第一章 化学反应的热效应 学情检测 高中化学人教版（2019）选择性必修1

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