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第一章《化学反应的热效应》单元复习题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Al-27 S-32 Cl-35.5 Mn-55 Fe-56 Cu-64
一、选择题(本大题共14小题,每小题3分,42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.(2026·北京第三十五中学高二期中)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A.反应SO2(g)+2H2S(g)= 3S(s)+2H2O(l)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH<0
B.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1,则氢气的燃烧热为241.8kJ·mol-1
C.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH=a、 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=b,则a>b
D.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
2.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( )
A.在测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有:天平、量筒、烧杯、温度计、玻璃棒
B.完成一次中和反应反应热测定实验,温度计需要使用2次,分别用于测混合液的初始温度和反应最高温度
C.用50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液与60 mL 0.50 mol/L的盐酸反应,测得的中和反应反应热数值偏大
D.使用玻璃搅拌器是为了使反应物充分混合减小实验误差
3.已知H2(g)+Br2(g)===2HBr(g) ΔH=-102 kJ/mol,其他相关数据如下表:
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
436
a
369
则表中a为( )
A.404 B.260 C.230 D.200
4.(2026·北京景山学校高二期中)下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )
A.水银柱不断上升
B.烧杯内有固体析出
C.甲处液面低于乙处
D.针筒活塞向右移动
5.在298K、100kPa时,有下列反应:O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)∆H1;Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)∆H2;2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)∆H3,则∆H3与∆H1和∆H2间的关系正确的是( )
A.∆H3=∆H1+∆H2 B.∆H3=∆H1+2∆H2 C.∆H3=2∆H2-∆H1 D.∆H3=∆H1-∆H2
6.P4S3可用于制造安全火柴,相关物质的结构及键能如表所示。
共价键
S—S
P—P
P—S
键能(kJ·mol-1)
a
b
c
则反应S8(s)+P4(s)=P4S3(s)的△H为( )
A.(a+b-c)kJ·mol-1 B.(c-a-b)kJ·mol-1 C.(3a+3b-6c)kJ·mol-1 D.3(2c-b-a)kJ·mol-1
7.(2026·北京第五中学高二检测)下列图像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.白磷比红磷稳定
B.石墨转变为金刚石是吸热反应
C.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH>0
D.;;则
8.(2025·北京大峪中学高二期中)将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下:
①
②
下列说法正确的是
A.的燃烧热为
B.按照反应①制取氢气,吸收能量
C.根据①和②推知:
D.
9.(2026·北京师大附中高二检测)下列说法正确的是
A.已知,则
B.常温常压下,的白磷比红磷能量多,则
C.液态肼(N2H4)的燃烧热为622 kJ·mol−1,则液态肼的燃烧热的热化学方程式为:
D.已知,含的溶液和含的稀溶液反应放出热量,则该反应的热化学方程式可表示为:
10.“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都是放热反应
B.历程Ⅱ的热化学方程式是:SiHCl3(s)+H2(g)= SiHCl3(l)+H2(g) ΔH=+28kJ/mol
C.历程Ⅲ的热化学方程式是:SiHCl3(l)+H2(g)= Si(s)+3HCl(g) ΔH=+238kJ/mol
D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中能量不损耗
11.常温下,CuSO4(s)和CuSO4•5H2O(s)溶于水及CuSO4•5H2O(s)受热分解的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.CuSO4•5H2O(s)受热分解是放热反应
B.CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高
C.ΔH3<ΔH2
D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
12.XePtF6能量关系如图所示。相关数据如下:;;。下列说法不正确的是( )
A.XePtF6属于离子化合物 B.
C.PtF6得到一个电子需要吸收能量 D.PtF6具有强氧化性
13.H2O2催化分解反应:2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) ΔH1 ,其反应机理如下:
若反应Ⅱ的焓变为ΔH2,反应Ⅰ、Ⅱ的化学计量数均为最简整数比,则反应Ⅰ的焓变为( )
A.2ΔH2-ΔH1 B.ΔH1-ΔH2 C.2ΔH1-ΔH2 D.ΔH1+ΔH2
14.在标准压强101kPa、298K下,由最稳定的单质生成1mol物质B 的反应焓变,叫做物质B 的标准摩尔生成焓,用符号 表示。部分物质的 如图所示,已知:单质的标准摩尔生成焓为0,下列有关反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)的焓变判断正确的是( )
A.ΔH= B.ΔH= C.ΔH= D.ΔH=
二、填空题(本大题共4小题,共58分)
15.(12分)碳是化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光照可转化成N,转化过程如下,△H= +88.6 kJ·mol-1。则M、N相比,较稳定的是___________________。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为238.64 kJ∙mol−1,CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H= -a kJ·mol-1,则a_______238.6(填“”、“”或“”)
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g)和CO2,当有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程式_______。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。下列反应可制得耐高温材料,热化学方程式为4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)═2Al2O3(s)+3TiC(s) △H=−1176kJ⋅mol−1。反应过程中每转移1mol e-放出的热量为_______kJ。
(5)已知1mol燃料完全燃烧的数据分别为:
燃料
一氧化碳
甲烷
异辛烷(C8H18)
乙醇
△H
-283.0 kJ∙mol−1
-891.0 kJ∙mol−1
-5461.0 kJ∙mol−1
-1366.8 kJ∙mol−1
使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是_______。
16.(15分)火箭推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢(H2O2),当它们混合时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.5 mol液态肼与足量过氧化氢反应,生成氮气和水蒸气,放出250.0kJ的热量。
(1)写出肼和过氧化氢的结构式:肼_______,过氧化氢_______。
(2)写出反应的热化学方程式:___________________________________________。
(3)已知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ∙mol−1,则16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时,放出的热量是_______kJ。
(4)火箭升空时,由于与大气层的剧烈摩擦,产生高温。为了防止火箭温度过高,在火箭表面涂上一种特殊的涂料,该涂料的性质最可能的是_____________。
A.在高温下不融化 B.在高温下可分解气化
C.在常温下就分解气化 D.该涂料不可能发生分解
(5)发射“神六”时用肼(N2H4)作为火箭发动机的燃料,NO2为氧化剂,反应生成N2和水蒸气。已知:N2(g)+2O2(g)2NO2(g) △H =+67.7 kJ∙mol−1;N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) △H=-534 kJ∙mol−1;写出肼和NO2反应的热化学方程式_____________________________________。
17.(17分)(2026·浙江舟山高二期中)化学反应中的能量变化对生产生活有着重要意义。回答下列问题:
(1)把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径Ⅰ:
途径II:先制成水煤气:
再燃烧水煤气:①
②
则ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之间的数学关系式是 。
(2)火箭常用N2H4(l)(肼)作燃料,与氧化剂NO2反应生成N2和水蒸气。已知:
①请写出N2H4作为火箭燃料与NO2反应的热化学方程式: 。
②1 mol N2H4与足量NO2反应生成N2和液态水时,放出的热量是 kJ。
(3)0.55 mol·L-1的盐酸与0.50 mol·L-1的NaOH溶液进行中和反应反应热的测定。
①配制0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液。下列称量NaOH固体所需要的仪器是 (填标号)。
名称
托盘天平(带砝码)
小烧杯
坩埚钳
玻璃棒
药匙
量筒
仪器
选项
a
b
c
d
e
f
②中和反应反应热的测定。利用如图所示装置进行中和反应反应热的测定,缺少一种必要的仪器,其仪器名称为 ,该仪器的作用是 。
③实验中若将50 mL 0.55 mol·L-1的盐酸与50 mL 0.50 mol·L-1的NaOH溶液反应改用50 mL 0.55 mol·L-1的盐酸与60 mL 0.50 mol·L-1的NaOH溶液进行反应,若实验操作均正确,则理论上两次实验所放出的热量 (填“相等”或“不相等”,下同),所求中和反应反应热的数值 。
18.(14分)烟气中主要污染物SO2、NOx,为消除排放、保护环境,实现绿色可持续发展。处理方法一:烟气经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1
NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H2
SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3
(1)反应3NO(g)+ O3(g)= 3NO2(g)的△H=___________(用△H1 、△H2表示)
(2)N2和O2在一定条件下反应生成NO2的热化学方程式为:N2(g)+O2(g) =NO2(g) ΔH=+34 kJ•mol-1.该反应为___________(“放热”或“吸热”)反应
(3)化学反应中的能量变化源自于化学反应中化学键变化时产生的能量变化。下表为一些化学键的键能:
化学键
键能(kJ·mol-1)
化学键
键能(kJ·mol-1)
N≡N
942
H-O
460
N-H
391
O=O
499
H-H
437
①写出N2和H2反应合成氨的热化学方程式:___________
②已知:1mol H2O(g)转化为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ的热量。计算1g H2完全燃烧时放出的热量___________。H2O(g)的稳定性___________(“大于”“小于”)H2O(l)
(4)写出NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式:___________
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第一章《化学反应的热效应》单元复习题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Al-27 S-32 Cl-35.5 Mn-55 Fe-56 Cu-64
一、选择题(本大题共14小题,每小题3分,42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.(2026·北京第三十五中学高二期中)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A.反应SO2(g)+2H2S(g)= 3S(s)+2H2O(l)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH<0
B.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1,则氢气的燃烧热为241.8kJ·mol-1
C.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH=a、 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=b,则a>b
D.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
【答案】A
【解析】该反应的气体反应物总物质的量为3 mol,产物均为固体和液体,熵减(ΔS<0)。根据ΔG=ΔH−TΔS<0,常温下自发需ΔH<0,A正确;燃烧热应生成液态水,而题中生成气态水,故氢气的燃烧热应大于241.8 kJ·mol⁻¹,B错误;完全燃烧生成CO2放热更多,焓变更负,故a应小于b,C错误;ΔH>0说明石墨转化为金刚石吸热,石墨能量更低更稳定,D错误;故选A。
2.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( )
A.在测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有:天平、量筒、烧杯、温度计、玻璃棒
B.完成一次中和反应反应热测定实验,温度计需要使用2次,分别用于测混合液的初始温度和反应最高温度
C.用50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液与60 mL 0.50 mol/L的盐酸反应,测得的中和反应反应热数值偏大
D.使用玻璃搅拌器是为了使反应物充分混合减小实验误差
【答案】D
【解析】在测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有:量筒、烧杯、温度计、玻璃棒、玻璃搅拌器,A错误; 完成一次中和反应反应热测定实验,温度计分别用于测酸、碱的初始温度和反应最高温度,实验为减小误差需要做三次实验,温度计需要使用9次,B错误;中和反应反应热是在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量;与反应的物质的量无关,C错误; 使用玻璃搅拌器是为了使反应物充分混合,防止热量散失,减小实验误差,D正确。
3.已知H2(g)+Br2(g)===2HBr(g) ΔH=-102 kJ/mol,其他相关数据如下表:
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
436
a
369
则表中a为( )
A.404 B.260 C.230 D.200
【答案】D
【解析】反应的ΔH=[(436+a)-2×369] kJ/mol=-102 kJ/mol,解得a=200。
4.(2026·北京景山学校高二期中)下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )
A.水银柱不断上升
B.烧杯内有固体析出
C.甲处液面低于乙处
D.针筒活塞向右移动
【答案】D
【解析】A项,温度计水银柱不断上升,说明反应过程中溶液温度升高,该反应是放热反应,A不符合题意;B项,Mg与稀盐酸发生置换反应产生MgCl2、H2,看到试管内有气泡,反应放出热量,使烧杯内石灰水溶液温度升高,Ca(OH)2溶解度降低而结晶析出,因此看到烧杯内有固体析出,可证明反应是放热反应,B不符合题意;C项,甲处液面低于乙处,说明反应容器内气体受热膨胀、压强增大,是放热反应的特征现象,C不符合题意;D项,锌粒与稀硫酸反应产生氢气,不管反应是否放热,反应开始后,锥形瓶内气体压强增大,导致针筒活塞都向右移动,不能证明反应放出热量,D符合题意;故选D。
5.在298K、100kPa时,有下列反应:O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)∆H1;Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)∆H2;2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)∆H3,则∆H3与∆H1和∆H2间的关系正确的是( )
A.∆H3=∆H1+∆H2 B.∆H3=∆H1+2∆H2 C.∆H3=2∆H2-∆H1 D.∆H3=∆H1-∆H2
【答案】C
【解析】①O2(g)+2H2(g)═2H2O(g)△H1;②Cl2(g)+H2(g)═2HCl(g)△H2;③2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)△H3;则反应③=﹣①+2×②,由盖斯定律可知,△H3=﹣△H1+2△H2,故选C。
6.P4S3可用于制造安全火柴,相关物质的结构及键能如表所示。
共价键
S—S
P—P
P—S
键能(kJ·mol-1)
a
b
c
则反应S8(s)+P4(s)=P4S3(s)的△H为( )
A.(a+b-c)kJ·mol-1 B.(c-a-b)kJ·mol-1 C.(3a+3b-6c)kJ·mol-1 D.3(2c-b-a)kJ·mol-1
【答案】C
【解析】根据△H=反应物的总键能-生成物的总键能,反应S8(s)+P4(s)=P4S3(s) △H=x8x a kJ·mol-1+6xb kJ·mol-1-(6xc kJ·mol-1+3xbkJ·mol-1) =(3a+3b-6c)kJ·mol-1,故选C。
7.(2026·北京第五中学高二检测)下列图像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.白磷比红磷稳定
B.石墨转变为金刚石是吸热反应
C.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH>0
D.;;则
【答案】B
【解析】A项,图A中白磷与氧气的总能量高于红磷与氧气的总能量,说明白磷的能量高于红磷,能量越低越稳定,则红磷比白磷稳定,A错误;B项,图B中金刚石与氧气的总能量高于石墨与氧气的总能量,说明金刚石的能量高于石墨,则石墨转化为金刚石是吸热反应,B正确;C项,图C中反应物CO(g)和H2O(g)的总能量高于生成物CO2(g)和H2(g)的总能量,则该反应为放热反应,即ΔH<0,C错误;D项,图D中S(g)和O2的总能量高于S(s)和O2的总能量,反应生成等物质的量的SO2(g)时前者放热更多,但放热反应的ΔH为负值,则ΔH1<ΔH2,D错误;故选B。
8.(2025·北京大峪中学高二期中)将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下:
①
②
下列说法正确的是
A.的燃烧热为
B.按照反应①制取氢气,吸收能量
C.根据①和②推知:
D.
【答案】C
【解析】A项,燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物的焓变。反应②生成的是气态H2,而非液态H2O,因此根据题中信息无法知道甲醇的燃烧热,A错误;B项,64g CH3OH的物质的量为2mol,按照反应①制取氢气,反应①的ΔH=+49 kJ·mol-1,表示每1mol甲醇吸收49kJ热量,因此2mol应吸收98kJ,B错误;C项,通过反应②-①可得:,C正确;D项,液态甲醇转化为气态需吸热,故,D错误;故选C。
9.(2026·北京师大附中高二检测)下列说法正确的是
A.已知,则
B.常温常压下,的白磷比红磷能量多,则
C.液态肼(N2H4)的燃烧热为622 kJ·mol−1,则液态肼的燃烧热的热化学方程式为:
D.已知,含的溶液和含的稀溶液反应放出热量,则该反应的热化学方程式可表示为:
【答案】B
【解析】A项,该反应生成BaSO4沉淀会伴随额外的焓变,总反应焓变不等于两倍中和热,A错误;B项,31g白磷(0.25 mol)比同质量红磷多b kJ能量,1 mol白磷转化为红磷时ΔH=-4b kJ/mol,B正确;C项,燃烧热应生成稳定产物N2(g),而非NO2(g),C错误;D项,HF为弱酸,反应中H+未完全电离,热化学方程式不应拆写为H++OH-,应该写为:,D错误;故选B。
10.“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都是放热反应
B.历程Ⅱ的热化学方程式是:SiHCl3(s)+H2(g)= SiHCl3(l)+H2(g) ΔH=+28kJ/mol
C.历程Ⅲ的热化学方程式是:SiHCl3(l)+H2(g)= Si(s)+3HCl(g) ΔH=+238kJ/mol
D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中能量不损耗
【答案】C
【解析】A项,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,历程Ⅲ是吸热反应,A错误;B项,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,SiHCl3(s)+H2(g)= SiHCl3(l)+H2(g)ΔH=-28kJ/mol,B错误;C项,历程Ⅲ反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,SiHCl3(l)+H2(g)= Si(s)+3HCl(g) ΔH=+238kJ/mol,热化学方程式正确,C正确;D项,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;故选C。
11.常温下,CuSO4(s)和CuSO4•5H2O(s)溶于水及CuSO4•5H2O(s)受热分解的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.CuSO4•5H2O(s)受热分解是放热反应
B.CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高
C.ΔH3<ΔH2
D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
【答案】B
【解析】A项,CuSO4•5H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(l) ∆H1>0,则CuSO4•5H2O(s)受热分解是吸热反应,A不正确;B项,CuSO4(s)溶于水时生成Cu2+(aq)+SO42-(aq), ∆H2<0,表示溶解放出热量,会使溶液温度升高,B正确;C项,从图中可以看出,ΔH3>0,ΔH2<0,则ΔH3>ΔH2,C不正确;D项,|ΔH1|=|ΔH2|+|ΔH3|,则|ΔH3|=|ΔH1|-|ΔH2|=ΔH1+ΔH2,D不正确;故选B。
12.XePtF6能量关系如图所示。相关数据如下:;;。下列说法不正确的是( )
A.XePtF6属于离子化合物 B.
C.PtF6得到一个电子需要吸收能量 D.PtF6具有强氧化性
【答案】C
【解析】A项,XePtF6由Xe+和PtF6-离子构成,符合离子化合物的特征,A正确;
B项,根据盖斯定律,生成焓=I+Y-U,代入数据:=1170kJ·mol−1+(-771kJ·mol−1)-458.7kJ·mol−1=59.7kJ·mol−1,B正确;C项,PtF6得到电子的焓变Y=-771kJ·mol−1<0,说明该过程释放能量,C错误;D项,PtF6能氧化稀有气体Xe(电离能1170 kJ∙mol-1),夺取其电子,表明具有强氧化性,D正确;故选C。
13.H2O2催化分解反应:2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) ΔH1 ,其反应机理如下:
若反应Ⅱ的焓变为ΔH2,反应Ⅰ、Ⅱ的化学计量数均为最简整数比,则反应Ⅰ的焓变为( )
A.2ΔH2-ΔH1 B.ΔH1-ΔH2 C.2ΔH1-ΔH2 D.ΔH1+ΔH2
【答案】B
【解析】由题中信息可写出①H2O2(aq)+Mn2+(aq)=2H+(aq)+MnO2(s) ΔH;②MnO2(s)+H2O2(aq)+2H+(aq)=Mn2+(aq)+O2(g)+2H2O(l) ΔH2;根据盖斯定律,①+②得2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) ΔH1,即ΔH1=ΔH+ΔH2,则ΔH=ΔH1-ΔH2,故B正确。
14.在标准压强101kPa、298K下,由最稳定的单质生成1mol物质B 的反应焓变,叫做物质B 的标准摩尔生成焓,用符号 表示。部分物质的 如图所示,已知:单质的标准摩尔生成焓为0,下列有关反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)的焓变判断正确的是( )
A.ΔH= B.ΔH= C.ΔH= D.ΔH=
【答案】B
【解析】A项,反应产物中H2O为液态(对应b)、CH3OH为气态(对应c),A项用H2O(g)(a)和CH3OH(l)(d)计算有误,A项错误;B项,反应焓变ΔH=Σ(产物生成焓)-Σ(反应物生成焓),产物为CH3OH(g)(c)和H2O(l)(b),反应物为CO2(g)(e)(H2为单质生成焓为0),故ΔH=b+c-e kJ·mol-1,B项正确;C项,反应产物中H2O为液态(b),C项用H2O(g)(a)计算有误,C项错误;D项,反应产物中CH3OH为气态(c),D项用CH3OH(l)(d)计算有误,D项错误;故选B。
二、填空题(本大题共4小题,共58分)
15.(12分)碳是化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光照可转化成N,转化过程如下,△H= +88.6 kJ·mol-1。则M、N相比,较稳定的是___________________。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为238.64 kJ∙mol−1,CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H= -a kJ·mol-1,则a_______238.6(填“”、“”或“”)
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g)和CO2,当有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程式_______。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。下列反应可制得耐高温材料,热化学方程式为4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)═2Al2O3(s)+3TiC(s) △H=−1176kJ⋅mol−1。反应过程中每转移1mol e-放出的热量为_______kJ。
(5)已知1mol燃料完全燃烧的数据分别为:
燃料
一氧化碳
甲烷
异辛烷(C8H18)
乙醇
△H
-283.0 kJ∙mol−1
-891.0 kJ∙mol−1
-5461.0 kJ∙mol−1
-1366.8 kJ∙mol−1
使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是_______。
【答案】(1)M(2分)
(2)< (2分)
(3)2Cl2 (g)+ 2H2O(g)+C(s)═4HCl(g)+ CO2 (g) △H=−290 kJ∙mol−1(3分)
(4)98(2分)
(5)甲烷(3分)
【解析】(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,△H=+88.6 kJ∙mol−1,过程是吸热反应,N暗处转化为M,是放热反应,能量越低越稳定,说明M稳定;
(2)燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量小于燃烧热;
(3)有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量,2mol氯气反应放热290kJ,反应的热化学方程式为:2Cl2 (g)+ 2H2O(g)+C(s)═4HCl(g)+ CO2 (g) △H=−290 kJ∙mol−1;
(4)4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)═2Al2O3(s)+3TiC(s) △H=−1176 kJ∙mol−1,转移12mol电子放热1176kJ,则反应过程中,每转移1mol电子放热98kJ;(5)最能体现“低碳经济”理念的即为生成1mol二氧化碳放出热量最多的燃料,根据CO、CH4、C8H18、乙醇这4种燃料燃烧热,则生成1mol二氧化碳放出热量分别为283kJ、891.0kJ、=682.6kJ、=683.4kJ,所以生成1mol二氧化碳放出热量最多的为甲烷,则最能体现“低碳经济”理念的是甲烷。
16.(15分)火箭推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢(H2O2),当它们混合时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.5 mol液态肼与足量过氧化氢反应,生成氮气和水蒸气,放出250.0kJ的热量。
(1)写出肼和过氧化氢的结构式:肼_______,过氧化氢_______。
(2)写出反应的热化学方程式:___________________________________________。
(3)已知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ∙mol−1,则16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时,放出的热量是_______kJ。
(4)火箭升空时,由于与大气层的剧烈摩擦,产生高温。为了防止火箭温度过高,在火箭表面涂上一种特殊的涂料,该涂料的性质最可能的是_____________。
A.在高温下不融化 B.在高温下可分解气化
C.在常温下就分解气化 D.该涂料不可能发生分解
(5)发射“神六”时用肼(N2H4)作为火箭发动机的燃料,NO2为氧化剂,反应生成N2和水蒸气。已知:N2(g)+2O2(g)2NO2(g) △H =+67.7 kJ∙mol−1;N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) △H=-534 kJ∙mol−1;写出肼和NO2反应的热化学方程式_____________________________________。
【答案】(1) (2分) H−O−O−H(2分)
(2)N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=-500 kJ∙mol−1(3分)
(3)338(3分)
(4)B(2分)
(5)2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1153.7 kJ∙mol−1 (3分)
【解析】(1)肼是氮氢单键,氮氮单键,其结构式为: ,过氧化氢是氢氧单键,氧氧单键,其结构式为:H−O−O−H;(2) 0.5 mol液态肼与足量过氧化氢反应,生成氮气和水蒸气,放出250.0kJ的热量,其反应的热化学方程式:N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=-500 kJ∙mol−1;
(3)已知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ∙mol−1,其热反应方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)= N2(g) + 4H2O(g) △H=-676 kJ∙mol−1;则16 g液态肼即物质的量为0.5mol,因此16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时,放出的热量是676 kJ∙mol−1×0.5mol=338kJ;
(4)为了防止火箭温度过高,在火箭表面涂上一种特殊的涂料,该涂料的性质最有肯能是在高温下可分解汽化,因为物质汽化时能够吸收热量,从而使火箭的温度降低,故选B。(5)将第二个方程式的2倍减去第一个方程式,因此肼和NO2反应的热化学方程式2N2H4(g) + 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(g) △H=-1153.7 kJ∙mol−1。
17.(17分)(2026·浙江舟山高二期中)化学反应中的能量变化对生产生活有着重要意义。回答下列问题:
(1)把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径Ⅰ:
途径II:先制成水煤气:
再燃烧水煤气:①
②
则ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之间的数学关系式是 。
(2)火箭常用N2H4(l)(肼)作燃料,与氧化剂NO2反应生成N2和水蒸气。已知:
①请写出N2H4作为火箭燃料与NO2反应的热化学方程式: 。
②1 mol N2H4与足量NO2反应生成N2和液态水时,放出的热量是 kJ。
(3)0.55 mol·L-1的盐酸与0.50 mol·L-1的NaOH溶液进行中和反应反应热的测定。
①配制0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液。下列称量NaOH固体所需要的仪器是 (填标号)。
名称
托盘天平(带砝码)
小烧杯
坩埚钳
玻璃棒
药匙
量筒
仪器
选项
a
b
c
d
e
f
②中和反应反应热的测定。利用如图所示装置进行中和反应反应热的测定,缺少一种必要的仪器,其仪器名称为 ,该仪器的作用是 。
③实验中若将50 mL 0.55 mol·L-1的盐酸与50 mL 0.50 mol·L-1的NaOH溶液反应改用50 mL 0.55 mol·L-1的盐酸与60 mL 0.50 mol·L-1的NaOH溶液进行反应,若实验操作均正确,则理论上两次实验所放出的热量 (填“相等”或“不相等”,下同),所求中和反应反应热的数值 。
【答案】(1) (2分)
(2) (3分) 655.2 kJ(2分)
(3) abe(2分) 环形玻璃搅拌器(玻璃搅拌器)(2分)
搅拌,使酸、碱快速完全反应(2分) 不相等(2分) 相等(2分)
【解析】中和热测定实验成败的关键是保温工作;反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,但中和热是稀酸和稀碱反应生成1mol水时放出的热量,与酸、碱的用量无关,据此分析;
(1)已知,① ;② ;③ ;④ ;由盖斯定律,②×2+③+④可得 ,即
(2)①根据图像可写出如下热化学方程式:① ;② ;根据盖斯定律,②×2-①即可得到反应式 ;②已知反应③ ,用上述反应+③即可得到目标式: 。根据热化学方程式的含义可知:1 molN2H4与足量NO2反应生成N2和液态水时,放出的热量是;
(3)①氢氧化钠要在小烧杯中称量,称量固体氢氧化钠所用的仪器有天平、烧杯和药匙,故选abe;②量热器主要由温度计、大小不同的烧杯、环形玻璃搅拌棒构成,因此图中还缺少的一种玻璃仪器是环形玻璃搅拌棒(玻璃搅拌器);该仪器的作用是搅拌,使酸、碱快速完全反应;③反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,改用60 mL 0.50 mol/L NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量也增多,但是中和热是指稀酸与稀碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量,与酸碱的用量无关,所以所求中和反应热的数值相等。
18.(14分)烟气中主要污染物SO2、NOx,为消除排放、保护环境,实现绿色可持续发展。处理方法一:烟气经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1
NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H2
SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3
(1)反应3NO(g)+ O3(g)= 3NO2(g)的△H=___________(用△H1 、△H2表示)
(2)N2和O2在一定条件下反应生成NO2的热化学方程式为:N2(g)+O2(g) =NO2(g) ΔH=+34 kJ•mol-1.该反应为___________(“放热”或“吸热”)反应
(3)化学反应中的能量变化源自于化学反应中化学键变化时产生的能量变化。下表为一些化学键的键能:
化学键
键能(kJ·mol-1)
化学键
键能(kJ·mol-1)
N≡N
942
H-O
460
N-H
391
O=O
499
H-H
437
①写出N2和H2反应合成氨的热化学方程式:___________
②已知:1mol H2O(g)转化为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ的热量。计算1g H2完全燃烧时放出的热量___________。H2O(g)的稳定性___________(“大于”“小于”)H2O(l)
(4)写出NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式:___________
【答案】(1)△H1+2△H2(2分)
(2)吸热(2分)
(3) ①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-93kJ•mol-1(3分) ②138.75kJ(2分) 小于(2分)
(4)4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g) ΔH=-1079 kJ•mol-1(3分)
【解析】(1)①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)△H1;②NO(g)+O2(g)=NO2(g)△H2;③SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g)△H3;根据盖斯定律,①+②×2,可得反应3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)的△H=△H1+2△H2;(2)△H<0为放热反应,△H>0为吸热反应;N2(g)+O2(g) =NO2(g)ΔH=+34kJ•mol-1,该反应为吸热反应;(3)①N2和H2反应合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),△H=942+3×437-2×3×391=-93kJ•mol-1;所以N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-93kJ•mol-1;②H2(g)+ O2=H2O(g)△H=437+×499-(2×460)=-233.5kJ•mol-1;1molH2O(g)转化为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ的热量;即H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ•mol-1;所以H2(g)+O2=H2O(l), △H=-233.5-44=-277.5 kJ•mol-1;1g H2(物质的量为0.5mol),完全燃烧时,生成液态水时放出的热量为×277.5=138.75kJ;根据H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ•mol-1反应可知,水由气态变为液态,放出热量,水蒸气的能量较高,所以H2O(g)的稳定性小于H2O(l);(4)N2(g)+O2(g) =NO2(g)ΔH=+34 kJ•mol-1,△H =×942+499-E(NO2)=34,E(NO2)=936 kJ•mol-1;NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g) ΔH=4×391×3+7×499-(4×936)-6×2×460=-1079kJ•mol-1。
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