内容正文:
第一章 化学反应的热效应
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.实验室用盐酸和NaOH溶液反应来测定中和反应的反应热。下列说法正确的是( )。
A.用同一温度计测量酸液温度后立即测量碱液温度
B.为使两物质充分反应,添加NaOH溶液时应遵循少量多次原则
C.实验中需要稍过量的NaOH溶液以保证实验数据的准确性
D.为防止玻璃搅拌器损坏,可用铜质材料替代
2.对下列各组化学反应的知识解读正确的是( )。
选项
化学反应
知识解读
A
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1
S的燃烧热ΔH为-297 kJ·mol-1
B
P(白磷,s)P(红磷,s) ΔH<0
白磷比红磷更稳定
C
CaO(s)+H2O(l)
Ca(OH)2(aq) ΔH<0
化合反应都是放热反应
D
CO2(g)+C(s)
2CO(g) ΔH>0
吸热反应一定需要加热
3.H2与Br2在恒容密闭容器中发生反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH1=-a kJ·mol-1。已知H2(g)、Br2(g)的键能分别为b kJ·mol-1、c kJ·mol-1(a、b、c均大于零)。下列说法正确的是( )。
A.H2(g)+Br2(g)2HBr(l) ΔH2,则ΔH2<ΔH1
B.氢原子与溴原子形成2 mol HBr分子需吸收能量(a+b+c)kJ
C.氢气与溴单质充分反应后,放出的能量总是小于a kJ
D.若氢气与溴单质充分反应放出a kJ能量,消耗的H2(g)和Br2(g)均大于1 mol
4.已知298 K、101 kPa时:
2H2O(g)O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )。
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
5.航天燃料从液态变为固态,是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭材料,燃烧时放出巨大的能量,已知1 kg金属铍(铍的相对原子质量为9)完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是( )。
A.Be+O2BeO ΔH=-564.3 kJ·mol-1
B.Be(s)+O2(g)BeO(s) ΔH=+564.3 kJ·mol-1
C.Be(s)+O2(g)BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
D.Be(s)+O2(g)BeO(g) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
6.已知:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH1
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
CuO(s)+CO(g)Cu(s)+CO2(g) ΔH4
2CuO(s)+C(s)2Cu(s)+CO2(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是( )。
A.ΔH1>0 B.ΔH2>0
C.ΔH2<ΔH3 D.ΔH5=2ΔH4+ΔH1
7.在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是( )。
A.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH1、2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2
B.S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH1、S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH2
C.C(s)+O2(g)CO(g) ΔH1、C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2
D.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH1、H2(g)+Cl2(g)HCl(g) ΔH2
8.在实验室里,用计算机模拟在催化剂表面水煤气变换低温产氢反应(CO+H2OCO2+H2)过程中能量的变化如图所示,下列说法正确的是( )。
A.CO+H2OCO2+H2为放热反应
B.状态3中物质最稳定
C.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均需要吸收能量
D.该反应类型为置换反应
9.已知:
①2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH1
②3H2(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3H2O(g) ΔH2
③2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s) ΔH3
④2Al(s)+O2(g)Al2O3(s) ΔH4
⑤2Al(s)+Fe2O3(s)Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )。
A.ΔH1<0,ΔH3>0 B.ΔH5<0,ΔH4<ΔH3
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
10.下列表述中正确的是( )。
甲
乙
A.根据图甲可知,合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=(b-a) kJ·mol-1
B.图乙表示2 mol H2(g)所具有的能量比2 mol气态水所具有的能量多483.6 kJ
C.1 mol NaOH分别和1 mol HCOOH、1 mol HNO3反应,后者比前者ΔH小
D.汽油燃烧时化学能全部转化为热能
11.由H2和CO组成的混合气体0.5 mol,完全燃烧后放出142.55 kJ的能量,已知H2的燃烧热ΔH=-285.80 kJ·mol-1,CO的燃烧热ΔH=-283.00 kJ·mol-1。该混合气体中H2的体积分数为( )。
A.25% B.45% C.75% D.80%
12.下列选项正确的是( )。
A.图①可表示Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+26.7 kJ·mol-1的能量变化
B.图②中ΔH表示碳的燃烧热
C.环境温度为20 ℃,将物质的量浓度相等,体积分别为V1、V2的稀硫酸与NaOH溶液混合,测得混合液的最高温度如图③所示(已知V1+V2=60 mL)
D.已知稳定性:B<A<C,某反应由两步构成:A→B→C,反应过程中的能量变化曲线如图④所示
13.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1
已知:碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1;
S(s)+2K(s)K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1;
2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1,则x为( )。
A.3a+b-c B.c-3a-b
C.a+b-c D.c-a-b
14.Na2CO3(aq)与盐酸反应过程中的能量变化示意图如图所示,下列选项正确的是( )。
A.H2CO3(aq)CO2(g)+H2O(l)为放热反应
B.C(aq)+H+(aq)HC(aq) ΔH=a kJ·mol-1
C.HC(aq)+H+(aq)CO2(g)+H2O(l) ΔH=(c-b) kJ·mol-1
D.C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l) ΔH=(a+b-c) kJ·mol-1
15.已知2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1。以太阳能为热源分解Fe3O4,经铁氧化合物循环分解水制H2的图示与过程如图所示。
过程Ⅰ:……
过程Ⅱ:3FeO(s)+H2O(l)H2(g)+Fe3O4(s) ΔH=+129.2 kJ·mol-1
下列说法不正确的是( )。
A.该过程能量转化形式是太阳能→化学能→热能
B.过程Ⅰ的热化学方程式为Fe3O4(s)3FeO(s)+O2(g) ΔH=+156.6 kJ·mol-1
C.氢气的燃烧热为ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
16.已知:①2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1
②氢气燃烧的能量变化示意图:
下列说法正确的是( )。
A.1 mol C(s)完全燃烧放出110 kJ的热量
B.H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-240 kJ·mol-1
C.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=-130 kJ·mol-1
D.欲分解2 mol H2O(l),至少需要提供4×462 kJ的热量
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(8分)用如图所示装置进行中和反应反应热的测定实验,请回答下列问题。
简易量热计示意图
(1)取30 mL 0.5 mol·L-1 H2SO4溶液与50 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液进行中和反应,三次实验温度平均升高4.1 ℃,已知中和后生成的溶液的比热容为4.18 J·(g·℃)-1,溶液的密度均为1 g·mL-1,通过计算可得生成1 mol H2O时放出的热量为 kJ。(保留小数点后一位)
(2)上述实验数值与57.3有偏差,产生此偏差的原因可能是 (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
c.一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
(3)实验中若改用60 mL 0.25 mol·L-1 H2SO4溶液与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,通过计算可得生成1 mol H2O时所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。若用30 mL 1 mol·L-1醋酸代替H2SO4溶液进行上述实验,测得的反应前后温度的变化值会 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
18.(14分)(1)已知:
①2NaOH(s)+CO2(g)Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH1=-127.4 kJ·mol-1
②NaOH(s)+CO2(g)NaHCO3(s) ΔH2=-131.5 kJ·mol-1
反应2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)
ΔH1=-47.3 kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2=+210.5 kJ·mol-1
③CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3=-86.2 kJ·mol-1
反应2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH= (用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(3)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g):
①WO2(s)+2H2(g)W(s)+2H2O(g) ΔH=+66.0 kJ·mol-1
②WO2(g)+2H2(g)W(s)+2H2O(g) ΔH=-137.9 kJ·mol-1
则WO2(s)WO2(g)的ΔH= 。
(4)完成下列反应的热化学方程式。
①沼气是一种能源,它的主要成分是CH4,常温下,0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2(g)和液态水时,放出445 kJ热量,则热化学方程式为 。
②已知H2S完全燃烧生成SO2(g)和H2O(l),H2S的燃烧热为a kJ·mol-1,写出H2S的燃烧热的热化学方程式: 。
③已知:N2(g)+H2(g)N(g)+3H(g) ΔH1=+a kJ·mol-1
N(g)+3H(g)NH3(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
NH3(g)NH3(l) ΔH3=-c kJ·mol-1
写出N2(g)与H2(g)反应生成液氨的热化学方程式: 。
④SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中,只存在S—F,已知1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,F—F键能为160 kJ·mol-1,S—F键能为330 kJ·mol-1,试写出S(s)与F2(g)反应生成SF6(g)的热化学方程式: 。
19.(15分)随着化石能源的减少,新能源的开发利用日益迫切。
(1)Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成:
SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)2HI(g)+H2SO4(l) ΔH1=a kJ·mol-1
2H2SO4(l)2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH= kJ·mol-1。
(2)已知CO中的C与O之间为三键连接,且合成甲醇的主要反应原理为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。表中所列为常见化学键的键能数据。
化学键
C—C
C—H
H—H
C—O
C≡O
H—O
键能/(kJ·mol-1)
348
414
436
326.8
1 032
464
则该反应的ΔH= kJ·mol-1。
(3)以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如图1所示。
图1
补全上图,图中A处应填入: 。
(4)恒温恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图2所示。
图2
已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1
①写出能表示硫的燃烧热的热化学式 。
②ΔH2= kJ·mol-1。
20.(15分)科学家在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量过渡态。分析图中信息,回答下列问题:
(1)如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2与CO反应的热化学方程式:
。
(2)在反应体系中加入催化剂,对反应热 (填“有”或“没有”)影响,原因
(3)根据下列要求写出热化学方程式。
已知:①Fe(s)+O2(g)FeO(s) ΔH1=-272.0 kJ·mol-1
②2Al(s)+O2(g)Al2O3(s) ΔH2=-1 675.7 kJ·mol-1
写出Al与FeO发生反应的热化学方程式
(4)已知:
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
460
360
436
431
176
347
则:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)的反应热ΔH= kJ·mol-1。(已知1 mol Si中含有2 mol Si—Si)
第一章 化学反应的热效应
(满分:100分 考试时间:90分钟)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.C
用温度计测量酸溶液的温度后立即测量碱溶液的温度,会因为发生中和反应,放出热量,导致碱溶液的温度偏高,所以应该用水冲洗温度计后再测量碱溶液的温度,A项错误;向酸中分次加入碱,热量损失较多,测得的反应热不准确,B项错误;测定中和反应的反应热时,为了减小误差,保证盐酸被完全中和,加入的氢氧化钠应该稍过量,C项正确;用铜质材料代替玻璃搅拌器,会使热量损失较多,使中和反应的反应热数值偏小,D项错误。
2. A
3.A
氢气与溴蒸气反应生成溴化氢是放热反应,HBr(g)HBr(l)放出热量,因此H2(g)+Br2(g)2HBr(l)放出的热量大于H2(g)+Br2(g)2HBr(g)放出的热量,即ΔH2<ΔH1,A项正确;氢原子与溴原子形成2 mol HBr,形成化学键H—Br,放出热量(a+b+c) kJ,B项错误;若生成2 mol HBr气体,此时放出的热量为a kJ,C项错误;根据热化学方程式,若放出热量为a kJ,此时消耗氢气、溴蒸气的物质的量为1 mol,D项错误。
4.A
5.C
1 kg Be的物质的量为 mol,又因为1 kg Be完全燃烧放出的热量为62 700 kJ,则1 mol Be完全燃烧放出的热量为 kJ=564.3 kJ,Be与O2反应生成BeO固体,则其热化学方程式为Be(s)+O2(g)BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1。
6.C
C项,CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH1 ①,C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2 ②,②-①得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=ΔH2-ΔH1,则ΔH2>ΔH3,错误。
7.C
8.A
9.B
反应③为放热反应,故ΔH3<0,A项错误;反应⑤为放热反应,ΔH5<0,根据盖斯定律得④-③=⑤,故ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,则ΔH4<ΔH3,B项正确,D项错误;根据盖斯定律得①=(②+③)×,故ΔH1=(ΔH2+ΔH3)×,C项错误。
10.C
11.C
设该混合气体中H2的体积分数为x,则0.5x mol×285.80 kJ·mol-1+0.5(1-x) mol×283.00 kJ·mol-1=142.55 kJ,解得x=0.75,故选C。
12.D
图①中反应物的总能量比生成物的总能量高,为放热反应,反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)为吸热反应,A项错误;C的燃烧热是指1 mol C完全燃烧生成CO2时的反应热,且反应物的总能量高于生成物的总能量,B项错误;稀硫酸、NaOH溶液的物质的量浓度相等,当两者体积比为1∶2时,两者恰好完全反应,放出的热量最多,混合液温度最高,此时稀硫酸为20 mL、NaOH溶液为40 mL,图像与此不符合,C项错误;稳定性:B<A<C,根据物质的能量越低越稳定可知,物质具有的能量:B>A>C,故A→B为吸热反应,B→C为放热反应,A→C为放热反应,D项正确。
13.A
碳燃烧的热化学方程式为①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1,将另外两个热化学方程式进行编号,②S(s)+2K(s)K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)
ΔH3=c kJ·mol-1,运用盖斯定律,①×3+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=(3a+b-c) kJ·mol-1,则x=3a+b-c,故A项正确。
14.C
根据H2CO3(aq)和CO2(g)、H2O(l)的能量高低可知,H2CO3(aq)CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A项错误;C(aq)+H+(aq)HC(aq) ΔH=-a kJ·mol-1,B项错误;HC(aq)+H+(aq)CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,ΔH>0,故ΔH=(c-b) kJ·mol-1,C项正确;C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l)为放热反应,ΔH<0,故ΔH=(c-a-b) kJ·mol-1,D项错误。
15.A
过程Ⅰ中Fe3O4吸收太阳能分解变为FeO、O2,该反应为吸热反应,由题可知过程Ⅱ发生的反应也是吸热反应,因此不存在化学能→热能的过程,A项错误;已知反应①2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1和反应②3FeO(s)+H2O(l)H2(g)+Fe3O4(s) ΔH=+129.2 kJ·mol-1,根据盖斯定律,将①×-②得:Fe3O4(s)3FeO(s)+O2(g) ΔH=+156.6 kJ·mol-1,B项正确;由2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1可知,2 mol H2完全燃烧产生2 mol液态水,放出571.6 kJ的热量,则1 mol H2完全燃烧产生1 mol液态水,放出285.8 kJ的热量,故氢气的燃烧热为ΔH=-285.8 kJ·mol-1,C项正确;过程Ⅱ为3FeO(s)+H2O(l)H2(g)+Fe3O4(s),产物中氢气为气体,而Fe3O4为固体,故铁氧化合物循环制H2的产物易分离,且由于利用太阳能,故成本低,D项正确。
16.B
1 mol C(s)燃烧生成CO时放出110 kJ热量,此时不是完全燃烧,A项错误;根据氢气燃烧的能量变化示意图,可得热化学方程式②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH=2×436 kJ·mol-1+496 kJ·mol-1-4×462 kJ·mol-1=-480 kJ·mol-1,故H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-240 kJ·mol-1,B项正确;根据盖斯定律,由可得目标热化学方程式,即C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+130 kJ·mol-1,C项错误;由图中信息可知,分解2 mol H2O(g)至少需要提供4×462 kJ的热量,而分解2 mol H2O(l)需要提供的热量更多,D项错误。
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(8分)
(1)54.8
(2)ab
(3)相等 偏小
18.(14分)
(1)135.6 (2)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3
(3)+203.9 kJ·mol-1
(4)①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890 kJ·mol-1
②H2S(g)+O2(g)SO2(g)+H2O(l)
ΔH=-a kJ·mol-1
③N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=-2(b+c-a) kJ·mol-1
④S(s)+3F2(g)SF6(g) ΔH=-1 220 kJ·mol-1
(1)①-2×②得2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) ΔH=(-127.4+2×131.5) kJ·mol-1=+135.6 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,由①×4+②+③×2得2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g) ΔH=4ΔH1+ΔH2+2ΔH3。
(3)根据题意由①-②可得:WO2(s)WO2(g) ΔH=+203.9 kJ·mol-1。
(4)④S(s)与F2(g)反应生成SF6(g)的化学方程式为S(s)+3F2(g)SF6(g),已知1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,F—F键能为160 kJ·mol-1,S—F键能为330 kJ·mol-1,则ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=反应物的总键能-生成物的总键能=280 kJ·mol-1+3×160 kJ·mol-1-6×330 kJ·mol-1=-1 220 kJ·mol-1,所以热化学方程式为S(s)+3F2(g)SF6(g) ΔH=-1 220 kJ·mol-1。
19.(15分)
(1)(2a+b+2c)
(2)-128.8
(3)1 mol CO2(g)+3 mol H2(g)
(4)①S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1 ②-78.64
(4)①燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量。由图可知1 mol S(s)完全燃烧放出的热量为297 kJ,所以硫的燃烧热的热化学方程式S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1。
②由图可知,参加反应的n(SO2)=1 mol-0.2 mol=0.8 mol,根据热化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,则ΔH2=0.8××ΔH=0.4×(-196.6 kJ·mol-1)=-78.64 kJ·mol-1。
20.(15分)
(1)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)
ΔH=-234 kJ·mol-1
(2)没有 催化剂只改变反应的途径,对反应热没有影响
(3)2Al(s)+3FeO(s)Al2O3(s)+3Fe(s)
ΔH=-859.7 kJ·mol-1
(4)+236
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