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文档简介
第一章化学反应的热效应学情检测一、选择题1.下列反应中能量变化与其它不同的是()A.活泼金属与酸的置换反应 B.酒精燃烧C.酸碱中和反应 D.红热木炭与水蒸气反应2.下列关于能量和反应热的说法,正确的是()A.反应热都能用实验方法测量B.任何反应中的能量变化都表现为热量变化C.焓变和反应热是同一概念D.水蒸气到水是放热过程,但不属于放热反应3.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是()A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.水汽化需要吸收能量,所以水汽化属于吸热反应C.对于吸热反应,生成物总能量一定低于反应物总能量D.X(s)=Y(s)是放热反应,则Y比X稳定4.化学反应不仅有物质的变化还伴随能量的变化,下列说法错误的是()A.已知3H2(g)+B.热化学方程式和化学方程式的化学计量数的意义相同C.常温常压下,1molS(s)完全燃烧比1molS(g)完全燃烧时的焓变大D.2H25.下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是()A.普通锌锰电池B.冶炼金属钠C.太阳能电池D.天然气燃烧A.A B.B C.C D.D6.已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-Q1kJ·mol-1H2(g)+12O2(g)=H2O(g)ΔH=-12Q2H2(g)+12O2(g)=H2O(l)ΔH=-12Q3常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标准状况),经完全燃烧后恢复到室温,则放出的热量(单位:kJ)为()A.0.4Q1+0.05Q3 B.0.4Q1+0.05Q2C.0.4Q1+0.1Q3 D.0.4Q1+0.2Q27.下列图示与对应的叙述相符的是()A.图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化B.图2表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)的影响,甲的压强比乙的压强大C.图3表示A、B两物质的溶解度随温度变化的情况,将t1℃时A、B的饱和溶液分别升温至t2℃时,溶质的质量分数B>AD.图4表示常温下,稀释HA、HB两种酸的稀溶液时,溶液pH随加水量的变化,则NaA溶液的pH小于同浓度的NaB溶液的pH8.已知:H2(g)+12O2(g)=H2CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ/mol.现有H2与CH4的混合气体112L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热2938.75kJ。原混合气体中H2与CH4的质量之比大约是()A.1∶1 B.1∶8 C.1∶4 D.1∶169.水煤气的主要成分为CO和H2,工业上常利用CH4和H2O在催化剂和一定条件下来制备水煤气原理为CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H>0。下列条件中最适宜工业生产水煤气的是()A.温度为25℃,压强为50kPa B.温度为25℃,压强为101kPaC.温度为500℃,压强为1000kPa D.温度为800℃,压强为250kPa10.101kPa时,下列热化学方程式中的∆H可用来表示燃烧热的是()A.4FeS2B.C8C.H2D.1211.由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.反应生成1molN2时转移4mole-B.反应物能量之和大于生成物能量之和C.N2O(g)+NO(g)=N2(g)+NO2(g)ΔH=-139kJ·mol-1D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和12.MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):M2+(g)+CO32−(g)→△H2M²+(g)+O²↑△H1↓△H3MCO3(S)→△HMO(s)+CO2已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是()A.△H1(MgCO3)>△H1(CaCO3)>0B.△H2(MgCO3)=△H2(CaCO3)>0C.△H1(CaCO3)-△H1(MgCO3)=△H3(CaO)-△H3(MgO)D.对于MgCO3和CaCO3,△H1+△H2>△H3二、非选择题13.某实验小组用100mL0.50mol·L-1NaOH溶液与100mL0.55mol·L-1盐酸进行中和热的测定。装置如图所示。回答下列问题:(1)若实验共需要400mLNaOH溶液,实验室在配制该溶液时,则需要称量NaOH固体g。(2)图中装置缺少的仪器是。(3)盐酸稍过量的原因是。(4)碎泡沫塑料及泡沫塑料板的作用是。(5)若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应,则测得的中和热(ΔH)(填“偏大”“偏小”或“不变”),其原因是。(6)请填写下表中的平均温度差:实验次数起始温度T1/℃终止温度T2/℃平均温度差(T2-T1)/℃HClNaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4(7)若测得该反应放出的热量为2.865kJ,请写出盐酸与NaOH溶液反应的中和热的方程式:。14.化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cρV(1)盐酸浓度的测定:移取20.00mL待测液,加入指示剂,用0.5000mol⋅L−1NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH①上述滴定操作用到的仪器有。A.B.C.D.②该盐酸浓度为mol⋅L(2)热量的测定:取上述NaOH溶液和盐酸各50mL进行反应,测得反应前后体系的温度值(°C)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为J(c和ρ分别取(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq)=FeS序号反应试剂体系温度/°C反应前反应后i0.20mol⋅L−11.20gFe粉abii0.56gFe粉ac①温度:bc(填“>”“<”或“=”)。②ΔH=(选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应A:Fe(s)+Fe查阅资料:配制Fe2(S提出猜想:Fe粉与Fe2(S验证猜想:用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH实验小结:猜想成立,不能直接测反应A的焓变。教师指导:鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。优化设计:乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。该方案为。(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用。15.(1)在101kPa时,H2在1molO2中完全燃烧生成2mol液态水,放出571.6kJ的热量,请写出H(2)已知1g碳粉在氧气中完全燃烧放出的热量是32.8kJ,试写出相关的热化学方程式。(3)已知在常温常压下:①2CH②2CO(g)③H写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:(4)将0.4molNH3和①T2℃下,5min内该反应的平均反应速率②若不考虑催化剂的影响,5min时T1℃下和T3℃下逆反应速率较快的为(填“T1℃16.白磷、红磷是磷的两种同素异形体,在空气中燃烧得到磷的氧化物,空气不足时生成P4O6,空气充足时生成P4O10。回答下列问题:(1)已知298K时,白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式如下:P4(白磷,s)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2kJ•mol-1P(红磷,s)+54O2(g)=14P4O10(s)△H2则该温度下,白磷转化为红磷的热化学方程式为。(2)已知298K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4(白磷,s)+3O2(g)=P4O6(s)△H=-1638kJ•mol-1。在某密闭容器中加入62g白磷和50.4L氧气(标准状况),控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为,反应过程中放出的热量为kJ(保留2位小数)。
答案解析部分1.【答案】D【解析】【解答】活泼金属与酸的置换反应是放热反应;酒精燃烧是放热反应;酸碱中和反应是放热反应;红热木炭与水蒸气反应是吸热反应,因此D选项与其他选项的能量变化不同,故D符合题意;故答案为:D。
【分析】归纳常见的放热反应、吸热反应判断。2.【答案】D【解析】【解答】A.并非所有反应热都能用实验方法测量,有些反应进行程度不易控制如工业制氨气的反应为可逆反应,该反应的反应热需利用盖斯定律进行计算,A项不符合题意;B.化学反应中的能量变化除可表现为热能,还通常可转化为光能和电能等,B项不符合题意;C.焓变是恒压时的反应热,如一个化学反应在标况下开始进行,反应完全后又回到标况下,整个过程的反应热就是焓变,因此焓变是一种特殊的反应热,C项不符合题意;D.水蒸气到水会释放能量,因此该过程为放热过程,因没有新物质生成,因此不属于化学反应,D项符合题意;故答案为:D。
【分析】A.有些化学反应的反应热不能通过测量的方法得到;
B.能量的变化可能是热量的变化,也可能是光、电等形式;
C.焓变是一种特殊的反应热;
D.水蒸气变为液态水没有新物质的生成,属于物理变化。3.【答案】D【解析】【解答】A.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,比如碳燃烧需要加热,但该反应为放热反应,故A不符合题意;B.水汽化需要吸收能量,所以水汽化属于吸热过程,不是吸热反应,故B不符合题意;C.对于吸热反应,生成物总能量一定高于反应物总能量,故C不符合题意;D.X(s)=Y(s)是放热反应,根据能量越低越稳定得到Y比X稳定,故D符合题意。故答案为:D。
【分析】A.需要加热的反应可能为吸热反应也可能为放热反应;
B.吸热反应和放热反应争对的是化学反应;
C.吸热反应生成物的总能量高于反应物的总能量。4.【答案】B【解析】【解答】A.正反应放热,则逆反应一定吸热,故A不符合题意;B.热化学方程式的化学计量数只表示物质的量的关系,而化学方程式的化学计量数可以表示个数,故B符合题意;C.同种物质的气态能量高于固态能量,因此1molS(g)完全燃烧时放出的热量比1molS(s)完全燃烧放出的热量多,放热越多焓变越小,故C不符合题意;D.反应的化学计量数发生倍数变化时,焓变的倍数所之改变,故D不符合题意;故答案为:B。
【分析】A、正逆反应的焓变相反;
B、热化学方程式中的化学计量数为物质的量;
C、固体转化为气体需要吸收更多能量;
D、化学计量数变化,则焓变需要发生相应变化。5.【答案】B【解析】【解答】A.锌锰电池是化学能转化为电能,故A不符合题意;B.冶炼金属钠是电解原理,是电能转化为化学能,故B符合题意;C.太阳能电池是将光能转化为电能,故C不符合题意;D.天然气燃烧是化学能转化为热能,故D不符合题意;故答案为B
【分析】A.化学能转化为电能;B.电能转化为化学能;C.光能转化为电能;D.燃烧是化学能转化为热能。6.【答案】A【解析】【解答】标准状况下11.2L甲烷和氢气混合气体的物质的量为0.5mol,甲烷和氢气的体积之比为4:1,所以甲烷的物质的量为0.4mol,氢气的物质的量为0.1mol,由方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-Q1kJ·mol-1可知0.4mol甲烷燃烧放出的热量为0.4mol×Q1kJ•mol-1=0.4Q1kJ,由H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH=-1/2Q3kJ·mol-1可知,0.1mol氢气燃烧放出的热量为0.05Q3kJ,所以放出的热量为0.4Q1kJ+0.05Q3kJ=(0.4Q1+0.05Q3)kJ,A符合题意;故答案为:A【分析】根据公式n=VVm计算混合气体的物质的量,结合其体积比确定CH47.【答案】D【解析】【解答】A、图象表示的是反应物能量高于生成物能量,反应是放热反应,A不符合题意;B、该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,增大压强平衡向正反应方向移动,则反应物的含量减少,该图中改变条件后,反应物的含量不变,说明平衡不移动,加入的是催化剂,且乙加入了催化剂,B不符合题意;C、A与B的溶解度随温度的升高而增大,t1℃时A的溶解度大于B的溶解度,所以A的饱和溶液中溶质的质量分数大于B,将t1℃时A、B的饱和溶液分别升温至t2℃时,溶液中溶质和溶剂的质量没有变化,所以质量分数不变,仍然A大于B,C不符合题意;D、稀释起始时溶液pH相同,稀释HA酸溶液pH变化大,HA的酸性比HB强,越弱越水解,所以NaA的水解程度小于NaB,NaA与NaB水解显碱性,因此NaA溶液的pH小于同浓度的NaB溶液的pH,D符合题意.故答案为:D。
【分析】A.图象表示的是反应物能量高于生成物能量,反应是放热反应;
B.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,增大压强平衡向正反应方向移动;
C.A与B的溶解度随温度的升高而增大,因此该饱和溶液升温时,无溶质析出;
D.从图示看出HA的酸性比HB强,越弱越水解,所以NaA的水解程度小于NaB。8.【答案】B【解析】【解答】H2与CH4的混合气体112L(标准状况),则物质的量为112L22.4L/mol设混合气中H2的物质的量为x,则CH4的物质的量为5mol-x.根据题意,列方程为:285.8kJ/mol×x+890kJ/mol×(5mol-x)=2938.75kJ,解得x=2.5mol;CH4的物质的量为5mol-2.5mol=2.5mol.所以混合气体中H2与CH4的质量之比约为(2×2.5):(2.5×16)=1:8。
故答案为:B
【分析】各物质的物质的量和燃烧热成正比,解方程可得。9.【答案】D【解析】【解答】对于反应CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H>0,反应物气体的物质的量小于生成物气体的物质的量之和,则增大压强,平衡逆向移动,正反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,则工业生产水煤气,可在高温下进行,排除A、B,而C、D相比较,D压强较小,有利于平衡正向移动,故答案为:D。
【分析】对于反应CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H>0,增大压强,平衡逆向移动,正反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,以此解答该题。10.【答案】B【解析】【解答】A.不是1mol纯物质完全燃烧,A不符合题意;B.1molC8H8完全燃烧生成的稳定的二氧化碳和液态水,放出的热量为C8H8的燃烧热,B符合题意;C.不是在氧气中燃烧放出的热量,C不符合题意;D.不是1mol纯物质完全燃烧,D不符合题意。故答案为:B【分析】燃烧热是1mol纯物质在氧气中完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量。11.【答案】A【解析】【解答】A.化学方程式:N2O+NO=N2+NO2,生成1molN2时转移电子2mol,故A符合题意;B.根据能量变化图,反应物的总能量大于生成物的总能量,此反应属于放热反应,故B不符合题意;C.根据能量变化图,N2O(g)+NO(g)=N2(g)+NO2(g)ΔH=(209-348)kJ·mol−1=-139kJ·mol−1,故C不符合题意;D.断键吸收能量,成键释放能量,此反应是放热反应,因此断键吸收能量之和小于成键释放能量之和,故D不符合题意。故答案为:A。【分析】放热反应断键吸收能量之和小于成键释放能量之和;吸热反应断键吸收能量之和大于成键释放能量之和。12.【答案】C【解析】【解答】A.根据盖斯定律,得ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,由于Ca2+半径大于Mg2+半径,所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3,CaO的离子键强度弱于MgO。ΔH1表示断裂CO32-和M2+的离子键所吸收的能量,离子键强度越大,吸收的能量越大,因而ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0,选项正确,A不符合题意;B.ΔH2表示断裂CO32-中共价键形成O2-和CO2吸收的能量,与M2+无关,因而ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0,选项正确,B不符合题意;C.由上可知ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)<0,而ΔH3表示形成MO离子键所放出的能量,ΔH3为负值,CaO的离子键强度弱于MgO,因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO),ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)>0,选项错误,C符合题意;D.上分析可知ΔH1+ΔH2>0,ΔH3<0,故ΔH1+ΔH2>ΔH3,选项正确,D不符合题意;故答案为:C【分析】A.ΔH1表示断裂CO32-和M2+的离子键所吸收的能量,离子键强度越大,吸收的能量越大;
B.ΔH2表示断裂CO32-中共价键形成O2-和CO2吸收的能量,与M2+无关;
C.ΔH3表示形成MO离子键所放出的能量,并结合离子键强弱分析;
D.根据ΔH1+ΔH2>0,ΔH3<0分析;13.【答案】(1)10.0(2)环形玻璃搅拌棒(3)让NaOH溶液完全反应(4)保温、隔热,减少热量损失(5)偏大;醋酸在溶液中电离吸收热量,使测得的中和热(ΔH)偏大(6)4.0(7)HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1【解析】【解答】(1)因为没有400mL容量瓶,实际配制的是500mL(0.5L)溶液,即m(NaOH)=0.50mol·L-1×0.5L×40g/mol=10.0g;(2)为减少热量损失,需缩短反应时间,要搅拌,应用环形玻璃搅拌棒;(3)为确保NaOH完全反应,减少误差,盐酸需要过量,故答案为让NaOH完全反应;(4)它们的作用都是保温,隔热、减少热量损失;(5)因为醋酸电离会吸热,所以用醋酸测中和热,放出的热量比盐酸要少,ΔH偏大,故答案为偏大、醋酸在溶液中电离吸收热量,使测得的中和热(ΔH)偏大;(6)四组数据计算的温差分别为4.0℃、6.1℃、3.9℃、4.1℃,明显第2组数据应舍去,所以平均温度差为4.0℃;(7)在该中和实验中,生成水的物质的量为0.05mol,放出的热量为2.865kJ,则生成1mol水放出的热量为2.865kJ÷0.05mol=57.3J·mol-1,则ΔH=-57.3kJ·mol-1,故反应的中和热化学方程式为HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1。【分析】(1)实验室配制0.5mol/L的NaOH溶液400mL,应选择500mL容量瓶,依据n=cV、m=nM计算需要溶质的质量;
(2)根据量热器的构造解答;
(3)为了确保定量的NaOH反应完全,所用盐酸稍过量;
(4)中和热测定实验的关键是保温工作、减少热量损失;
(5)根据弱电解质电离吸热和△H为负值分析解答;
(6)先判断温度差的有效性,然后求出温度差平均值;
(7)根据∆H=−Qn14.【答案】(1)AD;0.5500(2)418((3)>;−20.9(b−a)kJ⋅mol−1(4)抑制Fe3+水解;Fe+2H+=Fe2++H2↑;将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe(5)燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)【解析】【解答】(1)①用NaOH溶液滴定盐酸的浓度,需用碱式滴定管盛装标准NaOH溶液,用锥形瓶盛装待测盐酸溶液,因此所需的仪器有锥形瓶、碱式滴定管。
②滴定过程中发生反应的化学方程式为NaOH+HCl=NaCl+H2O,因此该盐酸的浓度c1=c2×V2V1=0.5000mol·L−1×22.00mL20.00mL=0.5500mol·L−1。
(2)混合后所得溶液的质量m=(50mL+50mL)×1.0g·mL-1=100g;反应前后温度的变化量ΔT=(T1-T0)℃。所以反应过程中放出的热量Q=cmΔT=4.18×100×(T1-T0)=418(T1-T0)J。
(3)①由于该反应为放热反应,因此反应后溶液的温度身高,故b>c。
②实验ⅰ中n(Fe)=mM=1.20g56g·mol−1=0.021mol,n(CuSO4)=c×V=0.20mol·L-1×0.L=0.02mol。所以实验ⅰ中0.02molCuSO4完全反应,反应过程中放出热量Q=4.18×100×(b-a)×10-3kJ=0.418(b-a)kJ。所以该反应的反应热∆H=−0.418b−akJ0.02mol=−20.9b−akJ·mol−1。
实验ⅱ中n(Fe)=mM=0.56g56g·mol−1=0.01mol,则0.01molFe完全反应,反应过程中放出的热量Q=4.18×100×(c-a)×10-3kJ=0.418(c-a)kJ。所以该反应的反应热∆H=−0.418c−akJ0.01mol=−41.8c−akJ·mol−1。
(4)查阅资料:Fe2SO4溶液中存在Fe3+的水解反应Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,配制Fe2(SO4)3溶液时,加入酸,可增大溶液中c(H+),从而抑制Fe3+的水解。
验证猜想:加入铁粉后Fe3+与Fe反应生成Fe2+,使得溶液由黄色变为浅绿色,因此溶液颜色变浅。同时有气泡冒出,是由于溶液中Fe3+水解,使得溶液显酸性,Fe与H+反应生成H2,该反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑。
优化设计:Fe与Fe2(SO4)3溶液反应的过程中,同时存在Fe与H+的反应,因此无法直接测定Fe与Fe2(SO4)3反应的反应,此时可结合盖斯定律,通过测定反应Cu+Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4、Fe+CuSO4=FeSO4+Cu的反应热,从而计算反应Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4的反应热。因此实验方案为:将一定量的Cu加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中,完全反应后测量反应热,得到反应Cu+Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4的焓变ΔH1;根据(3)中实验计算得到反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu的焓变ΔH2。根据盖斯定律计算得到反应Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4的焓变ΔH=ΔH1+ΔH2。
(5)应用化学能转化为让热能,生活中可利用燃料燃烧放出的热量进行加热。
【分析】(1)①根据酸碱中和滴定确定所需的仪器。
②根据公式c1V1=c215.【答案】(1)H(2)C(s)+O2(3)CH3OH(l)+(4)0.032mol/(L⋅min);T3
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