数值可能不同
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定溶液的温度
三、解答题
16.50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。
(2)在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是 。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填序号)。
①沿玻璃棒缓慢倒入 ②分三次少量倒入 ③一次迅速倒入
(4)如果不盖杯盖,所求得的中和反应反应热的绝对值将会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应,调整反应物用量后所放出的热量与原实验 (填“相等”或“不相等”,下同);所求中和反应反应热(以生成1molH2O为标准)与原实验 ,简述理由: 。
17.用如图所示的装置测定中和反应反应热,回答下列问题:
实验药品:50mL0.5mol/L盐酸、50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液
已知:①理论上稀强酸、稀强碱反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量。
②弱酸弱碱电离是一个吸热过程。
(1)从实验装置上看,还缺少 。
(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
①依据该实验数据计算,该实验测得的中和热∆H= (结果保留一位小数)。
②通过上述实验测得中和热数值与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.配制0.55mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的内简中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
e.用量简量取NaOH溶液的体积时仰视读数
(3)若实验中改用60mL0.5mol/L的盐酸与60mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”“不相等”),若实验操作均准确,则所求中和热 (填“相等”“不相等”)。若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的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为∆H1、∆H2、∆H3,则∆H1、∆H2、∆H3的大小关系为 。
18.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50mL0.50mol·L-1盐酸倒入量热计的内筒,测出盐酸温度,用水将温度计上的酸冲洗干净,擦干备用;
②用另一量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,用温度计测出其温度;
③将NaOH溶液分次缓慢倒入量热计的内筒中,搅拌使之混合均匀,测得混合液的平均温度;
④重复测量2~3次,准确记录数据。
(1)上述步骤中有两点错误,分别是 、 。
(2) (填“能”或“不能”)用相同形状的细铁丝代替玻璃搅拌器,理由是 。
(3)现将一定量的稀氢氧化钾溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L-1稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为H1、H2、H3,则H1、H2、H3的大小关系为 。
(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g•cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J•g-1•℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如表:
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
实验序号
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
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1位小数)。
(5)上述实验结果与中和热数值57.3kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因不可能为 (填序号)。
①实验装置保温、隔热效果差 ②用量筒量取盐酸溶液体积时仰视读数
③分多次把NaOH溶液倒入内筒中 ④测量稀盐酸的温度计未洗净直接测定NaOH溶液的温度
19.用如图所示的装置测定中和反应反应热。
实验药品:100mL0.50mol/L盐酸、50mL0.55mol/LNaOH溶液、50mL0.50mol/L氨水。
已知弱碱电离时吸热。回答下列问题。
(1)从实验装置上看,还缺少 ,其能否用铜质材料替代? (填“能”或“不能”),理由是 。
(2)装置中隔热层的作用是 。
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各50mL混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容,测得温度如下:
反应物
起始温度℃
最高温度℃
甲组(HCl+NaOH)
15.0
18.3
乙组()
15.0
18.1
①两组实验结果存在差异的原因是 。
②的 (保留一位小数)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,则可能的原因是 (填序号)。
A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度 B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严 D.NaOH溶液一次性迅速倒入
④若实验中若改用60mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”“不相等”),若实验操作均正确,则所求中和热 (填“相等”“不相等”)。
20.Ⅰ.化学反应的过程,既是物质的转化过程,也是化学能与其他形式的能量的转化过程。
(1)已知硫粉与铁粉混合加热生成时放出热量,则该反应的热化学方程式为: (相对原子质量)
Ⅱ.用如图所示的装置测定中和反应反应热。
实验药品:盐酸、溶液、氨水。
已知弱碱电离时吸热。回答下列问题。
(2)从实验装置上看,还缺少 ,
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容,测得温度如下:
反应物
起始温度
最高温度
甲组
15.0
18.3
乙组
15.0
18.1
①两组实验结果存在差异的原因是 。
②的 (保留一位小数)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,则可能的原因是 (填序号)。
A.测完盐酸的温度直接测溶液温度 B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严 D.溶液一次性迅速倒入
④若实验中改用的盐酸与的氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”“不相等”),若实验操作均准确,则所求中和热 (填“相等”“不相等”)。
21.I.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。
(1)装置图中碎泡沫塑料所起作用为: ;
Ⅱ.把温度为25℃,浓度为1.0mol/L的酸溶液和1.1mol/L的碱溶液各50mL混合[溶液密度均为1g/mL,生成溶液的比热容c=4.184J/g℃],轻轻搅动,测得酸碱混合液的温度变化数据如表:
反应物
起始温度T1/℃
终止温度T2/℃
中和热
HClNaOH
25
31.7
∆H1
HClNH3H2O
25
31.2
∆H2
(2)计算上述两组实验测出的中和热:ΔH1= ;ΔH2= 。
(3)两组实验结果差异的原因是 。
(4)根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸反应的热化学方程式: 。
22.某化学兴趣小组要完成中和热的测定。
(1)实验桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒、0.5 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1NaOH溶液,实验尚缺少的玻璃用品是 、 ;
(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒? (填“能”或“否”),其原因是 ;
(3)他们记录的实验数据如下:
实验用品
溶液温度
中和热
t1
t2
ΔH
①
50 mL0.55 mol·L-1NaOH溶液
50 mL0.5 mol·L-1HCl溶液
20 ℃
23.3 ℃
②
50 mL0.55 mol·L-1NaOH溶液
50 mL0.5 mol·L-1HCl溶液
20 ℃
23.5 ℃
已知:Q=cm(t2-t1),反应后溶液的比热容c为4.18 kJ·℃-1·kg-1,各物质的密度均为1 g·cm-3。
①计算完成上表 。
②根据实验结果写出NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式: ;
(4)若用KOH代替NaOH,对测定结果 (填“有”或“无”)影响;若用醋酸代替HCl做实验,对测定结果 (填“有”或“无”)影响。
23.Ⅰ.在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子,使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ·mol -1表示。请认真观察图像,然后回答问题。
(1)图中反应的ΔH= (用含E1、E2的代数式表示)。
(2)下列反应中,符合示意图描述的反应的是 (填字母)。
a.铝与盐酸反应 b.生石灰溶于水 c.盐酸与碳酸氢钠反应
d.高温煅烧石灰石 e.浓硫酸溶于水 f.3H(g)+N(g)→NH3(g)
(3)曲线Ⅱ改变的条件是 ,从有效碰撞的角度解释其可以加快反应速率的原因 。
(4)已知N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) ΔH = +67.7 kJ ·mol-1,
N2H4(g) +O2(g)= N2 (g) +2H2O(g) ΔH =-534 kJ·mol-1,
则N2H4(g) 与NO2(g)完全反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为 。
(5)氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。已知H-H键、N- H键、N ≡N键的键能分别是436 kJ·mol-1、391 kJ·mol-1、946 kJ·mol-1,写出合成氨的热化学方程式: ;1molN2完全反应时,正反应活化能为335 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为 kJ·mol-1;若0.5molN2和足量的H2在一定条件下充分反应吸收或放出的热量 (填大于、小于或等于)生成1molNH3所吸收或放出的热量。
(6)已知:在101 kPa时,16g CH3OH(l)与足量氧气反应,生成液态水,并放出363kJ的热量,表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。
Ⅱ.中和热的测定:
测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。
(7)仪器a的名称为 。
(8)取50mL NaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
①请填写表中的空白:
温度
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50mol/L NaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。则中和热ΔH= (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.配制0.50mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
e.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
24.完成下列问题
(1)用盐酸与溶液测定计算中和反应的反应热。回答下列问题:
①从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃用品是 。
②如改用固体与该盐酸进行实验,则实验中测得的“中和热”数值将 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(2)反应过程中的能量变化如图,回答下列问题。
①该反应 (用含式子表示);
②在反应体系中加入催化剂, (填“增大”、“减小”、“不变”), (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(3)发射卫星时可用肼为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。
已知:①
②
写出肼和二氧化氮反应生成氮气和气态水的热化学方程式: 。
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题型03 中和热的计算及实验分析
一、单选题
1.下列实验装置的设计与实施可以达到实验目的的是
A.测定中和热
B.探究、对分解的催化效果
C.比较和溶度积大小
D.铁制品镀铜
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.金属能传导热量,造成热量损失,应该选择玻璃搅拌器,A不选;
B.该实验其他条件相同,只有阳离子种类不同,、是单一变量,可探究、对分解的催化效果,B选;
C.硫化钠溶液过量,S2-直接与Cu2+反应生成CuS沉淀,没有发生沉淀转化,无法比较和溶度积大小,C不选;
D.在铁制品上镀铜时铜作阳极,与电源正极相连,铁制品与电源负极相连,作阴极,硫酸铜溶液作电解液,该装置不可以实现,D不选;
答案选B。
2.下列说法正确的是
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.增大压强能增大单位体积的活化分子百分数,加快反应速率
C.在一定条件下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g),放出热量79.2kJ,则该反应的热化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-158.4kJ·mol-1
D.HCl与NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ·mol-1,则用氨水代替NaOH溶液,测定的中和热小于-57.3kJ·mol-1
【答案】A
【解析】A.依据能自发进行,该反应为吸热反应,,则反应能自发进行,因此该反应是熵增反应,故A正确;
B.增大压强可以增大单位体积活化分子数目,可以加快反应速率,但活化分子的百分数不变,故B错误;
C.将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成1molSO3(g),放出热量79.2kJ,该反应是可逆反应,而热化学方程式是指完全反应时的热效应,故2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<﹣158.4kJ·mol-1 ,故C错误;
D.一水合氨为弱电解质,电离时吸热,故稀氨水与稀盐酸反应生成1mol水放出的热量小于57.3kJ,故D错误;
故选A。
3.下列说法正确的是
A. ,则完全破坏等质量的和中的化学键,需要的能量大
B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s),则金刚石比石墨稳定
C.在一定条件下,将和置于密闭容器中充分反应生成,放出热量79.2kJ,则该反应的热化学方程式
D.已知 ,中和热测定实验中将稀盐酸换成稀醋酸,生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ
【答案】D
【解析】A.该反应为吸热反应,则O3的能量更高,O3断键需要的能量更少,故A错误;
B.已知C(石墨,s)⇌C(金刚石,s)△H>0,则石墨能量低于金刚石,根据能量越低越稳定,则石墨比金刚石稳定,故B错误;
C.反应为可逆反应,1mol SO2和0.5mol O2反应生成的SO3小于1mol,故2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH<-158.4kJ•mol-1,故C错误;
D.醋酸是弱酸,电离吸收热量,则将稀盐酸换成稀醋酸,生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ,故D正确;
故选D。
4.下列说法或描述正确的是
A.硫黄矿制备硫酸经历两步:S→SO3→H2SO4
B.浓硫酸与足量的Zn反应生成1mol气体时,消耗的硫酸大于1mol
C.工业上常用SO2漂白纸浆,与氯水同时使用可增强漂白效果
D.实验室进行中和热测定实验中,为使酸碱充分反应,应缓慢分次倒入NaOH溶液并搅拌
【答案】B
【解析】A.硫黄矿制备硫酸经历三步:S→SO2→SO3→H2SO4,S不能直接生成三氧化硫,故A错误;
B.浓硫酸与足量的Zn反应时,开始时生成二氧化硫:,随着反应的进行硫酸变稀,生成氢气:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,所以若反应生成1mol气体时,消耗的硫酸的物质的量大于1mol,故B正确;
C.工业上常用SO2漂白纸浆,若SO2与氯水同时使用,则发生反应:Cl2+ SO2+2H2O=H2SO4+2HCl,使漂白效果减弱甚至消失, 故C错误;
D.实验室进行中和热测定时,为使酸碱充分反应并减少热量损失,应一次性迅速倒入NaOH溶液并搅拌,故D错误;
故答案为:B。
5.下列有关热化学方程式(数据的测定条件均为常温常压)的叙述中,正确的是
A.已知,表明的能量高于的能量
B.已知同素异形体的转化中, ,表明红磷比白磷稳定
C.已知,则的燃烧热为
D.中和热,若固体与足量稀盐酸完全中和,将放出热量
【答案】B
【解析】A.已知,只能表明的能量之和高于的能量,A错误;
B.已知同素异形体的转化中, ,说明白磷能量高于红磷,能量越高越稳定,则表明红磷比白磷稳定,B正确;
C.燃烧热是一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,已知,水的稳定状态是液态,则的燃烧热不是,C错误;
D.中和热,若固体与足量稀盐酸完全中和,由于氢氧化钠固体溶于水放热,则放出的热量大于,D错误;
答案选B。
6.下列叙述正确的是
A.吸热反应都必须在加热条件下才能发生
B.化学反应过程中能量的变化只有吸热和放热两种表现形式
C.1mol硫酸跟足量氢氧化钠发生中和反应放出的热叫做中和热
D.对于吸热反应,反应物所具有的总键能高于生成物所具有的总键能
【答案】D
【解析】A.吸热反应不一定再加热条件下才能发生,例如氢氧化钡与氯化铵晶体的反应为吸热反应,但不需要加热即可发生,A错误;
B.化学反应还伴随着能量变化,通常表现为反应过程中的放热或吸热,也可以转化为其他形式的能量如光能、电能等,B错误;
C.在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1molH2O时的反应热叫做中和热,1 mol硫酸跟足量氢氧化钠发生反应生成2molH2O,该反应放出的热不叫做中和热,C错误;
D.反应物键能总和大于生成物键能总和时,△H =反应物总键能-生成物总键能>0,该反应是吸热反应,D正确;
故选D。
7.下列实验装置正确且能达到相应实验目的的是
A.测定中和热
B.测定反应速率
C.构成原电池
D.制取胆矾晶体
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【解析】A.测定中和热时,为充分反应,应用环形玻璃棒搅拌,A错误;
B.为了防止生成的气体逸出,应用分液漏斗,B错误;
C.该装置中Cu作负极,发生氧化反应,Pt作正极,发生还原反应,电子经过导线从负极移向正极,盐桥可使装置形成闭合回路,C正确;
D.硫酸铜溶液制取胆矾需经过加热浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥才能得到,不能直接蒸发,D错误;
答案选C。
8.下列说法正确的是
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.中和热测定实验中可以用铜棒或铁棒代替玻璃搅拌器
C.在潮湿的环境中,金属的腐蚀一定是析氢腐蚀
D.牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上安装若干锌块
【答案】D
【解析】A.很多放热反应需要加热才能发生,像碳燃烧生成二氧化碳、铝热反应等,A错误;
B.铜棒或铁棒有很好的导热性,导致热量损失严重,不能代替玻璃棒,B错误;
C.在潮湿的中性或者碱性环境中,金属的腐蚀主要发生吸氧腐蚀,C错误;
D.在被保护的钢铁设备上安装若干锌块,锌块作负极被牺牲,属于牺牲阳极法,D正确;
故选D。
9.盐酸与溶液进行中和反应,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.为防止混合溶液时溅出产生误差,混合时速度要慢
B.玻璃搅拌器材料若用铜代替,则测得的会偏小
C.用相同物质的量的NaOH(s)代替NaOH(aq)进行上述实验,测得的会偏大
D.为了保证盐酸完全被中和,应采用稍过量的NaOH溶液
【答案】D
【解析】A.溶液混合时,既要防止溅出产生误差,又要提高混合时速率,防止热量损失,A错误;
B.铜具有较强的导热能力,搅拌器材料若用铜代替,会导致热量散失,从而使测得的偏大,B错误;
C.NaOH固体溶解时释放热量,用NaOH固体代替溶液,放出的热量增多,测得的会偏小,C错误;
D.加入物质的量稍过量的NaOH溶液,其目的是保证盐酸完全被中和,D正确;
故选D。
10.下列装置能达到相应实验目的的是
A.测定未知溶液的浓度
B.保护铁件
C.测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液的中和热
D.制备氢氧化铁胶体
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.用酸性高锰酸钾与草酸根发生氧化还原反应可测定未知溶液的浓度,高锰酸钾显紫色,与草酸根反应紫色褪去,则达到滴定终点时的现象为溶液由无色变为浅紫色,并在半分钟内不褪色,故A正确;
B.石墨、铁和海水形成闭合回路时形成了吸氧腐蚀,铁为负极发生氧化反应,使铁更容易生锈,故B错误;
C.缺少环形玻璃搅拌棒,不能使反应物充分混合反应,另外烧杯之间有空隙,会使热量散失影响实验准确性,故C错误;
D.应用饱和三氯化铁溶液滴入沸水中制备氢氧化铁胶体,故D错误;
故选A。
二、填空题
11.以下为钠及其化合物的转化关系图:
(1)反应①~⑥中属于分解反应的是 (填序号)
(2)盐酸与NaOH溶液混合,通过测定放出的热量计算中和热,下列说法正确的是___________。
A.分多次向热量计中缓慢倒入NaOH(aq)
B.玻璃搅拌器可用铜棒代替
C.可用等体积等浓度的稀氨水代替NaOH(aq)
D.应采用稍过量的NaOH溶液
【答案】(1)④
(2)D
【解析】(1)反应①~⑥分别为钠和氧气化合生成过氧化钠,钠和水发生置换反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和二氧化碳生成碳酸钠和水,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,过氧化钠和水生成氢氧化钠和氧气,过氧化钠和二氧化碳生成碳酸钠和氧气;故属于分解反应的是④;
(2)A.倒入NaOH溶液的正确操作是一次性快速倒入,减小热量损失,A错误;
B.铜导热性好导致热量散失,应该使用环形玻璃搅拌器,B错误;
C.氨水电离过程吸热,导致实验产生误差,C错误;
D.应采用稍过量的NaOH溶液,使得氢离子完全反应,D正确;
故选D。
0.50mol/L的盐酸与0.50mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热,回答下列问题:
12.实验中若改用60mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.50mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,若实验操作均正确,则所求中和热 (填“相等”或“不相等”)。
13.取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差(t1-t2) /℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.6
26.6
26.6
29.1
2
27.0
27.4
27.2
31.2
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
①表中的温度差平均值为 ℃。
②近似认为0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。则中和热△H= (取小数点后一位)。
14.下列说法正确的是______(填字母)。
A.向内筒中加入稀盐酸时,应当缓慢而匀速地加入
B.将用量筒量取好的稀盐酸倒入内筒后,应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,以免造成测量误差
C.用量筒量取稀酸或碱时,眼睛必须与液体凹面最低处相平
D.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对生成1molH2O(l)时所测得的中和反应的反应热(△H)有影响,△H会偏大
【答案】12.相等 13. 4.0 -53.5kJ/mol 14.CD
【解析】12.若改用60mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.50mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,实际放出的热量为50mL0.50mol/L的氢氧化钠完全反应放出的量,而中和热是指生成1mol液态水时放出的热量,因此不受实际反应物量的影响。
13.①进行的四次实验反应前后温度差分别是2.5℃、4.0℃、3.9℃、4.1℃,显然第一次实验数据偏差较大,应该舍去,则后三次实验的平均温度差△t==4.0℃;②酸、碱发生中和反应实质是H++OH-=H2O,根据已知信息可知H2SO4过量,反应产生H2O的物质的量以不足量的NaOH为标准计算,n(H2O)=0.50 mol/L×0.05 L=0.025 mol,溶液质量m=50 g+30 g=80 g,反应放出热量Q=c·m·△t=4.18 J·(g·℃)-1×80 g×4.0℃=1337.6 J=1.338 kJ,故测得的该反应的中和热ΔH=-=-53.5 kJ·mol-1;
14.向内筒中加入稀盐酸时,为防止热量损失,应当迅速加入,故A错误;
量筒不能进行冲洗,否则会造成测量误差,故B错误;
读取量筒体积时眼睛必须与液体凹面最低处相平,故C正确;
内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,会使混合溶液的体积偏大,因溶液本身会吸收热量,导致所测得的中和反应的反应热(△H)有影响,△H会偏大,故D正确。
故选CD。
15.(一)碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质,请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如图:
△H=+88.6kJ•mol-1
则M、N相比,较稳定的是 。
(2)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=-1176kJ•mol-1,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为 。
(3)CH4、H2、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式分别为①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ•mol-1;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ•mol-1;③C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ•mol-1;CH4、H2组成的混合气体2mol,完全㜔烧后放出热量1297.0kJ能量,该混合气体中CH4与H2的物质的量之比n(CH4):n(H2)= ,C(s)与H2(g)不反应,所以C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量,但通过上述反应可求出其反应热△H= kJ•mol-1。
(二)0.50mol•L-1的盐酸与0.50mol•L-1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热,回答下列问题:
(4)常温下溶于不同量水中的热效度如下表:
2.0
1.0
0.67
0.50
0.33
溶解放热
15.8
27.8
35.9
41.6
48.9
95.3
下列说法正确的是 。
A.当时,溶解放热
B.向的溶液中加入9g水,放出热量6.9kJ
C.用的溶液测定中和反应的反应热会使△H偏小
(5)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差(t1-t2)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.6
26.6
26.6
29.1
2.5
2
27.0
27.4
27.2
31.2
4
3
25.9
25.9
25.9
29.8
3.9
4
26.4
26.2
26.3
30.4
4.1
①表中的温度差平均值为 ℃。
②近似认为0.50mol•L-1NaOH溶液和0.50mol•L-1硫酸溶液的密度都是1g•cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J•(g•℃)-1.则中和热△H= (取小数点后一位)。
(6)下列说法正确的是 (填字母)。
a.为了使反应充分进行,药品可以分多次加入
b.完成一次中和反应反应热平行样的测定,温度计需要使用2次
c.测量NaOH与不同种类的酸(如HCl、等)中和反应的反应热,数值可能不同
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定溶液的温度
【答案】(1)M
(2)98kJ
(3) 3:2 -74.8 kJ·mol-1
(4)B
(5) 4.0 -53.5kJmol-1
(6)C
【解析】(1)M转化成N为吸热反应,则1molM具有的总能量低于1molN具有的总能量,M较稳定;
(2)
所给反应中转移12个电子,故每转移1mol电子放出的热量为=98 kJ
(3)①设n(CH4)=xmol,则n(H2)=2-x mol,由题意得:890x+571.5(2-x)/2=1297.0,解得x=1.2,则n(CH4): n(H2)=1.2:0.8=3:2
②根据盖斯定律,②+③-①即得C(s)+2H2(g)===CH4(g) ΔH=-74.8 kJ·mol-1。
(4)常温下1molH2SO4,不断加入水中,根据表格数据分析可知,加入0.5mol水放热15.8kJ,再加0.5mol水放热27.8kJ-15.8kJ=12kJ,再n(H2SO4)加0.5mol水放热35.9kJ-27.8kJ=8.1kJ,随着减小,硫酸浓度越来越稀,硫酸溶于水时放出的热量逐渐减少,n(H2SO4)=1.5时,相当于1mol H2SO4中加入了2 mol 水,如果不考虑浓度降低放热减少,则溶解放热为15.8kJ·mol-1+12 kJ·mol-1 (2-0.5)mol=19.8 kJ·mol-1,而实际溶液放热小于19.8kJ·mol-1,A错误
=1.0的溶液n(H2SO4)=n(H2O)=1mol,m(溶液)=1 mol98 g·mol-1+1mol18g·mol-1=116g,根据表格数据可知,116 g=1.0的溶液会释放27.8kJ的热·则58 g=1.0的溶液会释放13.9kJ的热,同理可知 134 g=0.50的溶液会释放41.6kJ的热,67g=0.50的溶液会释放20.8kJ的热,则向58g=1.0的溶液中加入9g即0.5 mol水时,=0.5,则放出热量20.8kJ-13.9kJ=6.9 kJ,B正确
=0.33的溶液不是稀溶液,在反应时又会释放热量,因此放出的热量数值偏大,则测定中和热焓变的结果偏小,C错误。
(5)四组温度差平均值(t1−t2)/℃分别为2.5(舍去)、4.0、3.9、4.1,则平均值为4.0℃;溶液的质量为80ml×1 g / ml =80g,Q=cm△t= 4.18J/(g⋅℃)×80g×4.0℃=1.3376kJ,50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液反应生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol,所以中和热为△H=;
(6)A.中和反应热测定,药品需要一次加入,避免热量散失,A错误;
B.完成一次中和反应反应热平行样的测定,温度计需要使用3次,测酸,测碱,最后测混合液,B错误;
C.测量NaOH与不同种类的酸(如HCl、CH3COOH等)中和反应的反应热,数值可能不同 ,弱酸反应时会持续电离,吸收热量,放出的热量小于强酸放出的热量,C正确;
D..用温度计测定NaOH溶液起始温度,清洗后测定H2SO4溶液的温度,D错误;综上所述C正确;
三、解答题
16.50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。
(2)在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是 。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填序号)。
①沿玻璃棒缓慢倒入 ②分三次少量倒入 ③一次迅速倒入
(4)如果不盖杯盖,所求得的中和反应反应热的绝对值将会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应,调整反应物用量后所放出的热量与原实验 (填“相等”或“不相等”,下同);所求中和反应反应热(以生成1molH2O为标准)与原实验 ,简述理由: 。
【答案】(1)环形玻璃搅拌棒
(2)提高装置的保温效果或尽量减少热量损失
(3)③
(4)偏小
(5) 不相等 相等 二者均为强酸和强碱的稀溶液,且生成物均为可溶性盐和水
【分析】测定中和热时,用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液发生反应,通过测定反应时的混合溶液的最高温度,确定反应放出的热量,从而换算出中和热。实验时,装置的保温、操作过程的迅速程度、最高温度的确定,是保证中和热测定准确性的关键。
【解析】(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是:环形玻璃搅拌棒。
(2)若操作正确,则仪器的保温效果是关键,所以提高中和热测定的准确性的关键是:提高装置的保温效果或尽量减少热量损失。
(3)为防止溶液混合时的热量损失,倒入NaOH溶液的正确操作是一次迅速倒入,故选③。
(4)如果不盖杯盖,则会造成热量的散失,则所求得的中和反应反应热的绝对值将会偏小。
(5)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应,则NaOH完全反应,参加反应的物质的量比调整反应物用量前大,放出的热量多,所以调整反应物用量后所放出的热量与原实验不相等;二者发生的反应相同,则所求中和反应反应热(以生成1molH2O为标准)与原实验相等,简述理由:二者均为强酸和强碱的稀溶液,且生成物均为可溶性盐和水。
【点睛】实验中加入稍过量的酸或碱的目的,是确定相对少量的碱或酸完全反应。
17.用如图所示的装置测定中和反应反应热,回答下列问题:
实验药品:50mL0.5mol/L盐酸、50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液
已知:①理论上稀强酸、稀强碱反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量。
②弱酸弱碱电离是一个吸热过程。
(1)从实验装置上看,还缺少 。
(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
①依据该实验数据计算,该实验测得的中和热∆H= (结果保留一位小数)。
②通过上述实验测得中和热数值与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.配制0.55mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的内简中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
e.用量简量取NaOH溶液的体积时仰视读数
(3)若实验中改用60mL0.5mol/L的盐酸与60mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”“不相等”),若实验操作均准确,则所求中和热 (填“相等”“不相等”)。若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的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为∆H1、∆H2、∆H3,则∆H1、∆H2、∆H3的大小关系为 。
【答案】(1)环形玻璃搅拌器
(2) -51.8kJ/mol acd
(3) 不相等 相等 ΔH1=ΔH2<ΔH3
【解析】(1)由简易量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌器;
(2)①3次温度差分别为:3.15℃,3.1℃,3.05℃,所以3次温度差平均值=3.1℃;50mL 0.5mol/L盐酸与50mL 0.55mol/LNaOH溶液进行中和反应生成水的物质的量为0.05L×0.25mol/L×2=0.025mol,溶液的质量为:100ml×1g/ml=100g,温度变化的值为∆T=3.1℃,则生成0.025mol水放出的热量为Q=m•c•∆T=100g×4.18J/(g•℃)×3.1℃=1295.8J=1.2958KJ,所以实验测得的中和热∆H=-=-51.8kJ/mol;
②a.保温、隔热效果差,造成热量的损失,所测中和热的数值偏低,a符合题意;
b.配制氢氧化钠溶液俯视刻线,体积偏小,浓度偏大,对结果没有影响,b不符合题意;
c.多次将NaOH溶液倒入小烧杯中,造成热量的损失,所测中和热的数值减小,c符合题意;
d.用测量NaOH溶液的温度计直接测定硫酸溶液的温度,起始平均温度偏高,温度变化偏低,所测中和热数值减小,d符合题意;
e.用量筒量取氢氧化钠时仰视读数,量取的氢氧化钠体积增大,氢氧化钠本身过量,对放出的热量不影响,e不符合题意;
答案为:acd;
(3)若实验中改用60mL 0.50mol/L的盐酸与50mL 0.55mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,反应生成的水量会增多,与上述实验相比,所放出的热量也变多,若实验操作均正确,由ΔH=−反应放热n(H2O)知,所求得的中和热仍相等;中和热是强酸强碱稀溶液完全反应生成1mol水放出的热量,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,反应焓变是负值,所以ΔH1=ΔH2<ΔH3。
18.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50mL0.50mol·L-1盐酸倒入量热计的内筒,测出盐酸温度,用水将温度计上的酸冲洗干净,擦干备用;
②用另一量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,用温度计测出其温度;
③将NaOH溶液分次缓慢倒入量热计的内筒中,搅拌使之混合均匀,测得混合液的平均温度;
④重复测量2~3次,准确记录数据。
(1)上述步骤中有两点错误,分别是 、 。
(2) (填“能”或“不能”)用相同形状的细铁丝代替玻璃搅拌器,理由是 。
(3)现将一定量的稀氢氧化钾溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L-1稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为H1、H2、H3,则H1、H2、H3的大小关系为 。
(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g•cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J•g-1•℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如表:
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
实验序号
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
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1位小数)。
(5)上述实验结果与中和热数值57.3kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因不可能为 (填序号)。
①实验装置保温、隔热效果差 ②用量筒量取盐酸溶液体积时仰视读数
③分多次把NaOH溶液倒入内筒中 ④测量稀盐酸的温度计未洗净直接测定NaOH溶液的温度
【答案】(1) NaOH溶液分次缓慢倒入量热计的内筒中 测量混合液的平均温度
(2) 不能 铁与盐酸反应且铁丝导热,影响测量结果
(3)H1=H2<H3
(4)-51.8kJ/mol
(5)②
【解析】(1)上述步骤中有两点错误,分别是①NaOH溶液分次缓慢倒入量热计的内筒中,为防止反应过程中的热量损失应快速将NaOH溶液一次性倒入量热计的内筒中,与盐酸混合;②测量混合液的平均温度,应测量NaOH溶液与盐酸混合后的最高温度,故答案为:NaOH溶液分次缓慢倒入量热计的内筒中;测量混合液的平均温度;
(2)因为铁与盐酸反应且铁丝导热,影响测量结果,因此不能用相同形状的细铁丝代替玻璃搅拌器,故答案为:不能;铁与盐酸反应且铁丝导热,影响测量结果;
(3)氢氧化钾与氢氧化钙均是强碱,完全电离,一水合氨为弱碱,反应过程中还会继续电离,电离过程吸热,因此稀氨水与稀盐酸反应放出的热量少,因为放热反应的反应热为负值,放热越少,反应热越大,故可得出:H1=H2<H3,故答案为:H1=H2<H3;
(4)第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.05℃,反应前后温度差为3.15℃,第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.3℃,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20.55℃,反应前后温度差为3.05℃,故平均温度差值为3.1°C,50mL的0.50mol/L盐酸与50mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液的总质量m=100mL×1g/cm3=100g,c=4.18J/(g•℃),生成0.025mol的水放出热量Q=cm△T=4.18J/(g•℃)×100g×3.1℃=1295.8J=1.2958kJ,则该实验测得的中和热H=-≈-51.8kJ/mol,故答案为:-51.8kJ/mol;
(5)上述实验中测定的中和热数值为51.8kJ•mol-1,比理论中和热数值57.3kJ•mol-1偏小,据此分析解题:
①实验装置保温、隔热效果差,造成热量损失,测定的中和热数值偏小,不合题意;
②用量筒量取盐酸溶液体积时仰视读数,造成量取的盐酸体积偏大,反应生成的水偏多,放出的热量偏多,故测定的中和热数值偏大,符合题意;
③分多次把NaOH溶液倒入内筒中,造成热量损失,测定的中和热数值偏小,不合题意;
④测量稀盐酸的温度计未洗净直接测定NaOH溶液的温度,造成初始平均温度偏大,温度差偏小,故测定的中和热数值偏小,不合题意;
故答案为:②。
19.用如图所示的装置测定中和反应反应热。
实验药品:100mL0.50mol/L盐酸、50mL0.55mol/LNaOH溶液、50mL0.50mol/L氨水。
已知弱碱电离时吸热。回答下列问题。
(1)从实验装置上看,还缺少 ,其能否用铜质材料替代? (填“能”或“不能”),理由是 。
(2)装置中隔热层的作用是 。
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各50mL混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容,测得温度如下:
反应物
起始温度℃
最高温度℃
甲组(HCl+NaOH)
15.0
18.3
乙组()
15.0
18.1
①两组实验结果存在差异的原因是 。
②的 (保留一位小数)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,则可能的原因是 (填序号)。
A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度 B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严 D.NaOH溶液一次性迅速倒入
④若实验中若改用60mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”“不相等”),若实验操作均正确,则所求中和热 (填“相等”“不相等”)。
【答案】(1) 玻璃搅拌器 不能 铜具有良好的导热性,会增加热量的损失,产生较大实验误差
(2)保温隔热,减少实验过程中的热量损失
(3) NH3∙H2O是弱碱,电离时要吸热,导致放热减少 -51.8kJ/mol AC 不相等 相等
【解析】(1)从实验装置上看,还缺少玻璃搅拌器;因为铜具有良好的导热性,会使热量损失较多,产生较大的实验误差,故不能用铜质材料替代;
(2)装置中隔热层的作用是:保温隔热,减少实验过程中的热量损失;
(3)①两组实验结果存在差异的原因是:NH3∙H2O是弱碱,电离时要吸热,导致放热减少;
②由乙组数据知,实验中放出的热量为4.18J/(g∙℃)×1g/mL×(50mL+50mL)×(18.1-15.0) ℃=1295.8J,反应中生成水的物质的量为0.5mol/L×0.05L=0.025mol,则生成1mol水放出的热量为=51.8kJ,的∆H=-51.8kJ/mol;
③A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度,此时酸碱反应放热,导致所测温度差值偏小,放出的热量偏小,由于∆H<0,则测得的反应热∆H偏大,A项符合题意;
B.做该实验时室温较高,对实验结果无影响,B项不符合题意;
C.杯盖未盖严,热量损失较多,放出的热量偏小,由于∆H<0,则测得的反应热∆H偏大,C项符合题意;
D.NaOH溶液一次性迅速倒入,可减少热量损失,符合实验规范,D项不符合题意;
答案选AC。
④若实验中改用60mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的NaOH溶液进行反应,由于反应生成H2O的物质的量不相等,则与上述实验相比,所放出的热量不相等;若实验操作均正确,由于∆H=-,故所求中和热相等。
20.Ⅰ.化学反应的过程,既是物质的转化过程,也是化学能与其他形式的能量的转化过程。
(1)已知硫粉与铁粉混合加热生成时放出热量,则该反应的热化学方程式为: (相对原子质量)
Ⅱ.用如图所示的装置测定中和反应反应热。
实验药品:盐酸、溶液、氨水。
已知弱碱电离时吸热。回答下列问题。
(2)从实验装置上看,还缺少 ,
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容,测得温度如下:
反应物
起始温度
最高温度
甲组
15.0
18.3
乙组
15.0
18.1
①两组实验结果存在差异的原因是 。
②的 (保留一位小数)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,则可能的原因是 (填序号)。
A.测完盐酸的温度直接测溶液温度 B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严 D.溶液一次性迅速倒入
④若实验中改用的盐酸与的氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”“不相等”),若实验操作均准确,则所求中和热 (填“相等”“不相等”)。
【答案】(1)
(2)环形玻璃搅拌器
(3) 一水合氨为弱碱,电离时要吸热,导致放热较少 -51.8 AC 不相等 相等
【解析】(1)为0.2mol,则生成1mol FeS时放出的热量为,该反应热化学方程式为:;
(2)由简易量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌器;
(3)①两组实验一个是强酸和强碱的反应,另一个是强酸和弱碱的反应,一水合氨为弱碱,电离时要吸热,导致放热较少,故两组实验结果存在差异;
②50mL0.50mol⋅L−1的酸溶液和50mL 0.50mol⋅L−1的碱溶液(溶液密度均为1g⋅mL−1)的混合溶液总质量为(50+50)mL×1g⋅mL−1=100g,生成的溶液的比热容c=4.18J⋅g−1⋅℃−1,则反应生成0.025mol水放出的热量为Q=4.18×10-3kJ⋅g−1⋅℃−1×100g×3.1℃=1.2958kJ,所以生成1mol水放出的热量为kJ≈51.8kJ,则反应HCl(aq)+NH3⋅H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l)的ΔH=-51.8kJ/mol;
③A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度,温度计上残留的酸液未用水冲洗干净,酸碱中和会放热,导致一部分反应热损失,使测得的ΔH偏大,A符合题意;
B.做该实验时室温较高,不会影响实验结果,B不符合题意;
C.杯盖未盖严会导致热量散失,使测得的ΔH偏大,C符合题意;
D.NaOH溶液一次性迅速倒入可以减少实验误差,减少热量损失,是正确的做法,D不符合题意,故答案为AC;
④若实验中改用60mL 0.50mol/L的盐酸与50mL 0.55mol/L的氢氧化钠溶液进行反应,反应生成的水量会增多,与上述实验相比,所放出的热量也变多,若实验操作均正确,由ΔH=−反应放热n(H2O)知,所求得的中和热仍相等。
21.I.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。
(1)装置图中碎泡沫塑料所起作用为: ;
Ⅱ.把温度为25℃,浓度为1.0mol/L的酸溶液和1.1mol/L的碱溶液各50mL混合[溶液密度均为1g/mL,生成溶液的比热容c=4.184J/g℃],轻轻搅动,测得酸碱混合液的温度变化数据如表:
反应物
起始温度T1/℃
终止温度T2/℃
中和热
HClNaOH
25
31.7
∆H1
HClNH3H2O
25
31.2
∆H2
(2)计算上述两组实验测出的中和热:ΔH1= ;ΔH2= 。
(3)两组实验结果差异的原因是 。
(4)根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸反应的热化学方程式: 。
【答案】(1)保温、隔热,防止热量损失
(2) -56.1kJ·mol-1 -51.9kJ·mol-1
(3)一水合氨为弱碱,在中和过程中一水合氨发生电离,要吸收热量,因而总体放热较少
(4)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)ΔH=-56.1kJ·mol-1
【解析】(1)中和热的测定中,必须确保热量不散失,装置图中碎泡沫塑料所起作用为保温、隔热,防止热量损失;
(2)浓度为1.0mol/L的酸溶液和1.1mol/L的碱溶液各50mL混合,反应生成了0.05molH2O,混合后溶液的质量为100mL×1g/mL=100g,生成溶液的比热容c=4.184J/(g℃),代入公式得生成0.05mol水放出热量分别为Q1=4.184J/(g℃) ×100g×(31.7-25) ℃=2.803kJ,Q2=4.184J/(g℃) ×100g×(31.2-25) ℃=2.594kJ,ΔH1=,ΔH2=;
(3)两组实验生成的水一样多,结果差异的原因是一水合氨为弱碱,在中和过程中一水合氨发生电离,要吸收热量,因而总体放热较少;
(4)浓度为1.0mol/L的盐酸和1.1mol/L的氢氧化钠溶液各50mL混合,反应生成了0.05mol水,放热2.803kJ,则生成1molH2O时,放热,所以氢氧化钠溶液与盐酸反应的热化学方程式为NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l) ΔH=-56.1kJ·mol-1。
22.某化学兴趣小组要完成中和热的测定。
(1)实验桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒、0.5 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1NaOH溶液,实验尚缺少的玻璃用品是 、 ;
(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒? (填“能”或“否”),其原因是 ;
(3)他们记录的实验数据如下:
实验用品
溶液温度
中和热
t1
t2
ΔH
①
50 mL0.55 mol·L-1NaOH溶液
50 mL0.5 mol·L-1HCl溶液
20 ℃
23.3 ℃
②
50 mL0.55 mol·L-1NaOH溶液
50 mL0.5 mol·L-1HCl溶液
20 ℃
23.5 ℃
已知:Q=cm(t2-t1),反应后溶液的比热容c为4.18 kJ·℃-1·kg-1,各物质的密度均为1 g·cm-3。
①计算完成上表 。
②根据实验结果写出NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式: ;
(4)若用KOH代替NaOH,对测定结果 (填“有”或“无”)影响;若用醋酸代替HCl做实验,对测定结果 (填“有”或“无”)影响。
【答案】(1) 量筒 温度计
(2) 否 金属易导热,热量散失多,导致误差偏大
(3) -56.8 kJ·mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1
(4) 无 有
【解析】(1)中和热实验需要用到的玻璃仪器还有量筒和温度计,故答案为:量筒;温度计。
(2)环形铜丝玻璃棒导热效果较好,会导致热量散失,导致误差偏大,故答案为:否;金属易导热,热量散失多,导致误差偏大。
(3)根据表中数据可知两组实验的平均温差为(3.3℃+3.5℃)/2=3.4℃,根据Q=cm(t2-t1)= 4.18 kJ·℃-1·kg-1×0.1kg×3.4℃=1.4212 kJ,反应中生成水是0.025mol,则中和热=。根据实验结果,NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1,故答案为:-56.8 kJ·mol-1 ;NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1。
(4)KOH与NaOH均为强电解质,替换没有影响;醋酸是弱电解质,存在电离平衡,电离吸热,则若用醋酸代替HCl做实验,测得的中和热的数值偏小,故答案为:无;有。
23.Ⅰ.在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子,使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ·mol -1表示。请认真观察图像,然后回答问题。
(1)图中反应的ΔH= (用含E1、E2的代数式表示)。
(2)下列反应中,符合示意图描述的反应的是 (填字母)。
a.铝与盐酸反应 b.生石灰溶于水 c.盐酸与碳酸氢钠反应
d.高温煅烧石灰石 e.浓硫酸溶于水 f.3H(g)+N(g)→NH3(g)
(3)曲线Ⅱ改变的条件是 ,从有效碰撞的角度解释其可以加快反应速率的原因 。
(4)已知N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) ΔH = +67.7 kJ ·mol-1,
N2H4(g) +O2(g)= N2 (g) +2H2O(g) ΔH =-534 kJ·mol-1,
则N2H4(g) 与NO2(g)完全反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为 。
(5)氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。已知H-H键、N- H键、N ≡N键的键能分别是436 kJ·mol-1、391 kJ·mol-1、946 kJ·mol-1,写出合成氨的热化学方程式: ;1molN2完全反应时,正反应活化能为335 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为 kJ·mol-1;若0.5molN2和足量的H2在一定条件下充分反应吸收或放出的热量 (填大于、小于或等于)生成1molNH3所吸收或放出的热量。
(6)已知:在101 kPa时,16g CH3OH(l)与足量氧气反应,生成液态水,并放出363kJ的热量,表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。
Ⅱ.中和热的测定:
测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。
(7)仪器a的名称为 。
(8)取50mL NaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
①请填写表中的空白:
温度
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差平均值(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50mol/L NaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。则中和热ΔH= (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.配制0.50mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
e.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
【答案】(1)( E2-E1)kJ/mol
(2)ab
(3) 使用了催化剂 催化剂改变了反应历程,降低的活化能,使得单位其体积中活化分子的比例增大,单位时间内活化分子的有效碰撞增加,使得反应速率加快
(4)N2H4(g)+NO2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH =-567.85 kJ·mol-1
(5) 3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH =-92kJ·mol-1 427 小于
(6)CH3OH(l) (g)+O2(g)2H2O (l) +CO2(g) ΔH =-726 kJ·mol-1
(7)玻璃搅拌器或环形玻璃搅拌棒
(8) 4.0 -53.5 kJ·mol-1 acd
【分析】中和热测定实验中一定注意使用稀的强酸强碱反应,并注意实验进行要迅速、保温效果要好,尽可能减少热量损失。
【解析】(1)反应的焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量,故ΔH=( E2-E1)kJ/mol;
(2)图示反应为放热反应;a.铝与盐酸反应为活泼金属和酸的反应,放热反应;b.生石灰溶于水生成氢氧化钙,反应放出大量的热;c.盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应;d.高温煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳,为吸热反应;e.浓硫酸溶于水,为物理变化,不是化学变化,不符合题意;f.3H(g)+N(g)→NH3(g),反应为形成化学键的过程,不是化学变化;故选ab;
(3)曲线Ⅱ反应过程中活化分子的最低能量变得小了,故改变的条件是使用了催化剂,催化剂改变了反应历程,使得活化分子的最低能量变小,活化分子的比例增大,活化分子的有效碰撞增加,使得反应速率加快;
(4)已知
①N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) ΔH = +67.7 kJ ·mol-1
②N2H4(g) +O2(g)= N2 (g) +2H2O(g) ΔH =-534 kJ·mol-1
由盖斯定律可知,②-①得反应N2H4(g)+NO2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH =(-534 kJ·mol-1) -(+67.7kJ·mol-1)=-567.85 kJ·mol-1;
(5)反应的焓变等于反应物的键能和减去生成物的键能和,故合成氨的热化学方程式3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH =3×(436 kJ·mol-1)+(946 kJ·mol-1)-6×(391kJ·mol-1)=-92kJ·mol-1;反应焓变等于正反应的活化能减轻逆反应的活化能,1molN2完全反应时,正反应活化能为335 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为335 kJ·mol-1-(-92kJ·mol-)=427kJ·mol-1;合成氨反应为可逆反应,也是放热反应,生成物的总能量低于反应物的总能量,则0.5molN2和足量的H2在一定条件下充分反应吸收或放出的热量小于生成1molNH3所吸收或放出的热量。
(6)燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;16g CH3OH(l)(为0.5mol)与足量氧气反应,生成液态水,并放出363kJ的热量,表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l) (g)+O2(g)2H2O (l) +CO2(g) ΔH =-3×363 kJ·mol-1=-726 kJ·mol-1;
(7)仪器a的名称为玻璃搅拌器或环形玻璃搅拌棒;
(8)①由表可知,第1、2、3、4次温差分别为:4.0、6.1、3.9、4.1,第2次数据误差较大舍弃,则平均温差为4.0℃;
②中和热是在稀溶液中,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;反应中硫酸过量、氢氧化钠完全反应,则0.05L×0.50mol/L=0.025mol氢氧化钠反应生成0.025mol水放热50g+30g)×4.18J/(g·℃)×4.0℃=1.3376kJ,则中和热ΔH=-1.3376kJ÷0.025mol=-53.5 kJ·mol-1;
③a.实验装置保温、隔热效果差,导致热量散失,测得放热减小,符合题意;
b.配制0.50mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数,使得氢氧化钠浓度增大,则实验中氢氧化钠的量偏大,放热增大,不符合题意;
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,实验中热量散失,放热减小,符合题意;
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度,使得部分酸碱反应被消耗,导致实验测的反应后温度较小,放热减小,符合题意;
e.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数,使得氢氧化钠量偏大,放热偏大,不符合题意;
故选acd。
24.完成下列问题
(1)用盐酸与溶液测定计算中和反应的反应热。回答下列问题:
①从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃用品是 。
②如改用固体与该盐酸进行实验,则实验中测得的“中和热”数值将 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(2)反应过程中的能量变化如图,回答下列问题。
①该反应 (用含式子表示);
②在反应体系中加入催化剂, (填“增大”、“减小”、“不变”), (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(3)发射卫星时可用肼为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。
已知:①
②
写出肼和二氧化氮反应生成氮气和气态水的热化学方程式: 。
【答案】(1) 环形玻璃搅拌器 偏大
(2) 减小 不变
(3)2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+2H2O(g) ΔH=(2b-a)kJ/mol
【解析】(1)①由量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌器;
②NaOH固体溶于水放热,则改用0.0275molNaOH固体与该盐酸进行实验,则实验中测得的“中和热”数值将偏大;
(2)①∆H=正反应活化能-逆反应活化能=;
②催化剂能降低反应活化能,但不改变反应的焓变,则在反应体系中加入催化剂,E1减小,∆H 不变;
(3)根据盖斯定律:得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+2H2O(g) ΔH=(2b-a)kJ/mol。
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