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第一章 化学反应与能量检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括18个小题,每小题3分,共54分)1中国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多,采用沸腾炉的好处在于()增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成提高煤炭的热效率并减少CO的排放使得燃料燃烧充分,从而提高燃料的利用率A.B.C.D.答案D2下列反应中,放出热量的是()NaOH溶液中加入盐酸由乙醇制C2H4铝热反应由氯酸钾制O2A.B.C.D.答案C3下列有关光合作用的说法错误的是()A.将无机物转化为有机物B.反应物的总能量高于生成物的总能量C.将太阳能转变为化学能D.是自然界碳元素循环的重要途径答案B4下列说法中正确的是()A.在化学反应中,发生物质变化的同时不一定发生能量变化B.H0表示放热反应,H0答案D5根据以下三个热化学方程式:2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l)H=-Q1 kJmol-1;2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l)H=-Q2 kJmol-1;2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(g)H=-Q3 kJmol-1。判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是()A.Q1Q2Q3B.Q1Q3Q2C.Q3Q2Q1D.Q2Q1Q3答案A6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=-566 kJmol-1CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890 kJmol-1由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为()A.2 912 kJB.2 953 kJC.3 236 kJD.3 867 kJ解析1 mol CO完全燃烧放出的热量是5662 kJ,3 mol CH4完全燃烧放出的热量是890 kJ3,释放的总热量应当是(5662+8903) kJ=2 953 kJ。答案B7已知下列热化学方程式:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.31 kJmol-12C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l)H=-3 119.6 kJmol-1C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)H=-1 411.0 kJmol-12C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H=-2 599.2 kJmol-1C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H=-2 219.9 kJmol-1现有由2 mol上述五种烃中的两种组成的气体混合物,经充分燃烧后放出3 037 kJ热量,则下列组合中不可能的是()A.C2H4和C2H6B.C2H2和C3H8C.C2H6和C3H8D.C2H6和CH4解析题给五种烃的燃烧热分别为890.31 kJmol-1、1 559.8 kJmol-1、1 411.0 kJmol-1、1 299.6 kJmol-1、2 219.9 kJmol-1。2 mol混合气体完全燃烧放出的热量为3 037 kJ,所以平均燃烧热为1 518.5 kJmol-1。根据平均值的意义可知混合物中两种烃的燃烧热应该分别在该数值的两侧。答案C8(2017河南洛阳一模)油酸甘油酯 (相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:C57H104O6(s)+80O2(g)57CO2(g)+52H2O(l)。已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热H为()A.-3.4104 kJmol-1B.3.4104 kJmol-1C.-3.8104 kJmol-1D.3.8104 kJmol-1解析燃烧热指的是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。燃烧1 kg油酸甘油酯释放出热量3.8104 kJ,则1 kg该化合物的物质的量为1 000 g884 gmol-1,则油酸甘油酯的燃烧热H=-3.8104kJ1 000 g884 gmol-1=-3.4104 kJmol-1。答案A9已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H=-566 kJmol-1N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+180 kJmol-1则2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的H是()A.-386 kJmol-1B.+386 kJmol-1C.-746 kJmol-1D.+746 kJmol-1解析设提供的两个反应分别为,根据盖斯定律,2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)可以通过-得到,故该反应的H=-746 kJmol-1。答案C10甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H=+49.0 kJmol-1CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9 kJmol-1下列说法正确的是()A.CH3OH的燃烧热为192.9 kJmol-1B.反应中的能量变化如图所示C.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D.根据推知反应CH3OH(l)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)的H-192.9 kJmol-1解析反应中H2(g)不是稳定的氧化物,A项不正确;反应为吸热反应,而图示反应为放热反应,B项不正确;据题给反应可知,CH3OH转变成H2的过程可以吸收能量,也可以放出能量,C项不正确;由于CH3OH在气态时比在液态时能量高,可知等量CH3OH(l)比CH3OH(g)反应时放出热量少,D项正确。答案D11根据下列热化学方程式,判断氢化物的稳定性顺序正确的是()12N2(g)+32H2(g)NH3(g)H=-46.19 kJmol-112H2(g)+12Cl2(g)HCl(g)H=-92.36 kJmol-112I2(g)+12H2(g)HI(g)H=+25.96 kJmol-1A.HIHClNH3B.HClNH3HIC.HClHINH3D.NH3HIHCl解析由热化学方程式的焓变可知,要分解相同物质的量的三种气体,HCl吸收的热量最大、NH3吸收的热量次之,而HI放热,所以三者的稳定性顺序为HClNH3HI。答案B12已知热化学方程式:H2O(g)H2(g)+12O2(g)H=+241.8 kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1当1 g液态水变为水蒸气时,其热量变化是()A.吸热88 kJB.吸热2.44 kJC.放热44 kJD.吸热44 kJ解析将第1个热化学方程式加第2个热化学方程式得:H2O(g)H2O(l)H=-44 kJmol-1,表示1 mol气态水变成液态水时放出热量44 kJ。答案B13已知下列热化学方程式:(1)CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)H1=-870.3 kJmol-1;(2)C(s)+O2(g)CO2(g)H2=-393.5 kJmol-1;(3)H2(g)+12O2(g)H2O(l)H3=-285.8 kJmol-1。则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的H为()A.-488.3 kJmol-1B.-244.15 kJmol-1C.+488.3 kJmol-1D.+244.15 kJmol-1解析2(3)+2(2)-(1)可得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)H=-488.3 kJmol-1。答案A14下列热化学方程式中H的绝对值(单位:kJmol-1)代表燃烧热的是()A.CH4(g)+32O2(g)2H2O(l)+CO(g)H1B.S(s)+32O2(g)SO3(s)H2C.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)H3D.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H4解析在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,是该物质的燃烧热;可见只有C项正确。答案C15单斜硫和正交硫是硫的两种同素异形体。已知:S(单斜,s)+O2(g)SO2(g)H1=-297.16 kJmol-1S(正交,s)+O2(g)SO2(g)H2=-296.83 kJmol-1下列说法正确的是()A.S(单斜,s)S(正交,s)H3=+0.33 kJmol-1B.正交硫比单斜硫稳定C.相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高D.式表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量多297.16 kJ解析根据盖斯定律,反应式-得S(s,单斜)S(s,正交)H3=-0.33 kJmol-1,所以正交硫能量低,稳定,故A、C项错误,B项正确;式反应为放热反应,说明形成新键放出的能量大于破坏旧键吸收的能量,D项错误。答案B16反应A(g)+B(g)C(g) H分两步进行:A(g)+B(g)X(g)H1;X(g)C(g)H2,反应过程中能量变化如图所示,下列说法正确的是()A.H1=H-H20B.H2=H-H10C.X是反应A(g)+B(g)C(g)的催化剂D.H=E1-E2解析根据盖斯定律可知,H=H1+H2,即H1=H-H2,再结合图像可知H10,H20,A项正确,B项错误;从图中看出,X为该反应的中间产物,不是催化剂,C项错误;由图像可知,H不等于E1-E2,D项错误。答案A17通常人们把拆开1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可用于估算化学反应的反应热(H),化学反应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键AABBAB键能/(kJmol-1)436243431则下列热化学方程式错误的是()A.12A2(g)+12B2(g)AB(g)H=-91.5 kJmol-1B.A2(g)+B2(g)2AB(g)H=-183 kJmol-1C.12A2(g)+12B2AB(g)H=+91.5 kJmol-1D.2AB(g)A2(g)+B2(g)H=+183 kJmol-1解析H=E(反应物)-E(生成物)=(436 kJmol-1+243 kJmol-1)-2431 kJmol-1=-183 kJmol-1,说明A2(g)+B2(g)2AB(g)是一个放热反应,由此可知A、B、D三项正确,C选项热化学方程式错误。答案C18已知:C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1现有0.2 mol木炭粉和氢气组成的悬浮气,在氧气中完全燃烧,共放出67.93 kJ的热量,则混合物中C与H2的物质的量之比为()A.11B.12C.23D.32解析设混合物中碳的物质的量为x mol,H2的物质的量为y molx+y=0.2393.5x+571.62y=67.93解得x=0.1y=0.1答案A二、非选择题(本题包括6小题,共46分)19(6分)如图是一个测量物质反应是吸热还是放热的简易实验装置,利用此装置可以很方便地测得某反应是放热反应还是吸热反应。请根据装置回答下列问题:(1)将铝片加入小试管内,然后注入足量的盐酸,有关反应的离子方程式是,小试管中看到的现象是。(2)弯管中A端液面(填“上升”或“下降”),原因是;说明此反应是(填“放热”或“吸热”)反应。解析小试管内反应产生的热量使锥形瓶内温度升高,空气膨胀,压强增大,使右侧弯管内液面左低右高。答案(1)2Al+6H+2Al3+3H2剧烈反应,有大量气泡产生(2)下降锥形瓶内气体温度升高,压强增大,大于外界大气压,从而使A端液面下降放热20(4分)发射卫星时常用肼(N2H4)作为燃料,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:N2(g)+2O2(g)2NO2(g)H1=+67.7 kJmol-1;N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H2=-534 kJmol-1。试计算1 mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为 kJ,写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式:。解析根据盖斯定律,反应2-反应整理得2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g),H=2H2-H1=-534 kJmol-12-67.7 kJmol-1=-1 135.7 kJmol-1。则1 mol N2H4反应放出的热量为1 135.7 kJ2=567.85 kJ。答案567.852N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)H=-1 135.7 kJmol-121(6分)近20年来,对以氢气作为未来能源的研究获得了较大进展。像电一样,氢是一种需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量来制取的所谓“二次能源”,而存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为一次能源,如煤、石油、太阳能和原子能等。(1)为了有效发展民用氢能源,必须制得廉价的氢气,下列可供开发的较经济且资源可持续利用的制取氢气的方法是。A.电解水B.锌和稀硫酸反应C.光解海水D.以石油、天然气为原料(2)氢气燃烧时耗氧量小,发热量大。已知C和H2燃烧的热化学方程式分别为:C(g)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1试通过计算说明等质量H2和C完全燃烧时产生热量之比是。(3)氢能源有可能实现能源的方便贮存,也有可能实现经济、高效的输送。研究表明,过渡金属型氢化物(又称间充氢化物)中,氢原子填充在金属的晶格间隙之间,其组成不固定,通常是非化学计量的,如LaH2.76、TiH1.73、CeH2.69、ZrH1.98、PrH2.85、TaH0.78。已知标准状况下,1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气(钯粉的密度为10.64 gcm-3,相对原子质量为106.4),试写出钯(Pd)的氢化物的化学式:。解析(2)由热化学方程式可知,相同质量的H2和C完全燃烧时放出的热量之比为(285.8 kJmol-11 g2 gmol-1)(393.5 kJmol-11 g12 gmol-1)=4.361。(3)由题意可知,1 cm3钯粉可吸收896 cm3的氢气,Pd与H的物质的量之比为1 cm310.64 gcm-3106.4 gmol-1(0.896 L22.4 Lmol-12)=10.8,故氢化物的化学式为PdH0.8。答案(1)C(2)4.361(3)PdH0.822(10分)某化学兴趣小组要完成中和热的测定实验。(1)实验桌上备有大小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒、0.5 molL-1盐酸、0.55 molL-1 NaOH溶液,实验尚缺少的玻璃仪器是、。(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒?(填“能”或“否”),其原因是。(3)他们记录的实验数据如下:实验用品溶液温度中和热t1t2Ha50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液50 mL 0.5 molL-1 HCl溶液20 23.3 b50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液50 mL 0.5 molL-1 HCl溶液20 23.5 已知:Q=cmt,反应后溶液的比热容c为4.18 kJ-1kg-1,各物质的密度均为1 gcm-3。计算上表中H=。根据实验结果写出NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式:。(4)若用KOH代替NaOH,对测定结果(填“有”或“无”)影响;若用醋酸代替HCl做实验,对测定结果(填“有”或“无”)影响。解析(1)中和热测定的关键是减少实验过程中的热量损失,需要的仪器中除题目中的仪器外,还要用量筒量取液体体积,用温度计测量液体的温度。(2)不可以,铜丝易传导热,会增加热量散失。(3)由题意知:a中t2-t1=23.3 -20 =3.3 。b中t2-t1=23.5 -20 =3.5 故t=3.3 +3.5 2=3.4 。由Q=cmt=4.18 kJ-1kg-10.1 kg3.4 =1.42 kJ,则H=-Q0.025mol=-1.42 kJ0.025mol=-56.8 kJmol-1。NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H=-56.8 kJmol-1。(4)KOH、NaOH都是强碱,对结果无影响。而用CH3COOH代替HCl,由于CH3COOH为弱酸,电离需吸热,故对测定结果有影响。答案(1)量筒温度计(2)否金属易导热,热量散失多,导致误差偏大(3)-56.8 kJmol-1NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H=-56.8 kJmol-1(4)无有23(10分)常温常压下,断裂1 mol(理想)气体分子中的化学键所吸收的能量或形成1 mol(理想)气体分子中的化学键所放出的能量称为键能(单位为kJmol-1)。下表是一些键能数据(kJmol-1):化学键键能化学键键能化学键键能CF427CCl330CI218HH436SS255HS339请完成下列问题。(1)由表中数据规律预测CBr键的键能范围:CBr键能(填写数值和单位)。(2)热化学方程式2H2(g)+S2(g)2H2S(g)H=Q kJmol-1;则Q=。(3)已知下列热化学方程式: O2(g)O2+(g)+e-H1= +1 175.7 kJmol-1PtF6(g)+e-PtF6-(g)H2= -771.1 kJmol-1O2+PtF6-(s)O2+(g)+PtF6-(g)H3=+482.2 kJmol-1则反应O2(g)+(g)O2+PtF6-(s)H= kJmol-1。解析(1)根据表中数据得规律:卤族元素CX键的键能由上到下依次减小,预测CBr键的键能范围:218 kJmol-1CBr键键能330 kJmol-1;(2)根据化学反应的焓变等于反应物的键能之和减生成物的键能之和计算,注意各物质的结构和化学键的数目;H=2436 kJmol-1+255 kJmol-1-4339 kJmol-1=-229 kJmol-1;(3)依据盖斯定律+-得到反应热化学方程式为O2(g)+PtF6(g)O2+PtF6-(s)H=-77.6 kJmol-1。答案(1)218 kJmol-1330 kJmol-1(2)-229(3)PtF6-77.624(10分)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示,已知1 mol SO2(g)被氧化为1 mol SO3(g)的H=-99 kJmol-1。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?。(2)图中H= kJmol-1。(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自己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296 kJmol-1,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的H。(写出计算过程)。解析(1)由H=-99 kJmol-1可知,该反应为放热反应,则A应为反应物能量,C应为生成物能量。E是反应所必经的一个过渡态,它只影响反应的难易程度,而整个反应过程中的反应热只与反应的始终态有关,故E的大小对该反应的反应热无影响。(2)由于1 mol SO2被氧化为1 mol SO3时放热99 kJ,而图像中表示的是2 mol SO2被氧化为2 mol SO3时的能量变化,故H=-198 kJmol-1。(3)根据元素守恒即可写出化学方程式。(4)S(s)+O2(g)SO2(g)H1=-296 kJmol-1,SO2(g)+12O2(g)SO3(g)H2=-99 kJmol-1,3S(s)+92O2(g)3SO3(g)H=(H1+H2)3=-1 185 kJmol-1。答案(1)反应物能量生成物能量没有影响(2)-198(3)SO2+V2O5SO3+2VO2、4VO2+O22V2O5(4)S(s)+O2(g)SO2(g) H1=-296 kJmol-1,SO2(g)+12O2(g)SO3(g) H2=-99 kJmol-1,3S(s)+92O2(g)3SO3(g) H=(H1+H2)3=-1 185 kJmol-1
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