第一章 化学反应的热效应 测试题
一、选择题
1.化学上,规定稳定单质的生成热为0;可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25℃,101kPa条件下):
物质及状态 N2O(g) NO(g) NO2(g) N2O4(l) N2O5(g)
相对能量 (kJ·mol-1) 82 90 33 -20 11
下列推断不正确的是
A.在5种氮的氧化物中,NO(g)最活泼
B.N2O4(l)c2NO2(g),ΔH=-86kJ·mol-1
C.N2O5(g)=2NO2(g)+O2(g),ΔH=+55kJ·mol-1
D.1molN2O(g)分解成N2(g)和O2(g)需要放出82kJ能量
2.已知的燃烧热为,的燃烧热为,则下列说法正确的是
A.
B.
C.等质量的和完全燃烧,放出的热量多
D.在任何温度下均能自发进行
3.已知硫的两种晶体形态的相图如图所示(相图:用于描述不同温度、压强下硫单质的转化及存在状态的平衡图像),燃烧的热化学方程式为:
S(斜方,s) ;
S(单斜,s) 。
则下列有关说法中正确的是
A.温度高于119℃且压强小于,单斜硫发生液化现象
B.斜方硫和单斜硫互为同分异构体
C.图中F→G过程为固态硫的气化,该过程只破坏了分子间作用力
D.由上述信息可判断:
4.研究表明,可在强烈紫外光作用下分解,自由基会对臭氧层产生长久的破坏作用,反应历程可表示为
①
②
下列说法错误的是
A.臭氧层破坏的总反应为: B.在臭氧层破坏中起催化作用
C.反应历程①为吸热反应 D.催化剂降低了反应的活化能和
5.下列说法中正确的是
A.HCl和NaOH的稀溶液反应生成的反应热,则和的稀溶液反应生成的反应热
B.CO(g)的燃烧热,则的反应热
C.已知:500℃、30MPa下,;将和过量的在此条件下充分反应,放出热量46.2kJ
D.甲烷的燃烧热,则
6.下列化学用语或图示表达正确的是
A.CO燃烧热的热化学方程式:
B.氯化钠的分子式:NaCl
C.HClO的空间填充模型:
D.基态As原子的价层电子排布式:
7.联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作火箭燃料。
①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) ΔH1 ②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) ΔH3 ④2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=﹣1048.9 kJ·mol 1
下列说法不正确的是
A.O2(g)+2H2(g)=2H2O(l) ΔH5,ΔH5>ΔH3
B.ΔH4=2ΔH3﹣2ΔH2﹣ΔH1
C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)
D.联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热
8.向溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如下图所示,下列说法正确的是
A.反应为放热反应
B.,,
C.,若使用催化剂,则变小
D.
9.NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的12000~20000倍,在大气中的寿命可长达740年,如表所示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)为吸热反应
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
10.随着社会的进步,人类对能源的需求越来越迫切。化学反应的“吸热”或“放热”过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程。下列无法说明反应是能量的“贮存”还是“释放”的是
A.需要加热才能发生的反应 B.正反应的活化能高于逆反应的活化能
C.反应物的键能总和高于生成物的键能总和 D.反应物的总能量高于生成物的总能量
11.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吸收能量并生成了O—O
C.总反应为2H2O2H2↑+O2↑
D.过程III属于分解反应
12.化学反应伴随着能量变化,下列说法正确的是
A.需要加热的反应一定是吸热反应,不需要加热的反应一定是放热反应
B.单质硫燃烧热的热化学方程式:S(s)+O2(g)=SO3(g) ΔH=a kJ·mol-1
C.C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol-1,由此推断石墨比金刚石稳定
D.已知:2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH1;2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
13.北京奥运会开幕式在李宁点燃鸟巢主火炬时达到高潮。奥运火炬采用的是环保型燃料——丙烷,其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8+5O23CO2+4H2O。下列说法中不正确的是
A.火炬燃烧时化学能只转化为热能
B.所有的燃烧反应都会释放热量
C.1 mol C3H8和5 mol O2所具有的总能量大于3 mol CO2和4 mol H2O所具有的总能量
D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染,故丙烷为环保型燃料
14.下列过程中存在放热反应的是
A.利用液氨汽化制冷 B.生石灰溶于水生成熟石灰
C.灼烧孔雀石(碱式碳酸铜)制备氧化铜 D.氢氧化钠固体溶于水
15.下列说法正确的是
A.加热条件下进行的反应一定是吸热反应
B.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H不同
C.水溶液能导电的化合物一定是离子化合物
D.Na2O2和Na2O中均含有离子键,且阴、阳离子的个数比相同
二、填空题
16.请回答以下有关能源的问题:
(1)未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列属于未来新能源的是____(填序号)。
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A.①②③④ B.⑤⑥⑦⑧ C.③⑤⑥⑦⑧ D.③④⑤⑥⑦⑧
(2)①1.68L(标准状况下)仅由C、H两种元素组成的某气体的质量为1.2g,在25℃和101kPa下完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出66.75kJ的热量。写出表示该气体燃烧热的热化学方程式:____。
②丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。
已知:
C3H8(g)=CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g) △H1=+156.6kJ mol-1
CH3CH=CH2(g)=CH4(g)+HC≡CH(g) △H2=+32.4kJ mol-1
则相同条件下,反应C3H8(g)=CH3CH=CH2(g)+H2(g)的△H=____。
(3)根据热化学方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ mol-1,若向处于上述热化学方程式相同温度和体积一定的容器中通入1molN2(g)和3molH2(g),充分反应后,恢复原温度时放出的热量____92.4kJ(填“大于”“小于”或“等于”)。
17.依据事实写出下列反应的热化学方程式。
(1)含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则表示该反应的中和热的热化学方程式为___。
(2)CH3OH是优质液体燃料。在25℃、101kPa下,每充分燃烧1g CH3OH并恢复到原状态,会释放22.68kJ的热量。请写出表示CH3OH燃烧热的热化学反应方程式:___。
(3)如图是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:___。
(4)化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式____。
三、计算题
18.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一,设它在人体组织中完全氧化物时的热化学方程式为:C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2800kJ·mol-1。计算100g葡萄糖在人体组织中完全氧化时产生的热量_______。
19.依据题意完成下列各小题。
(1)已知下列反应:SO2(g)+2OH-(aq)=SO(aq)+H2O(l) ΔH1,ClO-(aq)+SO(aq)=SO (aq)+Cl-(aq) ΔH2,CaSO4(s)=Ca2+(aq)+SO(aq) ΔH3,则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH-(aq)=CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的ΔH=______________。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是:①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)ΔH=+49.0 kJ·mol-1②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH=-192.9 kJ·mol-1,又知③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式: __________________。
(3)下表是部分化学键的键能数据,已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ,白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示,则表中x=________ kJ·mol-1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
化学键 P—P P—O O=O P=O
键能/(kJ·mol-1) a b c x
(4)①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) ΔH1②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH2③O2(g)+
2H2(g)=2H2O(g) ΔH3④2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=_____________________________________________,
联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为______________________________________。
(5)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3,已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H
E/(kJ·mol-1) 436 343 1 076 465 413
由此计算ΔH1=____kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=_____kJ·mol-1。
(6)已知反应2HI(g)=H2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJ·mol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为____________kJ。
四、元素或物质推断题
20.下表为元素周期表的一部分,参照元素①~⑧在表中的位置,用化学用语回答下列问题:
(1)④、⑤、⑦形成的简单离子的半径由大到小的顺序是____________________。
(2)含⑦的最高价氧化物对应水化物的稀溶液与足量⑤的最高价氧化物对应水化物的稀溶液反应放出热量,此反应的热化学方程式为____________________。
(3)由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生以下反应:
X溶液与Y溶液反应的离子方程式为______________________________。
N⑥的单质的化学方程式为________________________________________。
M溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________________________。
(4)设计实验探究⑧、⑨两种元素非金属性的相对强弱。
可选用的试剂有:氯水、溶液、溶液、。
请完成实验报告单:
实验内容 现象
步骤一:试管1:取少量氯水:试管2:取少量溶液,滴加少量氯水。 试管2中的现象是:____________________
步骤二:分别向试管1、试管2中加入试剂________,振荡。 试管2中的现象是_________________
①试管1的作用是________________________________。②实验结论是____________________________________________,产生该结论的原因是:同主族元素从上到下________,得电子能力逐渐减弱。
五、实验题
21.已知:A.金刚石、B.MgF2、C.NH4Cl、D.NaNO3、E.干冰、F.固体碘,填写下列空白。(用序号填写)
(1)熔化时不需破坏化学键的是________,熔化时只需破坏共价键的是________,熔点最低的是________,
晶体中既存在离子键又存在共价键的是________。
(2)意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示,已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量,生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量。根据以上信息和数据,则1 mol N4生成N2的ΔH=______ kJ·mol-1
(3) 50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/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:
从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是_____,烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是______。大烧杯上如不盖硬纸板,则求得的中和热数值_______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
22.已知:在稀溶液中,酸和碱发生中和反应生成水时的反应热叫做中和热。某同学将盐酸与溶液在如图所示的装置中进行反应,通过测定反应过程中的温度变化,可计算出中和热。请回答下列问题:
(1)量取盐酸和溶液时用到的实验仪器是___________。
(2)上图实验装置存在两个缺陷,分别是___________,___________。
(3)若用铁片代替硬纸板,测得的中和热 H ___________(填“偏大”“偏小”或“无变化”)。
(4)下列说法正确的是___________(填标号)。
A.用温度计测量溶液温度时,温度计水银球不能接触容器壁和容器底
B.测量盐酸的起始温度之后,应将温度计用蒸馏水冲洗并用滤纸擦净,然后再测量溶液的起始温度
C.若不慎将溶液溅到皮肤上,需用水冲洗干净,并涂抹3%~5%溶液
D.实验结束后的废液可直接倒入下水道中排放
(5)假设盐酸和溶液的密度都是,混合后溶液的比热容为。该同学实验记录数据如下:
序号 起始温度(T/℃) 最高温度(T/℃)
盐酸 溶液 混合溶液
1 20.0 20.0 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.3 20.1 23.5
依据实验数据计算,该实验测得的中和热 H=___________(计算结果保留一位小数)。
(6)实验中改用盐酸与溶液进行反应,与上述实验相比,所测得的中和热 H___________(填“偏大”“偏小”或“无变化”)。
【参考答案】
一、选择题
1.B
解析:A.由题给表格中的数据可知,NO(g)的相对能量最高,化学性质最活泼,最不稳定,A正确;
B.反应热等于生成物的总能量与反应物的总能量之差,该反应的ΔH=66kJ·mol-1-(-20kJ·mol-1)=+86kJ·mol-1,B错误;
C.该反应的ΔH=66kJ·mol-1+0-11kJ·mol-1=+55kJ·mol-1,C正确;
D.N2O(g)N2(g)+O2(g)该反应的ΔH=(0+0-82)kJ·mol-1=-82kJ·mol-1,D正确;
故答案选B。
2.B
【分析】的燃烧热为,,的燃烧热为,,据此分析解题。
解析:A.燃烧热化学方程式中水的状态是液态,故A错误;
B.据分析可知,①;②;得,故B正确;
C.已知的燃烧热为,的燃烧热为,等质量和,的物质的量是的8倍,所以放出的热量多,故C错误;
D.常温常压下,氢气和氧气不饿能自发进行反应,故D错误;
故答案选B。
3.D
解析:A.由图可知,温度高于119℃时,单斜硫是固态,需要增大压强单斜硫才能发生液化现象,故A错误;
B.单斜硫和正交硫是由S元素形成的不同单质,故正交硫和单斜硫互为同素异形体,故B错误;
C.图中F→G过程为固态硫的气化,由斜方晶体先变为单斜硫再变为气体,过程中发生了化学变化,除了破坏了分子间作用力外,还破坏了共价键,故C错误;
D.①S(斜方,s) ,②S(单斜,s) ,①-②可得,S(斜方,s)=S(单斜,s),由图可知,在相同条件下,斜方硫转变为单斜硫需要升温,即,则,故D正确;
故选D。
4.D
解析:A.根据图示,反应物为,生成物为,总反应为,A选项正确;
B.反应历程①②表明自由基在反应前后保持不变,作催化剂,起催化作用,B选项正确;
C.反应历程①的能量曲线表明生成物总能量大于反应物总能量,为吸热反应,C选项正确;
D.催化剂在反应中降低反应的活化能,但不改变反应的焓变,D选项错误;
故选D。
5.B
解析:A.和反应生成硫酸钡沉淀也会放热,所以生成1molH2O(l)的反应热,A错误;
B.燃烧热为1mol可燃物放出的热量,正反应为放热反应则逆反应为吸热反应,B正确;
C.由于可逆反应不能进行到底,故平衡时放出的热量小于46.2kJ,C错误;
D.燃烧热为1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量,H2O(g)到H2O(l)放热,所以ΔH> 890.3kJ mol 1,D错误;
故答案为:B。
6.C
解析:A.燃烧热是指在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量,故燃烧热的热化学方程式为,A错误;
B.氯化钠为离子晶体,是化学式,不是分子式,B错误;
C.的结构式为,空间填充模型为,C正确。
D.基态原子的价层电子排布式为,D错误;
故选C。
7.A
解析:A.O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) ΔH3; O2(g)+2H2(g)=2H2O(l) ΔH5,气态水的能量大于液态水,前者放出的能量小于后者,所以ΔH5<ΔH3,故A错误;
B.①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) ΔH3
根据盖斯定律③×2-①-②×2得2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=2ΔH3﹣2ΔH2﹣ΔH1,故B正确;
C.O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) 反应放热,1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g),故C正确;
D.2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=﹣1048.9 kJ·mol 1,联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热,故D正确;
选A。
8.D
解析:A.由图中信息反应,生成物总能量高于反应物总能量,为吸热反应,A错误;
B.由图中信息可知、、,,所以、 ,B错误;
C.使用催化剂,能改变反应历程,加快反应速率,不影响反应焓变,C错误;
D.由图中信息可知,, ,,根据盖斯定律,三个式子相加,得 ,D正确;
故答案选D。
9.B
解析:A.过程N2(g)→2N(g)是化学键断裂的过程,需要吸收能量,A错误;
B.过程N(g)+3F(g)→NF3(g)是化学键的形成过程,将放出能量,B正确;
C.反应N2(g)+3F2(g)→2NF3(g)的ΔH=反应物的键能之和减去生成物的键能之和=941.7kJ/mol+3×154.8 kJ/mol-6×283.0 kJ/mol=-291.9 kJ/mol<0,反应为放热反应,C错误;
D.化学反应的本质从微观的角度讲就是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程,故NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,不可能发生化学反应,D错误;
故选B。
10.A
解析:A.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,也不一定是放热反应,A符合题意;
B.正反应的活化能高于逆反应的活化能,该反应一定是吸热反应,B不符合题意;
C.反应物的键能总和高于生成物的键能总和,该反应一定是吸热反应,C不符合题意;
D.反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应一定是放热反应,D不符合题意;
故选A。
11.B
【分析】由图可知,利用太阳光在催化剂表面实现水分解为氢气和氧气,过程I是将水变为了H和-OH,过程II形成H2和H2O2,放出能量并生成了O-O键,过程III中H2O2转化为氢气和氧气,由此分析解答。
解析:A.由图可知,太阳能使水分解,则实现了光能向化学能的转化,故A正确;
B.过程II中生成氢气、过氧化氢,形成化学键,过程Ⅱ放出能量并生成了O-O键,故B错误;
C.总反应为水分解生成氢气和氧气,可表示为2H2O2H2↑+O2↑,故C正确;
D.过程Ⅲ中,双氧水分解生成氧气和氢气,属于分解反应,故D正确;
故选B。
12.C
解析:A.反应是放热反应还是吸热反应与反应条件是否需要加热无关,需要加热的反应可能是吸热反应,不需要加热的反应也可能是放热反应,A错误;
B.S燃烧产生的稳定氧化物是SO2,S燃烧反应不能产生SO3,因此S(s)+O2(g)=SO3(g) ΔH=a kJ·mol-1不能表示单质硫燃烧热,B错误;
C.物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强,根据C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol-1可知:石墨含有的能量比金刚石低,因此可推断石墨比金刚石稳定,C正确;
D.物质完全燃烧放出的能量比不完全燃烧放出的热量多。反应放出的热量越多,其反应热就越小,则反应物ΔH1<ΔH2,D错误;
故合理选项是C。
13.A
解析:A.火炬燃烧时,不仅发热,而且发光。所以火炬燃烧时,化学能不仅转化为热能,还转化为光能等其它形式的能,故A错误;
B.燃烧反应是指:混合物中的可燃成分急剧与氧反应形成火焰放出大量的热和强烈的光的过程,故B正确;
C.根据能量守恒定律,如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,在反应中有一部分能量转变为热能的形式释放,这就是放热反应。所有的燃烧反应都是放热反应。丙烷的燃烧是放热反应。所以1molC3H8和5molO2所具有的总能量大于3molCO2和4molH2O所具有的总能量,故C正确;
D.丙烷完全燃烧的产物二氧化碳和水,对环境无污染,故丙烷为环保型燃料,故D正确;
故答案选A。
14.B
解析:A.液氨汽化属于吸热过程,选项A错误;
B.生石灰溶于水生成熟石灰放出热量,是放热反应,选项B正确;
C.孔雀石(碱式碳酸铜) 灼烧制备氧化铜是吸热反应,选项C错误;
D.氢氧化钠固体溶于水属于放热过程,选项D错误;
答案选B。
15.D
解析:A.需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,如铝热反应是放热反应,但需在加热条件下才能反应,故A错误;
B.反应的焓变只与反应物和生成物有关,与反应条件无关,则氢气和氯气反应生成氯化氢的反应在光照和点燃条件下的△H相同,故B错误;
C.熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物,水溶液能导电的化合物不一定是离子化合物,如共价化合物氯化氢溶于水得到的盐酸能导电,故C错误;
D.氧化钠和过氧化钠都是含有离子键的离子化合物,化合物中阴、阳离子的个数比相同,都是1:2,故D正确;
故选D。
二、填空题
16.(1)B
(2) CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ mol-1 +124.2kJ mol-1
(3)小于
解析:(1)煤、石油、天然气是化石能源,核能属于新能源,但不可再生,⑤太阳能、⑥生物质能、⑦风能、⑧氢能属于新能源,且可再生;
答案选B;
(2)①在标准状况下,1.68L气体的物质的量是,质量为1.2g,则其摩尔质量是,其相对分子质量为16,仅由C、H两种元素组成,则其分子式为;根据题意分析,0.75mol在25℃和101kPa下完全燃烧生成(g)和(l)时,放出66.75kJ的热量,则1mol在25℃和101kPa下完全燃烧生成(g)和(l)时,放出(kJ)的热量,故表示该气体燃烧热的热化学方程式为。②已知:反应①,则相同条件下,反应反应②,根据盖斯定律,由(①-②)得反应的;
(3),意义为1mol氮气与3mol氢气完全反应生成2mol氨气放出的热量为92.4kJ,而该反应为可逆反应,1mol氮气与3mol氢气不能完全反应,所以放出的热量小于92.4kJ。
17.(1)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaOH(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ/mol
(2)CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76kJ/mol
(3)NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-234kJ/mol
(4)N2(g)+3H2(g)=2NH3(l) ΔH=-2(b+c-a)kJ/mol
解析:(1)含20.0g即0.5molNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则1molNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出57.4kJ的热量,表示该反应的中和热的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)=NaOH(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ/mol。
(2)在25℃、101kPa下,每充分燃烧1gCH3OH并恢复到原状态,会释放22.68kJ的热量。则充分燃烧1molCH3OH并恢复到原状态,会释放32×22.68kJ=725.76kJ的热量,表示CH3OH燃烧热的热化学反应方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76kJ/mol。
(3)焓变等于正反应的活化能减去逆反应的活化能=134kJ/mol -368kJ/mol =-234kJ/mol。由图知:NO2和CO反应的热化学方程式为:NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-234kJ/mol。
(4)焓变等于反应物的总键能减去生成物的总键能。由图知:对反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(l),ΔH =2×(a-b-c)kJ/mol =2(b+c-a)kJ/mol,则热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(l) ΔH=-2(b+c-a)kJ/mol。
三、计算题
18.kJ
解析:由热化学方程式可知,1mol C6H12O6(s) 完全氧化时放出的热量为2800kJ ,C6H12O6的摩尔质量为180 g·mol-1,100 g葡萄糖的物质的量为=mol,则完全氧化时产生的热量为:×2800kJ≈1556 kJ。
19.(1)ΔH1+ΔH2-ΔH3
(2)CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-764.7 kJ·mol-1
(3)
(4) 2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反应放出热量大,产生大量的气体
(5) -99 +41
(6)299
解析:(1)将题中的3个反应依次标记为①、②、③,根据盖斯定律,①+②-③即得所求的反应,ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。故答案为:ΔH1+ΔH2-ΔH3;
(2)根据盖斯定律,由3×②-①×2+③×2得:CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=3×(-192.9 kJ·mol-1)-2×49.0 kJ·mol-1+(-44 kJ·mol-1)×2=-764 kJ·mol-1。故答案为:CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-764.7 kJ·mol-1;
(3)反应热=反应物键能总和-生成物键能总和,即6a+5c-(4x+12b)=-d,可得x=。故答案为:;
(4)对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数,利用盖斯定律,将热化学方程式③×2,减去热化学方程式②×2,再减去热化学方程式①,即可得出热化学方程式④,故ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1;联氨具有强还原性,N2O4具有强氧化性,两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应,反应放出热量大,并产生大量的气体,可为火箭提供很大的推进力。故答案为:2ΔH3-2ΔH2-ΔH1;反应放出热量大,产生大量的气体;
(5)根据键能与反应热的关系可知,ΔH1=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(1 076 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1)-(413 kJ·mol-1×3+343 kJ·mol-1+465 kJ·mol-1)=-99 kJ·mol-1。根据质量守恒定律:由②-①可得:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),结合盖斯定律可得:ΔH3=ΔH2-ΔH1=(-58 kJ·mol-1)-(-99 kJ·mol-1)=+41 kJ·mol-1。故答案为:-99;+41;
(6)形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ+151 kJ=587 kJ能量,设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2a kJ能量,则有:2a kJ-587 kJ=11 kJ,得a=299。故答案为:299;
四、元素或物质推断题
20. S2- >O2- >Na+ H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l), H=-114.6KJ/mol Al3++3NH3+3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 2Al2O34Al+3O2↑ c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) 无色溶液变黄 CCl4 溶液分层,下层橙色 对比实验 Cl的金属性比Br强 原子半径增大
【分析】根据周期表中各元素的位置可以推知①为H,②为C,③为N, ④为O, ⑤为Na,⑥为Al,⑦为S,⑧为Cl,⑨Br;
(1)核外电子排布相同的离子核电荷数越大,离子半径越小;电子层数越多,半径越大,据此进行分析;
(2)根据酸碱中和反应写出热化学方程式;
(3)N通过电解产生铝,所以N为氧化铝,Z为氢氧化铝;因此氯化铝与氨气的水溶液反应生成氢氧化铝和氯化铵;符合M为仅含有非金属元素的盐的条件,据此进行分析;
(4)探究两种Cl、Br元素非金属性的相对强弱,可以利用氯气的氧化性大于溴进行验证。
解析:根据周期表中各元素的位置可以推知①为H,②为C,③为N, ④为O, ⑤为Na,⑥为Al,⑦为S,⑧为Cl,⑨Br;
(1)结合以上分析可知,④、⑤、⑦形成的简单离子分别为:O2-、Na+、S2-;核外电子排布相同的离子核电荷数越大,离子半径越小;电子层数越多,半径越大,因此离子半径由大到小的顺序是:S2- >O2- >Na+;
综上所述,故为:S2- >O2- >Na+;
(2)S的最高价氧化物对应水化物为硫酸,Na的最高价氧化物对应水化物为氢氧化钠,1molH2SO4与足量的NaOH反应,放热114.6KJ,所以此反应的热化学方程式为:H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l), H=-114.6KJ/mol;
综上所述,故为:H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l), H=-114.6KJ/mol;
(3)N通过电解产生铝,所以N为氧化铝,Z为氢氧化铝;因此氯化铝与氨气的水溶液反应生成氢氧化铝和氯化铵;符合M为仅含有非金属元素的盐的条件;X溶液与Y溶液反应的离子方程式为:Al3++3NH3+3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;电解熔融的氧化铝得到金属铝:化学方程式为2Al2O34Al+3O2↑;
综上所述,故为:Al3++3NH3+3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;2Al2O34Al+3O2↑;
氯化铵属于强酸弱碱盐,水解显酸性,因此氯化铵溶液中离子浓度由大到小的顺序为
c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);
综上所述,故为:c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);
(4)⑧为Cl,⑨Br;探究两种元素非金属性的相对强弱,可以利用氯气的氧化性大于溴进行验证;具体操作如下:氯水和溴化钠反应生成单质溴,溶液显黄色,向混合液中加入有机溶剂四氯化碳,由于溴易溶于有机溶剂,所以混合液分层,溴的四氯化碳溶液在下层,呈现橙色;
实验内容 现象
步骤一:试管1:取少量氯水;试管2:取少量NaBr溶液溶液,滴加少量氯水; 试管2中的现象是:无色溶液变黄;
步骤二:分别向试管1、试管2中加入试剂CCl4,振荡; 试管2中的现象是溶液分层,下层橙色
①试管1的作用是作对比实验;②实验结论是氯元素的非金属性大于溴元素;_产生该结论的原因是:同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。
综上所述,故为:
无色溶液变黄
CCl4 溶液分层,下层橙色
①对比实验 ②Cl的金属性比Br强,原子半径增大
五、实验题
21. EF A E CD -882 环形玻璃搅拌棒 保温隔热,防止热量散失 偏小
解析:一般来说,活泼金属元素与非金属元素形成离子键,非金属元素之间形成共价键,(1)分子晶体熔化不破坏化学键,即EF中熔化不破坏化学键,原子晶体熔化破坏共价键,则A熔化破坏共价键,一般来说,原子晶体熔点最高,分子晶体熔点较低,E的相对分子质量小于F,则E的熔点最低;离子晶体中一定存在离子键,C、D中非金属元素之间形成共价键;(2)由题意知,N≡N的键能为942kJ/mol,N-N键的键能为167kJ/mol,则1 mol N4生成N2的反应为: N4(g)=2N2(g),反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,故反应热△H=6×167kJ/mo l -2×942kJ/mol =-882kJ/mol;(3)根据量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌器;烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热,防止热量散失;大烧杯上如不盖硬纸板,会有一部分热量散失,求得的中和热数值将会减小。
点睛:本题考查化学键、晶体熔点比较、键的极性与分子的极性、热化学方程式以及反应热的计算,注意理解中和热的概念以及测定反应热的误差等问题。易错点为(2)由N4分子结构可知,1molN4分子中含有6molN-N键,反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,据此计算解答。
22.(1)50mL量筒、胶头滴管
(2) 缺少环形玻璃搅拌棒(玻璃搅拌器) 小烧杯口与大烧杯口不平齐
(3)偏大
(4)AB
(5)
(6)无变化
解析:中和热测定实验,要注意保温的方法,碎纸条要充满大小烧杯之间的空隙,另外要注意使用环形玻璃搅拌棒加速反应,计算中和热的时候,注意中和的定义中对水的物质的量的要求,以此解题。
(1)实验中需量取盐酸与溶液,用到的仪器是量筒和胶头滴管;
(2)分析装置图可知,该装置的缺陷为缺少环形玻璃搅拌棒(玻璃搅拌器),小烧杯口与大烧杯口不平齐;
(3)若用铁片代替硬纸板,会造成更多的热量损失,使偏大;
(4)A.用温度计测量溶液温度时,温度计水银球不能接触容器壁和容器底,否则测量结果不准确且容易损坏温度计,A项正确;
B.为避免两种溶液相互反应放热造成测量起始温度误差,在测量盐酸的起始温度之后,应将温度计用蒸馏水冲洗并用滤纸擦净,然后再测量溶液的起始温度,B项正确;
C.若不慎将溶液溅到皮肤上,需用水冲洗干净,并涂抹3%~5%硼酸溶液,C项错误;
D.实验过程中产生的废液中含有过量,需中和之后再排放,D项错误;
故选AB;
(5)根据题中数据,;
(6)只要保证测定过程操作正确,改变酸碱浓度不会影响最终的测定结果,因此测量结果无变化。