内容正文:
课时作业(一)
1.如图是“即热饭盒”的结构示意图,撤去隔板,水与下层物质接触,一段时间后食物就变热了。以下物质中适合作下层物质的是( )
A.食盐 B.生石灰
C.熟石灰 D.浓硫酸
【解析】 撤去隔板,水与下层物质接触,一段时间后食物就变热了,说明有大量的热量释放出来,食盐溶于水热量变化不明显,生石灰溶于水生成氢氧化钙,放出大量的热量,熟石灰溶于水放热不如生石灰,浓硫酸是液体,且具有腐蚀性,因此适合作下层物质的是生石灰。
答案选B。
【答案】 B
2.下列图示变化为吸热反应的是( )
【解析】 反应物的总能量小于生成物的总能量,反应为吸热反应,符合题意,A正确;反应物的总能量大于生成物的总能量,反应为放热反应,与题意不符,B错误;浓硫酸稀释放出热量,与题意不符,C错误;锌与稀盐酸的反应为放热反应,与题意不符,D错误。
【答案】 A
3.用10 mL 0.2 mol·L-1NaOH溶液与10 mL 0.2 mol·L-1盐酸反应测得以下反应的中和热(kJ·mol-1): NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1。用10 mL 0.2 mol·L-1NaOH溶液与分别以下酸溶液反应测得的中和热与a kJ·mol-1基本相同的是( )
A.20 mL 0.5 mol·L-1硝酸溶液
B.10 mL 0.2 mol·L-1醋酸溶液
C.10 mL 0.2 mol·L-1氢氟酸
D.2 mL 18.4 mol·L-1浓硫酸
【解析】 A.强酸的稀溶液,符合中和热实验的要求,基本相同,选项A正确;B.醋酸是弱酸,电离会吸热,中和反应时放热会减少,选项B错误;C.氢氟酸是弱酸,电离会吸热,中和反应时放热会减少,选项C错误;D.在溶解时会放热,与碱反应时放出的热量将大于中和热,选项D错误;答案选A。
【答案】 A
4.某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应过程a有催化剂参与
B.该反应为放热反应,热效应等于ΔH
C.改变催化剂,可改变该反应的ΔH
D.有催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2
【解析】 由图可知,反应过程a需要的活化能比b要高,所以a没有催化剂参与,A错误;由图可知,该反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应属于放热反应,反应的热效应等于生成物与反应物能量之差,即ΔH,B正确;使用催化剂,改变了反应进行的途径,降低了反应的活化能,但不会改变该反应的焓变,C错误;E1、E2分别代表反应过程中各步反应的活化能,整个反应的活化能为E1,D错误。
【答案】 B
5.中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,主要过程如下图所示。
下列说法不正确的是( )
A.整个过程实现了光能向化学能的转化
B.过程Ⅱ放出能量并形成了O—O键
C.总反应2H2O2H2↑+O2↑
D.过程Ⅲ属于分解反应也是吸热反应
【解析】 由题图可知,利用太阳光在催化剂表面实现水分解为氢气和氧气,光能转化为化学能,故A正确;过程Ⅱ生成了O—O键,释放能量,B正确;该过程的总反应是水分解为氢气和氧气,C正确;由题图可知,过程Ⅲ为H2O2的分解反应,放出能量,D错误。
【答案】 D
6.单斜硫和正交硫是硫的两种同素异形体,下列说法正确的是( )
A.S(s,单斜)===S(s,正交) ΔH3=-0.33 kJ/mol
B.单斜硫比正交硫稳定
C.相同物质的量的正交硫比单斜硫所含的能量高
D.由①可知断裂1 mol O2和1 mol单斜硫中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量多297.16 kJ
【解析】 由题图可知,单斜硫能量大于正交硫,所以单斜硫转化为正交硫放出热量,焓变=(296.83-297.16)kJ/mol=-0.33 kJ/mol,所以S(s,单斜)===S(s,正交) ΔH3=-0.33 kJ/mol,A正确;物质所含能量越低越稳定,相同物质的量的单斜硫所含能量大于正交硫所含能量,所以正交硫较稳定,B、C错误;由①可知断裂1 mol O2和1 mol单斜硫中的共价键所吸收的能量总和比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ,D错误。
【答案】 A
7.SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)+3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为( )
A.-1780 kJ·mol-1
B.-1220 kJ·mol-1
C.-450 kJ·mol-1
D.+430 kJ·mol-1
【解析】 利用ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和进行计算。ΔH=280 kJ·mol-1+3×160 kJ·mol-1-6×330 kJ·mol-1=-1 220 kJ·mol-1,B项正确。
【答案】 B
8.(双选)反应2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)能量变化如图所示,下列说法不正确的是( )
A.由于该反应是分解反应,所以该反应为放热反应
B.途径b改变了反应的热量变化
C.1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量
D.途径a、b放出的热量一样多
【解析】 A项,由图可知,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)为放热反应,正确;B项,反应的焓变只与反应的始态和终态有关,与变化路径无关,途径b、a放出的热量相同,正确;C项,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)为放热反应,则1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量,错误;D项,途径a、b放出的热量相同,错误。
【答案】 CD
9.“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。
下列有关描述正确的是( )
A.历程Ⅰ、Ⅲ是吸热反应
B.历程Ⅱ的热化学方程式是:SiHCl3(g)+H2(g)===SiHCl3(l)+H2(g) ΔH=+28 kJ/mol
C.历程Ⅲ的热化学方程式是:SiHCl3(l)+H2(g)===Si(s)+3HCl(g) ΔH=+238 kJ/mol
D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中能量不损耗
【解析】 A.从图中可知,历程Ⅰ反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,A错误;B.从图中可知,历程Ⅱ反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,ΔH=-28 kJ/mol,B错误;C.历程Ⅲ反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,ΔH=+238 kJ/mol,热化学方程式正确,C正确;D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中,伴随着能量的损耗,D错误;故答案选C。
【答案】 C
10.生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的12 000~20 000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,以下是几种化学键的键能:
化学键
N≡N
F—F
N—F
键能/(kJ·mol-1)
941.7
154.8
283.0
下列说法中正确的是( )
A.过程N2(g)―→2N(g)放出能量
B.过程N(g)+3F(g)―→NF3(g)放出能量
C.反应N2(g)+3F2(g)===2NF3(g)的ΔH=291.9 kJ/mol
D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,仍可能发生化学反应
【解析】 断键的过程吸收能量,A错误;成键的过程,放出能量,B正确;选项C中反应的ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=(941.7+3×154.8-6×283.0)kJ·mol-1=-291.9 kJ·mol-1,C错误;若NF3吸收能量后没有化学键的断裂与生成,则是物理变化,D错误。
【答案】 B
11.(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应:2H2+O2===2H2O。已知该反应为放热反应,下图能正确表示该反应中能量变化的是________(填“A”或“B”)。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表:
化学键
H—H
OO
H—O
键能kJ·mol-1
436
496
463
则生成1 mol水可以放出热量______kJ。
(2)以下反应:①木炭与水制备水煤气 ②氯酸钾分解 ③炸药爆炸 ④酸与碱的中和反应 ⑤CaO与H2O作用生成Ca(OH)2 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应,属于放热反应的有______(填序号)。
【解析】 (1)2H2+O2===2H2O是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,能正确表示该反应中能量变化的是A;根据2H2+O2===2H2O,反应ΔH=2×436+496-4×463=-484 kJ·mol-1,生成1 mol水可以放出热量242 kJ。(2)放热反应主要有化合反应、中和反应、燃烧反应;吸热反应主要有分解反应、以C为还原剂的氧化还原反应、铵盐与碱的反应;属于放热反应的有③炸药爆炸;④酸与碱的中和反应;⑤CaO与H2O作用生成Ca(OH)2。
【答案】 (1)A 242 (2)③④⑤
12.回答下列问题:
(1)实验室用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL某浓度的NaOH溶液在如图所示装置中反应,通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。该装置缺少一种仪器,该仪器的名称为________;实验室提供了0.50 mol/L和0.55 mol/L两种浓度的NaOH溶液,应选择_______mol/L的溶液进行实验。
(2)用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL上述所选浓度的NaOH溶液进行中和热的测定。实验数据如表:
温度
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t/℃
HCl溶液
NaOH溶液
平均值
1
26.0
26.2
26.1
29.4
2
26.0
26.4
26.2
30.5
3
25.9
25.9
25.9
29.3
4
26.2
26.4
26.3
29.5
回答下列问题:
①若近似认为稀盐酸与NaOH溶液的密度均为1g·cm-3(忽略溶液混合后体积变化),反应所得溶液的比热容c=4.18 J·(g·℃)-1,则中和热ΔH=_________kJ·mol-1(保留1位小数)。
②上述实验数值结果与理论值57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因不可能是_______(填字母序号)。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度
D.用量筒量取盐酸的体积时仰视
(3)现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_______________。
(4)将V1 mL 1.0 mol·L-1盐酸和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50),通过分析图像可知,做该实验时环境温度_______(填“高于”“低于”或“等于”)22 ℃,该NaOH溶液的浓度约为_______mol·L-1。
【解析】 测定中和热时,要确保热量不散失、一定量的稀盐酸反应完全,故要在保温性能好、绝热的体系中反应、一次性迅速把NaOH溶液倒入小烧杯中,并用环形玻璃搅拌棒、量取最高温度;测出放出的热量、并计算出中和热,据此回答;
(1)该装置缺少一种玻璃仪器,该仪器的名称为环形玻璃搅拌棒(玻璃搅拌器);为保证盐酸完全中和,应选择0.55 mol·L-1的NaOH溶液进行实验;
(2)①4次实验所测温差分别为3.3 ℃、4.3 ℃、3.4 ℃、3.2 ℃,第2次数据偏差大,舍去,其余几次实验温度差平均为3.3 ℃,50 mL 0.50 mol·L-1盐酸和50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液反应,盐酸和氢氧化钠溶液的密度都≈1 g·cm-3,则溶液的质量为100 g,生成0.025 mol的水,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。放出热量Q=cmΔt=4.18 J·g-1·℃-1×100 g×3.3 ℃=13.794 J=1.3794 kJ,该实验测得的中和热ΔH=-≈-55.2 kJ/mol ;
②A.实验装置保温、隔热效果差,导致热量散失,所测中和热数值偏低,不选;
B.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中,导致热量散失,所测中和热数值偏低,不选;
C.用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度,导致反应提前反应部分,则氢氧化钠溶液的起始温度偏高,所测中和热数值偏低,不选;
D.用量筒量取盐酸的体积时仰视,则盐酸体积偏大,生成水的物质的量偏大,放出热量偏大,所测中和热数值偏高,选;
选D;
(3)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离,反应的中和热相同,稀氨水中的一水合氨是弱电解质,与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量,反应热大于中和热,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为:ΔH1=ΔH2<ΔH3;
(4)中和反应放热,由图知,V1=5 mL对应的温度为22 ℃,则实验小组做该实验时的环境温度低于22 ℃。V1=30 mL对应的温度为28 ℃,为最高点,说明酸碱恰好中和,则30 mL×1.0 mol·L-1=(50-30)mL×c(NaOH),则该NaOH溶液的浓度为1.5 mol·L-1。
【答案】 (1)玻璃搅拌器 0.55
(2)-55.2 D
(3)ΔH1=ΔH2<ΔH3
(4)低于 1.5
13.(1)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:
若已知硫氧键的键能为d kJ·mol-1,氧氧键的键能为e kJ·mol-1,S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1,则S8分子硫硫键的键能为________。
(2)下表是部分化学键的键能数据:
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能/kJ·mol-1
198
360
498
x
①已知1 mol白磷完全燃烧生成P4O10放出2 982 kJ的热量,白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如下图所示,则上表中x=________。
②0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6,放出的热量为________kJ。
【解析】 (1)设硫硫键的键能为x kJ·mol-1,则:
-a kJ·mol-1=×8×x kJ·mol-1+e kJ·mol-1-2d kJ·mol-1,x=(2d-a-e)kJ·mol-1。
(2)①由题意可知P4(s)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH=-2 982 kJ·mol-1。根据图示知,1 mol P4含有6 mol P—P键,1 mol P4O10含12 mol P—O键和4 mol P===O键,根据键能与反应热关系,反应热等于反应物总键能与生成物总键能之差,断裂1 mol共价键吸收的能量与生成1 mol该共价键放出的能量数值相等。有198 kJ·mol-1×6+498 kJ·mol-1×5-360 kJ·mol-1×12-4x=-2 982 kJ·mol-1,x=585 kJ·mol-1。
②P4+3O2===P4O6,1 mol P4O6含有12 mol P—O键,反应热为ΔH=198 kJ·mol-1×6+498 kJ·mol-1×3-360 kJ·mol-1×12=-1 638 kJ·mol-1,0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1638 kJ·mol-1×0.5 mol=819 kJ。
【答案】 (1)(2d-a-e)kJ·mol-1 (2)①585 ②819
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