第六章第一节化学反应的热效应课下作业.docx
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第六章第一节化学反应的热效应课下作业
第六章第一节化学反应的热效应
一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分)
1.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是( )
A.铝片与稀盐酸的反应
B.灼热的炭与CO2的反应
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
D.甲烷在氧气中的燃烧反应
解析:
A、D均为放热反应,吸热反应的是B、C,但C项是复分解反应.
答案:
B
2.分析所给的能量变化示意图,确定下列选项中正确的是( )
A.2A(g)+B(g)===2C(g)
ΔH<0
B.2A(g)+B(g)===2C(g)
ΔH>0
C.2A+B===2C ΔH<0
D.2C===2A+B ΔH<0
解析:
当反应物的总能量高于生成物的总能量时,反应放热,ΔH<0;反之,反应吸热,ΔH>0;从图上看,若A、B为反应物,则ΔH<0,若A、B为生成物,则ΔH>0,同时要注意物质的聚集状态.
答案:
A
3.(2009·广州质检)已知下列热化学方程式:
2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+483.6
kJ·mol-1,2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1.当1g水由液态变为气态
时,其热量变化是( )
①吸热 ②放热 ③2.44kJ ④4.89kJ ⑤88kJ
A.①⑤B.②④
C.①③D.②③
解析:
水由液态转化为气态时,吸热,故只能在A、C中选择.再由题给热化学方
程式进行计算知,1g水由液态变成气态时吸收的热量为2.44kJ.
答案:
C
4.已知:
①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量;②1molCl2分子中
化学键断裂时需要吸收243kJ的能量;③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子
时释放431kJ的能量.下列叙述正确的是( )
A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
B.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的ΔH=+183kJ·mol-1
C.氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183kJ·mol-1
D.氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183kJ·mol-1
解析:
A项热化学方程式缺少反应热(ΔH);反应热热量变化应为生成物化学键形成
时所放出的总能量(431kJ·mol-1×2)与反应物化学键断裂时所吸收的总能量(436
kJ·mol-1+243kJ·mol-1=679kJ·mol-1)的差,即反应的ΔH=-183kJ·mol-1.
答案:
C
5.(2010·济南模拟)强酸和强碱在稀溶液里反应的热化学方程式可表示为:
H+(aq)+OH
-(aq)===H2O(l)
ΔH=-57.3kJ·mol-1
已知:
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)===
CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-Q1kJ·mol-1
HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(l)
ΔH=-Q2kJ·mol-1
上述均系在溶液中进行的反应,Q1、Q2的关系正确的是( )
A.Q1=Q2=57.3B.Q1>Q2>57.3
C.Q1<Q2=57.3D.无法确定
解析:
中和热表示的是强酸与强碱的稀溶液生成1mol水时的反应热,而第一个反应
中CH3COOH为弱酸,电离时要吸热,所以反应放出的热量小于57.3kJ,故C项正
确.
答案:
C
6.(2009·南京质检)已知热化学方程式:
C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1①
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2②
C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH3=+1.9kJ·mol-1③
下列说法正确的是( )
A.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
B.金刚石比石墨稳定
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2
D.ΔH1>ΔH2
解析:
由热化学方程式③中ΔH3=+1.9kJ·mol-1>0得出结论石墨比金刚石稳定,
故A项正确,B项错误,C项中正确结论应为ΔH3=ΔH2-ΔH1;因为ΔH3>0,所
以ΔH2-ΔH1>0,即ΔH2>ΔH1,D项错误.
答案:
A
7.(2010·淄博模拟)下列推论正确的是( )
A.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH=a;S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=b;则a>b
B.C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH=+1.9kJ·mol-1,则可判定金刚石比石墨稳定
C.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ·mol-1,则含20g
NaOH的溶液与稀盐酸完全反应,放出的热量为28.7kJ
D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH>0,则该反应任何温度下都能自发进行
解析:
气态硫比固态硫燃烧时放出的热量多,石墨转化为金刚石是吸热反应,故石
墨比金刚石稳定,CaCO3分解是ΔH>0、ΔS>0,高温下ΔH-TΔS可能小于零,能自
发进行.
答案:
C
8.(2010·潍坊期末)已知3.6g炭在6.4g氧气中燃烧,至反应物耗尽,测得放出热量akJ.
又知道12.0g炭完全燃烧,放出热量为bkJ.则热化学方程式C(s)+
O2(g)===CO(g)
ΔH=ω,ω等于( )
A.-(a-b)kJ·mol-1
B.-(a+b)kJ·mol-1
C.-(5a-0.5b)kJ·mol-1
D.-(10a-b)kJ·mol-1
解析:
根据题意得两个热化学方程式:
①3C(s)+2O2(g)===2CO(g)+CO2(g) ΔH=-10akJ·mol-1;②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-bkJ·mol-1;则①-②整理得:
C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=-(5a-0.5b)kJ·mol-1.
答案:
C
9.(2008·海南高考)白磷与氧可发生如下反应:
P4+5O2===P4O10.已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:
P-PakJ·mol-1、P-ObkJ·mol-1、P===OckJ·mol-1、O===OdkJ·mol-1.根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是( )
A.(6a+5d-4c-12b)kJ·mol-1
B.(4c+12b-6a-5d)kJ·mol-1
C.(4c+12b-4a-5d)kJ·mol-1
D.(4a+5d-4c-12b)kJ·mol-1
解析:
依据键能的数值可以估算化学反应的反应热,ΔH=反应物的键能总和-生成
物的键能总和.P4分子中含6个P—P键,5个O2分子中含5个O===O键,1个P4O10
分子中含4个P===O键和12个P—O键,将键能数值代入上式计算,可得ΔH=(6a
+5dc-4c-12b)kJ·mol-1.
答案:
A
10.(2008·重庆高考)化学反应N2+3H2===2NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学
方程式是( )
A.N2(g)+3H2(g)===2NH3(l)
ΔH=2(a-b-c)kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)
ΔH=2(b-a)kJ·mol-1
C.
N2(g)+
H2(g)===NH3(l)
ΔH=(b+c-a)kJ·mol-1
D.
N2(g)+
H2(g)===NH3(g)
ΔH=(a+b)kJ·mol-1
解析:
由盖斯定律及图示可推出N2(g)+3H2(g)===2NH3(l)的反应热ΔH=2akJ·mol-1-2bkJ·mol-1-2ckJ·mol-1=2(a-b-c)kJ·mol-1,A项正确;N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)的反应热ΔH=2(a-b)kJ·mol-1,B项错误;
N2(g)+
H2(g)===NH3(l)的反应热ΔH=(a-b-c)kJ·mol-1,C项错误;
N2(g)+
H2(g)===NH3(g)的反应热ΔH=(a-b)kJ·mol-1,D项错误.
答案:
A
11.(2010·龙岩质检)乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得,属于可再生资源,通过乙
醇制取氢气具有良好的应用前景.已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线:
a.水蒸气催化重整:
CH3CH2OH(g)+H2O(g)
4H2(g)+2CO(g);ΔH=+255.58
kJ·mol-1
b.部分催化氧化:
CH3CH2OH(g)+
O2(g)
3H2(g)+2CO(g);ΔH=+13.76
kJ·mol-1
下列说法错误的是( )
A.从原料消耗的角度来看,a路线制氢更有价值
B.从能量消耗的角度来看,b路线制氢更加有利
C.a路线制氢由于要消耗很多能量,所以在实际生产中意义不大
D.降低温度,可提高b路线中乙醇的转化率
解析:
相同质量的乙醇,a路线生成的氢气多;b路线需要的能量远远小于a路线;
b路线属于吸热反应,降低温度,平衡向生成乙醇的方向移动,故乙醇的转化率降低.
答案:
D
12.(2009·潍坊模拟)在298K、1.01×105Pa下,将22gCO2通入750mL1mol·L-1NaOH溶液中充分反应,测得反应放出xkJ的热量.已知在该条件下,1molCO2通入1L2mol·L-1NaOH溶液中充分反应放出ykJ的热量.则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是( )
A.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH=-(2y-x)kJ·mol-1
B.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH=-(2x-y)kJ·mol-1
C.CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH=-(4x-y)kJ·mol-1
D.2CO2(g)+2NaOH(l)===2NaHCO3(l)
ΔH=-(8x-2y)kJ·mol-1
解析:
0.5molCO2与0.75molNaOH反应生成0.25molNa2CO3和0.25molNaHCO3,反应所放出的热量为xkJ,则生成1molNa2CO3和1molNaHCO3放出4xkJ的热量.1molCO2通入含2molNaOH溶液中生成1molNa2CO3,放出ykJ的热量,则1molCO2与含1molNaOH的溶液反应生成1molNaHCO3所放出的热量为(4x-y)kJ,A项、B项错误;D项中Na2CO3与NaHCO3的状态错误;C项正确.
答案:
C
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(12分)“嫦娥一号”登月成功,实现了中国人“奔月”的梦想.
(1)“嫦娥一号”使用的推进剂是液氢和液氧,这种推进剂的优点是
________________________________________________________________________;
______________________________________(请写两条).
(2)下列是298K时,氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程
式:
H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1
C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)
ΔH=-5518kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3kJ·mol-1
相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最多的是________,通过计、
算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是________(保留1位小数).
解析:
(1)单位质量的H2放热多,产物为H2O,无污染等.
(2)298K时,1gH2完全燃烧放热142.9kJ,1gC完全燃烧放热32.8kJ,1gC8H18完全燃烧放热48.4kJ,1gCH4完全燃烧放热55.6kJ,等质量的H2和C燃烧产生热量的比值约为4.4∶1.
答案:
(1)相同质量时,氢气放出的热量多;产物为水,无污染
(2)H2 4.4∶1
14.(12分)Ⅰ.已知:
H2(g)===H2(l) ΔH=-0.92kJ·mol-1
O2(g)===O2(l) ΔH=-6.84kJ·mol-1
H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0kJ·mol-1
H2(g)+
O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Ⅱ.发射飞船的火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水.当
它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热.已知0.4mol液态肼与
足量的液态双氧水反应,生成氮气和水蒸气,放出356.652kJ的热量.
(1)反应的热化学方程式为_________________________________________________.
(2)又已知:
H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44kJ·mol-1,
则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是________kJ.
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优
点是___________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析:
Ⅰ.设计如下途径
ΔH=-285.8kJ·mol-1+0.92kJ·mol-1+
×6.84kJ·mol-1+44.0kJ·mol-1=-237.46
kJ·mol-1
Ⅱ.首先写出反应方程式:
N2H4+2H2O2===N2+4H2O,1mol肼产生的热量为356.652
kJ/0.4=891.63kJ.
(1)N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-891.63kJ·mol-1
(2)由于H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1,
故N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l)
ΔH=-891.63kJ·mol-1+4×(-44kJ·mol-1)
=-1067.63kJ·mol-1.
故16g液态肼燃烧放出热量为:
×1067.63kJ·mol-1=533.815kJ.
(3)肼与双氧水反应产生N2和H2O,产物不污染环境.
答案:
Ⅰ.H2(l)+
O2(l)===H2O(g)
ΔH=-237.64kJ·mol-1
Ⅱ.
(1)N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-891.63kJ·mol-1
(2)533.815 (3)产物不会污染环境
15.(14分)(2008·全国卷Ⅱ)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g).反应过
程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1mol产物的数据).
根据上图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是
______________________________________________________.
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
上述分解反应是一个可逆反应.温度T1时,在密闭容器中加入0.80molPCl5,反应
达平衡时PCl5还剩0.60mol,其分解率α1等于________;若反应温度由T1升高到
T2,平衡时PCl5的分解率为α2,α2________α1(填“大于”“小于”或“等于”).
(3)工业上制备PCl5通常分两步进行,先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3,然后降
温,再和Cl2反应生成PCl5.原因是___________________________________________.
(4)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的ΔH3=______,P和Cl2一步反应生成1mol
PCl5的ΔH4________ΔH3(填“大于”“小于”或“等于”).
(5)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸,其化学方程式是
________________________________________________________________________.
解析:
(1)由图象知P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是P(s)+
Cl2(g)===PCl3(g)
ΔH=-306kJ·mol-1.
(2)由题意可得热化学方程式,PCl3(g)+Cl2(g)===PCl5(g)
ΔH=-93kJ·mol-1,将其变换又得PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93kJ·mol-1.
分解率=
=
×100%=25%.由于反应
PCl5
PCl3+Cl2是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,分解率增大,
即α2大于α1.
(3)3Cl2+2P===2PCl3、PCl3+Cl2
PCl5两个反应均为放热反应,降低温度,有
利于平衡向正向移动,提高了PCl3的转化率,同时防止PCl5分解.
(4)根据盖斯定律,P和Cl2分两步反应和一步反应生成PCl5的ΔH应该是相等的.
(5)PCl5与H2O反应,其中P元素和Cl元素的化合价不变,即该反应生成的两种酸
是H3PO4和HCl.化学方程式是PCl5+4H2O===H3PO4+5HCl.
答案:
(1)
Cl2(g)+P(s)===PCl3(g) ΔH=-306kJ·mol-1
(2)PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93kJ·mol-1 25% 大于
(3)两步反应均为放热反应,降温有利于提高产率,防止产物分解
(4)-399kJ·mol-1 等于
(5)PCl5+4H2O===H3PO4+5HCl
16.(14分)(2009·宁夏高考,有改动)2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)反应过程的能量变化
如图所示.(已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH=-99kJ·mol-1).
请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示________、________,E的大小对该反应的反应热有无影响?
________.该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低?
________________________________________________________,
理由是___________________________________________________________;
(2)图中ΔH=________kJ·mol-1;
(3)V2O5的催化循环机理可能为:
V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;
四价钒化合物再被氧气氧化.写出该催化循环机理的化学方程式
______________________________________________________
______________________________________________________________;
(4)已知单质硫的燃烧热为296kJ·mol-1,计算由S(s)生成3molSO3(g)的
ΔH____________(要求计算过程).
解析:
(1)由图象知A、C分别代表反应物、产物的总能量,E为反应的活化能,因反应历程不同而不同,但对反应热无影响;催化剂的加入,改变了反应历程,降低了反应的活化能,从而加快了反应速率.
(2)由已知数据可知ΔH=-99kJ·mol-1×2=-198kJ·mol-1.
(3)V2O5与SO2反应时,被还原为四价钒化合物,可知为VO2,由题意可写出相应
化学方程式:
V2O5+SO2===2VO2+SO3,4VO2+O2=2V2O5.
(4)硫的燃烧热为296kJ·mol-1,所以有:
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296kJ·mol-1,结合SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-198kJ·mol-1,利用盖斯定律,即可求得由S(s)生成3molSO3(g)
的ΔH.
答案:
(1)反应物能量 生成物能量 没有影响 降低 因为催化剂改变了反应历
程,使活化能E降低
(2)-198
(3)SO2+V2O5===SO3+2VO2 4VO2+O2===2V2O5
(4)S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1=-296kJ·mol-1①
SO2(g)+
O2(g)===SO3(g) ΔH2=-99kJ·mol-1②
①×3+②×3得3S(s)+
O2(g)===3SO3(g) ΔH=(ΔH1+ΔH2)×3=-1185kJ·mol-1