摘要:
**基本信息**
以“概念→测量→应用”为逻辑主线,通过分级题型构建化学反应热效应的完整认知体系,强化科学思维与探究能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|常考题型·精准突破|3考点10题型35题|聚焦基础概念(内能/焓变)、核心技能(中和热测量/盖斯定律)、实际应用(燃烧热/能源)|从微观内能到宏观焓变,通过实验测量与理论计算(键能/盖斯定律)衔接,最终落脚燃料利用,形成“概念生成-原理推导-应用拓展”链条|
|综合攻坚·知能拔高|14题|综合考查焓变计算、热化学方程式书写及能量图像分析|整合跨考点知识,强化科学思维中的证据推理与模型认知,提升复杂问题解决能力|
内容正文:
第1章 化学反应的热效应
常考题型·精准突破
考点一 化学反应与能量变化
题型1 系统的内能
题型2 焓与焓变的意义与表示
题型3 吸热反应与放热反应
考点二 反应热的测量和计算
题型1 中和热的测量与误差分析(重)
题型2 热化学方程式的书写
题型3 盖斯定律及其应用(重)
题型4 反应焓变的简单计算(难)
考点三 燃料的合理利用
题型1 燃烧热的意义与表示
题型2 提高燃料利用率的常见途径
题型3 能源的利用
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 化学反应与能量变化
◆题型1 系统的内能
1.下列关于反应 ΔU 的说法中,正确的是
A.ΔU > 0 时,反应释放能量 B.ΔU < 0 时,反应释放能量
C.ΔU = Q D.ΔU = ΔH
2.若将水作为研究的系统,相同压强下,下列选项中内能最大的是
A.273K时1.0克冰 B.273K时10.0克水
C.373K时1.0mol水蒸气 D.373K时10.0克水蒸气
3.下列关于化学反应中△U的说法不正确的是
A.化学反应中内能变化:△U=Q+W
B.如果化学反应过程中体系没有做功,则△U=Q
C.化学反应中内能变化:△U=△H
D.△U<0时,反应释放能量
◆题型2 焓与焓变的意义与表示
4.下列关于反应热和焓变的说法正确的是
A.放热反应的ΔH<0,吸热反应的ΔH>0
B.任何条件下,焓变完全等于反应热
C.所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测得
D.生成物的总焓大于反应物的总焓时,ΔH<0
5.某反应中,反应物的总焓为,反应产物的总焓为,则该反应
A.是吸热反应, B.是放热反应,
C.是吸热反应, D.是放热反应,
6.已知反应X+Y=M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是
A.X的焓一定高于M
B.Y的焓一定高于N
C.X和Y的总焓一定高于M和N的总焓
D.因为该反应为放热反应,故不必加热就可发生
◆题型3 吸热反应与放热反应
7.物质变化与能量变化是化学反应的两大特征,下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是
A.所有的化学反应都有能量变化,一个反应不是吸热就是放热
B.反应A+B=C的过程如图所示,可知该反应为放热反应
C.乙醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应,说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2(g)和H2O(l)放出的总能量少
D.吸热反应需要加热才能进行,放热反应都不需要加热
8.下列化学反应属于放热反应的是
A.煅烧石灰石 B.稀盐酸与碳酸氢钠的反应
C.金属钠与水的反应 D.碳和二氧化碳在高温条件下的反应
9.图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法错误的是
A. B.比稳定
C. D.转化为是吸热过程
10.下列实验现象或图像信息不能充分说明相应化学反应的是
A.温度计的水银柱不断上升
B.反应开始后,针筒活塞向右移动
C.反应开始后,甲处液面低于乙处液面
D.反应物总能量大于生成物总能量
11.工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图正确的是
A. B.
C. D.
考点二 反应热的测量和计算
◆题型1 中和热的测量与误差分析
12.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。下列判断不正确的是
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量不变
C.若用NaOH固体测定中和热,则测定的ΔH偏小
D.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铜质搅拌棒对实验结果有影响
13.下列关于中和反应反应热测定的说法正确的是
A.用足量的NaOH溶液中和等量的盐酸或醋酸时,反应热相同
B.为了保证反应充分,将NaOH溶液分多次加入酸中
C.实验时使用金属搅拌棒,则测定的反应热的数值偏小
D.根据反应前后的温差和比热容即可计算反应热
14.某实验小组设计用0.55mol/L的NaOH溶液50mL与0.50mol/L的盐酸50mL置于如图所示的装置中进行测定中和热的实验。
(1)该装置中缺少的一种玻璃仪器是 ,该仪器的作用是 。
(2)实验中,所用NaOH稍过量的原因是 。
(3)在中和热测定实验中,有用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤,若无此操作,则测得的中和热数值 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。测量NaOH溶液温度时,温度计上的碱未用水冲洗,对测定结果有何影响? (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(4)该实验小组做了三次实验,每次取盐酸和NaOH溶液各50 mL,并记录如表原始数据:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温差(t2−t1)/℃
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
28.3
3.3
2
25.1
28.1
25.1
30.5
5.4
3
25.1
25.1
25.1
28.6
3.5
已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为1.00g/cm3,中和后混合液的比热容c=4.18×10−3kJ/(g·℃),则该反应的中和热ΔH= 。(保留到小数点后1位)
◆题型2 热化学方程式的书写
15.完全燃烧生成和液态时,放出热量,则下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
16.合成氨的热化学方程式为 ,下列有关叙述错误的是
A.反应物的总能量大于生成物的总能量
B.生成1mol (g)时放出19.3kJ的热量
C.形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量
D.将1mol (g)与3mol (g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为38.6kJ
17.某氮肥厂用经一系列反应制得,。时,和能反应生成和液态水,生成水时放热,其热化学方程式是___________。
18.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol N2 (g)与适量H2(g)起反应,生成NH3(g),放出92.2 kJ热量 。
(2)卫星发射时可用肼(N2H4)作燃料,1 mol N2H4(l)在O2(g)中燃烧,生成N2(g)和H2O(l),放出622 kJ热量 。
(3)1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应,生成CuO(s),放出157 kJ热量 。
(4)1 mol C(s)与适量H2O(g)起反应,生成CO(g)和H2 (g),吸收131.3 kJ热量 。
(5)汽油的重要成分是辛烷(C8H18),1 mol C8H18 (l)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出5 518 kJ热量 。
◆题型3 盖斯定律及其应用
19.下列关于盖斯定律的说法不正确的是
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.根据盖斯定律,几个热化学方程式中ΔH直接相加即可得目标反应的反应热
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关
20.已知:H2S在与不足量的O2反应时,生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH2
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g) ΔH3
判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系正确的是
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH1>ΔH3
21.如图所示2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系。下列说法不正确的是
A.
B.NaCl(g)变成NaCl(l)属于物理变化
C.
D.
22.已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1
3H2(g)+ Fe2O3(s)=2Fe(s)+ 3H2O(g) ΔH2
2Fe(s)+ 1.5O2(g)=Fe2O3(s) ΔH3
2Al(s)+ 1.5O2(g)=A12O3(S) ΔH4
2Al(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
23.爱动脑筋的重庆一中化学组张郭根老师幻想着,假如存在A-F六种物质在一定条件下能按如图所示能量循环图进行相互转换,则下列说法中错误的是( )
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
B.ΔH7=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH5=ΔH7-ΔH4-ΔH6
D.│ΔH1+ΔH2+ΔH3│=│ΔH4+ΔH5+ΔH6│
24.已知胆矾晶体相关的焓变如图所示,则为
A. B.
C. D.
◆题型4 反应焓变的简单计算
25.下列是一些化学键的键能。
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/(kJ·mol-1)
414
489
565
155
根据键能数据估算反应CH4(g)+4F2(g)=CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为
A.1940 kJ·mol-1 B.-1940 kJ·mol-1 C.485 kJ·mol-1 D.-485 kJ·mol-1
26.根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断,下列说法正确的是
A.NO(g)分解为N2(g)和O2(g)的反应是放热反应
B.2 mol O原子结合生成O2(g)时需要吸收498 kJ能量
C.1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收1264 kJ能量
D.2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量为1444 kJ
27.氨气催化氧化生产硝酸,硝酸厂常用催化还原法处理尾气:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.7kJ/mol
则反应4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)的反应热ΔH= 。
28.甲醇作为燃料,在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
(1)甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知:25°C、101 kPa 时,1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水,放出5518kJ热量。该反应的热化学方程式为 。
(2)甲醇的合成
以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如下图所示。
①补全上图:图中A处应填入 。
②该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的ΔH 。(填“变大”“变小”或“不变”)
③为了合成甲醇反应:
已知:i.
ii.…… ΔH2
iii.
还需要利用反应ii,请写出该反应的热化学反应方程式 。
29.生物天然气是一种生物质能,它是由秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵后产生的,主要成分为。回答下列问题:
(1)。若1mol水蒸气转化为液态水放热44kJ,则表示燃烧热的热化学方程式为 。
(2)甲烷可用于生产合成气,其反应 ΔH=+206kJ/mol,已知断裂1mol相关化学键所需的能量如下表,则a= kJ/mol。
化学键
键能/kJ/mol
436
465
a
1076
考点三 燃料的合理利用
◆题型1 燃烧热的意义与表示
30.据悉,长征系列火箭的燃料为偏二甲肼。已知:1.5 g偏二甲肼完全燃烧生成稳定产物放出50 kJ热量,则偏二甲肼的燃烧热 为 ( )
A.1 000 kJ/mol B.1 500 kJ/mol
C.2 000 kJ/mol D.3 000 kJ/mol
31.一些烷烃的燃烧热如下表:
化合物
燃烧热
甲烷
891.0
乙烷
1560.8
丙烷
2221.5
正丁烷
2878.0
异丁烷
2869.6
2-甲基丁烷
3531.3
下列表达正确的是
A.正戊烷的燃烧热大于
B.稳定性:正丁烷>异丁烷
C.乙烷燃烧的热化学方程式为
D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多
32.已知25℃、101下,碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是393.5、285.8、1411.0、2800,则热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
33.软脂酸[]和蔗糖[]的燃烧热分别为、。下列说法错误的是
A.在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.表示燃烧热的热化学方程式为
C.完全燃烧生成和,放出的热量为2820.5 kJ
D.相同物质的量的软脂酸和蔗糖完全燃烧,蔗糖释放的热量更多
◆题型2 提高燃料利用率的常见途径
34.天然气和液化石油气(主要成分为C3~C5的烷烃)燃烧的化学方程式分别为:CH4 + 2O2CO2 + 2H2O,C3H8 + 5O23CO2 + 4H2O,现有一套以天然气为燃料的灶具,今改用液化石油气,应采取的正确措施是
A.增大空气进入量或减小石油气进入量 B.增大空气进入量或增大石油气进入量
C.减小空气进入量或减小石油气进入量 D.减小空气进入量或增大石油气进入量
35.能源是人类生存和发展的重要支柱。我国目前使用的主要能源是化石燃料,近年来我国能源总消费量与人均能源消费量呈现逐年递增的趋势。
下列关于煤的说法错误的是
A.煤属于一次能源,也是不可再生能源
B.为使煤充分燃烧,应将其粉碎且空气的量越多越好
C.将煤液化或气化可以提高煤的利用率,二者都属于化学变化
D.太阳能、氢能、风能、生物质能来源丰富、污染少,可作为煤的替代能源
◆题型3 能源的利用
36.2023年7月12日,朱雀二号遥二运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射成功,标志着中国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破。下列不能作为火箭推进剂的是
A.液氧-液氢 B.液氮-液氢 C.液氧-甲烷 D.液氧-煤油
37.下列对于太阳能、生物质能和氢能的利用的说法不正确的是 ( )A. 芒硝晶体白天在阳光下曝晒后失水、溶解吸热,夜里重新结晶放热,实现了太阳能转化为化学能继而转化为热能
B. 将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中,在富氧条件下,经过缓慢、复杂、充分的氧化反应最终生成沼气,从而有效利用生物质能
C. 生活、生产中大量应用氢能源,首先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的储存和运输等问题
D. 垃圾焚烧处理厂把大量生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能,减轻了垃圾给城市造成的压力,改善了城市的环境,增强了市民的环保意识
38.第十九届亚运会于2023年9月22日在杭州隆重开幕,开幕式火炬的点燃方式是亚运史上首次利用废碳再生技术生成的零碳甲醇点燃,甲醇是一种优良的燃料。试回答下列问题:
(1)某条件下,气态甲醇燃烧的热化学方程式为,16 g甲醇燃烧释放的能量为________kJ。
(2)甲醇可用来制作燃料电池,燃料电池涉及到的能量转化形式是将________能转化成________能。
(3)工业上可利用CO与合成甲醇,其能量变化如图1所示,反应的________。
(4)已知和的燃烧热分别为、。则用和制备液态甲醇和液态水的热化学方程式为_________。
(5)我国科学家利用计算机模拟了与在铜基催化剂上的反应能量图如图2所示:
反应Ⅰ的________0(填“<”“>”或“=”),反应Ⅱ的为________。
综合攻坚·知能拔高
1.已知25℃,101时, ,请结合水的聚集状态变化时的焓变示意图分析,下列说法不正确的是
A.A过程为熔化,B过程焓增大
B.的燃烧热为571.6
C.1g冰经过A和B两个过程后化学键数目不变
D.的单位中“”指每摩尔反应
2.已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(l)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是
A.每生成2mol气态AB放出bkJ热量
B.向密闭容器中充入1molA2和1molB2充分反应,吸收的热量为(a-b)kJ
C.向密闭容器中充入一定量的A2和B2,、生成2molAB(g)吸收的热量小于(a-b)kJ
D.AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应
3.碳(C)与氧气反应的焓变如图所示,已知键能为akJ/mol,键能为bkJ/mol,则中碳氧键键能(单位:kJ/mol)为
A. B. C. D.
4.我们知道,任何化学反应过程中一定有物质变化,同时伴随道着能量变化。下图横坐标表示反应过程,纵坐标表示能量,关于下图的说法不正确的是
A.1 mol固态碘与1 mol氢气化合生成2 mol HI气体时,需要吸收5 kJ的能量
B.2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol氢气时需要吸收12 kJ的能量
C.1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量
D.碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应
5.化学反应 的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.升高反应温度,减小
B.反应物的总能量小于生成物的
C.断裂1 mol 键时需要吸收y kJ的能量
D. kJ⋅mol
6.相同条件下,有下列三个热化学方程式:
① kJ⋅mol
② kJ⋅mol
③ kJ⋅mol
则,,的关系正确的是
A. B. C. D.
7.依据图示关系,下列说法不正确的是
A.H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(l)ΔH>-265.8kJ·mol-1
B.1molH2S(g)和1molS(s)分别在足量O2中燃烧,全部转化为SO2(g)和H2O(l),前者放热多
C.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+H2O(l)ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
8.各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是
物质
/kJ·mol-1
-1559.8
-1411
-285.8
A. kJ·mol-1
B. kJ·mol-1
C. kJ⋅mol-1
D. kJ⋅mol-1
9.反应 ,可经两步完成,反应进程中能量变化如图所示,反应①为 。下列说法错误的是
A.总反应的焓变
B.反应①中有键的断裂和键、键的形成
C.的键能低于与的键能之和
D.反应②的热化学方程式为
10.根据所给信息,书写对应的热化学方程式。
(1)11.2L(标准状况)在足量中燃烧生成气体,放出91.5热量,其热化学方程式为 。
(2)25℃、101下,、的稀溶液发生中和反应生成1时,放出57.3的热量,其热化学方程式为 。
(3)已知: ,请写出1分解的热化学方程式: 。若1和3在一定条件下发生反应,放出的热量 92(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 。
(4)在25℃、101下,1g甲醇()完全燃烧生成气体和液态水时放热22.68,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。
11.完成下列问题:
(1)20世纪30年代,Eyring和Pelzer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,下图为是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图。在反应体系中加入正催化剂,E1和E2的变化是:E1 ,E2 (填“增大”、“减小”或“不变”),对反应热是否有影响? 。
(2)中和热是指酸跟碱发生中和反应生成lmolH2O所放出的热量。某学生想通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。将50mL0.5mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。请回答下列问题:
①从实验装置看,烧杯间填满碎塑料泡沫的作用是 。
②大烧杯上如不盖硬纸板,则求得的中和热数值 (填“偏大”、“偏小”、“无影响”)
③实验中改用60mL 0.50mol/L的盐酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”),所求中和热的数值 (填“相等”或“不相等”)。
12.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及其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经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
ΔH=88.6 kJ/mol
则M、N相比,较稳定的是 。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为-726.5 kJ·mol-1,CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1,则a 726.5(填“>”“<”或“=”)。
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应生成1molCO2时的热化学方程式: 。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1176 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为 。
13.已知Na(s)、Na2O(s)、Na2O2(s)之间转化关系如图所示。
根据上述转化图示以及涉及物质,回答下列问题:
(1)Na2O2的电子式为______。
(2)Na(s)和O2(g)反应生成Na2O2(s)的热化学方程式为______。
(3)ΔH3=______kJ·mol-1。
(4)9.2 g Na(s)在氧气中完全反应生成两种固体产物的物质的量之比为1∶1,失去______mol电子,放出热量为______kJ。
(5)设计实验证明Na2O2(s)和CO2(g)反应的ΔH<0。提供的仪器和试剂有:蒸发皿、玻璃直导管、脱脂棉等。设计方案为______。
(6)钠在一定条件下能与卤素单质反应。例如,
2Na(s)+F2(g) = 2NaF(s) ΔH=-1 147.2 kJ·mol-1
2Na(s)+Cl2(g) = 2NaCl(s) ΔH=-822.4 kJ·mol-1
2Na(s)+Br2(g) = 2NaBr(s) ΔH=-722.2 kJ·mol-1
①2Na(s)+Br2(l) = 2NaBr(s) ΔH______(填“>”“<”或“=”)-722.2 kJ·mol-1。
②归纳出金属单质与非金属单质反应时放出热量关系的规律:______。
14.研究反应中的能量变化有利于更好的认识和利用反应。
(1)与卤素(或)发生取代反应时,会经历如下过程:
Ⅰ:
Ⅱ:
Ⅲ:
与卤素反应过程中物质的能量变化及产物的选择性如下图所示。
产物选择性(%)
①稳定性:______(填“>”或“<”)。
②以丙烷为原料合成丙醇时,为提高2-丙醇的产率,应______(填字母)。
A.先氯代再水解 B.先溴代再水解
③写出包含、、、在内的一个等式:______。
(2)肼()是一种常见的还原剂和良好的火箭推进剂。已知在中燃烧的热化学方程式为 ,部分化学键键能数据如下表
化学键
键能/()
a
b
c
d
①则的键能为______。(用包含a、b、c、d在内的式子表示)
②已知 ,则的燃烧热为______。
③已知:
则的______。
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第1章 化学反应的热效应
常考题型·精准突破
考点一 化学反应与能量变化
◆题型1 系统的内能
1.B
2.C
3.C
◆题型2 焓与焓变的意义与表示
4.A
5.B
6.C
◆题型3 吸热反应与放热反应
7.D
8.C
9.C
10.B
11.A
考点二 反应热的测量和计算
◆题型1 中和热的测量与误差分析
12.A
13.C
14.(1)玻璃搅拌器 让酸碱充分接触发生反应
(2)确保定量的HCl反应完全
(3)偏小 无影响
(4)−56.8kJ/mol
◆题型2 热化学方程式的书写
15.A
16.D
17.
18.(1)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol
(2)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ/mol
(3)Cu(s)+O2(g)=CuO(s) ΔH=-157kJ/mol
(4)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol
(5)C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol
◆题型3 盖斯定律及其应用
19.B
20.A
21.D
22.B
23.B
24.A
◆题型4 反应焓变的简单计算
25.B
26.A
27.-1034.9kJ/mol
28.(1)
(2) 不变
29.(1)
(2)415
考点三 燃料的合理利用
◆题型1 燃烧热的意义与表示
30.C
31.A
32.A
33.D
◆题型2 提高燃料利用率的常见途径
34.A
35.B
◆题型3 能源的利用
36.B
37.B
38.(1)325.5
(2)化学能 电能
(3)-91
(4)
(5)> -b
综合攻坚·知能拔高
1.B
2.D
3.B
4.D
5.D
6.A
7.C
8.C
9.C
10.(1)
(2)
(3) 小于 该反应是可逆反应,不能进行完全
(4)
11.(1)减小 减小 无影响
(2)①隔热,防止热量散失 ②偏小 ③不相等 相等
12.(1)M
(2)<
(3)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g)ΔH=-290 kJ·mol-1
(4)98 kJ
13.(1)
(2)2Na(s)+O2(g) =Na2O2(s) ΔH=-510.4 kJ·mol-1
(3)-96.2
(4)0.4 92.46
(5)用脱脂棉包裹适量Na2O2粉末,并放置于蒸发皿中,用玻璃直导管向粉末吹气,棉花剧烈燃烧(答案合理即可)
(6)> 一般地,同一种金属与非金属单质反应,非金属性越强,放出热量越多
14.(1)< B
(2)
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第1章 化学反应的热效应
常考题型·精准突破
考点一 化学反应与能量变化
题型1 系统的内能
题型2 焓与焓变的意义与表示
题型3 吸热反应与放热反应
考点二 反应热的测量和计算
题型1 中和热的测量与误差分析(重)
题型2 热化学方程式的书写
题型3 盖斯定律及其应用(重)
题型4 反应焓变的简单计算(难)
考点三 燃料的合理利用
题型1 燃烧热的意义与表示
题型2 提高燃料利用率的常见途径
题型3 能源的利用
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 化学反应与能量变化
◆题型1 系统的内能
1.下列关于反应 ΔU 的说法中,正确的是
A.ΔU > 0 时,反应释放能量 B.ΔU < 0 时,反应释放能量
C.ΔU = Q D.ΔU = ΔH
【答案】B
【解析】根据ΔU=U(生成物)-U(反应物),对于选项B,若ΔU < 0,则U(生成物) <U(反应物),所以反应释放能量。内能的变化ΔU = Q + W,所以选项C、D都错。答案选B。
2.若将水作为研究的系统,相同压强下,下列选项中内能最大的是
A.273K时1.0克冰 B.273K时10.0克水
C.373K时1.0mol水蒸气 D.373K时10.0克水蒸气
【答案】C
【解析】质量相同的情况下,水的温度越高,内能越大,同时相同温度和质量的情况下,物质的内能气态>液态>固态,1mol水的质量为18g大于10g,因此373K时1mol水蒸气的内能最大,故答案选C。
3.下列关于化学反应中△U的说法不正确的是
A.化学反应中内能变化:△U=Q+W
B.如果化学反应过程中体系没有做功,则△U=Q
C.化学反应中内能变化:△U=△H
D.△U<0时,反应释放能量
【答案】C
【解析】A.化学反应中内能的变化等于反应热和功的和,即△U=Q+W,A正确;
B.如果化学反应过程中体系没有做功,则△U=Q,B正确;
C.△U为体系内能的变化,而△H表示反应热,两者不一定相等,只有在等压的条件下两者才相等,C错误;
D.△U = U(反应产物)-U(反应物),△U<0时,反应放出能量,D正确;
故选C。
◆题型2 焓与焓变的意义与表示
4.下列关于反应热和焓变的说法正确的是
A.放热反应的ΔH<0,吸热反应的ΔH>0
B.任何条件下,焓变完全等于反应热
C.所有化学反应的反应热都可以通过实验直接测得
D.生成物的总焓大于反应物的总焓时,ΔH<0
【答案】A
【解析】A.生成物的总能量小于反应物时,反应向外释放能量,反应为放热反应,ΔH<0;生成物的总能量高于反应物时,反应需外界提供能量,反应为吸热反应,ΔH>0, A正确;B.在恒压条件下,化学反应的焓变(ΔH)数值上等于恒压反应热,B错误;C.有些反应的反应热不能通过实验直接测定,如碳不完全燃烧生成CO,C错误;D.当生成物的总焓高于反应物总焓时,反应需外界提供能量,反应为吸热反应,ΔH>0,D错误;故答案为:A。
5.某反应中,反应物的总焓为,反应产物的总焓为,则该反应
A.是吸热反应,
B.是放热反应,
C.是吸热反应,
D.是放热反应,
【答案】B
【解析】焓变ΔH=产物总焓-反应物总焓。为负,说明反应释放热量,属于放热反应。选项B正确,其余选项符号或反应类型均不符合计算结果。
6.已知反应X+Y=M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是
A.X的焓一定高于M
B.Y的焓一定高于N
C.X和Y的总焓一定高于M和N的总焓
D.因为该反应为放热反应,故不必加热就可发生
【答案】C
【解析】A.焓变是反应物焓之和与生成物焓之和的差值,X和Y的焓之和一定高于M和N的焓之和,故A错误;B.焓变是反应物焓之和与生成物焓之和的差值,不能确定Y的焓是否高于N,故B错误;C.该反应为放热反应,X和Y的总焓一定高于M和N的总焓,故C正确;D.放热反应有的也需要条件,入燃烧,故D错误;故答案为C。
◆题型3 吸热反应与放热反应
7.物质变化与能量变化是化学反应的两大特征,下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是
A.所有的化学反应都有能量变化,一个反应不是吸热就是放热
B.反应A+B=C的过程如图所示,可知该反应为放热反应
C.乙醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应,说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2(g)和H2O(l)放出的总能量少
D.吸热反应需要加热才能进行,放热反应都不需要加热
【答案】D
【解析】A.依据化学反应的实质分析,化学反应过程中一定有新物质生成,断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,反应过程中一定伴随能量变化,反应不是吸热就是放热,故A正确;B.由图可知A+B的总能量高于C,该反应为放热反应,故B正确;C.乙醇燃烧为放热反应,反应物断键所吸收的总能量低于生成物形成键所放出的总能量,故C正确;D.反应的吸放热与反应条件无关,吸热反应不一定需要加热,如氯化铵与氢氧化钡晶体常温下即可反应;放热反应有些也需要加热甚至高温,如铝热反应,故D错误;故选:D。
8.下列化学反应属于放热反应的是
A.煅烧石灰石 B.稀盐酸与碳酸氢钠的反应
C.金属钠与水的反应 D.碳和二氧化碳在高温条件下的反应
【答案】C
【解析】A.煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳,发生分解反应,属于吸热反应,A不符合题意;
B.稀盐酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,反应后溶液温度降低,属于吸热反应,B不符合题意;
C.金属钠与水剧烈反应,释放大量热量,属于放热反应,C符合题意;
D.碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳,属于吸热反应,D不符合题意;
故选C。
9.图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法错误的是
A. B.比稳定
C. D.转化为是吸热过程
【答案】C
【解析】A.反应物总能量大于生成物的总能量为放热反应,,A正确;B.物质的能量越低越稳定,比稳定,B正确;C.两个反应均为放热反应,焓变均小于0,根据纵坐标分析,绝对值大于的绝对值,,C错误;D.能量低于,转化为是吸热过程,D正确;故选C。
10.下列实验现象或图像信息不能充分说明相应化学反应的是
A.温度计的水银柱不断上升
B.反应开始后,针筒活塞向右移动
C.反应开始后,甲处液面低于乙处液面
D.反应物总能量大于生成物总能量
【答案】B
【解析】A.温度计水银柱上升表明体系温度升高,说明反应放出热量,可证明ΔH<0,A正确;
B.针筒活塞向右移动可能是反应生成气体(如Zn与稀硫酸反应生成H2)导致气体体积增大,不能说明ΔH<0,B错误;
C.甲处液面低于乙处液面,说明反应放热使装置内气体膨胀、压强增大,U形管中液面出现此现象,可证明ΔH<0,C正确;
D.反应物总能量大于生成物总能量,反应过程释放能量,为放热反应,ΔH<0,D正确;
故选B。
11.工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由热化学方程式可知,反应物、生成物均为气态,焓变为负,为放热反应,且生成物为液态时放出热量更多,选项A中图符合。故答案选A。
考点二 反应热的测量和计算
◆题型1 中和热的测量与误差分析
12.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。下列判断不正确的是
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量不变
C.若用NaOH固体测定中和热,则测定的ΔH偏小
D.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铜质搅拌棒对实验结果有影响
【答案】A
【解析】A.(b) 所涉及的反应Ba(OH)2⋅8H2O与氯化铵反应为吸热反应,故A错误;B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉,反应物用量相同,释放出的热量相同,故B正确;C.若用NaOH固体测定中和热,NaOH固体在溶解过程中放出热量,导致放出热量偏多,ΔH偏小,故C正确;D.铜质搅拌棒导热效果较好,会导致反应放出的热量有损失,故D正确;故选A。
13.下列关于中和反应反应热测定的说法正确的是
A.用足量的NaOH溶液中和等量的盐酸或醋酸时,反应热相同
B.为了保证反应充分,将NaOH溶液分多次加入酸中
C.实验时使用金属搅拌棒,则测定的反应热的数值偏小
D.根据反应前后的温差和比热容即可计算反应热
【答案】C
【解析】A.测定中和反应的反应热时,醋酸属于弱电解质,电离过程应该吸收热量,所以所测中和反应的反应热数值偏小,故用足量的NaOH溶液中和等量的盐酸或醋酸时,反应热不相同,A错误;
B.为了保证热量不流失,将NaOH溶液一次快速加入酸中,B错误;
C.实验时使用金属搅拌棒,金属导热,会导致热量损失,则测定的反应热的数值偏小,C正确;
D.根据比热容公式进行计算:Q=cm△t,再根据化学反应方程式由Q来求反应热,D错误;
答案选C。
14.某实验小组设计用0.55mol/L的NaOH溶液50mL与0.50mol/L的盐酸50mL置于如图所示的装置中进行测定中和热的实验。
(1)该装置中缺少的一种玻璃仪器是 ,该仪器的作用是 。
(2)实验中,所用NaOH稍过量的原因是 。
(3)在中和热测定实验中,有用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤,若无此操作,则测得的中和热数值 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。测量NaOH溶液温度时,温度计上的碱未用水冲洗,对测定结果有何影响? (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(4)该实验小组做了三次实验,每次取盐酸和NaOH溶液各50 mL,并记录如表原始数据:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温差(t2−t1)/℃
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
28.3
3.3
2
25.1
28.1
25.1
30.5
5.4
3
25.1
25.1
25.1
28.6
3.5
已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为1.00g/cm3,中和后混合液的比热容c=4.18×10−3kJ/(g·℃),则该反应的中和热ΔH= 。(保留到小数点后1位)
【答案】(1)玻璃搅拌器 让酸碱充分接触发生反应
(2)确保定量的HCl反应完全
(3)偏小 无影响
(4)−56.8kJ/mol
【解析】(1)该装置中缺少的仪器为玻璃搅拌器,该仪器的作用是搅拌,让酸碱充分接触发生反应;
(2)实验中所用NaOH稍过量,是为了确保定量的HCl反应完全;
(3)若温度计上盐酸溶液不洗涤,则参加反应的盐酸减少,放出的热量减少,测定结果偏小;由于碱液过量,温度计上碱液未用水冲洗,对测定结果无影响;
(4)第2组实验温差与其它两组相差太大,舍去不用,平均温差为3.4℃,反应中生成水的物质的量为0.05L×0.5mol/L=0.025mol,反应放出的热量Q=4.18×10-3kJ/(g·℃)×1.00g/cm3×(50mL+50mL)×3.4℃=1.4212kJ,则ΔH=−≈−56.8kJ/mol。
◆题型2 热化学方程式的书写
15.完全燃烧生成和液态时,放出热量,则下列热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】完全燃烧生成和液态时,放出热量,则1molCH4在氧气中燃烧生成和液态水,放出890kJ热量;2molCH4在氧气中燃烧生成和液态水,放出1780kJ热量;放热反应的△H为负值,则热化学方程式为 ;故选A。
16.合成氨的热化学方程式为 ,下列有关叙述错误的是
A.反应物的总能量大于生成物的总能量
B.生成1mol (g)时放出19.3kJ的热量
C.形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量
D.将1mol (g)与3mol (g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为38.6kJ
【答案】D
【解析】A.该反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故A正确;B.反应放出的热量与化学反应方程式的计量数成正比,由 可知,生成2mol (g)时放出38.6kJ的热量,则生成1mol (g)时放出19.3kJ的热量,故B正确;C.该反应为放热反应,形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量,故C正确;D.由 ,这是一个可逆反应,反应不可能完全,将1mol (g)与3mol (g)置于密闭容器中充分反应后放出热量小于38.6kJ ,故D错误。答案选D。
17.某氮肥厂用经一系列反应制得,。时,和能反应生成和液态水,生成水时放热,其热化学方程式是___________。
【答案】
【解析】25℃时,NH3和O2能反应生成NO和液态水,生成6mol水时放热1289kJ,放热反应焓变为负值,其热化学方程式是4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-1289kJ/mol;
18.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol N2 (g)与适量H2(g)起反应,生成NH3(g),放出92.2 kJ热量 。
(2)卫星发射时可用肼(N2H4)作燃料,1 mol N2H4(l)在O2(g)中燃烧,生成N2(g)和H2O(l),放出622 kJ热量 。
(3)1 mol Cu(s)与适量O2(g)起反应,生成CuO(s),放出157 kJ热量 。
(4)1 mol C(s)与适量H2O(g)起反应,生成CO(g)和H2 (g),吸收131.3 kJ热量 。
(5)汽油的重要成分是辛烷(C8H18),1 mol C8H18 (l)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出5 518 kJ热量 。
【答案】(1)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol
(2)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ/mol
(3)Cu(s)+O2(g)=CuO(s) ΔH=-157kJ/mol
(4)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol
(5)C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol
【解析】(1)1molN2(g)与适量H2(g)反应,生成NH3(g),放出92.2kJ热量,放热为负值,所以该反应热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol,故答案为:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol;
(2)1molN2H4(l)在O2(g)中燃烧,生成N2(g)和H2O(l),放出622kJ热量,放热为负值,所以该反应热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ/mol,故答案为:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622kJ/mol;
(3)1molCu(s)与适量O2(g)反应,生成CuO(s),放出157kJ热量,放热为负值,所以该反应热化学方程式为Cu(s)+O2(g)=CuO(s) ΔH=-157kJ/mol,故答案为:Cu(s)+ O2(g)=CuO(s) ΔH=-157kJ/mol;
(4)1molC(s)与适量H2O(g)起反应,生成CO(g)和H2(g),吸收131.3kJ热量,吸热为正值,所以该反应热化学方程式为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol,故答案为:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol;
(5)1molC8H18(l)在O2(g)中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出5518kJ热量,放热为负值,所以该反应热化学方程式为C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol,故答案为:C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol。
◆题型3 盖斯定律及其应用
19.下列关于盖斯定律的说法不正确的是
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.根据盖斯定律,几个热化学方程式中ΔH直接相加即可得目标反应的反应热
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关
【答案】B
【分析】一个反应,在定压或定容条件下,不论是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的,总反应方程式的焓变等于各部分分步反应按一定系数比加和的焓变,据此分析。
【解析】A.根据盖斯定律可知,不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5,选项A正确;B.应用盖斯定律求反应热时可能涉及几个热化学方程式的四则运算,而不是几个热化学方程式中ΔH直接相加即可得目标反应的反应热,选项B不正确;C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到,选项C正确;D.反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关,选项D正确。答案选B。
20.已知:H2S在与不足量的O2反应时,生成S和H2O。根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH1
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH2
2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g) ΔH3
判断ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系正确的是
A.ΔH3>ΔH2>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2
C.ΔH1>ΔH2>ΔH3 D.ΔH2>ΔH1>ΔH3
【答案】A
【解析】H2S与O2的反应为放热反应,焓变ΔH<0,等量的H2S反应越完全,放出的热量越多,焓变ΔH越小,则ΔH2>ΔH1;反应②生成的为H2O(l),反应③生成的为H2O(g),H2O(g)→H2O(l)时放热,则ΔH3>ΔH2,所以ΔH1、ΔH2、ΔH3三者大小关系为ΔH3>ΔH2>ΔH1。故选A。
21.如图所示2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系。下列说法不正确的是
A.
B.NaCl(g)变成NaCl(l)属于物理变化
C.
D.
【答案】D
【解析】A.根据图示,可写出2Na+(g)+2Cl-(g)=2NaCl(g) ∆H6、2NaCl(g)=2NaCl(s) ∆H7、2Na+(g)+2Cl-(g)=2NaCl(s) ∆H8,根据盖斯定律可知∆H6+∆H7=∆H8,A项正确;B.NaCl(g)变成NaCl(s)只是物质状态的变化,没有新物质生成,属于物理变化,B项正确;C.结合图示,根据盖斯定律,∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6+∆H7=∆H1,C项正确;D.2Na(s)→2Na(g)需要吸收能量,即∆H2>0,D项错误;答案选D。
22.已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1
3H2(g)+ Fe2O3(s)=2Fe(s)+ 3H2O(g) ΔH2
2Fe(s)+ 1.5O2(g)=Fe2O3(s) ΔH3
2Al(s)+ 1.5O2(g)=A12O3(S) ΔH4
2Al(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
【答案】B
【解析】A.2Fe(s)+ 1.5O2(g)=Fe2O3(s)为化合反应,属于放热反应,所以ΔH3<0,A不正确;B.2Al(s)+ Fe2O3(s)=Al2O3(s)+ 2Fe(s)为铝热反应,属于放热反应,ΔH5<0,由于Al的金属活动性比Fe强,所以燃烧放出的热量更多,但由于放热反应的ΔH<0,所以ΔH4<ΔH3,B正确;C.ΔH1为2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)放出的热量,ΔH2+ΔH3为3H2(g)+1.5O2(g)=3H2O(g)放出的热量,所以ΔH1≠ΔH2+ΔH3,C不正确;D.依据盖斯定律,ΔH3=ΔH4-ΔH5,D不正确;故选B。
23.爱动脑筋的重庆一中化学组张郭根老师幻想着,假如存在A-F六种物质在一定条件下能按如图所示能量循环图进行相互转换,则下列说法中错误的是( )
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
B.ΔH7=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH5=ΔH7-ΔH4-ΔH6
D.│ΔH1+ΔH2+ΔH3│=│ΔH4+ΔH5+ΔH6│
【答案】B
【分析】盖斯定律指出:化学反应的焓变只与各反应物的始态和各生成物的终态有关,而与具体的反应途径无关;反应的方向改变,焓变符号改变,因此根据题中图象得知,,ΔH7=ΔH4+ΔH5+ΔH6;
【解析】A. 根据上述分析得知,根据题中图象得知,,ΔH7=ΔH4+ΔH5+ΔH6,故ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,A正确;B. 根据上述分析得知,根据题中图象得知,,B错误;C.根据题中图象得知,ΔH7=ΔH4+ΔH5+ΔH6,则ΔH5=ΔH7-ΔH4-ΔH6,C正确;D. 因此根据题中图象得知,,ΔH7=ΔH4+ΔH5+ΔH6,则
│ΔH1+ΔH2+ΔH3│=│ΔH4+ΔH5+ΔH6│,D正确;答案选B。
24.已知胆矾晶体相关的焓变如图所示,则为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据盖斯定律可知,ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5;故选A。
◆题型4 反应焓变的简单计算
25.下列是一些化学键的键能。
化学键
C—H
C—F
H—F
F—F
键能/(kJ·mol-1)
414
489
565
155
根据键能数据估算反应CH4(g)+4F2(g)=CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为
A.1940 kJ·mol-1 B.-1940 kJ·mol-1 C.485 kJ·mol-1 D.-485 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】△H=反应物键能之和-生成物键能之和,结合图表中 键能数据和反应中化学键的判断进行计算,△H=414kJ/mol×4+4×155kJ/mol-(489kJ/mol×4+4×565kJ/mol)=-1940kJ/mol,故B正确;
故选:B。
26.根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断,下列说法正确的是
A.NO(g)分解为N2(g)和O2(g)的反应是放热反应
B.2 mol O原子结合生成O2(g)时需要吸收498 kJ能量
C.1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收1264 kJ能量
D.2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量为1444 kJ
【答案】A
【解析】A.N2(g)+O2(g)=2NO(g)的焓变为,该反应为吸热反应,则NO(g)分解为N2(g)和O2(g)的反应是放热反应,A正确;B.成键放出能量,2 mol O原子结合生成O2(g)时需要放出498 kJ能量,B错误;C.1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量,C错误;D.946 kJ和498 kJ分别是1 mol N2(g)和1 mol O2(g)分子中化学键断裂吸收的能量,2 mol N(g)和2 mol O(g)的总能量不能确定,D错误;答案选A。
27.氨气催化氧化生产硝酸,硝酸厂常用催化还原法处理尾气:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.7kJ/mol
则反应4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)的反应热ΔH= 。
【答案】-1034.9kJ/mol
【解析】已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ/mol ①
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.7kJ/mol ②
由盖斯定律可知,①×2﹣②得4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g),ΔH=2×(-483.6kJ/mol)-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol,故热化学方程式为:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1034.9kJ/mol,故答案为:-1034.9kJ/mol。
28.甲醇作为燃料,在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
(1)甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知:25°C、101 kPa 时,1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水,放出5518kJ热量。该反应的热化学方程式为 。
(2)甲醇的合成
以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,反应的能量变化如下图所示。
①补全上图:图中A处应填入 。
②该反应需要加入铜-锌基催化剂。加入催化剂后,该反应的ΔH 。(填“变大”“变小”或“不变”)
③为了合成甲醇反应:
已知:i.
ii.…… ΔH2
iii.
还需要利用反应ii,请写出该反应的热化学反应方程式 。
【答案】(1)
(2) 不变
【解析】(1)1 molC8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水,放出5518kJ热量。该反应的热化学方程式为;
(2)①A为反应物,结合生成物及原子守恒可知,A处为1molCO2+3molH2,故答案为:1molCO2+3molH2;②催化剂不改变反应的始终态,则加入催化剂后,该反应的△H不变,故答案为:不变;结合盖斯定律可知,①+②×2-③得到总反应方程式,则 ii 式为
29.生物天然气是一种生物质能,它是由秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵后产生的,主要成分为。回答下列问题:
(1)。若1mol水蒸气转化为液态水放热44kJ,则表示燃烧热的热化学方程式为 。
(2)甲烷可用于生产合成气,其反应 ΔH=+206kJ/mol,已知断裂1mol相关化学键所需的能量如下表,则a= kJ/mol。
化学键
键能/kJ/mol
436
465
a
1076
【答案】(1)
(2)415
【解析】(1) ①;1mol水蒸气转化为液态水放热44kJ,则有: ②;反应①+②2得到,,根据盖斯定律可计算出,该反应的==,则表示燃烧热的热化学方程式为 ;
(2)=反应物键能总和-生成物键能总和,则==+206,则a=415。
考点三 燃料的合理利用
◆题型1 燃烧热的意义与表示
30.据悉,长征系列火箭的燃料为偏二甲肼。已知:1.5 g偏二甲肼完全燃烧生成稳定产物放出50 kJ热量,则偏二甲肼的燃烧热 为 ( )
A.1 000 kJ/mol B.1 500 kJ/mol
C.2 000 kJ/mol D.3 000 kJ/mol
【答案】C
【解析】由偏二甲肼的摩尔质量为60 g/mol得n==0.025 mol,所以偏二甲肼的燃烧热为=2 000 kJ/mol。
31.一些烷烃的燃烧热如下表:
化合物
燃烧热
甲烷
891.0
乙烷
1560.8
丙烷
2221.5
正丁烷
2878.0
异丁烷
2869.6
2-甲基丁烷
3531.3
下列表达正确的是
A.正戊烷的燃烧热大于
B.稳定性:正丁烷>异丁烷
C.乙烷燃烧的热化学方程式为
D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多
【答案】A
【分析】燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;【解析】A.正戊烷和2-甲基丁烷互为同分异构体,由表格中正丁烷、异丁烷的燃烧热比较可知,互为同分异构体的化合物,支链多的燃烧热小,则正丁烷的燃烧热大于2-甲基丁烷,即正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ/mol,A正确;B.由表格中的数据可知,异丁烷的燃烧热比正丁烷的燃烧热小,则异丁烷的能量低,即热稳定性为正丁烷<异丁烷,B错误;C.乙烷的燃烧热为1560.8kJ/mol,说明完全燃烧1mol乙烷生成二氧化碳和液态水时会放出1560.8kJ的热量,则热化学方程式为△H=-3121.6kJ/mol,C错误;D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放热越少,D错误;故选A。
32.已知25℃、101下,碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是393.5、285.8、1411.0、2800,则热化学方程式正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】燃烧热是指在25℃、101 kPa下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的产物所放出的热量。
【解析】A.根据题目所给燃烧热,1mol碳在氧气中完全燃烧生成气态二氧化碳放热393.5kJ,选项所给热化学方程式正确,A正确;B.氢气在氧气中燃烧放热,ΔH<0,根据燃烧热的定义,产物应当为液态水,故正确的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ⋅mol−1,B错误;C.根据燃烧热的定义,该反应中产物水应当为液态,故正确的热化学方程式为C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) ΔH=−1411.0kJ⋅mol−1,C错误;D.葡萄糖在氧气中燃烧放热,正确的热化学方程式为C6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1400kJ⋅mol−1,D错误;本题选A。
33.软脂酸[]和蔗糖[]的燃烧热分别为、。下列说法错误的是
A.在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.表示燃烧热的热化学方程式为
C.完全燃烧生成和,放出的热量为2820.5 kJ
D.相同物质的量的软脂酸和蔗糖完全燃烧,蔗糖释放的热量更多
【答案】D
【解析】A.在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,A正确;
B.在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,软脂酸的燃烧热为,则燃烧热的热化学方程式为 ,B正确;
C.蔗糖的燃烧热为 ,则蔗糖燃烧热的热化学方程式为 ,则完全燃烧生成和,放出的热量为2820.5 kJ ,C正确;
D. 根据燃烧热数据可知,相同物质的量的软脂酸和蔗糖完全燃烧,软脂酸释放的热量更多,D错误;
故选D。
◆题型2 提高燃料利用率的常见途径
34.天然气和液化石油气(主要成分为C3~C5的烷烃)燃烧的化学方程式分别为:CH4 + 2O2CO2 + 2H2O,C3H8 + 5O23CO2 + 4H2O,现有一套以天然气为燃料的灶具,今改用液化石油气,应采取的正确措施是
A.增大空气进入量或减小石油气进入量 B.增大空气进入量或增大石油气进入量
C.减小空气进入量或减小石油气进入量 D.减小空气进入量或增大石油气进入量
【答案】A
【解析】促进可燃物燃烧的方法有:增大氧气的浓度或增大可燃物与氧气的接触面积;由化学方程式CH4+2O2→CO2+2H2O;C3H8+5O2→3CO2+4H2O可知,天然气燃烧时,反应物微观粒子个数比是:1:2,液化石油气燃烧时,反应物微观粒子个数比是:1:5,所以同体积的两种燃气,液化石油气耗氧量多,把天然气为燃料的灶具改用液化石油气为燃料时,需要加大空气的量,减少液化石油气的进入量,故答案为A。
35.能源是人类生存和发展的重要支柱。我国目前使用的主要能源是化石燃料,近年来我国能源总消费量与人均能源消费量呈现逐年递增的趋势。
下列关于煤的说法错误的是
A.煤属于一次能源,也是不可再生能源
B.为使煤充分燃烧,应将其粉碎且空气的量越多越好
C.将煤液化或气化可以提高煤的利用率,二者都属于化学变化
D.太阳能、氢能、风能、生物质能来源丰富、污染少,可作为煤的替代能源
【答案】B
◆题型3 能源的利用
36.2023年7月12日,朱雀二号遥二运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射成功,标志着中国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破。下列不能作为火箭推进剂的是
A.液氧-液氢 B.液氮-液氢 C.液氧-甲烷 D.液氧-煤油
【答案】B
【解析】氢气、甲烷、煤油可以在氧气中燃烧,反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体,故液氧-液氢、液氧-甲烷、液氧-煤油均能作为火箭推进剂,A、C、D项不符合题意;虽然氮气在一定的条件下可以与氢气反应,而且是放热反应,但由于键能很大,该反应的速率很慢,且该反应为可逆反应,在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体,故液氮-液氢不能作为火箭推进剂,B项符合题意。
37.下列对于太阳能、生物质能和氢能的利用的说法不正确的是 ( )
A. 芒硝晶体白天在阳光下曝晒后失水、溶解吸热,夜里重新结晶放热,实现了太阳能转化为化学能继而转化为热能
B. 将植物的秸秆、枝叶、杂草和人畜粪便加入沼气发酵池中,在富氧条件下,经过缓慢、复杂、充分的氧化反应最终生成沼气,从而有效利用生物质能
C. 生活、生产中大量应用氢能源,首先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的储存和运输等问题
D. 垃圾焚烧处理厂把大量生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能,减轻了垃圾给城市造成的压力,改善了城市的环境,增强了市民的环保意识
【答案】B
【解析】A. 失水和结晶属于化学变化,能量转换形式为化学能和热能的转化,白天在阳光下曝晒后失水,转换形式为太阳能和化学能的转化,故A正确;
B. 植物秸秆、枝叶、杂草含有生物质能,可发酵制取甲烷,从而有效利用生物质能,但在厌氧条件下进行,故B错误;
C. 在生活和生产中大量应用氢能源,首先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的贮存和运输等问题,故C正确;
D. 垃圾处理厂利用垃圾发电可将生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能等,故D正确;
故选B。
38.第十九届亚运会于2023年9月22日在杭州隆重开幕,开幕式火炬的点燃方式是亚运史上首次利用废碳再生技术生成的零碳甲醇点燃,甲醇是一种优良的燃料。试回答下列问题:
(1)某条件下,气态甲醇燃烧的热化学方程式为,16 g甲醇燃烧释放的能量为________kJ。
(2)甲醇可用来制作燃料电池,燃料电池涉及到的能量转化形式是将________能转化成________能。
(3)工业上可利用CO与合成甲醇,其能量变化如图1所示,反应的________。
(4)已知和的燃烧热分别为、。则用和制备液态甲醇和液态水的热化学方程式为_________。
(5)我国科学家利用计算机模拟了与在铜基催化剂上的反应能量图如图2所示:
反应Ⅰ的________0(填“<”“>”或“=”),反应Ⅱ的为________。
【答案】(1)325.5
(2)化学能 电能
(3)-91
(4)
(5)> -b
【解析】(1)16g甲醇的物质的量为,故放出的热量为。
(2)燃料电池是将燃料中的化学能转化为电能的装置,故涉及的能量转化形式是化学能转化为电能。
(3)反应热等于正反应的活化能-逆反应的活化能,故=(419-510) = -91。
(4)由(3)小问和题意知:,,,根据盖斯定律可以推知反应的= + = -93.8 ,故用二氧化碳和水制备液态甲醇和液态水的热化学方程式为。
(5)由图可知反应I的>0;反应II为放热反应,由图可知 = -b 。
综合攻坚·知能拔高
1.已知25℃,101时, ,请结合水的聚集状态变化时的焓变示意图分析,下列说法不正确的是
A.A过程为熔化,B过程焓增大
B.的燃烧热为571.6
C.1g冰经过A和B两个过程后化学键数目不变
D.的单位中“”指每摩尔反应
【答案】B
【解析】A.由图可知,A过程为冰熔化为液态水的过程、B过程为液态水气化为水蒸气的过程,都是吸热、焓增大的过程,A正确;
B.氢气的燃烧热为1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,由热化学方程式可知,氢气的燃烧热△H=—571.6kJ/mol×=—285.8kJ/mol,即285.8kJ/mol,B错误;
C.由图可知,A过程和B过程都没有破坏化学键,化学键数目不变,C正确;
D.焓变△H的单位中“”是指每摩尔反应,即把反应方程式看成一个整体,D正确;
故选B。
2.已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(l)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是
A.每生成2mol气态AB放出bkJ热量
B.向密闭容器中充入1molA2和1molB2充分反应,吸收的热量为(a-b)kJ
C.向密闭容器中充入一定量的A2和B2,、生成2molAB(g)吸收的热量小于(a-b)kJ
D.AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应
【答案】D
【解析】A.根据图象可知,每生成2mol液态AB吸收(a-b)kJ热量,A选项错误;
B.向密闭容器中充入1mol A2和1mol B2充分反应,由于生成物状态未知,因此吸收的热量也未知,B选项错误;
C.由于2molAB(g)再转化为2molAB(l)会放出热量,则向密闭容器中充入一定量的A2和B2,生成2molAB(g)时吸收的热量大于(a-b)kJ,C选项错误;
D.A2(g)和B2(g)化合生成AB(l)的反应为吸热反应,则逆反应AB(l)分解为A2(g)和B2(g)的反应为放热反应,D选项正确;
答案选D。
3.碳(C)与氧气反应的焓变如图所示,已知键能为akJ/mol,键能为bkJ/mol,则中碳氧键键能(单位:kJ/mol)为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由图可知,反应的焓变为,反应的焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和,设中碳氧键键能为x kJ/mol,则,x=;
故选 B。
4.我们知道,任何化学反应过程中一定有物质变化,同时伴随道着能量变化。下图横坐标表示反应过程,纵坐标表示能量,关于下图的说法不正确的是
A.1 mol固态碘与1 mol氢气化合生成2 mol HI气体时,需要吸收5 kJ的能量
B.2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol氢气时需要吸收12 kJ的能量
C.1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量
D.碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应
【答案】D
【解析】A.由图像可知1 mol固态碘与1 mol氢气的能量比2 mol HI气体能量低5kJ,则1 mol固态碘与1 mol氢气化合生成2 mol HI气体时,需要吸收5 kJ的能量,故A正确;
B.2 mol HI气体的能量比1 mol碘蒸气与1 mol氢气低12kJ,2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol氢气时需要吸收12 kJ的能量,故B正确;C.1 mol固态碘能量比1 mol碘蒸气低17kJ,则1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量,故C正确;D.由图像可知,碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是放热反应,故D错误;故答案为:D。
5.化学反应 的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.升高反应温度,减小
B.反应物的总能量小于生成物的
C.断裂1 mol 键时需要吸收y kJ的能量
D. kJ⋅mol
【答案】D
【解析】A.温度不影响反应的,A项错误;
B.由图可知反应物的总能量大于生成物的总能量,B项错误;
C.由图可知,形成2molH-Cl键会放出ykJ的能量,则断裂1 mol 键需要吸收 kJ的能量,C项错误;
D.由图可知,2molH(g)和2molCl(g)反应生成1molH2(g)和1molCl2(g),放出xkJ的能量,所以 kJ·mol,D项正确;
故选D。
6.相同条件下,有下列三个热化学方程式:
① kJ⋅mol
② kJ⋅mol
③ kJ⋅mol
则,,的关系正确的是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】燃烧反应放出热量,三个热化学方程式均表示反应放热,,①与②相比较,的物质的量越大,燃烧放出的热量越多,则②反应放出的热量比①多,即;①和③相比较,生成物的状态不同,由于气体变成液体放热,则①反应放出的热量比③放出的热量多,即,故有,A正确;故选A。
7.依据图示关系,下列说法不正确的是
A.H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(l)ΔH>-265.8kJ·mol-1
B.1molH2S(g)和1molS(s)分别在足量O2中燃烧,全部转化为SO2(g)和H2O(l),前者放热多
C.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+H2O(l)ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
【答案】C
【解析】A.根据图示,H2S(g)+O2(g)=S(s)+H2O(l) ΔH=-265.8kJ·mol-1,硫固体转化为硫蒸气需要吸热,因此H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(l)ΔH>-265.8kJ·mol-1,故A正确;B.根据图示,1molH2S(g)和1molS(s)分别在足量O2中燃烧,全部转化为SO2(g)和H2O(l),放出的热量分别为562.7kJ、296.9kJ,前者放热多,故B正确;C.由盖斯定律可知,2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+H2O(l)ΔH=2ΔH1-ΔH2,故C错误;D.反应途径不改变反应物、生成物的总能量,则化学反应的△H,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故D正确;故选C。
8.各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是
物质
/kJ·mol-1
-1559.8
-1411
-285.8
A. kJ·mol-1
B. kJ·mol-1
C. kJ⋅mol-1
D. kJ⋅mol-1
【答案】C
【分析】在某一温度和压强下lmol某物质B完全燃烧时的反应热,称为该物质的燃烧热,据此计算;
【解析】A.,kJ·mol-1,A错误;B.,kJ·mol-1,B错误;C.①,kJ·mol-1,②,kJ·mol-1,③,kJ⋅mol-1,①-②-③得 kJ⋅mol-1,C正确;D.,kJ⋅mol-1,则 kJ⋅mol-1,D错误;故选D。
9.反应 ,可经两步完成,反应进程中能量变化如图所示,反应①为 。下列说法错误的是
A.总反应的焓变
B.反应①中有键的断裂和键、键的形成
C.的键能低于与的键能之和
D.反应②的热化学方程式为
【答案】C
【分析】反应经两步完成,则总反应等于两步反应的加和,总反应减去第一步反应可得第二步反应,则反应②为,以此分析解答。
【解析】A.结合分析知,总反应的焓变,A正确;
B.反应①中涉及中键的断裂和(丙烯)中键的形成、中键的形成,B正确;
C.由图知,,而等于反应①中的反应物总键能减去生成物的总键能,所以的键能高于与的键能之和,C错误;
D.用总反应减去反应①可得到反应②,结合分析知,反应②的热化学方程式为,D正确;
故选C。
10.根据所给信息,书写对应的热化学方程式。
(1)11.2L(标准状况)在足量中燃烧生成气体,放出91.5热量,其热化学方程式为 。
(2)25℃、101下,、的稀溶液发生中和反应生成1时,放出57.3的热量,其热化学方程式为 。
(3)已知: ,请写出1分解的热化学方程式: 。若1和3在一定条件下发生反应,放出的热量 92(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 。
(4)在25℃、101下,1g甲醇()完全燃烧生成气体和液态水时放热22.68,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。
【答案】(1)
(2)
(3) 小于 该反应是可逆反应,不能进行完全
(4)
【解析】(1)11.2L(标准状况)的物质的量为0.5mol,其在足量中燃烧生成气体,放出91.5热量,其热化学方程式为: 。
(2)25℃、101下,、的稀溶液发生中和反应生成1时,放出57.3的热量,其热化学方程式为:
(3)根据题意,已知反应的逆过程说明2molNH3(g)分解吸收92kJ热量,则1molNH3(g)分解吸收46kJ热量,1分解的热化学方程式: ;由于该反应是可逆反应,不能进行完全,若1和3在一定条件下发生反应,放出的热量小于92。
(4)1g甲醇()完全燃烧生成气体和液态水时放热22.68,则1甲醇完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时放热725.76,表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。
11.完成下列问题:
(1)20世纪30年代,Eyring和Pelzer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,下图为是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图。在反应体系中加入正催化剂,E1和E2的变化是:E1 ,E2 (填“增大”、“减小”或“不变”),对反应热是否有影响? 。
(2)中和热是指酸跟碱发生中和反应生成lmolH2O所放出的热量。某学生想通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。将50mL0.5mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。请回答下列问题:
①从实验装置看,烧杯间填满碎塑料泡沫的作用是 。
②大烧杯上如不盖硬纸板,则求得的中和热数值 (填“偏大”、“偏小”、“无影响”)
③实验中改用60mL 0.50mol/L的盐酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”),所求中和热的数值 (填“相等”或“不相等”)。
【答案】(1)减小 减小 无影响
(2)①隔热,防止热量散失 ②偏小 ③不相等 相等
【解析】(1)在反应体系中加入催化剂,降低反应活化能,即E1和E2都减小;加入催化剂,改变反应的途径,降低反应所需的活化能,但反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关,所以E1和E2的差值不变,即对反应热无影响;
(2)①该实验需要测定反应体系的温度,即填满塑料泡沫作用是隔热,防止热量散失;②大烧杯上如不盖硬纸板,会有热量散失,温度偏低,则求得的中和热数值偏小;③改用60mL 0.50mol/L的盐酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比参加反应的酸碱物质的量增多,即放出的热量增多,所以所放出的热量不相等;但中和热是稀的强酸和强碱反应,生成1mol液态水放出的热量,即所求中和热的数值相等。
12.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及其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经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
ΔH=88.6 kJ/mol
则M、N相比,较稳定的是 。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为-726.5 kJ·mol-1,CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1,则a 726.5(填“>”“<”或“=”)。
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应生成1molCO2时的热化学方程式: 。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1176 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为 。
【答案】(1)M
(2)<
(3)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g)ΔH=-290 kJ·mol-1
(4)98 kJ
【解析】(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N, 其ΔH=+88.6 kJ/mol,说明该反应是吸热反应,M的能量小于N,能量越低越稳定,说明M稳定,故答案为:M。
(2)燃烧热是1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,而题给反应中生成的水为气态,则放出的热量小于燃烧热,故答案为:<。
(3)有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,则2 mol Cl2反应释放出290 kJ热量,反应的热化学方程式为:2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290 kJ·mol-1。故答案为:2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)=4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290 kJ·mol-1。
(4)4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1176 kJ·mol-1,转移12 mol电子放热1176 kJ,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为98 kJ。故答案为:98 kJ。
13.已知Na(s)、Na2O(s)、Na2O2(s)之间转化关系如图所示。
根据上述转化图示以及涉及物质,回答下列问题:
(1)Na2O2的电子式为______。
(2)Na(s)和O2(g)反应生成Na2O2(s)的热化学方程式为______。
(3)ΔH3=______kJ·mol-1。
(4)9.2 g Na(s)在氧气中完全反应生成两种固体产物的物质的量之比为1∶1,失去______mol电子,放出热量为______kJ。
(5)设计实验证明Na2O2(s)和CO2(g)反应的ΔH<0。提供的仪器和试剂有:蒸发皿、玻璃直导管、脱脂棉等。设计方案为______。
(6)钠在一定条件下能与卤素单质反应。例如,
2Na(s)+F2(g) = 2NaF(s) ΔH=-1 147.2 kJ·mol-1
2Na(s)+Cl2(g) = 2NaCl(s) ΔH=-822.4 kJ·mol-1
2Na(s)+Br2(g) = 2NaBr(s) ΔH=-722.2 kJ·mol-1
①2Na(s)+Br2(l) = 2NaBr(s) ΔH______(填“>”“<”或“=”)-722.2 kJ·mol-1。
②归纳出金属单质与非金属单质反应时放出热量关系的规律:______。
【答案】(1)
(2)2Na(s)+O2(g) =Na2O2(s) ΔH=-510.4 kJ·mol-1
(3)-96.2
(4)0.4 92.46
(5)用脱脂棉包裹适量Na2O2粉末,并放置于蒸发皿中,用玻璃直导管向粉末吹气,棉花剧烈燃烧(答案合理即可)
(6)> 一般地,同一种金属与非金属单质反应,非金属性越强,放出热量越多
【解析】(1)
Na2O2是离子化合物,由钠离子和过氧根离子构成,Na2O2的电子式为;
(2)由图中转化关系知,2mol Na(s)和1mol O2(g)反应生成1mol Na2O2(s)时放出热量510.4kJ,反应的热化学方程式:2Na(s)+O2(g) =Na2O2(s) ΔH=-510.4 kJ·mol-1;
(3)由图中转化关系和盖斯定律计算得到ΔH1=ΔH2+ΔH3,ΔH3=ΔH1-ΔH2=(-510.4kJ/mol)-(-414.2kJ/mol)=-96.2kJ/mol;
(4)9.2gNa(s)物质的量为0.4 mol,反应中Na元素的化合价由0价升至+1价,0.4 mol Na反应失去0.4mol电子,在氧气中完全反应生成两种固体产物的物质的量之比为1∶1,根据Na守恒,生成的Na2O和Na2O2物质的量都为0.1mol,利用①2Na(s)+O2(g)=Na2O(s) ΔH2=-414.2kJ/mol,②2Na(s)+O2(g) =Na2O2(s) ΔH1=-510.4 kJ·mol-1,反应放热0.1mol×414.2kJ/mol+0.1mol×510.4kJ/mol=92.46kJ;
(5)设计实验证明Na2O2(s)和CO2(g)反应的ΔH<0,提供的仪器和试剂有:蒸发皿、玻璃直导管、脱脂棉等,设计方案为:取少量过氧化钠用脱脂棉包裹后放入蒸发皿,用玻璃直导管吹入二氧化碳气体,脱脂棉剧烈燃烧,证明过氧化钠和二氧化碳反应放热;
(6)①2Na(s)+Br2(g) = 2NaBr(s) ΔH=-722.2 kJ·mol-1,液态溴变化为气态溴吸收热量,则2Na(s)+Br2(l)═2NaBr(s)ΔH>-722.2kJ•mol-1;
②由热化学方程式可知,金属单质与非金属单质反应时放出热量关系的规律是:一般地,相同金属单质和不同非金属单质反应,非金属性越强,放出热量越多。
14.研究反应中的能量变化有利于更好的认识和利用反应。
(1)与卤素(或)发生取代反应时,会经历如下过程:
Ⅰ:
Ⅱ:
Ⅲ:
与卤素反应过程中物质的能量变化及产物的选择性如下图所示。
产物选择性(%)
①稳定性:______(填“>”或“<”)。
②以丙烷为原料合成丙醇时,为提高2-丙醇的产率,应______(填字母)。
A.先氯代再水解 B.先溴代再水解
③写出包含、、、在内的一个等式:______。
(2)肼()是一种常见的还原剂和良好的火箭推进剂。已知在中燃烧的热化学方程式为 ,部分化学键键能数据如下表
化学键
键能/()
a
b
c
d
①则的键能为______。(用包含a、b、c、d在内的式子表示)
②已知 ,则的燃烧热为______。
③已知:
则的______。
【答案】(1)< B
(2)
【解析】(1)能量越低越稳定,由图可知,的能量比能量高,因此稳定性更小;对比氯代和溴代两图,氯代得到的副产物比例较大,而溴代能得到大部分的2-溴丙烷,因此先溴代再水解得到2-丙醇;由图可知与的能量一定,因此反应→的相同,氯化时=-,溴化时=-,因此-=-,。
(2)=反应物键能-生成物将能,设键能为x,因此=a+4b+c-x-4d,则x=;燃烧热生成的为液态水,所以 ,水的化学计量数为2,故的燃烧热为,故燃烧热为; ,
根据盖斯定律,反应的
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