8.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)
( D )
A.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1367.0kJ·mol-1(燃烧热)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3kJ·mol-1(中和热)
C.2NO2===O2+2NO ΔH=+116.2kJ·mol-1(反应热)
D.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8kJ·mol-1(反应热)
解析:
燃烧热必须是可燃物生成稳定的氧化物对应的热效应,而气态水不是稳定的氧化物,故A错误。
中和反应是放热反应,ΔH<0,故B错误。
书写热化学方程式时必须标明物质的状态,C错误。
9.已知:
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1
Na2O2(s)+CO2(g)===Na2CO3(s)+
O2(g) ΔH=-226kJ·mol-1
根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是
( C )
A.CO的燃烧热为283kJ
B.下图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-452kJ·mol-1
D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509kJ热量时,电子转移数为6.02×1023
解析:
A项中燃烧热单位错误,应为283kJ/mol,所以A项不正确;B项1molCO生成1molCO2放热283kJ,B项不正确;由Na2O2(s)+CO2(g)===Na2CO3(s)+
O2(g) ΔH=-226kJ/mol知2Na2O2(s)+2CO2(g)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-452kJ/mol,由CO2(s)至CO2(g)需吸热,所以2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g),放热数值小于452kJ,即ΔH>-452kJ/mol,C项正确;由题给两个方程①+②×2得CO(g)+Na2O2(s)===Na2CO3(s) ΔH=-509kJ/mol,分析知此反应放出509kJ热量时消耗1molCO,转移2mol电子,所以D项不正确。
10.半导体工业用石英砂做原料通过三个重要反应生产单质硅:
①SiO2(s)+2C(s)===Si(s)+2CO(g) ΔH=+682.44kJ·mol-1,
(石英砂) (粗硅)
②Si(s)+2Cl2(g)===SiCl4(g) ΔH=-657.01kJ·mol-1
③SiCl4(g)+2Mg(s)===2MgCl2(s)+Si(s) ΔH=-625.63kJ·mol-1
(纯硅)
生产1.00kg纯硅的总反应热为
( D )
A.2.43×104kJB.-2.35×104kJ
C.-2.23×104kJD.-2.14×104kJ
解析:
利用盖斯定律将①+②+③可得:
SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)+2Mg(s)===Si(s)+
(石英砂) (纯硅)
2CO(g)+2MgCl2(s) ΔH=-600.2kJ·mol-1。
生产1.00kg纯硅时总反应热为:
-600.2kJ·mol-1×
=-2.14×104kJ。
11.已知以下三个热化学方程式
4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH1
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH2
2Al(s)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+Al2O3(s) ΔH3<0
下面关于ΔH1、ΔH2的比较正确的是
( B )
A.ΔH1>ΔH2B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH1=ΔH2D.无法比较
解析:
由题干所给方程式中前两个相减可得4Al(s)+2Fe2O3(s)===4Fe(s)+2Al2O3(s) ΔH1-ΔH2。
所得反应为第三个化学反应×2,故ΔH1-ΔH2=2ΔH3<0,则ΔH1<ΔH2。
12.今有如下3个热化学方程式:
H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH1=-akJ·mol-1
(1)
H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH2=-bkJ·mol-1
(2)
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3=-ckJ·mol-1 (3)
关于它们在下列表述中的原因和结论都正确的是
( A )
选项
原因
结论
A
H2的燃烧是放热反应
a、b、c均大于零
B
方程式
(1)和
(2)的物质种类和系数均相同
a=b
C
方程式
(1)和(3)中H2O的状态不同,系数不同
a、c不会有任何关系
D
方程式(3)的系数是
(2)的2倍
ΔH2<ΔH3
解析:
A项,H2的燃烧是放热反应,ΔH1、ΔH2、ΔH3分别表示热化学方程式的焓变,a、b、c分别表示焓变数值,故a、b、c均大于零,正确;B项,物质状态不相同,故a≠b,错误;C项,方程式
(1)和(3)表示的反应实质相同,故a、c之间应有一定的关系;D项,比较ΔH的大小应同时注意数值和符号,因方程式(3)的系数是方程式
(2)的2倍,因此2b=c,但ΔH2=-bkJ·mol-1,ΔH3=-ckJ·mol-1,故ΔH2>ΔH3,错误。
13.下列说法或表示方法正确的是
( B )
A.已知C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1;C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
B.在稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
C.由C(石墨)(s)===C(金刚石)(s) ΔH=+1.90kJ·mol-1可知,金刚石比石墨稳定
D.在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则表示氢气燃烧的热化学方程式为:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
解析:
A项,1mol碳完全燃烧放出的热量应大于不完全燃烧放出的热量,因ΔH1、ΔH2均小于零,所以ΔH1<ΔH2,所以A错;B项,浓硫酸稀释过程中要放热,因此放出的热量大于57.3kJ,B正确;石墨转化为金刚石为吸热反应,则金刚石所具有的能量高于石墨所具有的能量,能量越高越不稳定,所以金刚石不如石墨稳定,C错;2g即1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,所以热化学方程式中2molH2反应对应的焓变应为-571.6kJ·mol-1,所以D错。
14.以NA表示阿伏加德罗常数,则关于热化学方程式:
C2H2(g)+
O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ/mol的说法中,正确的是
( D )
A.当有6NA个电子转移时,该反应放出1300kJ的能量
B.当有NA个水分子生成且为液体时,吸收1300kJ的能量
C.当有4NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量
D.当有8NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量
解析:
A、热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,不表示微粒数,C2H2(g)+
O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) △H=-1300kJ/mol,乙炔中-1价的碳经过反应变为产物二氧化碳中+4价的碳,所以每当放出1300kJ的能量,转移的电子数为10NA,故A错误;B、该反应为放热反应,故B错误;C、1个CO2分子中含有4个共用电子对,有4NA个碳氧共用电子对生成时,说明有1molCO2生成,放出650kJ的能量,故C错误:
D、1个CO2分子中含有4个共用电子对,有8NA个碳氧共用电子对生成时,说明有2molCO2生成,放出1300kJ的能量,故D正确。
15.管道煤气的主要成分是H2、CO和少量的甲烷。
相应的热化学反应方程式为:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
当使用管道煤气的用户改用天然气后,在相同条件下燃烧等体积的天然气,理论上所获得的热值,后者大约是前者的多少倍?
( D )
A.0.8B.1.3
C.1.6D.3.1
解析:
H2和CO的反应热相当,则倍数为
=3.1。
16.利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法,已知CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。
下列判断正确的是
( C )
A.该反应物ΔH=+91kJ·mol-1
B.加入催化剂,该反应的ΔH变小
C.反应物的总能量大于生成物的总能量
D.如果该反应生成液态CH3OH,则ΔH增大
解析:
根据图示,该反应反应物的总能量大于生成物的总能量,是放热反应,故选项A错误,C正确;加入催化剂只能降低反应所需的活化能,而对反应热无影响,选项B错误;生成液态CH3OH时释放出的热量更多,ΔH更小,选项D错误。
17.已知:
P4(g)+6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH=akJ·mol-1,
P4(g)+10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH=bkJ·mol-1,P4具有正四面体结构,PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol-1,PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol-1。
下列叙述正确的是
( C )
A.P—P键的键能大于P—Cl键的键能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH
C.Cl—Cl键的键能为(b-a+5.6c)/4kJ·mol-1
D.P—P键的键能为(5a-3b+12c)/8kJ·mol-1
解析:
Cl的非金属性大于P的非金属性,故P—Cl键的键能大于P—P键的键能,A项错误;不知道PCl5(g)―→PCl5(s)的反应热,无法求出B项中反应的反应热,B项错误;根据盖斯定律,消去P4,得到Cl—Cl键的键能为(b-a+5.6c)/4kJ·mol-1,C项正确;根据盖斯定律,消去Cl2,得到P—P键的键能为(5a-3b+12c)/12kJ·mol-1,D项错误。
二、非选择题(本题包括5小题,共49分)
18.(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、__环形玻璃搅拌棒__、__量筒__。
(2)量取反应物时,取50mL0.50mol·L-1的盐酸,还需加入的试剂是__B__(填序号)。
A.50mL0.50mol·L-1NaOH溶液
B.50mL0.55mol·L-1NaOH溶液
C.1.0gNaOH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/kJ·mol-1
A.1.0mol/LHCl溶液50mL、1.1mol/LNaOH溶液50mL
13.0
ΔH1
B.1.0mol/LHCl溶液50mL、1.1mol/LNH3·H2O溶液50mL
13.0
ΔH2
①甲在实验之前预计ΔH1=ΔH2。
他的根据是__A、B中酸与碱的元数、物质的量浓度、溶液体积都相同__;乙在实验之前预计ΔH1≠ΔH2,他的根据是__NaOH是强碱,NH3·H2O是弱碱,弱碱电离吸热__。
②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℃、终了温度为19.3℃。
设充分反应后溶液的比热容c=4.184J/(g·℃),忽略实验仪器的比热容及溶液体积的变化,则ΔH1=__-56.9_kJ/mol__;ΔH2=__-52.7_kJ/mol__。
(已知溶液密度均为1g/cm3)
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ΔH=-m·c·(t2-t1)/n(H2O)计算,其中n(H2O)=0.050mol。
19.(9分)断开1molAB(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
Cl—Cl
O===O
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/(kJ·mol-1)
436
247
x
330
413
463
431
请回答下列问题:
(1)如图表示某反应的能量变化关系,则此反应为__放热__(填“吸热”或“放热”)反应,其中ΔH=__(a-b)kJ·mol-1__(用含有a、b的关系式表示)。
(2)若图示中表示反应H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1,则b=__926__kJ·mol-1,x=__496.4__kJ·mol-1。
(3)历史上曾用“地康法”制氯气,这一方法是用CuCl2作催化剂,在450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。
反应的化学方程式为__O2+4HCl
2Cl2+2H2O__。
若忽略温度和压强对反应热的影响,根据上题中的有关数据,计算当反应中有1mol电子转移时,反应的能量变化为__放出能量31.4_kJ__。
解析:
(1)反应物的能量高于生成物,因此是放热反应。
反应热为反应物与生成物的能量之差,即ΔH=(a-b)kJ·mol-1。
(2)b表示H、O原子结合为气态水时的能量变化,其数值为463×2=926;436+
x-926=-241.8,则x=496.4。
(3)根据题意写出方程式。
反应的ΔH=(496.4+431×4-247×2-463×4)kJ·mol-1=-125.6kJ·mol-1,则转移1mol电子时反应放出的能量为31.4kJ。
20.(10分)
(1)运动会中的火炬一般采用丙烷(C3H8)为燃料。
丙烷热值较高,污染较小,是一种优良的燃料。
试回答下列问题:
①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)过程中的能量变化图,请在图中的括号内填入“+”或“-”。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:
__C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)__ΔH=-2215.0kJ/mol__。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。
1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。
若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为__1∶3__。
(2)试运用盖斯定律回答下列问题:
①已知:
H2O(g)===H2O(l)__ΔH1=-Q1kJ/mol(a)
C2H5OH(g)===C2H5OH(l)__ΔH2=-Q2kJ/mol(b)
C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g)__ΔH3=-Q3kJ/mol(c)
若使46g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__3Q1-Q2+Q3__kJ。
②碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应:
C(s)+
O2(g)===CO(g)的ΔH。
但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有__碳和CO的燃烧热__。
解析:
(1)①丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)时放热,ΔH为负值。
②燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2215.0kJ·mol-1。
③n(二甲醚)×1455kJ·mol-1+[1mol-n(二甲醚)]×2215.0kJ·mol-1=1645kJ,解得n(二甲醚)=0.75mol,n(丙烷)=0.25mol。
(2)①由(a)×3-(c)-(b)可得C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH4=-(3Q1-Q2+Q3)kJ·mol-1,所以使46g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,整个过程中放出的热量为(3Q1-Q2+Q3)kJ。
②利用盖斯定律计算反应C(s)+
O2(g)===CO(g)的ΔH,需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。
21.(9分)已知1molCO气体完全燃烧生成CO2气体放出283kJ的热量;1mol氢气完全燃烧生成液态水放出286kJ的热量;1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890kJ的热量。
(1)写出氢气燃烧的热化学方程式:
__H2(g)+
O2(g)===H2O(l)__ΔH=-286kJ·mol-1[或2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)__ΔH=-572kJ·mol-1]__;
(2)若1mol液态水汽化时需要吸收44kJ的热量,请写出CH4燃烧生成气态水的热化学方程式:
__CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)__ΔH=-802kJ·mol-1__;
(3)若将amolCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧,生成CO2气体和液态水时,则放出热量(Q)的取值范围是__283a_kJ解析:
(1)由题意可知,氢气燃烧的热化学方程式为
H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-286kJ·mol-1或2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-572kJ·mol-1;
(2)由题意可知,CH4燃烧生成液态水的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890kJ·mol-1,又知2H2O(l)===2H2O(g)
ΔH=+2×44kJ·mol-1=+88kJ·mol-1,将两式相加得CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890kJ·mol-1+88kJ·mol-1=-802kJ·mol-1;
(3)由题意可知,amolCO完全燃烧生成CO2气体,放出的热量最少,为283akJ,amolCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量最多,为890akJ,故amolCH