内容正文:
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第1课时 反应热 焓变
基础过关练
题组一 化学反应与能量变化
1.[2026河北保定联考]某同学设计的探究化学反应吸、放热的装置如图。下列各组物质反应的能量变化不符合该图示的是 ( )
A.CaO和H2O B.铁和稀盐酸
C.碳酸氢钠与盐酸 D.少量Na和H2O
2.[2026湖南娄底一中月考]下列诗句、成语、谚语等包含的反应过程为反应物总能量比生成物总能量低的是 ( )
①野火烧不尽,春风吹又生;②春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干;③千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲;④爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏;⑤只要功夫深,铁杵磨成针;⑥刀耕火种。
A.③ B.③⑤ C.⑤⑥ D.①②④⑥
3.[2026安徽部分学校大联考]物质M生成P,反应过程:M→N→P,反应过程中的能量变化曲线如图所示。下列有关叙述正确的是 ( )
A.两步反应均为放热反应
B.总反应为吸热反应
C.三种物质中N最稳定
D.该反应一定不需要加热就能进行
题组二 反应热与焓变
4.[2026湖北襄阳四中月考]按如图装置进行实验,搅拌一段时间后,滴加浓盐酸。下列现象及其相应推理正确的是 ( )
A.烧瓶壁会变冷,说明存在ΔH<0的反应
B.该实验说明吸热反应不一定需要加热才能发生
C.化学反应往往不会伴随能量的变化
D.发生反应的NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的总能量高于其生成物的总能量
5.[2026安徽A10联盟联考]一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的部分数据如下,图中物质的化学计量数代表其物质的量(mol),线下数据代表反应过程的相对能量之和(kJ),则3CH4(g)+3Br2(g) C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH约为 ( )
A.-67 kJ/mol B.-201 kJ/mol
C.-40 kJ/mol D.+134 kJ/mol
题组三 反应热与化学键的关系
6.[2025山东临沂月考]N4分子的结构为,已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量,生成1 mol 键放出946 kJ热量。根据以上信息和数据,则由N2气体生成1 mol气态N4的ΔH为 ( )
A.+734 kJ·mol-1 B.+367 kJ·mol-1
C.-734 kJ·mol-1 D.-367 kJ·mol-1
7.(教材习题改编)物质变化伴随着能量变化,下图表示N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量的变化情况。下列说法错误的是 ( )
A.该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
B.2 mol气态氧原子结合生成1 mol O2(g)时,能放出498 kJ能量
C.断裂1 mol NO(g)分子中的化学键,需要吸收632 kJ能量
D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol NO(g)的ΔH=-180 kJ·
mol-1
8.[2026湖北孝感高级中学月考]298.15 K、101 kPa时,气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量用E表示。结合表中信息判断下列说法错误的是 ( )
共价键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
E/(kJ·mol-1)
436
157
568
432
298
A.298 kJ·mol-1<E(H—Br)<432 kJ·mol-1
B.表中最稳定的共价键是H—H键
C.2F(g)F2(g) ΔH=-157 kJ·mol-1
D.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)完全反应生成2 mol HF(g)的ΔH=-543 kJ·mol-1
题组四 中和反应反应热的测定
9.[2025河南名校大联考]中学的实验越来越科技化、精准化,测定中和反应反应热的数字化实验如图所示。将b装置嵌入挖好孔的泡沫板中,两支注射器中分别装有5 mL 0.50 mol·L-1盐酸和5 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液。下列说法正确的是 ( )
a b
A.由于实验实行数字化,搅拌器可为铜丝
B.泡沫板只是起到支撑稳固仪器的作用
C.数字温度计测量盐酸的温度后,可直接测量NaOH溶液的温度
D.应快速将注射器中的溶液注入烧杯中并转动搅拌器,记录温度最大值
10.[2026河南南阳六校联考]某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热,将100 mL 0.5 mol·L-1的盐酸与100 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应,回答下列问题:
已知:可以近似地认为酸碱稀溶液的密度、比热容与水的相等,c=4.18 J·g-1·℃-1。
(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是 。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,生成1 mol H2O(l)时所测得中和反应的反应热(ΔH)将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)实验中改用80 mL 0.50 mol·L-1的盐酸和80 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,二者所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。
(4)若用100 mL 0.5 mol·L-1的醋酸与100 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液进行上述实验,发现体系温度升高了3.0 ℃,该过程放出的热量为 。
(5)下列说法正确的是 (填字母)。
A.向内筒中加入稀NaOH溶液时,应当迅速加入
B.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,以免造成测量误差
C.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对生成1 mol H2O(l)时所测得的中和反应的反应热(ΔH)无影响
能力提升练
题组一 从微观和宏观角度理解反应热
1.[2026山东滕州第一中学检测]“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反应过程中的能量变化如下图所示。
下列有关描述不正确的是 ( )
A.过程Ⅰ、Ⅱ均为放热过程
B.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中有能量损耗
C.过程Ⅱ的ΔH=-28 kJ/mol
D.过程Ⅲ中2 mol SiHCl3(l)与1 mol H2(g)完全反应,需要吸收476 kJ的能量
创新题型
创新点 从反应历程和相对能量角度考查热化学方程式的书写
2.[2026湖北武汉第二十三中学月考]CO用于处理大气污染物N2O,在催化剂作用下该反应的具体过程如图1所示,反应过程中能量变化情况如图2所示。下列说法正确的是 ( )
图1
图2
A.总反应的催化剂为ZnO+
B.稳定性:IM1>IM2>IM3>IM4
C.反应①和反应②均为放热反应
D.总反应CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g)的反应热ΔH=-361.22 kJ·mol-1
题组二 根据断键、成键的能量变化计算ΔH
3.[2026安徽阜阳临泉田家炳实验中学检测]我国科学家开发新型催化剂实现CO2催化还原制备丙烷,已知几种化学键的键能数据如图:
下列叙述错误的是 ( )
A.CO2吸收能量后一定会发生化学键的断裂
B.断开1 mol CO2(g)中化学键所需的能量大于断开1 mol H2O(g)中化学键所需的能量
C.过程2H(g)+O(g) H2O(g)放出能量
D.3CO2(g)+10H2(g) C3H8(g)+6H2O(g)的反应热ΔH=-448 kJ·mol-1
4.(甄选真题)[2023新课标节选]氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。根据图中数据计算反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的反应热ΔH= kJ·mol-1。
答案与分层梯度式解析
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第1课时 反应热 焓变
1.C 装置图中U形管中液面左低右高,说明锥形瓶内气体压强增大,试管内反应为放热反应。CaO与H2O、铁与稀盐酸、少量Na和H2O的反应均为放热反应,A、B、D不符合题意;NaHCO3与盐酸反应为吸热反应,C符合题意。
2.A 反应物总能量比生成物总能量低是吸热反应(破题关键)。“野火烧不尽”“蜡炬成灰泪始干”“爆竹声中一岁除”“刀耕火种”涉及燃烧,是放热反应,①②④⑥不符合题意;“烈火焚烧若等闲”中涉及CaCO3的分解反应,是吸热反应,③符合题意;“铁杵磨成针”是物理变化,⑤不符合题意。
3.C M→N的反应为放热反应,N→P的反应为吸热反应,总反应M→P为放热反应,A、B错误;物质能量越低越稳定,三种物质中N的相对能量最低,最稳定,C正确;放热反应可能需要加热引发,D错误。
4.B NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应为吸热反应,烧瓶壁会变冷,吸热反应的ΔH>0,反应物的总能量低于生成物的总能量,A、D错误;该反应没有加热,说明吸热反应不一定需要加热才能发生,B正确;化学反应既有物质变化,又有能量变化,C错误。
5.A 题图中反应为CH4(g)+Br2(g) C3H6(g)+2HBr(g),反应物相对能量之和为x kJ,生成物相对能量之和为(x-) kJ,该过程的ΔH=[(x-)-x] kJ/mol=- kJ/mol,则3CH4(g)+3Br2(g) C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=3×(-) kJ/mol=-67 kJ/mol,A正确。
6.A 由N2(g)生成1 mol N4(g)的化学方程式为2N2(g) N4(g),根据ΔH=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量可得ΔH=(2×946-6×193) kJ·mol-1=+734 kJ·mol-1,A正确。
7.D ΔH=(946+498-2×632) kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,该反应为吸热反应,反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,A项正确、D项错误;相同物质的量的同一化学键断键时吸收的能量与成键时放出的能量相同,B、C项正确。
8.B 气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量越多,其化学键越稳定,根据卤族元素的递变规律,得E(H—I)<E(H—Br)<E(H—Cl),即298 kJ·mol-1<E(H—Br)<432 kJ·mol-1,A正确;键能越大,形成的化学键越稳定,表中最稳定的共价键是H—F键,B错误;2F(g)F2(g),成键释放能量,ΔH=-157 kJ·mol-1,C正确;ΔH=∑(反应物键能)-∑(生成物键能)=(436+157-2×568) kJ·mol-1=-543 kJ·mol-1,D正确。
9.D 铜丝的导热率比玻璃大,会导致反应中热量损失增大,测量不准确引起误差,A错误;泡沫板具有良好的隔热性能,除了起到支撑稳固仪器的作用,还有保温效果,减小实验误差,B错误;数字温度计测量盐酸的温度后,如果不洗涤,直接测量NaOH溶液的温度,会因残留的盐酸与NaOH反应导致测量的NaOH溶液温度偏高产生误差,C错误;在中和反应反应热的测定中,酸与碱恰好完全中和时温度最高,此时放出的热量最大,计算的数据最准确,D正确。
10.答案 (1)玻璃搅拌器 (2)偏大 (3)不相等 (4)2.508 kJ (5)A
解析 (1)根据简易量热计的构造可知该装置缺少的仪器是玻璃搅拌器,它的作用是搅拌,使酸和碱充分反应,加快反应速率。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,会有一部分热量散失,但中和反应的焓变是负值,则生成1 mol H2O(l)时所测得中和反应的反应热(ΔH)将偏大。
(3)反应放出的热量和所用酸、碱的量有关,实验中改用80 mL 0.50 mol·L-1的盐酸和80 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与题述实验相比,生成水的量减少,所放出的热量减少。
(4)根据Q=cmΔt=4.18 J·g-1·℃-1×200 g×3 ℃=2 508 J=2.508 kJ,100 mL 0.5 mol·L-1的醋酸与100 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液反应生成0.05 mol水放出2.508 kJ热量。
(5)向内筒中加入稀NaOH溶液时,应当快速倒入,以减少热量损失,A正确;将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,不能用水冲洗量筒内剩余的稀盐酸至内筒,否则会导致盐酸加入量增多,溶液质量增大,从而造成测量误差,B错误;内筒中有残留的水,导致溶液的最高温度偏低,从而对反应热的测定造成影响,C错误。
能力提升练
1.D 由题图可知,过程Ⅰ、Ⅱ均为放热过程,A正确;粗硅变为精硅的过程中有部分能量以废热形式散失,B正确;过程Ⅱ放热,ΔH=(210-238) kJ/mol=-28 kJ/mol,C正确;2 mol SiHCl3(l)与1 mol H2(g)反应时,SiHCl3(l)过量,1 mol H2(g)完全反应(解题技法),需要吸收238 kJ的能量,D错误。
2.D 观察图1和图2,反应前有Zn+,反应后也有Zn+,Zn+为催化剂,ZnO+为中间产物,A错误;能量越低越稳定(解题技法),稳定性:IM1<IM2<IM3<IM4,B错误;反应①是Zn++N2O N2+ZnO+,生成物总能量高于反应物总能量,是吸热反应,C错误;总反应为CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g),该反应的ΔH=-361.22 kJ·mol-1,D正确。
3.A CO2吸收能量后,若未达到化学键断裂所需的能量,不会发生化学键的断裂,A错误。1 mol CO2(g)含2 mol C O键,断键吸收的能量为2×799 kJ=1 598 kJ;1 mol H2O(g)含2 mol O—H键,断键吸收的能量为2×467 kJ=934 kJ,B正确。2H(g)+O(g)H2O(g)过程形成O—H键释放能量,C正确。ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,3CO2(g)+10H2(g) C3H8(g)+6H2O(g) ΔH=6E(C O)+10E(H—H)-2E(C—C)-8E(C—H)-12E(O—H)=(6×799+10×436-2×347-8×413-12×467) kJ·mol-1=-448 kJ·mol-1,D正确。
4.答案 -45
解析 在化学反应中,断开化学键要吸收能量,形成化学键要释放能量,反应的焓变等于反应物的键能总和与生成物的键能总和之差,由题图中数据可得N2(g)+H2(g) NH3(g) ΔH=(473+654-436-397-339) kJ·mol-1=-45 kJ·mol-1。
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