内容正文:
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第一章 化学反应的
热效应
第一节 反应热
第1课时 反应热 焓变
能力作业
02
目录
CONTENTS
基础作业
01
基础作业
(建议用时:15分钟)
考点一 中和反应反应热的测定
1.下列关于中和反应反应热测定实验的说法正确的是( )
A.温度计能代替玻璃搅拌器,用于搅拌反应物
B.强酸与强碱反应生成1 mol H2O(l)释放的热量都约为57.3 kJ
C.测定中和反应反应热的实验中,读取混合溶液不再变化的温度为终止温度
D.某同学通过实验测得盐酸和NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时,放出的热量为52.3 kJ,造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大
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基础作业
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2.用如图简易装置测定盐酸与NaOH溶液反应的反应热。下列说法不正确的是( )
A.将盐酸、NaOH溶液及发生的反应看成体系
B.盐酸与NaOH溶液反应放热使体系温度升高
C.碎泡沫塑料的作用是保温、隔热
D.反应时将NaOH溶液分多次倒入小烧杯中
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基础作业
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考点二 反应热与焓变的理解
3.下列关于内能和焓变的说法正确的是( )
A.化学反应过程中内能的变化等于焓变
B.气态水和液态水所具有内能一定不相同
C.焓的大小受体系的温度、压强等因素的影响
D.内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关
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基础作业
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4.下列关于反应热与焓变的理解正确的是( )
A.任何条件下,化学反应的焓变都等于反应热
B.放热反应的ΔH>0,吸热反应的ΔH<0
C.所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测量
D.生成物的总焓大于反应物的总焓时,ΔH>0
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基础作业
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考点三 反应热产生的原因
5.下列属于吸热反应的是( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变成白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A.①④ B.②③
C.①④⑤ D.②④
解析:①是吸热的过程,但不是化学反应;②④都属于分解反应,是吸热反应;③是放热的过程,但不是化学反应;⑤是放热反应。
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基础作业
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6.下列对于反应中的能量变化,表述正确的是( )
A.断开化学键的过程会放出能量
B.放热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量
C.加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.氧化反应均为吸热反应
解析:破坏旧化学键需要吸收能量来克服原子间的相互作用,所以断开化学键的过程会吸收能量,A错误;反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无关,有些放热反应也需加热才能发生(如木炭的燃烧),C错误;燃烧反应、缓慢氧化反应为放热反应,D错误。
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基础作业
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7.已知化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示,下列叙述错误的是( )
A.每生成2 mol AB(g)吸收(a-b) kJ能量
B.该反应的ΔH=(b-a) kJ·mol-1
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.断裂1 mol A—A(g)和1 mol B—B(g)键,吸收a kJ能量
解析:该反应的ΔH=+(a-b) kJ·mol-1,B错误。
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基础作业
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能力作业
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A.焓变单位中kJ·mol-1,是指1 mol物质参加反应时的能量变化
B.化学反应发生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.一个化学反应中,当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放热,ΔH为“-”
D.一个化学反应中,当生成物总键能大于反应物的总键能时,反应吸热,ΔH为“+”
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能力作业
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解析:焓变单位中的kJ·mol-1,是指每摩尔具体的反应,不是指参加反应的反应物为1 mol,A错误;化学反应在物质变化的同时,伴随的能量变化的表现形式还有光能、电能等,B错误;化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,断键时吸收能量,成键时放出能量,生成物总键能大于反应物总键能时,反应放热,D错误。
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能力作业
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2.下列过程伴随的能量变化中,属于反应热的是( )
A.形成1 mol H—Cl放出的能量
B.石墨转化为金刚石吸收的能量
C.1 mol O2形成2 mol O吸收的能量
D.水蒸气变成液态水放出的能量
解析:A项,化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,形成1 mol H—Cl,只有化学键的形成,故其能量变化不属于反应热;C项,1 mol O2形成2 mol O,只有化学键的断裂,故其能量变化不属于反应热;D项,水蒸气变成液态水是物理变化,故其能量变化不属于反应热。
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能力作业
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3.下列有关H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1的说法正确的是( )
A.代表所有的酸碱中和反应
B.可以表示1 mol稀H2SO4与足量NaOH溶液反应放出57.3 kJ热量
C.强酸与强碱的中和反应的热化学方程式都可以这样表示
D.表示稀的强酸溶液与稀的强碱溶液反应生成可溶性盐和1 mol液态水时放出57.3 kJ热量
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解析:⑤金属与酸的反应为放热反应,⑥物质的缓慢氧化为放热反应,⑦⑧属于物理变化。
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能力作业
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[重难点拨] 常见的吸热反应与放热反应
(1)常见的吸热反应:大多数盐的分解反应,Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应,C和CO2、C和水蒸气的反应等。
(2)常见的放热反应:中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、大多数化合反应、铝热反应等。
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A.实验(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
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)中若用NaOH固体,则测得的中和反应反应热的绝对值偏小
D.实验(c)中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌器,则测得的最高温度偏低
7.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。下列说法正确的是( )
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能力作业
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解析:Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应,A错误;放出热量多少与物质是粉末状还是片状无关,B错误;NaOH固体溶于水放出热量,实验(c)中若用NaOH固体,则测得的中和反应反应热的绝对值偏大,C错误;铁质搅拌器的导热性好,会导致部分热量散失,则测得的最高温度偏低,D正确。
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A.1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应吸收的能量为180 kJ
B.1 mol N2(g)与1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
C.通常情况下,N2(g)与O2(g)混合不能直接生成NO(g)
D.数据不足,不能确定反应热的大小
8.如图所示为N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)的过程中的能量变化,下列说法中错误的是( )
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解析:ΔH=反应物断裂化学键吸收的能量一生成物形成化学键放出的能量,N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=(946+498-2×632) kJ/mol=+180 kJ/mol,A正确,D错误;吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量,B正确;N2(g)与O2(g)混合不能直接生成NO(g),需在放电或高温的条件下反应才能发生,C正确。
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9.已知几种化学键的键能(E)如表所示,则下列说法错误的是( )
A.表中最牢固的化学键是H—F
B.431 kJ·mol-1>E(H—Br)>299 kJ·mol-1
C.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)生成2 mol HF(g)放出25 kJ的能量
D.1 mol H2(g)分解成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量
解析: 1 mol H2(g)与1 mol F2(g)生成2 mol HF(g)放出的能量为(2×568-436-157) kJ=543 kJ,C错误。
化学键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
E/(kJ·mol-1) 436 157 568 431 299
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11.将V1 mL 1.0 mol·L-1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50),下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22 ℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.0 mol·L-1
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
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解析:由题图可知,5 mL 1.0 mol·L-1 HCl溶液与45 mL NaOH溶液混合后温度为22 ℃,因此,做该实验时环境温度低于22 ℃,A错误;两者恰好完全反应时,放出的热量最多,温度最高,从题图上看出,30 mL 1.0 mol·L-1 HCl溶液和20 mL NaOH溶液恰好完全反应,因此,该NaOH溶液的浓度为1.0 mol·
L-1×0.03 L÷0.02 L=1.5 mol·L-1,C错误;通过该反应并不能判断凡有水生成的反应都是放热反应,D错误。
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12.下图分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。据此判断下列说法中正确的是( )
A.石墨转变为金刚石是放热反应
B.白磷比红磷稳定
C.①S(g)+O2(g)===SO2(g);②S(s)+O2(g)===SO2(g);放出热量:①<②
D.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g),该反应为放热反应
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解析:由题图可知,石墨比金刚石能量低,则石墨转变为金刚石是吸热反应,故A错误;由题图可知,红磷比白磷能量低,则红磷更稳定,故B错误;气态S比固态S的能量高,燃烧为放热反应,且生成物相同,则放出热量:①>②,故C错误。
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二、非选择题
13.某学习小组进行中和反应反应热的测定实验后的分析如下:
(1)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,且NaOH稍过量,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。为了计算中和反应反应热,某学生用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行实验,实验记录数据如表,算出每组实验中变化温度。
实验序号 起始温度t1/℃ 最高温度t2/℃ 变化温度/℃
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 ________
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该实验测得的中和反应反应热ΔH=_______________ (结果保留一位小数)。
(2)误差分析
①用量筒量取盐酸时仰视读数,温度变化值将________(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。
②分多次将NaOH溶液倒入小烧杯,温度变化值将________。
③不盖杯盖,温度变化值将________。
(3)学习小组还利用其他物质测量中和反应反应热,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1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。
-51.8 kJ·mol-1
偏大
偏小
偏小
ΔH1=ΔH2<ΔH3
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14.(1)已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)===CH2===CH2(g)+4H2O(g)。
①几种物质的能量如表所示(在25 ℃、101 kPa条件下,规定单质的能量为0,测得其他物质生成时的反应热为其具有的能量):
则该反应的ΔH=________ kJ·mol-1。
-128
物质 CO2(g) H2(g) CH2===CH2(g) H2O(g)
能量/(kJ·mol-1) -394 0 52 -242
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化学键 C===O H—H C===C C—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 803 436 615 y 463
②几种化学键的键能如表所示:
则y=________。
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(2d-a-e) kJ·mol-1
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ΔH<0,反应为放热反应,生成物总
能量小于反应物总能量
不正确
该反应的活化能大于反应放出的能量,所以应持续加热才能发生
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R
4.下列变化中,属于吸热反应的是( )
①CaCO3高温分解 ②CO2+Ceq \o(=====,\s\up15(高温))2CO ③2SO3eq \o(,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))2SO2+O2 ④C+H2O(g)eq \o(=====,\s\up15(高温))CO+H2 ⑤Al与HCl反应 ⑥葡萄糖在人体内缓慢氧化 ⑦NaOH溶于水 ⑧碘升华
A.①③④⑧
B.①②③④
C.②④⑦⑧
D.②③⑤⑥
5.已知拆开1 mol H—H、1 mol N≡N分别需要吸收的能量为436 kJ 、946 kJ,形成1 mol N—H会放出能量391 kJ。在反应N2 + 3H22NH3中,每生成2 mol NH3,( )
A.放出92 kJ热量
B.吸收92 kJ热量
C.放出209 kJ热量
D.吸收209 kJ热量
6.下列反应体系的焓增大的是( )
A.KOH+HF===KF+H2O
B.NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O
C.CaO+H2O===Ca(OH)2
D.C+O2eq \o(=====,\s\up15(点燃))CO2
10.工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2],该可逆反应分两步进行,整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B.利用CO2和NH3合成尿素是放热反应
C.2 mol NH3(g)的能量一定大于1 mol NH2COONH4(s)的能量
D.反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)的焓变ΔH=E2-E1
解析:由题图可知,合成尿素的过程中生成了NH2COONH4(s),其为合成尿素反应的中间产物,A正确;由题图可知,反应物总能量大于生成物总能量,则利用CO2和NH3合成尿素是放热反应,B正确;由题图可知,2 mol NH3(g)与1 mol CO2(g)的能量之和一定大于1 mol NH2COONH4(s)的能量,所以2 mol NH3(g)的能量不一定大于1 mol NH2COONH4(s)的能量,C错误;2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)为放热反应,ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量<0,即ΔH=E2-E1,D正确。
解析:(1)混合溶液起始温度为盐酸、氢氧化钠溶液温度的平均值,最高温度减去起始温度为变化温度,可得三次实验的变化温度分别为3.15 ℃、3.10 ℃、3.05 ℃,则三组实验的平均变化温度为3.10 ℃,测得实验放出的热量为100 mL×1 g·cm-3×3.10 ℃×4.18 J·g-1·℃-1=1295.8 J,NaOH稍过量,盐酸完全反应,生成的H2O的物质的量为0.025 mol,则反应热ΔH=-eq \f(1.2958 kJ,0.025 mol)≈-51.8 kJ·mol-1。
(3)中和反应反应热是强酸、强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水放出的热量,ΔH=-57.3 kJ·mol-1。NaOH和Ca(OH)2均为强碱,则稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应均放热57.3 kJ;一水合氨是弱电解质,溶液中存在NH3·H2O的电离,电离过程是吸热的,稀氨水和1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应放热小于57.3 kJ。由于放热反应焓变是负值,故ΔH1=ΔH2<ΔH3。
(2)已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在,而在蒸气状态时含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体,其中S4、S6和S8具有相似的结构特点,其结构如图所示:
若已知二氧化硫中硫氧键的键能为d kJ·mol-1,O===O的键能为e kJ·mol-1,S+O2eq \o(=====,\s\up15(点燃))SO2的反应热ΔH=-a kJ·mol-1,则S8分子中S—S的键能为________________________。
(3)现有反应2B(g)+C(g)2D(g) ΔH<0,其反应过程中的能量变化符合图1或图2。
①图____(填“1”或“2”)能表示2B(g)+C(g)2D(g)反应过程中的能量变化,理由是____________________________________
__________________________。
②某同学根据①判断反应2B(g)+C(g) 2D(g)开始时需要加热,待反应发生后立即撤去热源,反应会持续进行。该判断____________(填“正确”或“不正确”),理由是________________________________________________________。
解析:(2)设S—S的键能为x kJ·mol-1,则-a=eq \f(1,8)×8×x+e-2d,x=2d-a-e。
$$