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
素养提升练
一、选择题
1.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是( )
A.放热反应的发生无需任何条件
B.化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关
C.化学反应过程都伴随着能量的变化
D.硫酸与NaOH的反应是吸热反应
解析:放热反应的发生可能需要加热、点燃等条件,A错误;由于化学键的断裂吸收的能量和形成放出的能量不同,才有化学反应的放热和吸热,B错误;酸碱中和反应都是放热反应,D错误。
(建议用时:40分钟)
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2.下列说法正确的是( )
A.在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.酸和碱发生中和反应生成1 mol水,这时的反应热叫中和反应反应热
C.中和反应反应热是反应热的种类之一
D.在稀溶液中,1 mol CH3COOH和1 mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3 kJ
解析:1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物所放出的热量为燃烧热,A错误;中和反应反应热应是强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的反应热,弱酸或弱碱参与的中和反应,生成1 mol H2O放出的热量小于57.3 kJ,B、D错误。
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3.下列关于ΔH的说法正确的是( )
A.反应过程中,消耗的反应物越多,ΔH越大
B.所有物质的燃烧热其ΔH均大于0
C.ΔH越大,说明反应放出的热量越多
D.能量变化如图所示的化学反应为放热反应,ΔH 为“-”
解析:ΔH有正、负,反应放出的热量越多,ΔH越小,反应吸收的热量越多,ΔH越大,A、C错误;物质燃烧是放热反应,其ΔH均小于0,B错误;由于反应物的总焓大于生成物的总焓,故该反应为放热反应,ΔH为“-”,D正确。
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解析:热化学方程式要标出物质的聚集状态,A错误;酸碱中和反应放热,ΔH小于0,B错误;反应热ΔH的单位是kJ·mol-1,D错误。
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[误区警示] 书写热化学方程式的常见错误
(1)状态错误:未标注反应物和生成物的聚集状态,或标注的状态错误;固体、液体、气体和溶液要分别用s、l、g、aq表示。
(2)符号错误:ΔH的“+”“-”与吸热、放热不一致;吸热反应的ΔH为“+”,放热反应的ΔH为“-”。
(3)单位错误:将ΔH的单位写成“kJ”;ΔH的单位是“kJ·mol-1”。
(4)数值错误:ΔH的数值与反应物或生成物的物质的量不对应。
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(5)方向错误:ΔH的数值与反应进行的方向不对应;正、逆反应的ΔH的数值相等,但符号相反。
(6)忽视要求:若表示燃烧热的热化学方程式,生成物往往不是可燃物对应的指定产物,或可燃物的化学计量数不是1;若表示中和反应反应热的热化学方程式,反应可能不在稀溶液中进行,或生成H2O(l)的物质的量不是1 mol。
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6.某同学在如图所示装置中用50 mL c1 mol·L-1盐酸与50 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液进行中和反应从而求H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)的ΔH(ΔH为生成1 mol H2O时的反应热),下列说法正确的是( )
A.在测定中和反应反应热的实验中,只需要测定并记录2次温度
B.搅拌器宜采用纯铜材质,耐腐蚀
C.为了实验的严谨性,c1与c2必须相同
D.用相同浓度、相同体积的醋酸溶液代替盐酸进行
上述实验,测得的ΔH会偏大
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解析:在测定中和反应反应热的实验中,实验需要进行2~3次,每次实验要记录3次温度,所以至少需要测定并记录6次温度,A错误;Cu的导热性比玻璃好,采用纯铜材质进行搅拌会导致热量损失,使测得的中和反应反应热数值偏小,B错误;为了保证盐酸完全反应,需要使氢氧化钠溶液的浓度稍大,C错误;
醋酸是弱酸,电离吸热,用相同浓度的醋酸溶液代替盐酸会使反应热数值偏小,但焓变ΔH小于0,故测得的ΔH会偏大,D正确。
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7.已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。下列说法中错误的是( )
A.①式表示25 ℃、101 kPa时,2 mol H2 (g)和1 mol O2(g)完全燃烧生成
2 mol H2O(l)放热571.6 kJ
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)中ΔH大于-571.6 kJ·mol-1
C.将含1 mol NaOH的水溶液与50 g 98%的硫酸溶液混合后放出的热量为57.3 kJ
D.将含1 mol NaOH的稀溶液与含1 mol CH3COOH的稀溶液混合后放出的热量少于57.3 kJ
解析:过程中除中和反应的反应热之外,还伴随着浓硫酸稀释所放出的热量,故C错误。
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选项 原因 结论
A H2的燃烧是放热反应 a、b、c均大于零
B ①和②中物质的化学计量数相同 a=b
C ①和③中H2O的状态不同,化学计量数不同 a、c不会有任何关系
D ③的化学计量数是②的2倍 ΔH2<ΔH3
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解析:B项,①②中由于生成的水的状态不同,故ΔH不同,即a、b也不同;C项,①③中由于气态水转化为液态水要放热,故c>2a;D项,②③中因ΔH3=2ΔH2,且ΔH2、ΔH3均为负值,故ΔH2>ΔH3。
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12.已知1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量,1 mol H2完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量,1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。
(1)写出表示氢气燃烧热的热化学方程式:______________________________
_____________________________。
(2)当CO(g)与CH4(g)完全燃烧生成等量的CO2(g)时(其中CH4燃烧的另一产物为液态水),放出的热量之比为____________;分别利用题述三种能源物质燃烧放出的热量使1000 g水沸腾,则消耗的能源物质的质量最小的是____,消耗同温同压下的三种气体体积最小的是________。
283∶890
H2
CH4
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(3)若a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧生成CO2气体和液态水,则放出热量Q的范围是___________________。
283a kJ<Q<890a kJ
解析:(2)由三种物质的燃烧热数值可知,等质量的题述三种物质完全燃烧时H2放出的热量最多,等物质的量的题述三种物质完全燃烧时CH4放出的热量最多。
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4.已知一定条件下有机物M经过太阳光光照可转化成有机物N,转化过程为
(g)eq \o(,\s\up15(光照),\s\do15(暗处))
(g) ΔH=+88.6 kJ·mol-1。下列说法正确的是( )
A.有机物M要避光保存
B.等质量的N比M的能量低
C.该反应的焓变为正值,是放热反应
D.以上转化过程中断键吸收的能量低于成键释放的能量
5.下列热化学方程式正确的是( )
A.C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O ΔH=-1367.0 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol-1
C.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-269.8 kJ·mol-1
D.2NO(g)+O2(g)===2NO2(g) ΔH=-116.2 kJ
8.现有如下3个热化学方程式:①H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
②H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1 ③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3=
-c kJ·mol-1
则由下表所列的原因能推导出后面结论的是( )
9.一定条件下,在水溶液中1 mol ClOeq \o\al(-,x)(x=0,1,2,3)的相对能量(kJ)大小如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.上述离子中最稳定的是A
B.反应B―→A+D的热化学方程式为3ClO-(aq)===
2Cl-(aq)+ClOeq \o\al(-,3)(aq) ΔH=-116 kJ·mol-1
C.反应C―→B+D中反应物的键能之和大于生成物的键能之和
D.相同条件下,上述离子中结合H+能力最强的是B
解析:由题图中氯元素的化合价可知,A为Cl-、B为
ClO-、C为ClOeq \o\al(-,2)、D为ClOeq \o\al(-,3),据能量越低越稳定可知,最稳定的是A,故A正确;反应B―→A+D的反应热ΔH=(0+64-3×60) kJ·mol-1=-116 kJ·mol-1,故B正确;由题图可知,反应C―→B+D的热化学方程式为2ClOeq \o\al(-,2)(aq)ClO-(aq)+ClOeq \o\al(-,3)(aq) ΔH,反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量,即ΔH=(60+64-2×100) kJ·mol-1=-76 kJ·mol-1,该反应为放热反应,所以反应物的键能之和小于生成物的键能之和,故C错误;酸性:HClO3>HClO2>HClO,所以ClO-结合氢离子能力最强,故D正确。
10.已知两个热化学方程式:H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220.0 kJ/mol
实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol,完全燃烧时放出的热量为3847.0 kJ,则同温同压下,混合气体中H2与C3H8的体积之比是( )
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶4
D.1∶1
解析:设混合气体中H2的物质的量为x,则依据题意有285.8 kJ/mol×x+2220.0 kJ/mol×(5 mol-x)=3847.0 kJ,解得x≈3.75 mol,则C3H8的物质的量为1.25 mol,混合气体中H2与C3H8的物质的量之比为3.75 mol∶1.25 mol=3∶1,则同温同压下,混合气体中H2与C3H8的体积之比为3∶1。
11.(1)已知反应2HI(g)===H2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJ·mol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为______ kJ。
(2)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中相关化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C—O
CO中
H—O
CO
C—H
E/kJ·mol-1
436
343
1076
465
413
由此计算上述反应的ΔH=________kJ·mol-1。
(3)在一定温度下,向1 L密闭容器中通入1 mol X气体和0.5 mol Y气体,各气态物质的物质的量随时间变化如图所示,若在2 min时,放出18.16 kJ的热量,则该反应的热化学方程式为_____________________________________________。
2X(g)+Y(g)Z(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1
H2(g)+eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)
ΔH=-286 kJ·mol-1
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