1、1 选修四第一章化学反应与能量章末检测 一、选择题(本题包括 18 个小题,每小题 3分,共 54 分) 1.下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( ) A.生成物总能量一定低于反应物总能量 B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率 C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变 D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)HCl(g)在光照和点燃条件的 H不同 答案:C 2.下列反应的能量变化与其他三项不相同的是( ) A.铝粉与氧化铁的反应 B.氯化铵与 Ca(OH)2的反应 C.锌片与稀硫酸反应 D.钠与冷水反应 答案:B 3.下列说法中正确的是( ) A.任何条件下的热效应
2、都是焓变 B.书写热化学方程式时若不标明温度和压强,则表示是在 0 、101 kPa 条件下的反应热 C.化学反应中的能量变化,是由化学反应中反应物中化学键断裂时吸收的能量与生成物中化学键形 成时放出的能量不同所导致的 D.吸热反应的 H0 答案:C 4.下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系,据此判断下列说法正确的是( ) 2 A.石墨转变为金刚石是吸热反应 B.白磷比红磷稳定 C.S(g)+O2(g)SO2(g) H1 S(s)+O2(g)SO2(g) H2,则 H1H2 D.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H0 答案:A 5.下列说法或表示方法正确的是( )
3、 A.HCl 和 NaOH反应的中和热 H=-57.3 kJ mol-1,则含 1 mol H2SO4的稀溶液和含 1 mol Ca(OH)2的 溶液反应的 H=2 (-57.3) kJ mol-1 B.增大 N2的量,可使可逆反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的 H增大 C.在稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) H=-57.3 kJ mol-1,若将含 0.5 mol H2SO4的浓溶液与含 1 mol NaOH的溶液混合,则放出的热量大于 57.3 kJ D.反应 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)和反应 4SO2(g)+2O2(g)4SO3(g)的 H相
4、等 解析:H2SO4与 Ca(OH)2反应生成了微溶物 CaSO4,放热较少,A 项错误;B项,题中热化学方程式中的 H 不变,B项错误;C项,浓硫酸在稀释过程中放出热量,C 项正确;D项,相同反应 H 的数值与反应方 程式中的化学计量数成比例,D 项错误。 答案:C 6.下列有关说法正确的是( ) A.已知:HI(g g g) H=-25.96 kJ mol -1,由此可知 1 mol HI气体在密闭容器中分解后 可以放出 25.96 kJ 的热量 B.已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H=-571.6 kJ mol-1,则氢气的燃烧热 H=-285.8 kJ mol-1 3 C
5、.肼(N2H4)是一种用于制造火箭燃料或燃料电池的原料,已知 2H2O(g)+O2(g)2H2O2(l) H=+108.3 kJ mol-1 ;N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) H=-534.0 kJ mol-1 ,则有反 应:N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l) H=-642.3 kJ mol-1 D.含 20.0 g NaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出 28.65 kJ 的热量,则稀醋酸和稀 NaOH溶液反应 的热化学方程式为 NaOH(aq)+CH3COOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l) H=-57.3 kJ mol-1 解
6、析:A 项错误,该反应为可逆反应,不可能完全进行,故其放出的热量小于 25.96 kJ;C 项错误,根据盖 斯定律,由-得,N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) H=-642.3 kJ mol-1;D 项错误,由于 CH3COOH 是弱酸,故 1 mol CH3COOH与 1 mol NaOH 反应放出的热量小于 57.3 kJ。 答案:B 7.氧气(O2)和臭氧(O3)是氧元素的两种同素异形体,已知热化学反应方程式: 4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s) H1 ; 4Al(s)+2O3(g)2Al2O3(s) H2 ; 3O2(g)2O3(g) H3 。则( )
7、 A.H1-H2=H3 B.H1+H2=H3 C.H2-H1=H3 D.H1+H2+H3=0 解析:根据盖斯定律可知反应式-=,所以 H1-H2=H3。 答案:A 8.依据如图判断,下列说法正确的是( ) A.氢气的燃烧热 H=-241.8 kJ mol-1 B.2 mol H2(g)与 1 mol O2(g)所具有的总能量比 2 mol H2O(g)所具有的总能量低 C.液态水分解的热化学方程式为 2H2O(l)2.H2(g)+O2(g) H=+571.6 kJ mol-1 D.H2O(g)生成 H2O(l)时,断键吸收的能量小于成键放出的能量 解析:由图像分析可知 2 mol H2和 1
8、mol O2反应生成气态水 2 mol放热 483.6 kJ,热化学方程式为 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H=-483.6 kJ mol-1,2 mol H2O(g)转变为 2 mol H2O(l)放热 88 kJ,热化学方 4 程式为 2H2O(g)2H2O(l) H=-88 kJ mol-1,2 mol H2O(g)变为 2 mol H2O(l)放出 88 kJ 热 量,2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H=-571.6 kJ mol-1,燃烧热为 285.8 kJ mol-1,A 项错误,C项正确。由图 可知反应为放热反应,2 mol H2(g)与 1 mol O2(g
9、)所具有的总能量比 2 mol H2O(g)所具有的总能量高,B 项错误。热化学方程式为 2H2O(g)2H2O(l) H=-88 kJ mol-1,即 H2O(g)生成 H2O(l)时放出热量, 此过程为物理变化,D项错误。 答案:C 9.将 1 g H2和 4 g O2混合点燃,充分反应,放出 71.45 kJ热量,同样条件下 1 mol H2在 O2中完全燃烧放 出的热量是( ) A.71.45 kJ B.142.9 kJ C.571.6 kJ D.285.8 kJ 解析:1 g H2和 4 g O2反应时,H2剩余,实际参加反应的 H2为 0.5 g,因此 1 mol H2在 O2中完
10、全燃烧放 出的热量为 71.45 kJ 4=285.8 kJ。 答案:D 10.下列说法中正确的是( ) A.由 2 mol H形成 1 mol HH 键要吸收热量 B.在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成 H2O 时所释放的热量称为中和热 C.N2性质非常稳定,是因为 N2分子中含有氮氮三键,要破坏氮氮三键需吸收更多的能量 D.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应 解析:形成化学键应释放能量,A 错误;中和热的标准是“生成 1 mol H2O”,B错误;正是因为 N2分子中 氮氮三键非常牢固,要破坏氮分子需吸收较多的能量,所以 N2性质非常稳定,C正确;有许多放热反应 需“加热”或“点燃”才能
11、发生,D 错误。 答案:C 11.相同条件下,下列各反应均为放热反应,其中 H最小的是( ) A.2A(l)+B(l)2C(g) H1 B.2A(g)+B(g)2C(g) H2 C.2A(g)+B(g)2C(l) H3 D.2A(l)+B(l)2C(l) H4 解析:题中所给四个选项中各反应物和生成物物质的量对应相等,但聚集状态各不相同。由于同种物 质气态时的能量高于液态时的能量,故 B、C 项反应物的能量最高,C、D项生成物的能量最低,故 C 项中反应物的总能量与生成物的总能量差值最大,由于反应放热,H3为负值,故 H3最小。 5 答案:C 12.已知:H2O(l)H2O(g) H=+Q1
12、kJ mol-1 2H2O(g)2H2(g)+O2(g) H=+Q2 kJ mol-1 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) H=-Q3 kJ mol-1 (Q1、Q2、Q3均大于零) 则 H2与 CH4的燃烧热的比值为( ) A C - - 解析:已知:H2O(l)H2O(g) H=+Q1 kJ mol-1;2H2O(g)2.H2(g)+O2(g) H=+Q2 kJ mol-1,根据盖斯 定律 H2(g g) H2O(l) H=-(Q kJ mol-1,所以 H2的燃烧热为(Q kJ mol-1;而 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) H=-Q3 kJ
13、mol-1,所以 CH4的燃烧热为 Q3 kJ mol-1;则 H2与 CH4 的燃烧热的比值为 。 答案:A 13.一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷生成二氧化碳和气态水时放出热量 Q kJ(Q0)。经测定完全 吸收生成的 CO2需消耗 5 mol L-1的 KOH溶液 100 mL,恰好生成正盐。则此条件下反应 C4H10(g g) 4CO2(g)+5H2O(g)的 H为( ) A.+8Q kJ mol-1 B.+16Q kJ mol-1 C.-8Q kJ mol-1 D.-16Q kJ mol-1 解析:CO2+2KOHK2CO3+H2O,则 n(CO2 KOH mol L-1 0.1 L
14、=0.25 mol; 故 C4H10(g g) 4CO2(g)+5H2O(g) H=-16Q kJ mol-1。 答案:D 14.根据热化学方程式(在 101 kPa 时):S(s)+O2(g)SO2(g) H=-296.8 kJ mol-1,下列说法中不正确 的是( ) A.S 的燃烧热为 296.8 kJ mol-1 B.S(g)+O2(g)SO2(g)放出的热量大于 296.8 kJ 6 C.S(g)+O2(g)SO2(g)放出的热量小于 296.8 kJ D.形成 1 mol SO2中的化学键所释放的总能量大于断裂 1 mol S(s)和 1 mol O2(g)中的化学键所吸收的 总能
15、量 解析:题中所给的热化学方程式是表示 S的燃烧热的热化学方程式,A正确;固态硫和气态硫相比,固 态硫燃烧多了一个吸热过程,因此放出的热量少,B 正确,C 错误;D 是对放热反应的微观解释,正确。 答案:C 15.碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示: H2(g)+I2(?)2HI(g) H=-9.48 kJ mol-1 H2(g)+I2(?)2HI(g) H=+26.48 kJ mol-1 下列判断正确的是( ) A.中的 I2为固态,中的 I2为气态 B.的反应物总能量比的反应物总能量低 C.的产物比的产物热稳定性更好 D.1 mol固态碘升华时将吸热 17 kJ
16、解析:A 项,固态 I2升华时吸热,则中的 I2为气态,中的 I2为固态;B 项,的反应物总能量比的反 应物总能量低;C 项,的产物与的产物相同,热稳定性一样;D项,-得 I2(s)I2(g) H=+35.96 kJ mol-1,1 mol固态碘升华时将吸热 35.96 kJ。 答案:B 16.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为: S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) H=x kJ mol-1 已知:碳的燃烧热 H1= a kJ mol-1 S(s)+2K(s)K2S(s) H2=b kJ mol-1 2K(s)+N2(g)+3O2
17、(g)2KNO3(s) H3=c kJ mol-1 则 x为( ) A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b 解析:由碳的燃烧热,可得热化学方程式:C(s)+O2(g)CO2(g) H1=a kJ mol-1。对题目中的热化 学方程式依次编号:、,根据盖斯定律,= 3+-,则 H=H1 3+H3-H4,即 x=3a+b-c, 故 A 项正确。 7 答案:A 17.HCN是无色有杏仁气味的有毒气体,早期广泛用于船舱、仓库的烟熏灭鼠。已知:1 mol HCN(aq) 与 1 mol NaOH(aq)反应的 H=-12.1 kJ mol-1;HCl(aq)与 NaOH(aq
18、)反应的 H=-55.6 kJ mol-1。则 HCN在水溶液中电离的 H等于( ) A.-67.7 kJ mol-1 B.-43.5 kJ mol-1 C.+43.5 kJ mol-1 D.+67.7 kJ mol-1 解析:反应的热化学方程式分别为: HCN(aq)+OH-(aq)CN-(aq)+H2O(l) H=-12.1 kJ mol-1 H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) H=-55.6 kJ mol-1 用-可得 HCN电离的热化学方程式为 HCN(aq)H+(aq)+CN-(aq) H=-12.1 kJ mol-1-(-55.6 kJ mol-1)=+43.5 kJ mol
19、-1。 答案:C 18.已知:P4(g)+6Cl2(g)4.PCl3(g) H=a kJ mol-1,P4(g)+10Cl2(g)4.PCl5(g) H=b kJ mol-1,P4具有正四 面体结构,PCl5中 PCl键的键能为 c kJ mol-1,PCl3中 PCl键的键能为 1.2c kJ mol-1。 下列叙述正确的是( ) A.PP 键的键能大于 PCl 键的键能 B.可求 Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(s)的反应热 H C.ClCl键的键能为 - . mol-1 D.PP 键的键能为 - mol-1 解析:Cl的非金属性强于 P的非金属性,故 PCl键的键能大于 PP 键的
20、键能,A项错误;不知道 PCl5(g)PCl5(s)的热效应,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 ClCl键的键能为 - . kJ mol-1,C 项错误;根据盖斯定律,消去 Cl2,得到 PP 键的键能 为 - kJ mol-1,D 项正确。 答案:D 二、非选择题(本题包括 5 个小题,共 46分) 19.(6分)(1)已知 Fe、Al在氧气中的反应为: 2Fe(s g) Fe2O3(s) H1 8 2Al(s g) Al2O3(s) H2 则有 H1 (填“”“H1。 答案:(1) (2)H2H3H1 20.(6分)能源是国民经济发展的重要基础,我
21、国目前使用的能源主要是化石燃料。 (1)在 25 、101 kPa时,16 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是 890.31 kJ,则 CH4燃烧的热化 学方程式是 。 (2)已知:C(s)+O2(g)CO2(g) H=-437.3 kJ mol-1 H2(g g) H2O(g) H=-285.8 kJ mol-1 CO(g g) CO2(g) H=-283.0 kJ mol-1 则煤的气化反应的热化学方程式是 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H= kJ mol-1。 解析:(1)根据提供的信息,1 mol CH4完全燃烧生成液态水放出 890.31 kJ 的热量,因此其
22、热化学方程式 为 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) H=-890.31 kJ mol-1。(2)设提供的三个反应分别为,根 据盖斯定律,C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)可以通过-得到,因此该反应的 H=-437.3 kJ mol-1-(- 285.8 kJ mol-1)-(-283.0 kJ mol-1)=+131.5 kJ mol-1。 答案:(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) H=-890.31 kJ mol-1 9 (2)+131.5 21.(8分)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应
23、措 施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。 (1)实验测得,1 g乙醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出 29.7 kJ 的热量,试写出 表示乙醇燃烧热的热化学方程式: 。 (2)已知反应 CH3CH3(g)CH2CH2(g)+H2(g),有关化学键的键能如下: 化学键 CH CC CC HH 键能/(kJ mol-1) 414.4 615.3 347.3 435.3 通过计算得出该反应的反应热为 。 (3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。 已知:C(石墨,s)+O2(g)CO2(g) H1=-393.5 kJ mol-1 2
24、H2(g)+O2(g)2.H2O(l) H2=-571.6 kJ mol-1 2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) H3=-2 599 kJ mol-1 根据盖斯定律,计算 298 K时由 C(石墨,s)与 H2(g)生成 1 mol C2H2(g)反应的焓 变:H= 。 解析:(1)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为 CH3CH2OH(l)+3O2(g)2.CO2(g)+3H2O(l) H=-29.7 46 kJ mol-1=-1 366.2 kJ mol-1。 (2)H=6E(CH)+E(CC)-E(CC)+4E(CH)+E(HH)=(6 414.4+347.3) kJ
25、 mol-1- (615.3+4 414.4+435.3) kJ mol-1=+125.5 kJ mol-1。(3)根据盖斯定律,由第一个反应 2+第二个反 应 第三个反应 可得2C(石墨,s)+H2(g) C2H2(g) H=-393.5 kJ mol-1 2-571.6 kJ mol- 1 -2 599 kJ mol-1 kJ mol-1。 答案:(1)CH3CH2OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) H=-1 366.2 kJ mol-1 (2)+125.5 kJ mol-1 (3)+226.7 kJ mol-1 22.(14分)某实验小组用 0.50 mol L-1
26、 NaOH溶液和 0.50 mol L-1硫酸进行中和热的测定。 .配制 0.50 mol L-1 NaOH溶液 (1)若实验中大约要使用 245 mL NaOH 溶液,至少需要称量 NaOH固体 g。 (2)从下表中选择,称量 NaOH 固体所需要的仪器是(填字母) 。 10 名称 托盘天平(带砝码) 小烧杯 坩埚钳 玻璃棒 药匙 量筒 仪器 序号 a b c d e f .测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液中和热的实验装置如图所示。 (1)若生成 1 mol H2O 时反应放出的热量为 57.3 kJ,写出该反应的热化学方程式: 。 (2)取 50 mL NaOH 溶液和 30 mL硫酸进行实验,
27、实验数据如下表。 请填写下表中的空白: 温度 实验 次数 起始温度 t1/ 终止温度 t2/ 温度差平均值(t2-t1)/ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 30.1 2 27.0 27.4 27.2 33.3 3 25.9 25.9 25.9 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 用上述实验数值计算结果为 53.5 kJ mol-1,与 57.3 kJ mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。 a.实验装置保温、隔热效果差 b.量取 NaOH溶液的体积时仰视读数 11 c.分多次把 NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 d.用温度计测定
28、 NaOH溶液起始温度后直接测定 H2SO4溶液的温度 解析:.(1)配制 245 mL 0.50 mol L-1 NaOH溶液,应选择 250 mL容量瓶,所以需 NaOH 的质量 m(NaOH)=0.50 mol L-1 0.250 L 40 g mol-1=5.0 g; (2)NaOH 固体易潮解,所以一定要放在烧杯中称量。 .(2)每次实验温度差=t2-起始温度 t1的平均值,第 2 组偏差太大,舍弃,则最终温度差平均值为第 1、 3、4三组实验的温度差之和除以 3; 因为 53.5 kJ mol-157.3 kJ mol-1,说明实验过程中有热量损失,故 a、c 正确;d的做法会使测
29、得的 H2SO4的初始温度偏高,最终温度差平均值(t2-t1)变小,实验结果偏低,故 d正确。 答案:.(1)5.0 (2)abe .(1 aq)+NaOH(aq aq)+H2O(l) H=-57.3 kJ mol -1 (2)30.1 acd 23.(12分)已知 1 mol CO气体完全燃烧生成 CO2气体放出 283 kJ 的热量;1 mol H2完全燃烧生成液态 水放出 286 kJ 的热量;1 mol CH4气体完全燃烧生成 CO2气体和液态水放出 890 kJ 的热量。 (1)写出氢气燃烧的热化学方程式: ; (2)若 1 mol H2O(l)汽化时需要吸收 44 kJ 的热量,请
30、写出 CH4燃烧生成气态水的热化学方程式: ; (3)若将 a mol CH4、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 ; (4)若将 a mol CH4、CO和 H2的混合气体完全燃烧,生成 CO2气体和液态水,且 CO2和水的物质的量 相等时,则放出热量(Q)的取值范围是 。 解析:(1)由题意可知,氢气燃烧的热化学方程式为 H2(g g) H2O(l) H=-286 kJ mol-1或 2H2(g)+O2(g)2.H2O(l) H=-572 kJ 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
31、(g)CO2(g)+2H2O(l) H=-890 kJ mol-1,又知 2H2O(l) 2 H2O(g) H=+2 44 kJ mol-1=+88 kJ mol-1,将两式相加得 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) H=-890 kJ mol-1+88 kJ mol-1=-802 kJ mol-1; (3)由题意可知,a mol CO 完全燃烧生成 CO2气体,放出的热量最少,为 283a kJ,a mol CH4气体完全燃 烧生成 CO2气体和液态水放出的热量最多,为 890a kJ,故 a mol CH4、CO和 H2的混合气体完全燃烧, 生成 CO2气体和液态水时放
32、出的热量(Q)的取值范围是 283a kJQ890a kJ; 12 (4)由题意可知 n(CH4)+n(CO)+n(H2)=a mol,n(CO2)=n(CH4)+n(CO)=n(H2O)=2n(CH4)+n(H2),将两式联 立得 n(CO)=n(CH4)+n(H2 mol。当 a mol混合气体为等物质的量的 CO和 CH4时,放出的热量最 大,故最大值为 283a kJ+890a kJ)=586.5a kJ,当 a mol 混合气体为等物质的量的 CO和 H2时,放出 的热量最小,故最小值为 283a kJ+286a kJ)=284.5a kJ。即 Q的取值范围是 284.5a kJQ586.5a kJ。 答案:(1)H2(g g) H2O(l) H=-286 kJ mol-1或 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-572 kJ mol-1 (2)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) H=-802 kJ mol-1 (3)283a kJQ890a kJ (4)284.5a kJQ586.5a kJ
