内容正文:
课时梯级训练(1) 反应热 焓变
1.关于能量的说法正确的是( )
A.水变成水蒸气时吸收的能量就是该过程的反应热
B.可逆反应的ΔH与反应进行的程度有关
C.放热反应在任何条件下都可以发生,吸热反应不加热就不能发生
D.等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的焓变
D 解析:液态水变为水蒸气属于物理变化,而反应热是化学变化中的热效应,A错误;ΔH表示完全反应时的热量变化,与反应过程、是否是可逆反应无关,与反应进行的程度无关,B错误;有些放热反应需要在一定条件下才能发生,如铝热反应是放热反应,但在高温条件下才能进行,有些吸热反应不需要加热也能进行,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应,C错误;等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变,D正确。
2.如图所示的简易量热计可用于测定中和反应的反应热,内筒盛有一定量的盐酸和氢氧化钠溶液。下列有关实验的描述正确的是( )
A.M的材质不影响实验结果,如玻璃、塑料或铁丝都可以
B.实验过程中,将量筒中的NaOH溶液缓慢倒入盛有盐酸的量热计内筒中
C.实验过程中需记录体系的最高温度
D.实验中如果用同体积同浓度的醋酸代替盐酸,测得的反应热数值不变
C 解析:铁制搅拌器会使热量散失,同时与酸反应,导致实验结果不准确,A错误;为防止热量的损失,实验过程中,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的量热计内筒中,B错误;把酸、碱溶液混合后,用搅拌器匀速搅拌,并记录体系的最高温度,C正确;用弱酸代替强酸时,由于弱酸的电离会吸热,从而使放出热量偏少,D错误。
3.下列有关化学反应能量变化的说法错误的是( )
A.对于反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g),在光照和点燃条件下的ΔH不相同
B.C(s,金刚石)===C(s,石墨)的ΔH<0,说明石墨比金刚石稳定
C.热量是体系与环境之间因温度不同而交换或传递的能量
D.若反应物的键能总和小于生成物的键能总和,则该反应是放热反应
A 解析:同一反应,在相同条件下的焓变不随反应条件的改变而改变,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同,A错误;C(s,金刚石)===C(s,石墨)的ΔH<0,则石墨具有的能量低于金刚石具有的能量,物质具有的能量越低越稳定,则石墨比金刚石稳定,B正确;焓变ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,反应物的键能总和小于生成物的键能总和,焓变为负值,该反应是放热反应,D正确。
4.下列有关测定中和反应反应热实验的说法正确的是( )
A.用铜丝代替玻璃搅拌器,测得的ΔH偏小
B.测定中和反应反应热的实验中,混合溶液的温度不再变化时,该温度为终止温度
C.为了使酸碱充分反应,应当缓慢分次倒入NaOH溶液并搅拌
D.为了使反应进行得更完全,可以使碱适当过量
D 解析:铜丝是热的良导体,传热快,用铜丝代替玻璃搅拌器时,测得的中和反应反应热数值偏小,但中和反应反应热ΔH为负值,ΔH偏大,A错误;测定中和反应反应热的实验中,混合溶液的最高温度为终止温度,而不是温度不再变化时的温度,B错误;为了防止热量损失,应当一次性快速倒入NaOH溶液并搅拌,C错误;为了使反应进行得更完全,可以使碱适当过量,D正确。
5.利用太阳光在新型复合催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.过程Ⅱ是一个放热反应过程
B.氢能资源丰富,属于可再生能源
C.该变化过程总体的焓变值应小于0
D.过程Ⅰ、Ⅱ的总反应为2H2OH2O2+H2↑
C 解析:过程Ⅱ可看成是氢原子之间成键形成H2,HO原子团之间成键形成H2O2,成键放出能量,A正确;水分解产生H2和O2,H2燃烧又能生成H2O,故氢能属于可再生能源,B正确;该过程的总反应为水分解反应,水分解为吸热反应,焓变值大于0,C错误;过程Ⅰ、Ⅱ的反应为H2O转化为H2O2和H2,故总反应为2H2OH2O2+H2↑,D正确。
6.N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应物的总键能大于生成物的总键能
B.该反应的焓变ΔH=+139 kJ/mol
C.该化学反应体系向环境释放能量
D.相同条件下,反应物、生成物和过渡态中的物质,过渡态最稳定
C 解析:由图可知,生成物具有的能量低于反应物具有的能量,反应为放热反应;反应焓变等于反应物的键能和减去生成物的键能和,故反应物的总键能小于生成物的总键能,A错误;反应为放热反应,该反应的焓变为ΔH=(209-348)kJ/mol=-139 kJ/mol,B错误; 相同条件下,反应物、生成物和过渡态中的物质,过渡态物质具有的能量最高最不稳定,D错误。
7.已知稀溶液中H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l),生成1 mol H2O(l)放出57.3 kJ 热量。下列过程中放出热量为57.3 kJ的是( )
A.含1 mol H2SO4的稀硫酸与足量的稀NaOH溶液反应
B.稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O(l)
C.稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol H2O(l)
D.稀NaOH溶液与98%浓硫酸反应生成 1 mol H2O(l)
C 解析:含1 mol H2SO4的稀硫酸与足量的稀NaOH溶液反应生成2 mol H2O(l),放出的热量是2×57.3 kJ,A错误;一水合氨是弱碱,电离过程会吸热,则稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量小于57.3 kJ,B错误;稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量为57.3 kJ,C正确;浓硫酸溶于水放热,则稀NaOH溶液与98%浓硫酸反应生成 1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ,D错误。
8.H2与O2、F2均能发生反应,如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。
请回答下列问题:
(1)完成转化Ⅰ、Ⅱ________(填“吸收”或“放出”,下同)能量,完成转化 Ⅲ ________能量。
(2)H2和F2反应的能量变化图可用____________(填“A”或“B”)表示。
(3)H2在O2中燃烧的过程主要是________能转化为________能的过程。
答案:(1)吸收 放出 (2)A (3)化学 热
解析:(1)断键吸收能量,成键放出能量,Ⅰ、Ⅱ是断键,因此吸收能量, Ⅲ 是成键,因此放出能量。(2)H2和F2的反应是放热反应,反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量,故图A正确。(3)氢气在氧气中燃烧是放热反应,是化学能转化为热能的过程。
9.标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表所示:
物质
O
H
HO
HOO
H2
O2
H2O2
H2O
能量/
(kJ/mol)
249
218
39
10
0
0
-136
-242
可根据HO(g)+HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ/mol。下列说法不正确的是( )
A.H2的键能为436 kJ/mol
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2
D.H2O(g)+O(g)===H2O2(g) ΔH=+143 kJ/mol
D 解析:由于气态H的能量为218 kJ/mol,则H2的键能为2×218 kJ/mol=436 kJ/mol,A正确;由于气态O的能量为249 kJ/mol,则O2的键能为2×249 kJ/mol=498 kJ/mol,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ/mol,O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍,B正确;ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,由于HOO(g)===HO(g)+O(g) ΔH=249 kJ/mol+39 kJ/mol-10 kJ/mol=278 kJ/mol,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ/mol,解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2,C正确;ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,H2O(g)+O(g)===H2O2(g) ΔH=-136 kJ/mol-(-242 kJ/mol+249 kJ/mol)=-143 kJ/mol,D错误。
10.(2024·河北丰润区高二期中)某反应由两步反应ABC构成,反应过程中的能量变化曲线如图所示(E1、E3表示两反应的活化能)。下列叙述正确的是( )
A.三种化合物的稳定性顺序:B<A<C
B.两步反应均为放热反应
C.加入催化剂不改变反应的焓变,但能提高产率
D.整个反应的ΔH=E1-E2
A 解析:从图中可以看出A到B为吸热反应;B到C为放热反应;总反应为放热反应。能量越低越稳定,根据图示C能量最低,其次为A,故稳定性顺序为B<A<C,A正确;根据图示,A到B为吸热反应,B到C为放热反应,B错误;催化剂对平衡移动没有影响,不会改变反应的焓变和产率,C错误;反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能,则总反应的焓变为ΔH=E1-E2+E3-E4,D错误。
11.(2024·石家庄高二期中联考)反应SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) ΔH=a>0 kJ/mol可用于纯硅的制备,其中1 mol Si单质中有2 mol Si—Si。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.该反应的反应物的能量大于生成物的能量
B.该反应中SiCl4为氧化剂,被氧化
C.高温下该反应每消耗44.8 L H2,需消耗a kJ能量
D.用E表示键能,该反应的ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)-2E(Si—Si)
D 解析:该反应为吸热反应,则反应物的能量低于生成物的能量,A错误;SiCl4中Si由化合价+4降低为0,SiCl4发生还原反应,作为氧化剂被还原,B错误;没有给出气体的温度和压强,故无法通过气体体积计算物质的量,C错误;焓变=反应物的总键能-生成物的总键能,反应物的总键能=4E(Si—Cl)+2E(H—H),生成物的总键能=4E(H—Cl)+2E(Si—Si),D正确。
12.50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L 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:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是______________,该仪器的操作方法是______________________________________________,该仪器可否用铜丝代替________(填“可以”或“不可以”)。
(2)隔热层的作用是_______________________________________________。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是________(填标号)。
a.沿玻璃棒缓慢倒入
b.分三次倒入
c.一次迅速倒入
(4)若实验过程中,内筒未加杯盖,求得的中和反应反应热ΔH________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g/cm3,又知中和反应后所得溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃)。为了计算中和反应反应热,某学生的实验记录数据如下:
实验序号
反应物的温度/℃
反应前体系的
温度t1/℃
反应后体系的
温度t2/℃
盐酸
氢氧化
钠溶液
1
20.0
20.1
20.05
23.2
2
20.2
20.4
20.3
23.4
3
20.3
20.3
20.3
24.2
4
20.5
20.6
20.55
23.6
完成表格并依据该学生的实验数据计算,应舍弃第________次实验数据,先求另三次实验________平均值,再求该实验中生成1 mol水时放出的热量为________________(列出计算式即可)kJ。
答案:(1)玻璃搅拌器 上下轻轻地搅拌使溶液混合均匀 不可以
(2)保温,减少实验过程中的热量损失
(3)c
(4)偏大
(5)3 温差
解析:用50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液反应测定中和反应反应热,实验成功的关键是减少热量损失。
(1)从实验装置上看,量热计中尚缺少的一种玻璃仪器是玻璃搅拌器;该仪器的操作方法是上下轻轻地搅拌使溶液混合均匀;金属铜导热较快,会导致热量损失,因此不能用铜丝代替。
(2)中和反应反应热的测定实验成功的关键是减少热量损失,隔热层的作用是保温,减少实验过程中的热量损失。
(3)为了减少热量散失,倒入NaOH溶液的正确操作是一次迅速倒入,c符合题意。
(4)若实验过程中内筒未加杯盖,会散失一部分热量,导致中和反应反应热数值偏小,焓变为负值,则求得的中和反应反应热会偏大。
(5)由表中数据计算可知,4次实验前后温度差分别为3.15 ℃、3.1 ℃、3.9 ℃、3.05 ℃,第3次实验数据误差大,舍弃,则另外三次温差平均值为3.1 ℃;生成0.025 mol水时放出的热量为Q=cmΔT=4.18 J/(g·℃)×100 g×3.1 ℃=4.18×100×3.1×10-3kJ,则生成1 mol水放出热量为kJ。
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