第一章:化学反应的热效应
一、单选题
1.下列关于吸热反应和放热反应的说法正确的是( )
A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.任何放热反应在常温条件下一定能发生
C.当ΔH<0时表明反应为吸热反应
D.反应物和生成物分别具有的总能量决定了反应是放热反应还是吸热反应
2.氯原子对O3的分解有催化作用:
O3+Cl=ClO+O2 ΔH1
ClO+O=Cl+O2 ΔH2
该反应的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是( )
A.反应O3+O=2O2的ΔH=E1-E2
B.反应O3+O=2O2的ΔH=E2-E3
C.反应O3+O=2O2是吸热反应
D.反应O3+O=2O2的ΔH=ΔH1+ΔH2
3.已知溴跟氢气反应的热化学方程式如下(、、均为正值):① ,② ,③ ,下列判断正确的是
A.
B.与的相对大小无法判断
C.溴蒸气转化为液态溴需要放出的热量
D.和反应生成时放出热量
4.已知热化学方程式:H2(g)+2ICl(g) === 2HCl(g)+I2(g) ΔH=a kJ·mol-1。其反应过程如下:
①H2(g)+ICl(g) === HClI(g)+H(g)(慢)
②H(g)+ICl(g) === HCl(g)+I(g)(快)
③HClI(g) === HCl(g)+I(g)(快)
④I(g)+I(g) === I2(g)(快)
下列说法不正确的是( )
A.反应④的焓变小于0
B.HClI是上述总反应的催化剂
C.总反应的速率由反应①的速率决定
D.总反应的正反应活化能Ea1与逆反应活化能Ea2之差为a kJ·mol-1
5.某同学设计如图所示实验,探究反应
下列判断正确的是
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有所增加
C.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌器,则测定数值偏低
D.若用固体代替溶液与盐酸反应测定中和反应的反应热,测定数值不变
6.下列关于化学反应与能量的说法中,不正确的是
A.化学反应必然伴随能量变化
B.断开物质中化学键需要吸收能量
C.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
D.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关
7.为了测定酸碱反应的反应热,计算时至少需要的数据是
①酸的浓度和体积 ②碱的浓度和体积 ③比热容 ④量热器的质量
⑤反应前后溶液温度变化 ⑥操作所需的时间
A.①②③⑤ B.①③④⑥ C.③④⑤⑥ D.全部
8.相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1mol环己烷()的能量 变化如图所示:
下列推理不正确的是
A.,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B.,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定
C.,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.,说明苯分子比稳定
9.下列热化学方程式书写正确的是( )
A.500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为:N2(g)+3H2(g ) 2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol-1
C.2NO2=O2+2NO ΔH=+116.2 kJ·mol-1
D.S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1
10.已知 2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) ΔH=-572 kJ/mol;2CO(g)+O2(g) =2CO2(g) ΔH=-566kJ/mol。某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出 1138 kJ 热量,同时生成36 g 液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为
A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.2∶3
11.雷诺舞梅甘娜(Megane)使用了与生物燃料(生物乙醇和生物柴油)兼容的引擎。乙醇燃料是一种清洁的能源燃料,298K时,燃烧a g乙醇(液态)生成气体和液态,放出热量为Q,经测定a g乙醇与足量钠反应能生成 5.6L(标准状况),则乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的是
A.
B.
C.
D.
12.铍是高效率的火箭燃料,已知:2Be(s)+O2(g)=2BeO(s)△H=-1087.2kJ·mol-1,下列说法正确的是( )
A.该反应是吸热反应
B.用粉碎后的Be做原料,该反应的△H会减小
C.当消耗3.2gO2时,转移的电子数为0.2NA
D.Be(s)的燃烧热△H=-543.6kJ·mol-1
13.下列能正确表示可燃物的燃烧热的热化学方程式的是
A.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH= 1238.3kJ mol 1
B.C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH= 110.5kJ mol 1
C.2S(s)+2O2(g)=2SO2(g) ΔH=-592kJ mol 1
D.C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH= 2800kJ mol 1
14.下列有关反应热和能量的说法正确的是
A.热化学方程式中,如果没有注明温度和压强,则表示的反应热是在标况下测得的
B.化学能:2mol H原子>1mol H2分子
C.根据能量守恒定律,反应物总能量之和等于生成物总能量之和
D.运用盖斯定律也无法计算碳不完全燃烧时的反应热
15.利用ZnFe2O4/(Fe3O4,Zn)两步热化学循环制氢气系统如图所示,下列说法不正确的是
A.图中能量转化方式只有1种
B.两步总反应为2H2O2=H2↑+O2↑
C.氢能是一种清洁、高效、安全、可持续的新能源
D.H2生成步骤反应为3Zn+2Fe3O4+4H2O=ZnFe2O4+4H2↑
二、填空题
16.已知:
①
②
③
请回答下列问题:
(1)反应物的总能量大于生成物的总能量的是 (填标号)。
(2)表示硫化氢的燃烧热的热化学方程式为 。
(3)常温下,将由和组成的混合气体在足量氧气中充分燃烧,共放出的热量。
①混合气体中和的物质的量之比为 。
②混合气体中完全燃烧放出的热量为 。若用溶液完全吸收生成的,则消耗的物质的量为 ~ 。
17.(1)有关化学反应的能量变化如图所示。此反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。判断依据是 。
(2)CH4(g)+1.5O2(g)═CO(g)+2H2O(l)△H1=akJ/mol,则a ﹣564.3(填“>”、“<”、“=”)。
(3)已知2H2(g)+O2(g)═2H2O(l),△H=﹣572kJ/mol;H﹣H键的键能为436kJ/mol;O=O键的键能为498kJ/mol,则H2O分子中O﹣H键的键能为 kJ/mol。
18.Ⅰ.已知断裂某些共价键需要的能量如表:
断裂的共价键 O=O N≡N N-O
需要的能量/(kJ·mol-1) 498 945 630
(1)机动车发动机工作时会引发N2和O2的反应,该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,1 mol O2与1 mol N2的总能量比2 mol NO的总能量 (填“高”或“低”)。
(2)N2与O2合成NO的热化学方程式可以表示为N2(g)+O2(g)=NO(g) ΔH,则ΔH= 。
(3)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质硫和二氧化碳。已知:①CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0 kJ·mol-1;②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296.0 kJ·mol-1。该反应的热化学方程式为
(4)某氮肥厂含氮废水中的氮元素多以NH和NH3·H2O形式存在,处理过程中NH在微生物的作用下经过两步反应被氧化成NO,这两步反应过程中的能量变化如图所示:
1 mol NH(aq)全部被氧化成NO(aq)的热化学方程式是 。
19.已知:①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol
②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-543kJ/mol
③H2(g)+F2(g)=2HF(g)△H=-538kJ/mol
④H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-242kJ/mol
(1)以上四个反应中,属于放热反应的是 ,属于吸热反应的是 。
(2)由以上反应可知,等物质的量的N2H4(g)和H2(g)与足量的O2(g)反应,放出能量更多的是 (填“N2H4”或“H2”,下同);等质量的N2H4(g)和H2(g)与足量的O2(g)反应,放出能量更多的是 。
(3)由反应①和②可求:2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=- kJ/mol
(4)有人认为若用氟代替二氧化氮作氧化剂,则反应释放能量更大,由反应②、③、④可求:N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=- kJ/mol
20.(1)常温常压下,断裂1mol(理想)气体分子化学键所吸收的能量或形成1mol(理想)气体分子化学键所放出的能量称为键能(单位为kJ。mol-1)下表是一些键能数据(kJ·mol-1)
化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能
C—H 414 C—F 489 H—F 565 F—F 158
H-H 436 H-N 391
①根据键能数据计算以下反应的反应热△H:CH4(g)+4F2(g)﹦CF4(g)+4HF(g) △H=
②根据键能和反应热化学方程式N2(g)+H2(g) =NH3(g ) △H = —46 kJ·mol-1 计算N≡N的键能是
(2)已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
回答下列各问题:
①上述反应中属于放热反应的是 。
②H2的燃烧热为 ;C的燃烧热为 。
③燃烧10 g H2生成液态水,放出的热量为 。
④CO的燃烧热的热化学方程式为 。
(3)已知下列热化学方程式:2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s) △H1 = -702.2kJ/mol
2Hg(l)+O2(g)=2HgO (s) △H2 = -181.4 kJ/mol
由此可知Zn(s)+ HgO (s)= ZnO(s)+ Hg(l)的△H是
21.完成下列问题
(1)断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A-B键的键能。下表列出了一些化学键的键能E:
化学键 H-H O=O O-H
E/kJ·mol-1 436 x 463
请回答下列问题:
①下图表示某反应的能量变化关系,则此反应为 (填“吸热”或“放热”)反应,其中ΔH= (用含有a、b的关系式表示)。
②若上图示中表示反应H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-242 kJ·mol-1,则b= kJ·mol-1,x= kJ·mol-1。
(2)已知下列反应:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g ) ΔH=-566 kJ·mol-1
Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-266 kJ·mol-1
试回答:
①CO的燃烧热ΔH= 。
②在催化剂作用下,一氧化碳可与过氧化钠反应生成固体碳酸钠,该反应的热化学方程式为 。
22.已知下热化学方程式:
①H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) ⊿H1= —285.8 kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g) ⊿H2= —241.8kJ/mol
③C(s)+1/2O2(g) = CO(g) ⊿H3= —110.5kJ/mol
④C(s)+ O2(g) = CO2(g) ⊿H4= —393.5kJ/mol
回答下列问题:
(1)比较⊿H1,⊿H2,⊿H3,⊿H4的大小
(2)上述反应中属于放热的是
(3)H2的燃烧热为 ,C的燃烧热为
(4)燃烧10g H2生成液态水,放出的热量为
(5)CO的燃烧热为 ,其热化学方程式为
(6)分别燃烧1mol C,H2,CO;充分燃烧后它们放出的热量分别为Q1,Q2,Q3
试比较Q1,Q2,Q3的大小
23.(1) 20世纪30年代,Eyring和Pzer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的过渡态。如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图,说明这个反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,NO2和CO的总能量 (填“大于”、“小于”或“等于”) CO2和NO的总能量。
(2)已知拆开1molH-H键、lmol I- I、1mol H-I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、 299kJ.则由氢气和碘反应生成1mol HI需要 (填“放出”或“吸收”) kJ的热量.
(3)已知: H2(g)+O2(g)= H2O(g) ΔH = -241.8 kJ·mol-1,若1g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ,则反应H2(g)+O2(g)= H2O(l)的 ΔH = kJ·mol -1。氢气的燃烧热为 kJ·mol-1。
(4)乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料,它可以由绿色植物的秸秆制取,1.0g 乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367kJ热量,表示乙醇燃烧热的热化学方程式为
24.氮元素在工业应用上有重要地位,回答下列问题:
(1)理论研究表明,在101 kPa和298K下,异构化反应的能量变化如图。
①稳定性:HCN HNC(填“>”、“<”或“=”)。
②该异构化反应的△H=
(2)“长征2F”运载火箭使用N2O4和C2H8N2 (偏二甲册)作推进剂。12.0 g液态C2H8N2在液态N2O4中燃烧生成CO2、N2、H2O三种气体,放出510 kJ热量。该反应的热化学方程式为 。
(3)科学家用氮气和氢气制备肼,过程如下:
则 △H= kJ/mol(用含a、b、c的计算式表示)
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参考答案:
1.D
【详解】A.吸热反应与放热反应是由反应物和生成物分别具有的总能量决定,与反应条件没有必然联系,故A错误;
B.反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应,与反应条件无关,B错误;
C.当ΔH<0时,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,C错误;
D.吸热反应与放热反应是由反应物和生成物分别具有的总能量决定:反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应,生成物的总能量高于反应物的总能量的反应为吸热反应,故D正确;
答案选D。
2.D
【详解】A.由化学反应的反应热ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,可知,反应O3+O=2O2的ΔH=E3-E2,A项错误;
B.由化学反应的反应热ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,可知,反应O3+O=2O2的ΔH=E3-E2,B项错误;
C.依据图象得出E生成物的总能量<E反应物的总能量,反应O3+O=2O2为放热反应,C项错误;
D.由题给信息:O3+Cl=ClO+O2 ΔH1 ①和ClO+O=Cl+O2 ΔH2 ②,根据盖斯定律,①+②得反应O3+O=2O2,则反应的ΔH=ΔH1+ΔH2,D项正确;
答案选D。
3.A
【详解】A.具有的总能量大于具有的总能量,则,具有的总能量大于具有的总能量,则,所以,A项正确;B项错误;
C.根据盖斯定律,由②-③得 ,所以1 mol溴蒸气转化为1 mol液态溴需要放出的热量,选项中没有指明溴蒸气的物质的量,C项错误;
D.由 可知,和反应生成时放出的热量,D项错误。
故选A。
4.B
【详解】A.反应④是两个I(g)原子间形成共价键,放出热量,所以焓变小于0,A正确;
B.HClI是第一个反应的产物,而不是第一个反应的反应物,所以不是上述总反应的催化剂,B不正确;
C.四步反应中,只有反应①的速率慢,所以总反应的速率由反应①的速率决定,C正确;
D.正逆反应的活化能之差即为该反应的焓变,所以正反应活化能Ea1与逆反应活化能Ea2之差为a kJ·mol-1,D正确;
故选B。
5.C
【详解】A.金属与酸的反应、中和反应为放热反应,氢氧化钡晶体和氯化铵固体的反应为吸热反应,即(a)、(c)所涉及的反应是放热反应,A错误;
B.相同质量的铝片和铝粉与酸反应放出的热量相同,B错误;
C.铁制搅拌器导热效果好,会损失部分热量,导致测定的放出的热量数值偏小,C正确;
D.氢氧化钠固体溶于水放热,测定的数值偏大,D错误;
故选C。
6.C
【详解】A、化学反应伴随物质变化的同时一定伴随能量变化,故A正确;
B、旧键断裂的过程是需要吸收能量的过程,即断开物质中化学键需要吸收能量,故B正确;
C、化学反应的吸放热和反应的条件无关,有的吸热反应是无条件的,如氯化铵和氢氧化钡晶体之间的反应,故C错误;
D、化学反应中能量变化的大小与反应物的质量成正比例关系,故D正确;
综上所述,本题选C。
7.A
【分析】由反应热的计算公式可知,酸碱反应的中和热计算时,至少需要的数据有:比热容c,酸的浓度和体积、碱的浓度和体积,反应前后温度变化△T,然后计算出反应后溶液的质量、生成水的物质的量。
【详解】根据分析可知,酸碱反应的中和热计算时,至少需要的数据有:比热容c,酸的浓度和体积、碱的浓度和体积,反应前后温度变化△T,然后计算出反应后溶液的质量、生成水的物质的量,故选A。
8.A
【详解】A.依据焓变数据可知,2ΔH1≈ΔH2,只能说明双键之间的能量差,无法说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比,故A错误;
B.依据焓变数据可知,ΔH2<ΔH3,能量越低越稳定,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定,故B正确;
C.依据焓变数据可知,3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键,故C正确;
D.依据焓变数据可知,ΔH4-ΔH3>0,能量越低越稳定,说明苯分子比稳定,故D正确;
故选A。
9.D
【详解】A、相同条件下的同一可逆反应,正逆反应反应热数值相等,符号相反,0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,生成的氨气的物质的量小于1mol,所以2mol氨气分解,吸收的热量大于38.6kJ,选项A错误;
B、酸碱中和反应是放热反应,正确的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,选项B错误;
C、选项中的方程式未标注物质聚集状态,不符合热化学方程式书写原则,选项C错误;
D、S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-269.8kJ mol-1(反应热)符合热化学方程式书写原则,选项D正确。
答案选D。
10.B
【详解】36 g 水的物质的量,水中的H元素全部来源于H2,则n(H2)=2mol,设混合气中CO的物质的量为n,根据题意列方程为:kJ/mol×2+kJ/mol×nmol=1138kJ解得:n=2mol,所以混合气体中CO与H2的体积比即物质的量之比为2 :2 =1:1,故选:B。
11.D
【详解】a g乙醇与足量钠反应能生成 5.6L(标准状况气体物质的量为0.25mol),根据,说明a g乙醇物质的量为0.5mol,根据298K时,燃烧a g乙醇(液态)生成气体和液态,放出热量为Q,则1mol乙醇(液态)生成气体和液态,放出热量为2Q,其热化学方程式 ,故D正确。
综上所述,答案为D。
12.D
【详解】A.该反应的ΔH<0,为放热反应,故A项错误;
B.反应物的状态不会改变反应的焓变,因此△H不变,故B项错误;
C.3.2 g O2的物质的量为0.1mol,由反应的方程式可知,当消耗3.2g O2时,转移的电子数为0.4NA,故C项错误;
D.燃烧热是指1mol纯物质燃烧生成稳定化合物放出的热量,由2Be(s)+O2(g)=2BeO(s)△H=-1087.2kJ·mol-1可知,Be(s)的燃烧热△H=-543.6 kJ·mol-1,故D项正确;
故答案为D。
13.D
【详解】A.表示燃烧热的热化学方程式中,水应是液态,A错误;
B.碳完全燃烧的产物为CO2而不是CO,B错误;
C.表示燃烧热的热化学方程式中,可燃物的系数应为1,C错误;
D.该热化学方程式可知表示1mol C6H12O6(s)完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,即燃烧热,D正确;
综上所述答案为D。
14.B
【详解】A.热化学方程式中,如果没注明温度和压强,则表示的是在通常状况下测得的反应热,而不是标准状况,A说法错误;
B.由H转化为H2时要形成化学键,会放出热量,B说法正确;
C.反应中都存在吸热和放热的过程,反应物总能量之和与生成物总能量之和不可能相等,C说法错误;
D.运用盖斯定律可以通过C、CO的完全燃烧,间接计算碳不完全燃烧时的反应热,D说法错误;
答案为B。
15.A
【详解】A.利用ZnFe2O4/(Fe3O4,Zn)两步热化学循环制氢气和氧气,能量转化形式有两种,制氧气过程太阳能转化为化学能,制氢气过程热能转化为化学能,选项A错误;
B.ZnFe2O4/(Fe3O4,Zn)可以看成催化剂,总反应是水分解反应,选项B正确;
C.氢气燃烧热量高、无污染、可再生,选项C正确;
D.氢气是由Fe3O4、Zn还原水制得,配平方程式可得3Zn+2Fe3O4+4H2O=ZnFe2O4+4H2↑,选项D正确;
答案选A。
16.(1)①③
(2)
(3) 1:1 841.8 1.5 3
【详解】(1)放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量, H<0为放热反应,即选①③;
(2)根据盖斯定律,反应①+②+③可得硫化氢的燃烧热的热化学方程式为;
(3)1mol在足量氧气中充分燃烧放出285.8kJ能量,1mol充分燃烧放出561.2kJ能量,假设混合气体中含xmol、ymol,可得2x+34y=54、285.8x+561.2y=1270.5,解得x=1.5,y=1.5,
①混合气体中和的物质的量之比为1.5:1.5=1:1;
②混合气体中完全燃烧放出的热量为1.5mol×561.2kJ/mol=841.8kJ;1.5反应生成1.5mol,根据2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O,则消耗的物质的量为1.5mol~3molNaOH。
17. 放热 反应物的总能量大于生成物的总能量 < 485.5
【详解】(1)由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为放热反应;判断依据是反应物的总能量大于生成物的总能量;
故答案为:放热;反应物的总能量大于生成物的总能量;
(2)从气态到液态放热,故CH4(g)+1.5O2(g)═CO(g)+2H2O(l)△H1=akJ/mol,放出的热量大于564.3kJ,则a<﹣564.3,故答案为:<;
(3)设H2O分子中O﹣H键的键能为xKJ,则2molH2O中含有4molO﹣H,其总键能为4xkJ;
△H=反应物的总键能﹣生成物的总键能,即﹣572kJ/mol=436kJ/mol×2+498kJ/mol﹣4x,
所以x=485.5,即H2O分子中O﹣H键的键能为485.5kJ/mol,故答案为:485.5。
18. 吸热 低 +91.5 kJ·mol-1 2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) H=-270 kJ·mol-1 NH(aq)+2O2(g)=NO(aq)+H2O(l)+2H+(aq) H=-346 kJ·mol-1
【详解】(1)由表中数据可知,断裂1 mol O=O键和1 mol N≡N键需要吸收的总能量为(498+945) kJ=1443 kJ,形成2 mol N-O键放出的总能量为2×630 kJ=1260 kJ,吸收的能量多于放出的能量,则该反应是吸热反应,由此可知,1 mol O2与1 mol N2的总能量小于比2 mol NO的总能量;
(2)化学反应焓变=反应物总键能-生成物总键能,因此N2(g)+O2(g)=NO(g)ΔH=(945+498) kJ/mol-630 kJ/mol=+91.5 kJ/mol;
(3)①CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0 kJ·mol-1,②S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-296.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①×2-②可得CO、SO2在催化剂作用下转化为单质硫和二氧化碳的热化学方程式2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) H=(-283.0 kJ·mol-1)×2-(-296.0 kJ·mol-1)=-270 kJ·mol-1;
(4)由图象可知,第一步反应的热化学方程式为(aq)+O2(g)=(aq)+H2O(l)+2H+(aq) ΔH=-273 kJ·mol-1,第二步反应的热化学方程式为(aq)+O2(g)=(aq)ΔH=-73 kJ·mol-1,将两步反应相加得到反应:NH(aq)+2O2(g)=NO(aq)+H2O(l)+2H+(aq) H=(-273 kJ·mol-1)+(-73 kJ·mol-1)=-346 kJ·mol-1。
19. ②③④ ① N2H4 H2 1153.7 1135
【详解】(1)由热化学方程式可知,反应①的△H>0,属于吸热反应,反应②、③、④的△H<0,属于放热反应,故答案为:②③④;①;
(2)由热化学方程式可知,1mol N2H4与足量的O2(g)反应,放出热量为543kJ,1molH2与足量的O2(g)反应,放出热量为242kJ,则等物质的量的N2H4(g)和H2(g)与足量的O2(g)反应,放出能量更多的是N2H4;1gN2H4与足量的O2(g)反应,放出热量为543kJ×≈17 kJ,1gH2与足量的O2(g)反应,放出热量为242kJ×=121kJ,则质量的N2H4(g)和H2(g)与足量的O2(g)反应,放出能量更多的是H2,故答案为:N2H4;H2;
(3)由盖斯定律可知,②×2—①可得热化学方程2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=(-543kJ/mol)×2—(+67.7kJ/mol)=—1153.7kJ/mol,故答案为:1153.7;
(4)由盖斯定律可知,②+③×2—④×2可得热化学方程N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)则△H=(-543kJ/mol)+(-538kJ/mol) ×2—(-242kJ/mol)×2=1135 kJ/mol,故答案为:1135。
20. -1928kJ/mol 946kJ/mol ①②③④ 285.8 kJ·mol-1 393.5 kJ·mol-1 1429kJ CO(g)+O2(g)═CO2(g)ΔH=-283.0kJ/mol -260.4kJ mol-1
【详解】(1)①焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,所以该反应的ΔH=414kJ/mol×4+158kJ/mol×4)-(489kJ/mol×4+565kJ/mol×4)=-1928kJ/mol;
②设N≡N的键能为a kJ/mol,则有ΔH=×a kJ/mol+×436kJ/mol-3×391=-46kJ/mol,解得:x=946kJ/mol;
(2)①焓变小于0的化学反应为放热反应,所以属于放热反应的是①②③④;
②氢气的燃烧热即1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,根据热化学方程式①可知氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1;同理根据热化学方程式④可知C的燃烧热为393.5 kJ·mol-1;
③10g氢气的物质的量为5mol,根据热化学方程式①可知燃烧10 g H2生成液态水,放出的热量为285.8kJ/mol×5mol=1429kJ;
④根据盖斯定律由④-③可得CO的燃烧热的热化学方程式为CO(g)+O2(g)═CO2(g)ΔH=(-393.5 kJ/mol)-(-110.5 kJ/mol)=-283.0kJ/mol;
(3)依次给两个热化学方程式编号为①、②,则根据盖斯定律:(①-②)×即可得:Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH 3=(-702.2+181.4)×kJ mol-1=-260.4kJ mol-1。
21.(1) 放热 (a-b)kJ/mol 926 496
(2) -283kJ/mol CO(g)+Na2O2(s)=Na2CO3(s) H=-549kJ/mol
【详解】(1)①根据图像可知,反应物总能量大于生成物总能量,说明该反应为放热反应,即ΔH<0,ΔH=(a-b)kJ/mol,故答案为放热;(a-b)kJ/mol;
②根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=(436+×x-2×463)kJ/mol=-242kJ/mol,解得x=496,b代表氢原子和氧原子形成1mol气态水时放出的热量,即b为2×463=926;故答案为926;496;
(2)①CO的燃烧热指1molCO完全生成CO2时放出的热量,因此CO的燃烧热为=283kJ/mol,ΔH=-283kJ/mol;故答案为-283kJ/mol;
②CO与过氧化钠反应生成固体碳酸钠,a.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g),b.Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+O2(g),根据盖斯定律,得出有,CO与过氧化钠生成固体碳酸钠的ΔH=×[(-566)+2×(-266)]kJ/mol=-549kJ/mol,该反应的热化学方程式为CO(g)+Na2O2(s)=Na2CO3(s) ΔH=-549kJ/mol;故答案为CO(g)+Na2O2(s)=Na2CO3(s) ΔH=-549kJ/mol。
22. ⊿H3>⊿H2>⊿H1>⊿H4 ①②③④ ⊿H=—285.8 kJ/mol或285.8 kJ/mol ⊿H=—393.5kJ/mol或393.5kJ/mol 1429 kJ 283kJ/mol或⊿H= —283kJ/mol CO (g) +1/2O2(g) = CO2(g) ⊿H=—283kJ/mol Q1>Q2>Q3
【分析】(1)⊿H <0,放出的热量越多, ⊿H越小;
(2)⊿H <0为放热反应;
(3)燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧(生成二氧化碳和液态水)时放出的热量;
(4)据热化学方程式①解答;
(5)据反应③④,利用盖斯定律解答;
(6)据已知反应①④和(5)问解答。
【详解】(1) 四个反应均为放热反应,放出的热量越多, ⊿H越小;据题给数据可以知道, ⊿H3>⊿H2>⊿H1>⊿H4;
因此,本题正确答案是: ⊿H3>⊿H2>⊿H1>⊿H4;
(2)上述反应都是⊿H <0的反应,都是放热反应;
因此,本题正确答案是:①②③④;
(3)氢气的燃烧热是指1mol氢气燃烧生成液态水时放出的热量,C的燃烧热是指1molC燃烧生成二氧化碳时放出的热量,结合反应①④可以知道,氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol,C的燃烧热为: 393.5kJ/mol;
因此,本题正确答案是: ⊿H=-285.8 kJ/mol 或285.8 kJ/mol;⊿H=-393.5kJ/mol或 393.5kJ/mol;
(4)据反应①可以知道,2g氢气燃烧生成液态水放热285.8 kJ/mol,则10g氢气燃烧生成液态水放热285.8×10/2=1429 kJ;
因此,本题正确答案是: 1429 kJ;
(5)已知③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ⊿H3=-110.5kJ/mol;④C(s)+O2(g) =CO2(g) ⊿H4=-393.5kJ/mol,据盖斯定律④-③得: CO(g)+1/2O2 (g) =CO2 (g) ⊿H=-283kJ/mol;所以一氧化碳的燃烧热为283kJ/mol或⊿H=-283kJ/mol;
因此,本题正确答案是: 283kJ/mol或⊿H= -283kJ/mol; CO (g) +1/2O2 (g)= CO2 (g) ⊿H=-283kJ/mol;
(6)充分燃烧,是指H生成液态水,C生成二氧化碳,结合已知反应①④和CO燃烧的热化学方程式可以知道:Q1>Q2>Q3;
因此,本题正确答案是: Q1>Q2>Q3。
23. 放热 大于 放出 5.5 - 285.8 285.8 C2H5OH(1) +3O2(g) = 2CO2(g) +3H2O(1) ΔH= - 62.882 kJ·mol-1
【详解】(1)从图可以看出,反应物的总能量大于生成物的总能量,而当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应为放热反应;
(2)在反应H2+I22HI中,断裂1molH-H键、1molI-I键共吸收的能量为:1×436kJ+1×151kJ=587kJ,生成2molHI,共形成2molH-I键,放出的能量为:2×299kJ=598kJ,吸收的能量<放出的能量,则该反应为放热反应;放出的热量为598kJ-587kJ=11kJ,所以由氢气和碘反应生成1molHI需要放出的热量为=5.5kJ;
(3)1molH2(g)完全燃烧生成1molH2O时放出的热量为241.8kJ+2.444kJ×18≈285.8kJ,故ΔH=-285.8kJ/mol;燃烧热是1mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,根据题意,燃烧热为285.8kJ/mol;
(4)1.0g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367kJ热量,则1mol乙醇完全燃烧生成液态水放出的热量为1.367kJ×46=62.882kJ,乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(1) +3O2(g) = 2CO2(g) +3H2O(1) ΔH= - 62.882 kJ/mol;
24.(1) > +59.3
(2) △H=-2550 kJ/mol
(3)(-a+b+c)
【详解】(1)①物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强。根据图示可知物质含有的能量:HNC>HCN,所以物质的稳定性:HCN>HNC;
②根据图示可知HCN比HNC的能量低59.3 kJ,故该异构化反应的△H=+59.3 kJ/mol;
(2)12.0 g C2H8N2的物质的量n(C2H8N2)=,液态C2H8N2与液态N2O4反应产生N2、CO2气体及液态H2O,反应的化学方程式为:C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l),0.2 mol C2H8N2反应放出热量510 kJ,则1 mol C2H8N2反应放出热量Q=510 kJ×=2550 kJ,故该反应的热化学方程式为:C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l) △H=-2550 kJ/mol;
(3)已知:①
②
③
根据盖斯定律,将①+②-③,整理可得热化学方程式: △H=(-a+b+c) kJ/mol