高中人教版化学选修4第一章第一节 化学反应与能量变化 同步测试.docx
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高中人教版化学选修4第一章第一节化学反应与能量变化同步测试
高中人教版化学选修4第一章
第一节化学反应与能量变化同步测试
一、单选题(共15题;共30分)
1.化学家借助太阳能产生的电能和热能,用空气和水作原料合成了氨气.下列有关说法正确的是( )
A. 该合成中所有的电能和热能全部转化为化学能
B. 该合成氨过程不属于氮的固定
C. 空气、水、太阳能均为可再生资源
D. 断裂N2中的N≡N键会释放出能量
2.下列反应可能属于吸热反应的是( )
A. 甲烷与氧气反应
B. 碳酸钙分解反应
C. KOH与稀硫酸反应
D. 铁丝与氯气反应
3.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=﹣566kJ•mol﹣1
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890kJ•mol﹣1
由1molCO和3molCH4组成的混合气体在该条件下完全燃烧释放的热量为( )
A. 2912kJ
B. 3236kJ
C. 2953kJ
D. 3867kJ
4.下列各项与反应热的大小无关的是( )
A. 反应物和生成物的状态
B. 反应物量的多少
C. 反应物的性质
D. 反应的快慢
5.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是( )
A. 实验室制备氢气
B. 灼热的碳与水的反应
C. Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
D. 铝粉与氧化铁粉末反应
6.沼气是一种能源,它的主要成分是CH4.0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445KJ热量,则下列热化学方程式正确的( )
A. 2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=+890KJ/mol
B. CH4+2O2=CO2+2H2O△H=﹣890KJ/mol
C. CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890KJ/mol
D.
CH4(g)+O2(g)=1
CO2(g)+H2O(l)△H=﹣890KJ/mol.
7.“嫦娥奔月”是一个充满浪漫主义的中国神话故事.2007年10月24日我国“嫦娥一号”探月卫星由长三甲火箭送入预定的轨道.长三甲火箭第三级推进剂采用低温液氧/液氢.已知在298K时,2g氢气与氧气完全反应生成液态水放热285.8kJ,则此反应的热化学方程式为( )
A. 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣285.8KJ•mol﹣1
B. 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=+285.8KJ•mol﹣1
C. 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6KJ•mol﹣1
D. 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=+571.6KJ•mol﹣1
8.下列热化学方程式正确的是( )
A. 甲烷的燃烧热ΔH=-890.3kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3kJ·mol-1 B. 500℃、30MPa下,将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1
C. HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2x(-57.3)kJ·mol-1 D. 已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH=a,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=b,则a
9.下列化学反应属于吸热反应的是( )
A. 木炭燃烧
B. 铝热反应
C. 煅烧石灰石
D. 氢氧化钠和硝酸反应
10.已知:
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=﹣483.6kJ•mol﹣1
②H2(g)+S(g)=H2S(g)△H=﹣20.1kJ•mol﹣1.下列判断正确的是( )
A. 1mol氢气完全燃烧吸热241.8kJ
B. lmolH2O(g)和1molH2S(g)的能量相差221.7kJ
C. 由①②知,水的热稳定性小于硫化氢
D. 若反应②中改用固态硫,1molS(s)完全反应,放出的热量小于20.1kJ
11.下列对能量转化的认知中,正确的是( )
A. 电解水生成H2和O2时,化学能主要转化为电能
B. 风力发电时,风能主要转化为电能
C. 煤燃烧时,热能主要转化为化学能
D. 白炽灯工作时,只发生电能转化为光能
12.25℃、101kPa下,2g氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,表示该反应的热化学方程式正确的是( )
A. 2H2(g)+O2(g)═2H2O
(1)△H=﹣285.8kJ/mol
B. 2H2(g)+O2(g)═2H2O
(1)△H=+571.6kJ/mol
C. 2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=﹣571.6kJ/mol
D. H2(g)+
O2(g)═H2O
(1)△H=﹣285.8kJ/mol
13.天然气燃烧过程中的能量转化方式为( )
A. 热能转化为化学能 B. 化学能转化为电能 C. 化学能转化为热能 D. 化学能转化为机械能
14.下列说法不正确的是( )
A. 1g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水,放出的热量为120.9kJ,氢气的燃烧热大于241.8kJ•mol﹣1
B. 500℃、30MPa下,将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放出的热量为19.3kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=﹣38.6kJ•mol﹣1
C. 常温下,若反应C(s)+CO2(g)═2CO(g)不能自发进行,则该反应的△H>0
D. 已知中和热为﹣57.3kJ•mol﹣1,若将含0.5molH2SO4的浓溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量要大于57.3kJ
15.下列反应中,既属于氧化还原反应又属于放热反应的是()
A. 甲烷在空气中燃烧
B. 生石灰与水反应
C. 氢氧化钡溶液与硫酸反应
D. Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应
二、填空题(共5题;共9分)
16.在25℃、1.01×105Pa条件下,反应2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ•mol﹣1能够自发进行.从能量上分析,生成物的总能量比反应物的总能量________,从反应前后的熵值看,反应后的熵值________ (填“增加”、“减小”或“不变”).
17.发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气.已知:
①N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△Η1=+67.7kJ/mol
②N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△Η2=﹣534kJ/mol.
写出肼和二氧化氮反应生成氮气和气态水的热化学方程式:
________.
18.在101kPa时,H2在1molO2中完全燃烧生成2mol液态水,放出571.6kJ的热量,表示H2燃烧热的热化学方程式为________.
19.下列反应中,属于放热反应的是________,属于吸热反应的是________.①物质燃烧 ②炸药爆炸 ③酸碱中和反应 ④二氧化碳通过炽热的碳
⑤食物因氧化而腐败⑥Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应 ⑦铁粉与稀盐酸反应.
20.已知2mol氢气燃烧生成液态水时放出572kJ热量,反应方程式是2H2(g)+O2(g)═2H2O(l).请回答下列问题:
①该反应的生成物能量总和________(填“大于”、“小于”或“等于”)反应物能量总和.
②若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气,则放出的热量________(填“>”、“<”或“=”)572kJ.
③与化石燃料相比,利用氢能源有很多优点,请说出其中一点________.
三、综合题(共3题;共24分)
21.根据题意解答
(1)CH3﹣CH3(g)→CH2=CH2(g)+H2(g);有关化学键的键能如下.
化学键
C﹣H
C=C
C﹣C
H﹣H
键能(kJ/mol)
414.4
615.3
347.4
435.3
试计算该反应的反应热△H=________.
(2)白磷与氧可发生如下反应:
P4(S)+5O2(g)=P4O10(S).已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为如下
化学键
P﹣P
P﹣O
P=O
O﹣O
O=O
键能(kJ/mol)
a
b
c
d
e
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H=________;
(3)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气.已知:
①N2(g)+2O2(g)=N2O4
(1)△H1=﹣195.0kJ•mol﹣1
②N2H4
(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2=﹣534.2kJ•mol﹣1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式________.
22.写出下列反应的热化学方程式
(1)N2(g)与H2(g)反应生成1molNH3(g),放出46.1KJ热量.
(2)0.5molCH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出445kJ的热量.
(3)如图所示是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:
(4)合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能,贮氢合金可催化由CO、H2合成CH4的反应,温度为T时,该反应的热化学方程式为________
已知温度为T时:
CH4(g)+2H2O═CO2(g)+4H2(g)△H=+165KJ•mol
CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=﹣41KJ•mol.
23.已知下列热化学方程式:
①H2O(l)=H2(g)+
O2(g)ΔH=+285.8kJ/mol
②H2(g)+
O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ/mol
③NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol
④C(s)+
O2(g)=CO(g)ΔH=-110.5kJ/mol
⑤C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ/mol
回答下列问题:
(1)如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,反应物转化为生成物时________(填“吸收”或“放出”)热量,△H________0(填“>”或“<”)
(2)上述反应中属于吸热反应的是________
(3)C的燃烧热为________;H2燃烧生成气态水的热值为________kJ。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】解:
A.为可逆反应,电能、热能不能全部转化为化学能,故A错误;B.氮气生成氨气,属于氮的固定,故B错误;
C.空气、水、太阳能均是可以自己不断再生的物质,为可再生资源,故C正确;
D.断裂N2中的N≡N键需要吸收能量,故D错误.
故选C.
【分析】用空气和水作原料合成了氨气,为氮的固定过程,该反应为可逆反应,电能、热能不能全部转化为化学能,化学反应中,断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,以此解答.
2.【答案】B
【解析】【解答】解:
A.甲烷为清洁燃料,燃烧放出热量,为放热反应,故A错误;
B.碳酸钙分解吸收能量,故B正确;
C.中和反应为放热反应,故C错误;
D.活泼金属与氯气的反应为放热反应,铁在氯气中可燃烧,故D错误.
故选B.
【分析】根据常见的放热反应有:
所有的物质燃烧、金属与酸或水反应、中和反应、铝热反应、绝大多数化合反应等;常见的吸热反应有:
绝大数分解反应,个别的化合反应(如C和CO2),八水合氢氧化钡与氯化铵的反应,以此解答该题.
3.【答案】C
【解析】【解答】解:
由2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=﹣566kJ•mol﹣1,则1molCO完全燃烧时释放的热量为
KJ=283KJ,由CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890kJ•mol﹣1,则1molCH4完全燃烧时释放的热量为890KJ,则3molCH4完全燃烧时释放的热量为890KJ×3=2670KJ,
所以1molCO和3molCH4组成的混合气体在该条件下完全燃烧释放的热量为283KJ+2670KJ=2953KJ,故选:
C.
【分析】根据反应的化学方程式找出可燃物的物质的量与放出的热量之间的关系然后求得1molCO和3molCH4燃烧后放出的热量.
4.【答案】D
【解析】【解答】A、反应物和生成物的状态,例如同一个化学反应,生成液态水或水蒸气,反应热肯定不一样,故A不符合题意
B、反应物量的多少,例如氢气与氧气反应生成水的化学反应中,氢气和氧气反应的量不同,反应放热不同,故B不符合题意;
C、反应物性质,例如锌和浓硫酸,锌和稀硫酸反应的反应热肯定不一样,反应热和物质的聚集状态有关,和物质的性质有关,故C不符合题意;
D、反应的快慢和反应物以及生成物间没有联系,这不会影响反应热大小,故D符合题意.
故答案为:
D.
【分析】热量是一个状态函数,与物质的状态、量及反应所处条件均有关,而单位与反应热大小无关,反应热单位:
KJ/mol不是对反应物而言,不是指每摩尔反应物可以放热多少千焦,而是对整个反应而言,是指按照所给的化学反应式的计量系数完成反应时,每摩尔反应所产生的热效应,从定义和公式中可得出反应热与反应物和生成物的状态(固态,气态,液态)、量的多少、性质有关,而单位只是用来计算反应热,是恒定的,不影响反应热大小.
5.【答案】B
【解析】【解答】A.实验室制备氢气是放热反应;B.灼热的碳与水的反应既是氧化还原反应又是吸热反应;C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应不是氧化还原反应;D.铝粉与氧化铁粉末反应是放热反应。
B符合题意。
故答案为:
B
【分析】本题考察了常见吸热反应(大多数分解铵盐与碱\高温下C某些反应等)和放热反应的类型(大多数化合\燃烧\中和\自发置换等)及氧化还原反应的判断(有化合价变化)
6.【答案】C
【解析】【解答】解:
0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时,放出445KJ热量,1molCH4在氧气中燃烧生成CO2和液态水,放出890kJ热量,
则热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣890KJ/mol,
故选C.
【分析】8gCH4的n=
=0.5mol,0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时,放出445KJ热量,根据化学计量数与反应热成正比,则1molCH4在氧气中燃烧生成CO2和液态水,放出890kJ热量,应注意书写热化学方程式时标明物质的聚集状态.
7.【答案】C
【解析】【解答】解:
2g氢气物质的量为1mol,与氧气完全反应生成液态水放热285.8kJ,
反应的热化学方程式为H2(g)+
O2(g)═H2O(l)△H=﹣285.8KJ•mol﹣1或2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6KJ•mol﹣1
A、题干是2mol氢气燃烧放热571.6KJ•mol﹣1,故A错误;
B、1mol氢气燃烧生成液态水放热285.8KJ/mol,焓变为负值,故B错误;
C、2g氢气物质的量为1mol,反应是放热反应,热化学方程式可以为:
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=﹣571.6KJ•mol﹣1,故C正确;
D、1mol氢气燃烧生成液态水是放热反应,焓变为负值,故D错误;
故选C.
【分析】依据热化学方程式的书写方法写出,注意标注物质的聚集状态和对应反应的焓变,依据题干计算2g氢气物质的量为1mol,放热285.8kJ.
8.【答案】D
【解析】【解答】甲烷的燃烧热是生成液态水时放出的热量,甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1,故A不符合题意;
合成氨反应可逆,将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)的物质的量小于1mol,故B不符合题意;
中和热是稀强酸、稀强碱反应,生成1mol水放出的热量,H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热是ΔH=-57.3kJ·mol-1,故C不符合题意;
相同物质的量的碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热大于生成CO放出的热,故D符合题意。
故答案为:
D
【分析】A.根据燃烧热的定义进行判断热化学方程式的正误;
B.合成氨反应是可逆反应,反应不能进行到底;
C.根据中和热的定义判断热化学方程式的正误;
D.碳与氧反应生成二氧化碳放出的热量大于生成一氧化碳放出的热量.
9.【答案】C
【解析】【解答】解:
A.木炭燃烧是放热反应,故A错误;B.铝热反应是放热反应,故B错误;
C.煅烧石灰石是吸热反应,故C正确;
D.氢氧化钠和硝酸反应是中和反应,是放热反应,故D错误.
故选C.
【分析】根据常见的放热反应有:
所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应,所有中和反应;绝大多数化合反应和铝热反应;
常见的吸热反应有:
绝大数分解反应,个别的化合反应(如C和CO2),少数分解置换以及某些复分解(如铵盐和强碱).
10.【答案】D
【解析】【解答】解:
A.氢气燃烧放出热量,由热化学方程式可知1mol氢气完全燃烧生成气态水,放出241.8kJ,故A错误;
B.由热化学方程式可知1mol氢气与氧气反应放出的热量比1mol氢气与硫反应放出的热量多221.7kJ,为反应热的差值,但不等于lmolH2O(g)和1molH2S(g)的能量差值,故B错误;
C.放出的热量越多,说明物质的总能量越低,物质越稳定,故C错误;
D.固体变为气体,吸收热量,则若反应②中改用固态硫,1molS(s)完全反应,放出的热量小于20.1kJ,故D正确.
故选D.
【分析】A.氢气燃烧放出热量;
B.根据热化学方程式不能比较lmolH2O(g)和1molH2S(g)的能量差值;
C.放出的热量越多,说明物质的总能量越低,物质越稳定;
D.固体变为气体,吸收热量.
11.【答案】B
【解析】【解答】解:
A.电解池是将电能转换为化学能的装置,电解水生成氢气和氧气时,电能转化为化学能,故A错误;
B.风力发电为清洁能源,风能主要转化为电能,故B正确;
C.煤燃烧时会产生大量的热量,故化学能主要转化为热能,故C错误;
D.白炽灯在工作时会发光、放热,故电能转化为光能和热能,故D错误.
故选B.
【分析】A.电解池是将电能转换为化学能的装置;
B.风力发电时,可将风能转化为电能;
C.煤燃烧时会产生大量的热量;
D.白炽灯在工作时会发光、放热.
12.【答案】D
【解析】【解答】解:
A、因4g氢气燃烧生成液态水,放出热量571.6kJ,不是285.8kJ,故A错误;B、因4g氢气燃烧生成液态水,放出热量571.6kJ,放热时焓变值为负值,故B错误;
C、因4g氢气燃烧生成液态水,不是气态水,故C错误;
D、因2g氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,放热时焓变值为负值,故D正确;
故选D.
【分析】2g氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则4g氢气燃烧生成液态水,放出571.6kJ热量,热化学方程式应为2H2(g)+O2(g)═2H2O
(1)△H=﹣571.6kJ•mol﹣1,以此解答该题.
13.【答案】C
【解析】【解答】解:
天然气燃烧过程中,甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气,甲烷与氧气断键吸收的能量小于二氧化碳和水蒸气成键放出的能量,属于放热反应,即化学能转化成热能,故C正确;故选C.
【分析】天然气燃烧过程中,甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气属于放热反应,即化学能转化成热能.
14.【答案】B
【解析】【解答】解:
A.1g氢气在氧气中完全燃烧生成0.5mol气态水,放出的热量为120.9kJ,气态水变为液态水,放出热量,则生成1mol液态水,放出热量大于241.8kJ,故A正确;B.氮气和氢气的反应为可逆反应,将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放出的热量为19.3kJ,如完全反应,放出的热量大于19.3kJ,反应热小于﹣38.6kJ•mol﹣1,故B错误;
C.如能自发进行,应满足△H﹣T•△S<0,因△S>0,则不能自发进行,则该反应的△H>0,故C正确;
D.浓硫酸溶于水放热,则将含0.5molH2SO4的浓溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量要大于57.3kJ,故D正确.
故选B.
【分析】A.1g氢气在氧气中完全燃烧生成0.5mol气态水,放出的热量为120.9kJ,则生成1mol液态水,放出热量大于241.8kJ;
B.氮气和氢气的反应为可逆反应;
C.如能自发进行,应满足△H﹣T•△S<0;
D.浓硫酸溶于水放热.
15.【答案】A
【解析】【分析】B和C是放热反应,但不是氧化还原反应。
D是吸热反应,所以答案选A。
【点评】一般金属和水或酸反应,酸碱中和反应,一切燃烧,大多数化合反应和置换反应,缓慢氧化反应如生锈等是放热反应。
大多数分解反应,铵盐和碱反应,碳、氢气或CO作还原剂的反应等是吸热反应。
二、填空题
16.【答案】高;增加
【解析】【解答】解:
反应2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ•mol﹣1的△H>0,说明该反应为吸热反应,则生成物的总能量比反应物的总能量高;该反应为气体体积增大的反应,则反应后物质的混乱度增加,其熵变△S>0,即熵值增加,
故答案为:
高;增加.
【分析】该反应的焓变大于0,为吸热反应,反应物总能量大于生成物;△H﹣T△S<0的反应能够自发进行,该反应为气体体积增大的反应,其熵变大于0,据此进行解答.
17.【答案】2N2H4(g)+2NO2(g)