第一章:化学反应的热效应强基习题
一、单选题(共14题)
1.下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法错误的是
A.ΔH3<0 B.ΔH1=ΔH2+ΔH3
C.按Cl、Br、I的顺序,ΔH2依次增大 D.ΔH1越小,HX越稳定
2.已知反应:①2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=一221 kJ/mol
②H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1) △H=-57.3kJ/mol(稀溶液)
下列结论正确的是
A.碳的燃烧热为110.5 kJ/mol
B.1mol碳充分燃烧放出的热量大于110.5kJ
C.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热△H= 一57.3kJ/mol
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O放出57.3 kJ热量
3.下列变化过程中能量变化符合如图所示的是
A.
B.
C.
D.
4.下列说法正确的是
A.反应热是1 mol物质参加反应时的能量变化
B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0
C.任何条件下,化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D.在一定条件下,某一化学反应的热效应,取决于反应物和生成物总能量的相对大小
5.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
6.已知A、B、C、D均为中学化学常见的物质,它们有如图反应关系。下列说法错误的是
A.若A是一种常见的气体,常用来制作氮肥,C、D是氧化物且会造成光化学污染。则D转化成C的反应化学方程为3NO2+H2O=2HNO3+NO
B.若A、B、C分别为C(s)、CO(g)和CO2(g),且通过与O2(g)反应实现图示的转化。在同温同压且消耗含碳物质均为1mol时,反应①、②、③的焓变依次为△H1、△H2、△H3,则它们之间的关系为△H2=△H1+△H3
C.若A为金属单质,C为一元强碱且阴、阳离子所含的电子数相同,D为日常生活中常用的调味品,工业上D制备A常用的方法称为氯碱工业
D.若A常温下是一种有臭鸡蛋气味气体,C是一种大气污染物,D是一种二元强酸,则④加入的试剂可以是双氧水,氯气等氧化剂
7.表格中用 E 表示断裂 1 mol 化学键所需的能量。下列说法错误的是
化学键 H-H F-F H-F H-Cl H-I
E/(kJ·mol-1) 436 157 568 432 298
A.432 > E(H-Br) > 298
B.H2(g) + F2(g)=2HF(g) ΔH=-25 kJ·mol-1
C.表中最稳定的共价键是 H-F 键
D.HI(g) → H(g) + I(g) ΔH=+298 kJ·mol-1
8.有关化学键的键能数据如表所示。金刚石的燃烧热ΔH=-395kJ·mol-1,则x的值为
化学键 C=O O=O C-C
键能/kJ·mol-1 x 498.8 345.6
A.619.7 B.792.5 C.1239.4 D.1138.1
9.已知:
下列说法错误的是
A.的燃烧热为
B.
C.
D.
10.某种含二价铜微粒[CuII(OH)(NH3)]+的催化剂可用于汽车尾气脱硝。催化机理如图1,反应过程中不同态物质能量变化如图2.下列说法不正确的是
A.由图2可知,该总反应为放热反应
B.状态③到状态④的变化过程中有O-H键的形成
C.状态④到状态⑤中,NO发生氧化反应
D.该脱硝过程的总反应方程式为4NH3+2NO+2O2=N2+6H2O
11.从空气中捕获直接转化为甲醇是“甲醇经济”领域的研究热点,诺贝尔化学奖获得者乔治 安德鲁 欧拉教授首次采用基于金属钌的催化剂实现了这种转化,其转化如图所示。下列说法错误的是
A.可采取蒸馏法分离生成的甲醇(沸点为64.7 ℃)和水
B.催化剂可大大提高该反应的化学反应速率和反应物的平衡转化率
C.甲醇可在燃料电池中作为燃料使用
D.该转化总反应的反应热=(a + b + c + d)kJ·mol-1
12.下列各组中的两个反应,前一个反应放出的热量比后一个反应放出的热量多的是(反应物参与反应的物质的量均按化学方程中的化学计量数计算,且g、l、s分别表示物质的状态为气、液、固态)
① 2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(g) 2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(l)
② C(s)+ O2(g) = CO2(g) C(s)+ O2(g) = CO(g)
A.只有① B.只有② C.①② D.①②都不符合题意
13.碘与氢气反应的热化学方程式是
①
②
下列说法正确的是
A.从上述两反应可知1mol的I2(g)能量比1mol的I2(s)能量高
B.I2(s)=I2(g)ΔH<0
C.②的反应物总能量与①的反应物总能量相等
D.1molI2(g)中通入1molH2(g),发生反应时放出的热量为9.48kJ
14.CH3CH=CH2与HCl可发生反应①和②,其能量与反应进程如下图所示:
① CH3CH=CH2 + HCl → CH3CH2CH2Cl
② CH3CH=CH2 + HCl → CH3CHClCH3
下列说法错误的是
A.反应①、②均为加成反应
B.反应①的Ⅰ、Ⅱ两步均放出能量
C.CH3CHClCH3比CH3CH2CH2Cl稳定
D.CH3CH2CH2Cl与CH3CHClCH3互为同分异构体
二、填空题(共9题)
15.根据要求,回答下列问题:
I.如图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图。
(1)请写出NO2(g)和CO(g)反应的热化学方程式 。
II.用如图所示装置进行中和热的测定实验。
(2)仪器A的名称是 ,碎泡沫塑料的作用是
(3)理论上强酸强碱的中和热为57.3kJ·mol-1,写出表示稀硫酸和稀NaOH溶液反应的中和热的热化学方程式
III.
(4)有机物M经过太阳光光照可转化成有机物N,转化过程如下:
两者稳定性大小是:N M(填“>”“<”或“=”)。
(5)已知:CH3OH(l)的燃烧热△H1=-726.5k·mol-1;△H2。则△H1 △H2(填“>”“<”或“=”)。
(6)使Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g)和CO2(g)。每消耗1molCl2(g)放出145kJ热量,则该反应的热化学方程式为 。
(7)火箭和导弹表面的涂层是耐高温的物质。将铝粉、二氧化钛粉和石墨粉按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,反应的热化学方程式为△H=-1176kJ·mol-1。则反应过程中,每转移2mol电子,放出的热量为 kJ。
16.填空。
(1)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之间,其原因是 。
(2)已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ mol-1)如表:
N-N N≡N P-P P≡P
193 946 197 489
从能量角度看,氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是 。
17.(1)已知在高温、高压、催化剂作用下,1 mol石墨转化为金刚石,吸收1.9 kJ的热量。
①石墨和金刚石 能量高, 更稳定。
②推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧, 放出的热量多。
(2)①司机是否酒后驾车,可通过对其呼出的气体进行检验而查出,所利用的化学反应为2CrO3(红色)+3C2H5OH+3H2SO4====Cr2(SO4)3(绿色)+3CH3CHO+6H2O。
被检测的气体的成分是 ,上述反应中的氧化剂是 。还原剂是 。
②1866年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决,它不能解释下列 事实(填入编号)。
a.苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色 b.苯能与H2发生加成反应 c.苯没有同分异构体 d.邻二溴苯只有一种
现代化学认为苯分子碳碳之间的键是 。
18.已知一些烷烃的燃烧热如下表:
化合物 燃烧热/kJ·mol 1 化合物 燃烧热/kJ·mol 1
甲烷 891.0 正丁烷 2 878.0
乙烷 1 560.8 异丁烷 2 869.6
丙烷 2 221.5 异戊烷 3 531.3
(1)热稳定性:正丁烷 (填“>”或“<”)异丁烷。
(2)写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式 。
(3)相同物质的量的烷烃,碳原子数越多,燃烧放出的热量越 (填“多”或“少”)。
(4)有同学估计“正戊烷的燃烧热大约在3 540 kJ·mol 1左右”,你认为正确吗? 。理由是 。
19.已知下列热化学方程式:
①H2O(l) = H2(g)+O2(g) H=+285.8 kJ·mol-1
②H2O(g) = H2(g)+O2(g) H=+241.8 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g) = CO(g) H=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g) = CO2(g) H=-393.5 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是 (填序号)。
(2)H2 的燃烧热为 H= 。
(3)CO 燃烧热的热化学方程式为 。
(4)在标准状况下,由 CO 和 H2 组成的混合气体 4.48 L,质量为 3.0 g。此混合物完全燃烧放出热量为 kJ。
20.Ⅰ.已知下列热化学方程式:
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-570kJ/mol
②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+483.6kJ/mol
回答下列问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是 (填写序号)。
(2)燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为 。
(3)已知:1L1mol/LH2SO4溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,由此推知H2SO4与NaOH发生中和反应,写出该中和热的热化学方程式为 。
Ⅱ.已知:工业上制二甲醚是在一定温度(230~280℃)、压强(2.0~10.0MPa)和催化剂作用下进行的,反应器中发生了下列反应:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ·mol-1 ①
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ·mol-1 ②
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ·mol-1 ③
(4)反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),计算该反应的ΔH= 。
21.化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产、科技及科学研究中具有广泛的应用。
(1)“神舟”系列火箭用偏二甲肼作燃料,作氧化剂,反应后产物无污染。
已知:
反应1:
反应2:。
写出和反应生成的热化学方程式: 。
(2)已知某金属氧化物催化丙烷脱氢过程中,部分反应进程如图,则过程中的焓变为 (列式表示)。
(3)已知,在25℃和下,部分化学键的键能数据如表所示。
化学键
键能/() 436 391 a 498 414 803 462 193
①在25℃和下,工业合成氨的反应中每生成就会放出热量,在该条件下,向某容器中加入、及合适的催化剂,充分反应后测得其放出的热量小于,原因可能是 ,表中的a= 。
②科学家发现了一种新的气态分子(),在25℃和下,转化为的热化学方程式为 ,由此可知与中更稳定的是 (填化学式)。
③已知:。甲烷是一种常用燃料,则表示甲烷的燃烧热的热化学方程式为 。
22.有些盐的结晶水合物,白天在温度不太高时就能熔化(实质是溶于自身的结晶水中),同时吸收热量;在晚上又可缓慢凝固而释放热量,用以调节室温,称为潜热材料。现有几种盐的水合晶体有关数据如下
Na2S2O3·5H2O CaCl2·6H2O Na2SO4·10H2O Na2HPO4·12H2O
熔点(℃) 40.50 29.92 32.38 35.1
熔化热(kJ/mol) 49.7 37.3 77 100.1
(1)上述四种水合晶体盐中最适宜用做潜热材料的两种盐是(用化学式表示) ; 。
(2)实际应用时最常采用的(由来源和成本考虑)应该是 。
23.回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如图:
则M、N相比,较稳定的是 。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为726.5kJ mol-1,CH3OH(l)+ O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=—akJ mol-1,则a 726.5(填“>”、“<”或“=”)。
(3)如表是部分化学键的键能数据:
化学键 P-P P-O O=O P=O
键能/(kJ mol-1) a b c x
已知,白磷在空气中燃烧生产P4O10,白磷的燃烧热为dkJ mol-1,白磷(P4)、P4O10结构如图所示,则表中x= 。
(4)已知,氨的分解反应:2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能Ea=600kJ·mol-1,合成氨有关化学键的键能如表:
化学键 H-H N≡N N-H
E/kJ·mol-1 436 946 391
则合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3的活化能Ea= 。
(5)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。
其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s)=H2O(g)+CuCl2(s)ΔH1,反应②生成1molCl2的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为 (反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】A. 原子形成化学键时放热,则反应2H(g)+2X(g)=2HX(g) ΔH3<0,故A正确;B.根据盖斯定律,途径I生成HX的反应热与途径无关,所以 ΔH1=ΔH2+ΔH3,故B正确;C. Cl、Br、I的原子半径依次增大,Cl2、Br2、I2断裂化学键需要的能量减小,所以途径II按Cl、Br、I的顺序,吸收的热量依次减小,即ΔH2依次减小;故C错误;D. 途径I,ΔH1越小,说明放出的热量越多,则生成HX具有的能量越低,HX越稳定,故D正确;因此本题应选C。
2.B
【详解】A.燃烧热指的是在一定压强和温度下,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所发出的热量,碳燃烧最稳定的氧化物为CO2气体,则碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol ,A项错误;
B.1mol碳不充分燃烧放出的热量为110.5kJ,不完全燃烧生成CO,CO可继续燃烧,则1mol碳充分燃烧放出的热量大于110.5kJ,B项正确;
C.浓硫酸溶于水放热,则浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热△H< 一57.3kJ/mol,C项错误;
D.稀醋酸为一元弱酸,电离正反应为吸热反应,则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O放出热量小于57.3 kJ ,D项错误;
答案选B。
3.C
【分析】反应物的总能量低于生成物的总能量的反应为吸热反应,常见的放热反应有:绝大多数的化合反应(灼热的炭与二氧化碳反应除外)、燃烧反应、金属与水或酸的反应、酸碱中和,铝热反应等;
常见的吸热反应有:绝大多数的分解反应、个别的化合反应(如灼热的炭与二氧化碳反应)、少数的复分解反应(如盐酸与碳酸氢钠反应)、以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应反应等。
【详解】A.表示甲烷的燃烧,燃烧均为放热反应,故A不符合题意;
B.活泼金属与酸的反应为放热反应,则为放热反应,故B不符合题意;
C.为吸热反应,故C符合题意;
D.中和反应为放热反应,则为放热反应,故D不符合题意;
故答案选C。
4.D
【详解】A.在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热,A错误;
B.当反应放热时ΔH<0,反应吸热时ΔH>0,B错误;
C.焓是内能有关的物理量,恒压条件下的反应热又称为“焓变”,C错误;
D.在一定条件下,某一化学反应的热效应,取决于反应物和生成物总能量的相对大小,若反应物总能量大于生成物的总能量,为放热反应,反之为吸热反应,D正确;
答案选D。
5.B
【详解】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。
6.C
【详解】A.A为NH3,C、D是氧化物且会造成光化学污染,C为NO,D为NO2,B为N2;D转化成C的反应化学方程式为:3NO2+H2O=2HNO3+NO,故A正确;
B.若A、B、C分别为C(s)、CO(g)和CO2(g),且通过与O2(g)反应实现图示的转化.在同温同压且消耗含碳物质均为1mol时,反应①、②、③的焓变依次为△H1、△H2、△H3,得到:C(s)+O2(g)=CO(g)△H1,C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2,CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H3;依据盖斯定律得到△H1+△H3 =△H2,故B正确;
C.若C为一元强碱且阴、阳离子所含的电子数相同,判断C为NaOH,D为日常生活中常用的调味品为NaCl,A为Na,B为Na2O2或Na2O,D制备A是电解熔融氯化钠得到,反应的化学方程式为:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,氯碱工业指电解饱和食盐水,故C错误;
D.若A是H2S,B是硫单质,C是二氧化硫,D是硫酸,SO2+H2O2=H2S04,故D正确;
故答案为C。
7.B
【详解】A. 溴原子半径大于氯原子的半径,小于碘原子的半径,半径越大,键长越长,键能越小,则结合表中数据可知432 > E(H-Br) > 298,故A正确;
B. ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=436kJ/mol + 157kJ/mol - 2 × 568kJ/mol = -543kJ/mol,故B错误;
C. 键能越大,形成的化学键越稳定,表中键能最大的是H-F,则最稳定的共价键H-F键,故C正确;
D. HI变化为氢原子和碘原子是发生化学键的断裂,吸收热量,HI(g) → H(g) + I(g) ΔH=+298 kJ·mol-1,故D正确;
故选B。
8.B
【详解】金刚石在氧气中燃烧生成二氧化碳,金刚石中每个碳原子与4个碳原子形成4个碳碳键,每个碳碳键被2个碳原子共有,则金刚石中每个碳原子形成2个碳碳键,由反应热ΔH=反应物键能之和—生成物的键能之和可得:-395kJ·mol-1=2×345.6 kJ·mol-1+498.8 kJ·mol-1—2x kJ·mol-1,解得x=792.5,故选B。
9.B
【详解】A.1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物所放出的热量即燃烧热,则的燃烧热为,A正确;
B.水从液态变为气态吸收热量,焓变变大,则 H>-571.6kJ/mol,B错误;
C.对第二条式子乘以2,得,逆反应是吸热反应,则,C正确;
D.反应①+②-③得目标方程:,D正确;
故选:B。
10.D
【详解】A.由图2知,起始态的能量高于终态的能量,故该反应为放热反应,A正确;
B.由图1知,状态③到状态④,[CuⅠ(H2NNO)(NH3)2]+转化为[CuⅠ(NH3)2]+、N2、H2O,生成H2O时涉及O—H形成,B正确;
C.由图1知,状态④到状态⑤,[CuⅠ(NH3)2]+与NO、O2反应生成[CuⅡ(NO2)(NH3)2]+,由化合价推知配体中N元素为+3价,而反应物NO中N元素为+2价,故NO被氧化,C正确;
D.由图1知,该脱销过程反应物有:NH3、NO、O2,生成物有H2O、N2,由图1所给数据知,反应物NH3为2 mol,NO为2 mol,O2为0.5 mol,生成物N2为2 mol,H2O为3 mol,故该脱销过程总方程式为:2NH3+2NO+O23H2O+2N2,化整得:4NH3+4NO+O26H2O+4N2,D错误;
故答案选D。
11.B
【详解】A.由于甲醇与水的沸点相差较大,故可采取蒸馏法分离,A正确;
B.催化剂只能改变化学反应速率,不能影响化学平衡,故不能改变反应物的平衡转化率,B错误;
C.甲醇具有可燃性属于燃料,故可在燃料电池中作为燃料使用,C正确;
D.根据转化示意图结合盖斯定律可知,该转化总反应的反应热ΔΗ =(a + b + c + d)kJ·mol-1,D正确;
故答案为:B。
12.B
【详解】①反应 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)可以看成是反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)和2H2O(l)=2H2O(g)的合并结果,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)放热,但是2H2O(l)=2H2O(g)吸热,两个反应的焓变和代数值要比前者大,所以前一个反应放出的热量比后一个反应放出的热量少,故①错误;
②碳完全燃烧产生的热量要比不完全燃烧释放的热量高,故前一个反应放出的热量比后一个反应放出的热量多,故②正确;
故答案为B。
13.A
【详解】A.放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量;吸热反应,生成物的总能量高于反应物的总能量,故可得1mol的I2(g)能量比1mol的I2(s)能量高,A正确;
B.1mol的I2(g)能量比1mol的I2(s)能量高,故I2(s)=I2(g)是吸热反应,,B错误;
C.两反应的反应物状态不一样,能量不一样,故C错误;
D.1molI2(g)中通入1molH2(g),发生的反应是可逆反应,反应不能完全进行,故发生反应时放出的热量小于9.48kJ,D错误;
答案选A。
14.B
【详解】A.两个或多个分子互相作用,生成一个加成产物的反应称为加成反应,故反应①、②均为加成反应,选项A正确;
B.反应①的Ⅰ步反应物总能量低于生成物总能量为吸热反应,Ⅱ步反应物的总能量高于生成物总能量为放热反应,选项B错误;
C.根据反应进程可知, CH3CHClCH3的总能量低于CH3CH2CH2Cl,能量越低越稳定,故CH3CHClCH3比CH3CH2CH2Cl稳定,选项C正确;
D.CH3CH2CH2Cl与CH3CHClCH3具有相同的分子式不同的结构式,互为同分异构体,选项D正确。
答案选B。
15.(1)NO2(g)+CO(g)= CO2(g)+NO(g)
(2) 环形玻璃搅拌棒 保温防止热量散失,较少实验误差
(3)
(4)<
(5)<
(6)
(7)196
【详解】(1)根据图象可知该反应为放热反应,NO2(g)+CO(g)= CO2(g)+NO(g),故答案为NO2(g)+CO(g)= CO2(g)+NO(g);
(2)A仪器为环形玻璃搅拌棒;碎泡沫塑料的作用是固定小烧杯,保温防止热量散失,较少实验误差;
(3)稀硫酸和稀NaOH溶液反应的中和热的热化学方程式;
(4)M转化为N是吸热反应,N的能量高不稳定,故二者稳定性N
(6)Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g)和CO2(g)。每消耗1molCl2(g)放出145kJ热量,则该反应的热化学方程式为;
(7)该反应转移12mol电子,放出1176kJ能量,每转移2mol电子,放出的热量为;
16.(1)甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氢键多
(2)在原子数目相同的条件下, N2比N4具有更低的能量,而P4比P2具有更低的能量,能量越低越稳定
【解析】(1)
氧的非金属性强于硫,甲醇含有O-H键,可形成分子间氢键,水分子间氢键数目较多,甲硫醇分子间不含氢键,则水的沸点最高,甲硫醇沸点最低;
(2)
从能量角度看,N≡N的键能为946,N-N的键能为193,N≡N键能比N-N的大,P≡P的键能为489,P-P的键能为197,P4分子中6个P-P的键能比2个P≡P大,键能越大越稳定,所以氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示)形式存在。
17. 金刚石 石墨 金刚石 C2H5OH CrO3 C2H5OH ad 介于单键和双键之间的特殊的键(或其他合理答案)
【详解】本题考查化学能与热能和有机物的性质,(1)石①墨生成金刚石吸热,说明石墨能量低,能量越低越稳定,故答案为金刚石;石墨;②△H=生成物能量-反应物能量,因为金刚石能量高,所以相同物质的量的金刚石和石墨在相同条件下燃烧,金刚石放出的热量多;(2)① 酒精具有挥发性,人在饮酒后呼出的气体中就含有酒精蒸气,所以被检测气体成分为乙醇。反应物之一CrO3中的Cr元素的化合价为+6,生成物中Cr2(SO4)3中Cr元素的化合价为+3,说明CrO3在反应中得电子,是氧化剂;另一反应物C2H5OH反应后生成CH3CHO,发生的是去氢反应,说明C2H5OH被氧化,是还原剂;②1866年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构,如果含有C=C键的话,则能发生加成反应而使溴水褪色,但真实的情况是苯不能使溴水应发生反应而褪色,这一点不能解释,a项正确;苯是单、双键交替的正六边形平面结构,故苯能与H2发生加成反应,b项错误;因为苯上的氢原子都是等效氢原子,所以溴取代它们中的哪一个氢原子都是一样的,所以没有同分异构体,c项错误;如果是单双键交替的正六边形平面结构,则邻二溴苯应有Br-C-C-Br和Br-C=C-Br两种不同的结构,但事实是邻二溴苯只有一种,d项正确。现代化学认为苯分子碳碳之间的键是介于单键和双键之间的特殊的键。
18. < C2H6(g)+7/2O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH= 1 560.8 kJ·mol 1 多 正确 正丁烷的燃烧热比异丁烷的略大,所以正戊烷的燃烧热亦应略大于异戊烷
【详解】(1)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,能量越低越稳定,即热稳定性为正丁烷<异丁烷;
(2)根据乙烷燃烧热的含义:完全燃烧1mol乙烷生成二氧化碳和液态水时会放出1560.8 kJ的热量,所以热化学方程式为C2H6(g)+7/2O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH= 1 560.8 kJ·mol 1;
(3)根据表中数据可知相同物质的量的烷烃,碳原子数越多,燃烧放出的热量越多。
(4)由表中正丁烷、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,正戊烷和2-甲基丁烷互为同分异构体,由于正丁烷的燃烧热比异丁烷的略大,所以正戊烷的燃烧热亦应略大于异戊烷,即正戊烷的燃烧热大约在3540 kJ/mol左右。
【点睛】本题考查了燃烧热的概念及应用、能量与物质稳定性的关系以及学生对数据的分析处理能力等,题目难度中等,(4)为难点,注意分析互为同分异构体的燃烧热关系。
19. ③④ -285.8kJ/mol CO(g)+O2(g) = CO2(g) H=-283.0kJ/mol 56.88
【详解】(1)放热反应:△H<0,故属于放热反应的是③④,因此,本题答案是:③④;
(2)已知H2(g)+O2(g)=H2O(l) H=-285.8 kJ·mol-1,故氢气的燃烧热为-285.8kJ/mol,故答案为:-285.8kJ/mol;
(3)已知③C(s)+O2(g) = CO(g) H=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g) = CO2(g) H=-393.5 kJ·mol-1
由④-③得CO(g)+O2(g) = CO2(g) H=-393.5 kJ/mol -(-110.5) kJ/mol =-283.0kJ/mol,因此,本题答案是:CO(g)+O2(g) = CO2(g) H=-283.0kJ/mol;
(4)在标准状况下,由 CO 和 H2组成的混合气体 4.48 L,物质的量为0.2mol,质量为 3.0 g,设CO 和 H2的物质的量分别为x和y,则x+y=0.2;28x+2y=3;解得x=0.1,y=0.1;根据氢气和一氧化碳的燃烧热计算出此混合物完全燃烧放出热量为0.1mol×283.0kJ/mol+0.1mol×285.8kJ/mol=56.88kJ,故答案为:56.88。
20. ① 1425kJ NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH= 57.3kJ/mol -246.1kJ·mol-1
【详解】(1)氢气燃烧为放热反应,所以属于放热反应的是①;
(2)燃烧10gH2即5mol氢气,生成液态水,根据①分析,放出的热量为570×2.5=1425 kJ;
(3)已知:1L1mol/LH2SO4溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反应生成2mol水,放出114.6kJ的热量,即可知生成1mol水放出的热量为57.3 kJ,中和热的热化学方程式为NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH= 57.3kJ/mol;
(4)根据盖斯定律分析,由①×2+②+③得热化学方程式为3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=(-90.7×2-23.5-41.2)kJ·mol-1=-246.1kJ·mol-1。
21.(1)
(2)
(3) 合成氨的反应为可逆反应 946 N2
【详解】(1)根据盖斯定律,由反应反应1可得目标反应的热化学方程式;
(2)由图中能量变化情况分析可知,过程中的焓变=;
(3)反应为可逆反应,反应不能完全发生,所以放出的热量会小于92kJ;
根据焓变=反应物的总键能-生成物的总键能,可计算出a=946;
每个N4分子中含有6个N-N键,每个N2分子中含有1个N≡N键,由表中数据计算可得:;
由N4生成N2为放热反应,说明N2的能量更低,则N2更稳定;
根据燃烧热的定义,得出热化学方程式中甲烷的系数为1,生成的水应为液态水,根据表格中的数据和,可得出:。
22. Na2SO4·10H2O Na2HPO4·12H2O Na2SO4·10H2O
【分析】可以根据表中信息判断哪种物质容易制取并且单位质量的物质熔化时吸收的热量多等方面进行分析、考虑,从而得出正确的结论,要考虑两点,一是采用的物质熔点与环境温度(主要与常温比较)不能相差太大,否则使用不方便;二是该物质的熔化热要尽可能大一些,调节室温才有效。
【详解】(1)选择的物质应该具有的特点是:熔化温度适当,比较容易制取该物质,熔化时单位质量的物质吸收热量比较多,Na2SO4 10H2O、Na2HPO4 12H2O具有这样的特点;Na2S2O3 5H2O熔化温度太高,而CaCl2 6H2O熔化温度低且熔化时吸热少,Na2SO4 10H2O和Na2HPO4 12H2O熔化温度和熔化吸热量适当;
(2)Na2SO4 10H2O(芒硝)储量大,价格低,比较经济,所以实际应用时最常采用的是Na2SO4 10H2O。
23.(1)M
(2)<
(3)
(4)508kJ/mol
(5)2HCl(g)+O2(g)=H2O(g)+Cl2(g)△H=△H1+△H2
【详解】(1)该反应为反应物M的能量小于生成物N的能量的吸热反应,物质的能量越高越不稳定,则M比N稳定,故答案为:M;
(2)甲醇的燃烧热为1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量,气态水的能量高于液态水,则1mol甲醇燃烧生成气态水放出的热量小于生成液态水放出的热量,则a值小于726.5,故答案为:<;
(3)由白磷在空气中燃烧生产P4O10的燃烧热为dkJ mol-1可知,表示燃烧热的热化学方程式为P4(s)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH=-dkJ·mol-1,由反应热与反应物的键能之和生成物的键能之和的差值相等可得:(6a+5c)—(12b+4x)=-d,解得x=,故答案为:;
(4)由反应热与反应物的键能之和生成物的键能之和的差值相等可得合成氨反应的反应热为ΔH= (946 kJ/mol+ 436 kJ/mol×3)—391kJ/mol×3×2=—92kJ/mol,则由逆反应的活化能为600 kJ/mol可知,正反应的活化能为600 kJ/mol—92kJ/mol=508kJ/mol,故答案为:508kJ/mol;
(5)由图可知,反应②的热化学方程式为CuCl2(s)+ O2(g)= CuO(s) +Cl2(g)△H2,由盖斯定律可知,反应①+反应②得到总反应,则总反应的热化学方程式为2HCl(g)+O2(g)=H2O(g)+Cl2(g) △H=△H1+△H2,故答案为:2HCl(g)+O2(g)=H2O(g)+Cl2(g) △H=△H1+△H2