高中化学 第一章 化学反应与能量单元质量评估（一）新人教版选修4

1、第一章 化学反应与能量单元质量评估（一）(90分钟100分)第卷(选择题,共45分)一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分)1.氢能是一种高效洁净的新能源,用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。氢能具有的优点包括()原料来源广易燃烧、热值高储存方便制备工艺廉价易行A.B.C.D.【解析】选A。氢能易燃烧、热值高,原料来源广;但储存困难、制备成本高,正确,选A。【补偿训练】下列关于能量转换的认识中不正确的是()A.电解水生成氢气和氧气时,电能转化成化学能B.煤燃烧时化学能主要转变成热能C.电池将化学能转化为电能D.白炽灯工作时电能全部转变成光能【解析】选D。白炽灯工作时会发热,所以电能还

2、转化为热能。2.(2016长春高二检测)下列关于反应能量的说法正确的是()A.Zn(s)+CuSO4(aq)ZnSO4(aq)+Cu(s)H=-216 kJmol-1,则反应物的总能量大于生成物的总能量B.若一定条件下,ABH0,说明A物质比B物质稳定C.101 kPa时,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1,则H2的燃烧热为571.6 kJmol-1D.H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3 kJmol-1,含1 mol NaOH的溶液与含0.5 mol H2SO4的浓硫酸混合后放出57.3 kJ的热量【解析】选A。H0表示放热反应,H0表示

3、吸热反应,HH2H1B.H1H3H2C.H1H2H3D.H2H1H3【解析】选A。由于水蒸气转化为液态水时放热,故第二个反应放出热量比第三个多,H2S完全燃烧的产物为SO2,故第一个反应放出热量最多,H大小相反。13.(2014重庆高考)已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=akJmol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJmol-1HH、OO和OH键的键能分别为436 kJmol-1,496 kJmol-1和462 kJmol-1。则a为()A.-332B.-118C.+350D.+130【解析】选D。已知热化学方程式C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(

4、g)H=akJmol-1,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJmol-1,则根据盖斯定律可知-2即得到热化学方程式O2(g)+2H2(g)2H2O(g)H=-(220+2a)kJmol-1。由于反应热等于断键吸收的能量与形成新化学键所放出的能量的差值,则496 kJmol-1+2436 kJmol-1-22462 kJmol-1=-(220+2a)kJmol-1,解得a=+130,选D。14.用CH4催化还原NOx,可以消除氮氧化物的污染。例如,CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-574 kJmol-1CH4(g)+4NO(g)2N2(g

5、)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1 160 kJmol-1下列说法不正确的是()A.若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气,放出的热量为173.4 kJB.由反应可推知:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)H-574 kJmol-1C.反应转移的电子数相同D.反应中当4.48 L CH4完全反应时转移的电子总数为1.60 mol【解析】选D。根据盖斯定律,(+)得到如下热化学方程式:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-867 kJmol-1,标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mo

6、l,放出的热量为0.2 mol867 kJmol-1=173.4 kJ;由于液态水生成气态水需要吸收热量,所以生成液态水的反应放出的热量多,放热越多,则H越小,即H-574 kJmol-1;反应中1 mol CH4完全反应时转移的电子总数为8 mol,4.48 L CH4的物质的量无法求算,因为没有指明气体的温度和压强。15.(能力挑战题)发射卫星的运载火箭常用的燃料有液氢和液氧,已知下列热化学方程式:H2(g)+O2(g)H2O(l)H1=-285.8 kJmol-1H2(g)H2(l)H2=-0.92 kJmol-1O2(g)O2(l)H3=-6.84 kJmol-1H2O(l)H2O(g

7、)H4=+44.0 kJmol-1则反应H2(l)+O2(l)H2O(g)的反应热H为()A.+237.46 kJmol-1B.-474.92 kJmol-1C.-118.73 kJmol-1D.-237.46 kJmol-1【解析】选D。根据盖斯定律,将反应-+可得目标反应方程式,其反应热H=H1-H2-H3+H4=-237.46 kJmol-1。第卷(非选择题,共55分)二、非选择题(本题包括6小题,共55分)16.(8分)煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气,它由煤炭与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气。(1)试写出制取水煤气的主要反应的化学方程式:_。(2)液化石油气的主要成分是丙烷,

8、丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H=-2 219.9 kJmol-1已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO(g)+O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJmol-1相同物质的量的C3H8和CO燃烧,产生的热量比值约为_。(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1相同质量的氢气和丙烷燃烧,产生的热量比值约为_。(4)氢气是未来的能源,除产生的热量多之外,还具有的优点是_。【解析】(1)由题意“它由煤炭与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气”及“煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气”知反

9、应方程式为C+H2O(g)CO+H2。(2)相同物质的量的C3H8和CO燃烧,产生的热量比值为2 219.9283.07.84。(3)相同质量的氢气和丙烷燃烧产生的热量之比为(285.8 kJmol-1)(2 219.9 kJmol-1)2.83。答案:(1)C+H2O(g)CO+H2(2)7.84(3)2.83(4)来源丰富,产物无污染等17.(10分)(1)中和热测定的实验中,用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、_、_。(2)量取反应物时,取50 mL 0.50 molL-1的盐酸,还需加入的试剂是_(填序号)。A.50 mL 0.50 molL-1NaOH溶液B.50 mL 0.55 molL

10、-1NaOH溶液C.1.0 g NaOH固体(3)由甲、乙两人组成的实验小组,在同样的实验条件下,用同样的实验仪器和方法进行两组测定中和热的实验,实验试剂及其用量如下表所示。反应物起始温度t1/终了温度t2/中和热/kJmol-1A.1.0 molL-1HCl溶液50 mL、1.1 molL-1NaOH溶液50 mL13.0H1B.1.0 molL-1HCl溶液50 mL、1.1 molL-1NH3H2O溶液50 mL13.0H2甲在实验之前预计H1=H2。他的根据是_;乙在实验之前预计H1H2,他的根据是_。实验测得的温度是:A的起始温度为13.0、终了温度为19.8;B的起始温度为13.0

11、、终了温度为19.3。设充分反应后溶液的比热容c=4.184 J(g)-1,忽略实验仪器的比热容及溶液体积的变化,则H1=_;H2=_。(已知溶液密度均为1 gcm-3)【解析】(1)中和热测定实验中用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒。(2)所用NaOH溶液的浓度要略大于盐酸的浓度。(3)根据H=-计算,其中n(H2O)=0.050 mol。答案:(1)环形玻璃搅拌棒量筒(2)B(3)A、B中酸与碱的元数、物质的量浓度、溶液体积都相同NaOH是强碱,NH3H2O是弱碱,弱碱电离吸热-56.9 kJmol-1-52.7 kJmol-118.(10分)已知:CaCO3(s)CaO(

12、s)+CO2(g)H=+177.7 kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJmol-1CO(g)+O2(g)CO2(g)H=-283 kJmol-1C(s)+H2O(s)CO(g)+H2(g)H=-131.3 kJmol-1HNO3(aq)+NaOH(aq)NaNO3(aq)+H2O(l)H=-57.3 kJmol-1H2SO4(g)+NaOH(l)Na2SO4(l)+H2O(l)H=-57.3 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-517.6 kJmol-1(1)上述热化学方程式中,不正确的有_,不正确的理由分别为_;(2)根据上述信息,写出C

13、转化为CO的热化学方程式:_。(3)上述反应中,表示燃烧热的热化学方程式有_,表示中和热的热化学方程式有_(填序号)。【解析】(1)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H=+177.7 kJ,反应焓变单位为kJmol-1,故错误;C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJmol-1,符合热化学方程式的书写方法,故正确;CO(g)+O2(g)CO2(g)H=-283 kJmol-1,符合热化学方程式的书写方法,故正确;C(s)+H2O(s)CO(g)+H2(g)H=-131.3 kJmol-1,水不是固体,故错误;HNO3(aq)+NaOH(aq)NaNO3(aq) +H2O(

14、l)H=-57.3 kJmol-1,符合热化学方程式的书写方法,故正确;H2SO4(g)+NaOH(l)Na2SO4(l)+H2O(l)H=-57.3 kJmol-1,除水的状态其余状态为“aq”,故错误;2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-517.6 kJmol-1,符合热化学方程式的书写方法,故正确。(2)由-得C(s)+O2(g)CO(g)H=-393.5 kJmol-1-(-283 kJmol-1)=-110.5 kJmol-1。(3)燃烧热是指1 mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,表示燃烧热的热化学方程式有;中和热是强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol水

15、时放出的热量,表示中和热的热化学方程式有。答案:(1)焓变单位应为kJmol-1,反应物的状态标注错误,除水的状态其余状态应为“aq”(2)C(s)+O2(g)CO(g)H=-110.5 kJmol-1(3)19.(11分)(1)丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题:如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图,请在图中的括号内填入“+”或“-”。写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:_。二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ的热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和

16、液态水共放出1 645 kJ的热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为_。(2)盖斯定律认为:不管化学反应是一步完成或分步完成的,整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题:已知:H2O(g)H2O(l)H1=-Q1kJmol-1C2H5OH(g)C2H5OH(l)H2=-Q2kJmol-1C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)H3=-Q3kJmol-1若使23 g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为_kJ。碳(s)在氧气供应不充分时,生成CO的同时还生成部分CO2,因此无法通过实验直接测得反应C(s)+O2(g)CO(g)的H。

17、但可设计实验,利用盖斯定律计算出该反应的H,计算时需要测得的实验数据有_。【解析】(1)因反应物能量高于生成物能量,故该反应为放热反应,H0,所以该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量。反应时,反应物就需要吸收能量转化为生成物。一般来说,吸热反应在发生时,需要加热,而且丙烷(烷烃)是一种常温下能稳定存在的物质,所以可判断丙烷分解为丙烯和氢气的反应是需要加热这一条件的。(3)由盖斯定律推知:-a=b+()+(),即2b=c+d-2a。答案:(1)等于(2)小于吸收加热(3)2b=c+d-2a20.(8分)(2016曲靖高二检测)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓

18、变,并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。(1)实验测得,5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式:_。(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的断裂和生成物的化学键的形成过程。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。已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=akJmo。试根据表中所列键能数据计算a的数值:_。化学键HHNHNN键能/kJmol-1436391945(3)依据盖斯定律可以对

19、某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知:C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2=-571.6 kJmol-12C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H3=-2 599 kJmol-1根据盖斯定律,计算298 K时由C(石墨,s)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变:_。【解析】(1)5 g CH3OH(l)充分燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出113.5 kJ的热量,则1 mol CH3OH充分燃烧时,放出的热量为113.5 kJ=726.4 kJ,故其燃烧的热

20、化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-726.4 kJmol-1,或2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)H=-1 452.8 kJmol-1。(2)H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=3436 kJmol-1+945 kJmol-1-6391 kJmol-1=-93 kJmol-1,故a的值为-93。(3)由题意知,需求算下述反应的焓变:2C(石墨,s)+H2(g)C2H2(g)H,由盖斯定律,(4+-)/2得:2C(石墨,s)+H2(g)C2H2(g)H=2H1+-则H=kJmol-1=+226.7 kJmol-1。答案:(1

21、)2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)H=-1 452.8 kJmol-1(2)-93(3)H=+226.7 kJmol-1【方法规律】书写热化学方程式口诀热化方程要点多,漏掉一点分不得;标清状态配好平,焓变正负千焦摩;系数反热成正比,反应变向焓变号。21.(8分)(能力挑战题)能源危机是当前全球性的问题,“开源节流”是应对能源危机的重要举措。(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是_(填序号)。a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料d.减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,氧气充足时燃烧生成二氧