第一章 化学反应的热效应 测试题
一、选择题
1.下列说法中,不正确的是
A.反应热指的是反应过程中放出的热量 B.中和反应都是放热反应
C.伴随着能量变化的过程不一定是化学反应 D.反应热的大小与反应途径无关
2.化学反应N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(l)的能量变化如图所示,则该反应的ΔH等于
A.2(a-b-c) kJ·mol-1 B.2(b-a) kJ·mol-1 C.2(b+c-a) kJ·mol-1 D.2(a+b) kJ·mol-1
3.下列事实的描述或化学用语表达不正确的是
A.Na2S2O3溶液与稀H2SO4混合出现浑浊的离子方程式为:S2O + 2H+ = S ↓+ SO2 ↑ + H2O
B.甲烷的燃烧热为890.3,则甲烷燃烧的热化学方程式为:CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) =-890.3kJ/mol
C.稀溶液中,H+(aq) + OH-(aq) = H2O( l) =-57.3kJ/mol,则稀H2SO4与稀Ba(OH)2溶液反应生成1mol液态水,放出的热量大于57.3KJ
D.反应CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)在低温时不自发,高温时能自发进行,则该反应的
4.已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键 H-H H-O
键能/(kJ·mol-1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-482kJ·mol-1
则O=O的键能为
A.1462kJ·mol-1 B.8kJ·mol-1 C.498kJ·mol-1 D.536kJ·mol-1
5.下列过程的能量变化与如图所示相符的是
A.铝热反应 B.生石灰与水的反应
C.溶液与稀硫酸反应 D.固体与固体混合搅拌
6.下列属于放热反应的是
A.盐酸与碳酸氢钠的反应 B.盐酸与碳酸钠的反应
C.氢氧化钠溶于水 D.硝酸铵与水合碳酸钠反应
7.已知物质所含的能量越低越稳定,弱电解质的电离会吸收热量,下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
选项 热化学方程式 结论
A. 的燃烧热为241.8kJ/mol
B. 含1molNaOH的稀溶液与稀完全中和,放出热量小于57.3kJ
C.
D. 金刚石比石墨稳定
A.A B.B C.C D.D
8.我国的航空航天事业取得了举世瞩目的成就。碳酰肼类化合物是一种优良的含能材料,可作为火箭推进剂的组分。其相关反应的能量变化如图所示,已知,则为
A. B. C. D.
9.下列热化学方程式正确的是
A.H2的燃烧热为a kJ mol﹣1 ,H2(g)+ O2(g) H2O(g) △H=﹣a kJ mol﹣1
B.1 mol SO2、0.5 mol O2混合反应后,放出热量a kJ ,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=﹣2a kJ mol﹣1
C.H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l) △H=﹣57.3 kJ mol﹣1 ,H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l) △H=﹣114.6 kJ mol﹣1
D.31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ ,P4(s)=4P(s) △H=﹣4b kJ mol﹣1
10.25℃、101 kPa下,1 mol 氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,表示该反应的热化学方程式正确的是
A.2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H2O(1) △ H = -285.8kJ/mol
B.2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(1) △ H = +571.6 kJ/mol
C.2H2 (g) + O 2 (g) = 2H2O(g) △ H = -571.6 kJ/mol
D.H2 (g) + O2 (g) = H2O(1) △ H = -285.8kJ/mol
11.下列关于燃料充分燃烧的说法中,错误的是
A.应通入适量的空气 B.固体燃料要粉碎
C.空气的量越多越好 D.防止空气污染
12.化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是
A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
B.中和反应中,反应物的总能量比生成物的总能量高
C.图I所示的装置能将化学能转变为电能放热
D.图Ⅱ所示的反应为放热反应
13.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
14.已知反应:①101kPa时, ;②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ;下列结论正确的是
A.碳的燃烧热的数值大于
B.①的反应热为
C.浓硫酸与稀溶液反应生成水,放出热量
D.稀醋酸与稀溶液反应生成水,放出热量
15.下列反应中,生成物能量总和高于反应物能量总和的是(注:aq表示某物质的水溶液)
A.Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s) ΔH=-216kJ·mol-1
B.CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.2kJ·mol-1
C.H2(g)+I2(s)=HI(g) ΔH=53kJ·mol-1
D.H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.2kJ·mol-1
二、填空题
16.完成下列各题:
(1)已知下列热化学方程式:;;回答下列问题:
①的燃烧热为_______;
②燃烧1gC生成,放出的热量为_______。
(2)获取能量变化的途径
①通过化学键的键能计算。已知:
化学键种类 H-H Cl-Cl H-Cl
键能(kJ/mol) 436 247 434
计算可得:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=_______kJ·mol-1
②通过盖斯定律可计算。已知在25℃、101kPa时:
I.2Na(s)+O2(g)=Na2O(s)△H=-414kJ·mol-1
II.2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s)△H=-511kJ·mol-1
写出Na2O2与Na反应生成Na2O的热化学方程式:_______。
(3)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△H_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
17.已知:一定条件下,由氢气和氧气反应生成4.5g水蒸气时放出60.45的热量。
(1)写出该条件下在中燃烧的热化学方程式:___________。
(2)该条件下50g燃烧生成水蒸气时放出的热量为___________。
18.回答下列问题:
(1)甲醛是一种重要的化工产品,可利用甲醇催化脱氢制备。甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示。
①甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是_______填“吸热”或“放热”反应。
②过程I与过程II的反应热是否相同?_______,原因是_______。
(2)在25℃、101kPa下,1g甲醇CH3OH燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为:_______。
(3)CH4(g)+2O2(g)=CO2 (g) +2H2O(l) △H1
CH4(g)+2O2(g)=CO2 (g) +2H2O(g) △H2
则 △H1_______△H2(填“>”、“﹤”或“=”)
(4)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知: ① N2(g)+2O2(g)=N2O4 (l) △H1= -195.0kJ/mol
② N2H4 (l)+ O2(g)= N2(g)+ 2H2O(g) △H2= -534.2kJ/mol
写出肼和N2O4反应的热化学方程式_______。
19.Ⅰ.已知下列热化学方程式:①H2(g)+O2(g)=H2O(l) H=-285kJ·mol-1,
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) H=-241.8kJ·mol-1,
③C(s)+O2(g)=CO(g) H=-110.5kJ·mol-1,
④C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1,回答下列问题:
(1)C燃烧热的热化学方程式为___________;(填序号)
(2)燃烧1gH2生成气态水,放出的热量为___________。
Ⅱ.中和热是一类重要的反应热,也是化学研究的重要课题。已知强酸稀溶液与强碱稀溶液发生反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H1=-57.3kJ mol-1。
(1)下列各组试剂混合发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O的是___________(填序号)。
A.盐酸与氢氧化钠溶液
B.稀硫酸与氢氧化钡溶液
C.醋酸与氢氧化钠固体
D.硫酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液
E.氢氧化镁溶于稀盐酸
(2)若稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1molH2O(l),则反应放出的热量___________(填“大于”“等于”或“小于”)57.3kJ,原因是___________。
Ⅲ.如图所示,某反应在不同条件下的反应历程分别为a、b。
据图可判断出反应物的总键能___________(填“>”“<”或“=”,下同)生成物的总键能,则该反应的反应热 H ___________0。
三、计算题
20.(1)同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),在光照和点燃条件下的ΔH(化学计量数相同)分别为ΔH1、ΔH2,则ΔH1___ΔH2。
(2)肼(N2H4)可作为火箭发动机的燃料。肼(N2H4)与氧化剂N2O4(l)反应生成N2和水蒸气。已知:
①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l)ΔH1=-195kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534kJ·mol-1
试计算1mol肼(l)与N2O4(l)完全反应生成N2和水蒸气时放出的热量为__,写出肼(l)和N2O4(l)反应的热化学方程式:__。
(3)已知H2(g)+Br2(l)=2HBr(g)ΔH=-72kJ·mol-1,蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ,其他相关数据如表:
物质 H2(g) Br2(g) HBr(g)
1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量(kJ) 436 200 a
则表中a=___。
(4)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。已知拆开1molH2、1molO2和液态水中1molO—H键使之成为气态原子所需的能量分别为436kJ、495kJ和462kJ;CH3OH(g)的燃烧热为727kJ·mol-1。则CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(l)ΔH=___kJ·mol-1。
21.根据要求,回答下列问题:
(1)已知甲烷的燃烧热为, 。写出CO燃烧的热化学方程式:_______,若、键的键能分别为、,则使1molCO转化为相应的原子时需要的能量是_______;1mol按上述方式燃烧时损失的热能是_______(保留1位小数)。
(2)煤的气化反应之一为
已知:①
②
③
则上述煤的生成的气化反应的_______。实际生产中该气化反应需要加入催化剂,其主要原因是_______(填“速率问题”或“平衡问题”)。
四、元素或物质推断题
22.已知X、Y、Z、L四种元素是组成蛋白质的基础元素且原子序数依次增大。回答下列问题:
(1)L的元素符号为________ ;Y元素原子核外电子中,未成对电子数与成对电子数之比为______;四种元素的原子半径从大到小的顺序是____________________(用元素符号表示)。
(2)Z、X两元素按原子数目比l∶3可构成分子A,A的电子式为________;B分子也由Z、X两元素组成,作为运送飞船的火箭燃料,常温下是一种液态化合物。已知该化合物的相对分子质量为32,其中X元素的质量分数为12.5 %,且该分子结构中只有单键。则B的结构式为____________。若64 g B分子与液态双氧水恰好完全反应,产生两种无毒又不污染环境的气态物质,还放出3000 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式____________________________________________________________。
(3)硒(Se)是人体必需的微量元素,与元素L同一主族,该族第2 ~5周期元素单质分别与H2反应生成l mol气态氢化物产生的热量数据如下,其中能表示生成1 mol硒化氢所产生的热量的是__________(选填字母编号)。
a.—99.7 kJ b.—29.7 kJ c.+20.6 kJ d.+241.8 kJ
五、实验题
23.不同的化学反应具有不同的反应热,人们可以通过多种方法获得反应热的数据,通常用实验进行测定,也可以进行理论推算。
I.在科学研究中,科学家常用量热计来测量反应热。我校某化学兴趣小组的同学欲测定硫酸与氢氧化钠溶液反应的反应热,则:
(1)用98%浓硫酸(密度1.84 g/cm3)配制浓度为0.5 mol/L稀硫酸450 mL
①所需浓硫酸的体积为_________mL;
②选用的主要仪器有:烧杯、量筒、______、______、_______;
(2)测定中和热的装置如图所示。
①从实验装置上看,图中尚缺少的一种仪器是_______;
②做一次完整的中和热测定实验,温度计需使用____次;
③现用25 mL 0.5 mol/L的稀硫酸与50 mL 0.55mol/L氢氧化钠溶液反应测定,以下操作可能会导致测得的中和热数值偏大的是( )
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取稀硫酸的体积时仰视读数
C.分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
II.并不是所有反应的反应热均可通过实验直接测定。
(1)已知:由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。部分化学键键能数据如下表:
化学键 H-H N-H N≡N
键能(kJ/mol) 436 391 945
反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=a kJ·mol-1,试根据表中所列键能数据估算a=__________。
(2)依据盖斯定律可以对某些反应的焓变进行推算。已知:
Fe2O3(s)+3CO(g)== 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-24.8kJ/mol
3Fe2O3(s)+ CO(g)==2Fe3O4(s)+ CO2(g) ΔH2=-47.1kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+640.5kJ/mol
请写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式:_______________。
【参考答案】
一、选择题
1.A
解析:A.反应中吸收或放出的热量为反应热,分为吸热反应、放热反应,A错误;
B.中和反应均放热,均为放热反应,B正确;
C.物理变化中可能有能量变化,如水蒸气变为液态水;化学变化中一定有能量变化,C正确;
D.由盖斯定律可知反应热的大小与反应途径无关,D正确;
故选A。
2.A
解析:由图可以看出,反应热等于反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,反应的反应热ΔH=-(生成物活化能-反应物活化能)=-[2(b+c) kJ/mol-2a kJ/mol]= +2(a-b-c) kJ/mol,故选A。
3.B
解析:A.溶液与稀硫酸反应生成二氧化硫、硫单质,其反应的离子方程式为:,选项A正确;
B.燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的能量,甲烷的燃烧热为890.3,即,选项B错误;
C.稀溶液与稀溶液反应时有沉淀生成,放出热量,所以该反应生成1mol水时,放出的总热量高于57.3kJ,选项C正确;
D.该反应为气体体积增大的反应,,高温自发,则根据,可知,选项D正确;
答案选B。
4.C
【分析】根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算。
解析:反应的ΔH=2(H-H)+(O=O)-4(H-O),-482kJ/mol=2×436kJ/mol+(O=O)-4×463kJ/mol,解得O=O键的键能为498kJ/mol。
故选C。
5.D
【分析】能量变化图示表示反应物的总能量低于生成物总能量,该反应是一个吸热反应。
解析:A.铝热反应是放热反应,A错误;
B.生石灰和水反应放出大量热,B错误;
C.酸碱中和反应放热,C错误;
D.固体与固体的反应是个吸热反应,D正确;
故选D。
6.B
解析:A.盐酸与碳酸氢钠的反应,是吸热反应,故A错误;
B.盐酸与碳酸钠的反应是放热反应,故B正确;
C.氢氧化钠溶于水放出大量的热,但是溶解放热,不是化学反应,故C错误;
D.硝酸铵与水合碳酸钠反应属于吸热反应,故D错误;
故选:B。
7.B
解析:A.燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,气态水转化为液态水吸收热量,H2的燃烧热应小于241.8kJ/mol,故A错误;
B.醋酸为弱电解质,电离过程吸热,则用稀氢氧化钠溶液与溶液反应生成1mol水,放出的热量小于57.3kJ,故B正确;
C.2mol碳单质,完全燃烧时放出热量更多,故有a>b,故C错误;
D.石墨转化为金刚石吸热,说明石墨的能量低于金刚石,而物质能量越低越稳定,故石墨比金刚石更稳定,故D错误;
答案选B。
8.D
解析:由图中能量变化可知:,则,答案选D。
9.D
解析:A.燃烧热指在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,氢元素的指定产物为H2O(l),不是H2O(g),A项错误;
B.SO2与O2的反应为可逆反应,1molSO2、0.5molO2混合反应,消耗的SO2物质的量小于1mol,则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H<-2akJ/mol,B项错误;
C.硫酸与Ba(OH)2反应时,除了有H+与OH-结合成H2O的反应放热外还有Ba2+与形成BaSO4沉淀的放热过程,故H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l) H<-114.6 kJ/mol,C项错误;
D.31g白磷比31g红磷(即1mol磷原子)能量多bkJ,则白磷转化成红磷为放热反应:P4(s)=4P(s) H=-4bkJ/mol,D项正确;
答案选D。
10.D
解析:放出热量说明反应热△H<0,2g氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,说明消耗1molH2,放出285.8 kJ/mol;
A.2molH2生成2mol液体水,放出的热量为,A错误;
B.2molH2生成2mol液体水,为放热反应,B错误;
C.2molH2生成2mol气态水,放出的热量大于571.6kJ/mol,C错误;
D.1molH2生成1mol气态水,放出的热量285.8kJ/mol,D正确;
故选项D正确。
11.C
解析:A.燃料燃烧需要通入适量的空气,A正确;
B.固体粉碎可以利于其充分燃烧,B正确;
C.空气过多会带走热量不利用燃料燃烧,C错误;
D.燃料充分燃烧也要注意防止空气污染,D正确;
故选C。
12.C
解析:A.化学反应总是伴随着能量变化,断键需要吸收能量,成键放出能量,所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成,故A正确;
B.中和反应是放热反应,所以反应物总能量大于生成物总能量,故B正确;
C.该装置不能构成闭合回路,所以不能形成原电池,即不能将化学能转变为电能,故C错误;
D.根据图像Ⅱ知,反应物总能量大于生成物总能量,则该反应是放热反应,故D正确;
故答案选C。
13.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。
14.A
解析:A.由①可知2mol碳不完全燃烧放出221kJ的热量,则1mol碳完全燃烧放出的热量将大于110.5kJ,故A正确;
B.反应热包含符号,①的反应热为,故B错误;
C.浓硫酸溶于水放热,所以浓硫酸与稀溶液反应生成水,放出的热量大于,故C错误;
D.醋酸是弱电解质,电离需要吸收热量,所以稀醋酸与稀溶液反应生成水,放出的热量小于,故D错误。
故答案为:A。
15.C
解析:A、B、D反应均焓变小于0,为放热反应,生成物能量总和低于反应物能量总和,反应C的焓变大于0,为吸热反应,生成物能量总和高于反应物能量总和;
故答案为C。
二、填空题
16.(1) 393.5kJ/mol 32.8kJ
(2) -185 Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s)△H=-317kJ·mol-1
(3) 1molCO2(g)+3molH2(g) 不变
解析:(1)①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物放出的热量,故的燃烧热为393.5kJ/mol;
②由可知,1molC燃烧放热393.5kJ/mol,则燃烧1gC生成,放出的热量为32.8kJ;
(2)①焓变等于反应物的化学键能和-生成物化学键能和,所以反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的焓变为:ΔH=436+247-434×2=-185kJ/mol,故答案为:-185;
②由反应I.2Na(s)+O2(g)=Na2O(s)△H=-414kJ/mol
II.2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s)△H=-511kJ/mol结合盖斯定律可知,I×2-II得到Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s)ΔH=-317kJ/mol,故答案为:Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s)ΔH=-317kJ/mol;
(3)①以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇,根据能量变化图片可知生成1mol甲醇和1mol水,根据原子守恒可知,需要1molCO2(g)+3molH2(g),故答案为:1molCO2(g)+3molH2(g);
②催化剂可以改变反应的活化能,但是不能改变反应的焓变,因此△H不变,故答案为:不变。
17.(1)
(2)6045
解析:(1)已知生成4.5g水蒸气(0.25)时放出60.45的热量,则生成2时放出的热量为,则有:,该反应的热化学方程式为 ;
(2)50g 的物质的量为,则50g 燃烧生成时放出的热量为。
18.(1) 吸热 相同 反应热仅与反应的始态和终态有关,与反应途径无关
(2)CH3OH(1)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H=-725.76 kJ·mol-1
(3)<
(4)2N2H4(1)+N2O4(1)=3N2(g)+2H2O(1) △H=873.4 kJ·mol-1
解析:(1)①通过图像可以看出,反应物的总能量比生成物的总能量低,故为吸热反应;②一个化学反应的热效应仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关,与反应的途径无关,仅取决于反应物和生成物的总能量的大小,过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是相同的;反应热仅与反应的始态和终态有关,与反应途径无关;
(2)1mol甲醇的质量为32g,则由已知信息可得1mol甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热3222.68kJ=725.76kJ,即甲醇燃烧热的热化学方程式为。
(3)1mol甲烷完全燃烧生成液态水放出的热量多,所以焓变。
(4)根据盖斯定律,2②-①可得,即热化学方程式为。
19. ④ 142.5kJ AD 大于 氢氧化钠固体溶解放热 < <
解析:Ⅰ.(1) 燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,C的稳定氧化物为CO2,所以C的燃烧热的热化学方程式为④;
(2)根据热化学方程式①可知1mol氢气,即2g氢气燃烧生成液态水放出的热量为285kJ,则燃烧1g氢气液态水放出的热量为285kJ÷2=142.5kJ;
Ⅱ.A.HCl和NaOH均为强电解质,反应生成强电解质NaCl和水,可以用H++OH-=H2O表示,A符合题意;
B.稀硫酸和氢氧化钡反应时除了生成水还生成硫酸钡沉淀,不能用H++OH-=H2O表示,B不符合题意;
C.醋酸为弱酸,不能写成离子,故不能用H++OH-=H2O表示,C不符合题意;
D.硫酸氢钠在水溶液中电离得到SO、H+和Na+,与氢氧化钠反应生成水和强电解质硫酸钠,可以用H++OH-=H2O表示,D符合题意;
E.氢氧化镁难溶于水,不能写成离子,故不能用H++OH-=H2O表示,E不符合题意;
综上所述答案为AD;
(2)氢氧化钠固体溶于水时也会放热,所以稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1molH2O(l),反应放出的热量大于57.3kJ;
Ⅲ.据图可知反应物的总能量高于生成物的总能量,所以为放热反应,则反应物的总键能<生成物的总键能,反应热 H=生成物的总能量-反应物的总能量<0。
三、计算题
20. = 436.5 kJ 2N2H4(l)+ N2O4(l)= 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-873 kJ·mol-1 396 5.5
解析:(1)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关,故ΔH1=ΔH2;
(2)已知:①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l)ΔH1=-195kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534kJ·mol-1
根据盖斯定律将②x2-①可得:2N2H4(l)+ N2O4(l)= 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-873 kJ·mol-1,则1mol肼(l)与N2O4(l)完全反应生成N2和水蒸气时放出的热量为436.5 kJ;
(3)已知H2(g)+Br2(l)=2HBr(g)ΔH=-72kJ·mol-1,蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ,可以写出H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)ΔH=-102kJ·mol-1,△H=反应物键能-生成物键能,则有-102=436+200-2a,a=396;
(4)设CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(l)ΔH=xkJ·mol-1 ①
甲醇的燃烧热热化学反应方程式为:CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H= 727kJ mol 1②,根据盖斯定律①+②可得:3H2(g)+O2(g)=3H2O(l) △H= 727kJ mol 1+xkJ mol 1,即436kJ×3+495kJ× 462kJ×6= 727kJ+xkJ,x=5.5kJ则CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(l)ΔH=5.5kJ·mol-1。
21.(1) 188.7kJ
(2) 速率问题
解析:(1)题中已知①
已知甲烷的燃烧热为,可写出热化学方程式
②
由方程式(②×3-①) × 可得CO燃烧的热化学方程式
;
根据=反应物总键能-生成物总键能,键能+×-2×=,求得键能为,则使1molCO转化为相应的原子时需要的能量是;
1mol按上述方式燃烧时放出热量为kJ≈701.3 kJ,损失的热能是890kJ -701.3kJ=188.7kJ;
(2)根据盖斯定律,方程式①×2+③×2-②,可得 ==;催化剂能加快反应速率,但不影响平衡状态,实际生产中该气化反应需要加入催化剂,其主要原因是速率问题。
四、元素或物质推断题
22. O 1:2 C>N>O>H N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1500 kJ/mol; b
【分析】(1)组成蛋白质的基础元素有C、H、O、N等元素,且原子序数依次增大,可知X、Y、Z、L分别为H、C、N、O;
(2)N、H两元素按原子数目比1:3可构成分子A,A为NH3,氨气分子中N原子和每个H原子形成一个共用电子对,N原子还存在一个孤电子对;B分子也由Z、X两元素组成,作为运送飞船的火箭燃料,常温下是一种液态化合物,该化合物的相对分子质量为32,其中X元素的质量分数为12.5%,则B为N2H4,且该分子结构中只有单键,则B中每个N原子连接2个N原子且N原子之间存在一个共价键,据此书写B的结构式;64gB的物质的量是2mol,2mol肼和双氧水完全反应生成氮气和水放出3000kJ的热量,则1mol肼和双氧水反应生成氮气和水放出1500kJ燃料,据此书写该反应的热化学方程式;
(3)Se和氢气反应需要不断加热才能反应,所以该反应是吸热反应,元素的非金属性越弱,其吸收的热量越大。
解析:(1)人体中主要存在C、H、O、N元素,L原子序数最大,则L为O元素,X为H、Y为C、Z为N元素;C元素原子核外电子中,未成对电子数与成对电子数之比为2:4=1:2;原子电子层数越多,其原子半径越大,同一周期元素,原子半径随着原子序数最大而减小,所以原子半径大小顺序是C>N>O>H;
故答案为:O;1:2;C>N>O>H;
(2)N、H两元素按原子数目比1:3可构成分子A,A为NH3,氨气分子中N原子和每个H原子形成一个共用电子对,N原子还存在一个孤电子对,其电子式为;B分子也由Z、X两元素组成,作为运送飞船的火箭燃料,常温下是一种液态化合物,该化合物的相对分子质量为32,其中X元素的质量分数为12.5%,则B为N2H4,且该分子结构中只有单键,则B中每个N原子连接2个N原子且N原子之间存在一个共价键,B的结构式为,64gB的物质的量是2mol,2mol肼和双氧水完全反应生成氮气和水放出3000kJ的热量,则1mol肼和双氧水反应生成氮气和水放出1500kJ热量,该反应的热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1500 kJ/mol;
故答案为:;;N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1500 kJ/mol;
(3)Se和氢气反应需要不断加热才能反应,所以该反应是吸热反应,元素的非金属性越弱,其吸收的热量越大,非金属性O>S>Se>Te,所以生成硒化氢需要吸收29.7kJ热量;
故答案为:b。
五、实验题
23.6 玻璃棒 500 mL容量瓶 胶头滴管 环形玻璃搅拌棒 3 B -93 CO(g)+FeO(s)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218.05kJ/mol。
【分析】本题可通过一定物质的量浓度溶液的配制过程来记忆需要用到的实验仪器;根据测定中和热的实验装置和实验步骤进行有关分析;根据盖斯定律推断反应的热化学方程式和反应热。
解析:I.(1)①根据c=可解得98%的浓硫酸的c1=18.4 mol/L。需要配制的稀硫酸c2=0.5 mol/L,因实验室无450 mL的容量瓶,需选用500 mL进行配制,因此V2=500 mL=0.5L。根据溶液稀释前后溶质物质的量不变可得c1V1= c2V2,将数据代入即可求得V1=13.6 mL。
②根据溶液稀释的过程联想需要的主要实验仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、500 mL容量瓶和胶头滴管。因此答案为玻璃棒、500 mL容量瓶和胶头滴管。
(2)①由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒。
②需要使用温度计测量反应前酸溶液的温度、反应前碱溶液的浓度和发生中和反应后最高温度,共需要三次。因此答案为3。
③量取稀硫酸的体积时仰视导致量取的稀硫酸体积增大,反应放出的热量偏多,故测得中和热数值偏大。实验装置保温、隔热效果差和分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,都会导致热量损失大,从而导致测量的中和热偏小。综上所述,得中和热数值偏大的是B,本题选B。
II.(1)从化学键角度来计算反应热,a=反应物的键能之和-生成物的键能之和=945 kJ/mol +3×436 kJ/mol -6×391 kJ/mol =-93 kJ/mol。
(2) Fe2O3(s)+3CO(g)== 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-24.8kJ/mol ①
3Fe2O3(s)+ CO(g)==2Fe3O4(s)+ CO2(g) ΔH2=-47.1kJ/mol ②
Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+640.5kJ/mol ③
根据盖斯定律(①×3-③×2-②)÷6即得CO(g)+FeO(s)=Fe(s)+CO2(g) ΔH,ΔH=(ΔH1×3-ΔH3×2-ΔH2)÷6=(-24.8×3-640.5×2+47.1)÷6= -218.05kJ/mol。因此CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式为CO(g)+FeO(s)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218.05kJ/mol。