高中化学复习知识点中和热的测定与误差分析.docx
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高中化学复习知识点中和热的测定与误差分析
高中化学复习知识点:
中和热的测定与误差分析
一、单选题
1.某学生的实验报告所列出的下列数据中合理的是()
A.用含1mol醋酸的稀溶液和1.01mol氢氧化钠的稀溶液做中和热实验测得中和热的数值为57.3kJ/mol
B.通过实验得知在常温常压下,12g固体C和32g气体O2所具有的总能量一定大于44g气体CO2所具有的总能量
C.室温下,用广泛pH试纸测得某溶液的pH为2.3
D.用10mL的量筒量取8.05mL浓硫酸
2.测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和热的实验中没有使用的仪器有:
①大、小烧杯;②容量瓶;③量筒;④环形玻璃搅拌棒;⑤试管;⑥温度计;⑦蒸发皿;⑧托盘天平中的( )
A.①②⑥⑦B.②⑤⑦⑧C.②③⑦⑧D.③④⑤⑦
3.化学实验在学科中有着非常重要的作用,结合图示实验装置,下列相关分析的描述不正确的是()
A.图1:
盐桥中使用KCl溶液,电子的流向是Zn→G→Cu→CuSO4溶液→盐桥
B.图2:
可根据该实验验证铁的吸氧腐蚀
C.图3:
在强酸和强碱的中和热实验中,强碱的浓度比强酸的略大
D.图4:
根据两烧瓶中气体颜色的变化(热水中变深、冰水中变浅)可以判断反应2NO2(g)
N2O4(g)是一个放热反应
4.下列实验装置能达到实验目的的是()
A.测定一定时间内生成
H2的反应速率
B.可以进行中和热的测定实验
C.比较温度对化学反应速率的影响
D.比较Cu2+、Fe3+对
H2O2分解速率的影响
A.AB.BC.CD.D
5.下列图中的实验方案,能达到实验目的的是()
A.图甲:
进行中和热的测定
B.图乙:
比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
C.图丙:
验证CuCl2对H2O2分解有催化作用
D.图丁:
验证2NO2(g)
N2O4(g)△H<0
6.下列有关实验操作的说法正确的是
A.用苯萃取溴水中的溴,分液时应从下口放出溴的苯溶液
B.中和热测定时环形玻璃搅拌棒要不断地顺时针搅拌,目的是为了混合均匀,充分反应
C.用滴定管量取溶液体积,若读数时放出液体前仰视,放出液体后俯视,则测量值小于真实值
D.用已知质量分数和密度的浓硫酸配制100mL1mol·L-1H2SO4溶液,通常按计算值称量所需浓硫酸的质量.
7.下列实验中,由于错误操作导致所测出的数据一定偏低的是()
A.用量筒测量一定液体的体积时,仰视读出的读数
B.用标准盐酸滴定氢氧化钠溶液测碱液浓度时,酸式滴定管洗净后,没有用标准盐酸润洗,直接装标准盐酸滴定碱液,所测出的碱液的浓度值
C.测定硫酸铜晶体结晶水含量时,加热温度太高使一部分硫酸铜发生分解,所测出的结晶水的含量
D.做中和热测定时,在大小烧杯之间没有填充泡沫塑料(或纸条)所测出的中和热数值
8.做中和热测定实验时,所用仪器的正确组合是
①容量瓶②量筒③酒精灯④天平⑤环形玻璃搅拌棒⑥试管⑦烧杯⑧温度计
A.②⑤⑦⑧B.②③④⑦C.①②⑤⑦⑧D.全部
9.下列有关实验操作的叙述错误的是
A.测中和热实验时,用铜丝替代环形玻璃搅拌棒,测得ΔH数值偏低
B.滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶内壁
C.测定醋酸钠溶液的pH可用洁净的玻璃棒蘸取待测液,点在湿润的pH试纸上
D.用已知浓度的盐酸测定未知浓度的氢氧化钠溶液,当滴定达终点时滴定管尖嘴有悬液,则测定结果偏高
10.下列实验操作会使最终结果偏高的是()
A.配制
溶液,定容时俯视刻度线
B.用
盐酸滴定
溶液,起始读数时仰视
C.用湿润的pH试纸测定
溶液的pH
D.测定中和热的数值时,将
溶液倒入盐酸后,立即读数
二、综合题
11.已知下列热化学方程式:
①NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol
②C(s)+
O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ/mol
③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H=-787kJ/mol
回答下列问题:
(1)C(s)的标准燃烧热为______。
(2)写出CO燃烧的热化学方程式______。
(3)反应①经常用于实验室的中和热测定,测定装置如图1所示:
仪器A的名称是______,碎泡沫塑料的作用是______,用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会______57.3kJ/mol (填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点,图2为氢氧燃料电池的结构示意图,试回答下列问题:
①写出该氢氧燃料电池工作时负极的反应式______。
②用该电池电解饱和食盐水,当有1molH2反应时,所产生的氯气用于制备漂白粉,可以制的漂白粉______克。
(5)钢铁生锈现象随处可见,钢铁的电化学腐蚀原理如图3所示:
①写出该电池反应的总反应方程式:
______;
②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在如图3虚线框内所示位置作出修改,并用箭头标出导线中电子流动的方向________________。
12.I.2017年5月5日,中国首架按照国际标准研制的拥有自主知识产权的大型客机C-919在上海浦东机场首飞,科学家在实验室中研究的利用催化技术将飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2的反应为2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) △H<0。
(1)若将1molNO和2molCO通入2L的恒容密闭容器中,在一定条件下发生上述反应,反应中生成的N2的物质的量浓度随时间的变化情况如图1所示。
则NO从反应开始到平衡时的平均反应速率v(NO)=__________,4min末CO的浓度为__________mol·L-1。
(2)已知上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图2所示。
工业上催化装置中比较适合的温度和压强是__________
II.取50mL0.50mol·L-1NaOH溶液和50mL、0.50mol/L硫酸溶液进行中和热测定实验,实验数据如下表:
(1)请填写表中的空白:
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
31.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
31.4
(2)近似认为0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液的密度都是1g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。
则中和热△H=__________。
(取小数点后一位)
(3)上述实验数值结果与57.3kJ·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
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NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
参考答案
1.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.强酸强碱的稀溶液的中和热为57.3kJ/mol,醋酸为弱酸,电离过程吸热,因此做中和热实验测得中和热的数值肯定小于57.3kJ/mol,故A错误;
B.碳的燃烧属于放热反应,反应物的总能量一定大于生成物的总能量,即12g固体C和32g气体O2所具有的总能量一定大于44g气体CO2所具有的总能量,故B正确;
C.广泛pH试纸的测量精度为1级达不到0.1级,故C错误;
D.量筒精度为0.1ml,因此用10mL的量筒量取8.05mL浓硫酸的说法是错误的,故D错误;
故选B。
【点睛】
广泛pH试纸的测量精度为1级,量筒的精度为0.1mL,强酸强碱的稀溶液的中和热为57.3kJ/mol,以此分析解答。
2.B
【解析】
【详解】
在测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和反应反应热的实验中,需要使用量筒量取溶液体积,小烧杯作为两溶液的反应容器,小烧杯置于大烧杯中,小烧杯与大烧杯之间填充隔热材料,反应过程中用环形玻璃搅拌棒不断搅拌促进反应均匀、快速进行,用温度计量取起始温度和最高温度,没有使用到的是容量瓶、试管、蒸发皿、托盘天平,即②⑤⑦⑧,
答案选B。
3.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.图1表示的Zn-Cu原电池,Zn失去电子,作负极,电子经过外电,达到正极,电子流向为Zn→G→Cu,但是电子不能经过电解质溶液,也不能经过盐桥,错误,A符合题意;
B.若发生吸氧腐蚀,O2+4e-+2H2O=4OH-,装置中氧气的量减少,右侧导管中的液面会上升,可以证明发生了吸氧腐蚀,正确,B不符合题意;
C.在进行中和热的测定实验时,为了保证强酸完全反应掉,强碱的浓度会比强酸的略大,正确,C不符合题意;
D.根据图示,热水中的烧瓶的颜色更深,NO2的含量很多,可知,升高温度,平衡向着生成NO2的方向移动,则生成NO2的方向为吸热反应方向,可知2NO2(g)
N2O4(g)是一个放热反应,正确,D不符合题意。
答案选A。
4.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.可以根据秒表测出生成一定体积氢气的时间,故可以算出反应速率,A正确;
B.中和热的测定,温度计应放在反应溶液中,B错误;
C.二氧化氮为红棕色气体,四氧化二氮为无色气体,容器内存在:
2NO2
N2O4,
D.还有氯离子和硫酸根离子不同,故不能比较铜离子和铁离子对双氧水的分解速率的影响,D错误。 答案选A。 5.D 【解析】 【分析】 【详解】 A.铜丝可导热,应选环形玻璃搅拌棒,且没有用硬纸板盖在大小烧杯杯口上面,会导致热量散失,增大实验误差,故A错误; B.盐酸易挥发,盐酸也能与硅酸钠溶液反应,则不能比较H2CO3和H2SiO3的酸性强弱,故B错误; C.温度不同、催化剂不同,应控制温度相同,才能探究催化剂对反应速率的影响,故C错误; D.温度不同,温度高时颜色深,则可验证2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0,故D正确; 故选D。 6.C 【解析】 【分析】 【详解】 A.苯的密度比水小,萃取溴水中的溴之后有机层应该在上层,从上口倒出,故A错误; B.环形玻璃搅拌棒上下移动进行搅拌,顺时针搅拌易捣破温度计,故B错误; C.滴定管0刻度在上方,放出液体前仰视导致读数偏大,放出液体后俯视导致读数偏小,则测量值会小于实际值,故C正确; D.用用已知质量分数和密度的浓硫酸配制稀硫酸时通常是计算所需浓硫酸的体积,然后用量筒量取,故D错误; 故答案为C。 【点睛】 配制一定物质的量浓度的溶液时,若溶质为固体,则称量质量,若溶质为液体,则量取体积。 7.A 【解析】 【分析】 【详解】 A.用量筒测量一定液体的体积时,读数时仰视,会使所读取的数值小于液体的实际体积,数据偏小,故A正确; B.滴定管未用盐酸标准液润洗,会导致盐酸浓度偏低,所用体积偏大,则测定结果偏大,故B错误; C.部分硫酸铜发生分解,所测出的结晶水的质量偏高,结晶水的含量偏高,故C错误; D.碎泡沫塑料(或纸条)起隔热保温作用,不填充会使热量损失,所测放出的热量偏少,中和热数值为负值,则中和热数值偏大,故D错误; 故选A。 【点睛】 本题的易错点为A,要注意放热反应的焓变值为负值,因此中和热实验中放出的热量越少,中和热数值越大。 8.A 【解析】 【分析】 【详解】 做中和热实验测定中和热时需要量筒量取一定体积的酸和碱,用环形玻璃搅拌棒搅拌使酸碱充分接触反应,用烧杯做反应容器,用温度计测反应前后的温度,故需要的仪器为量筒、环形玻璃搅拌棒、烧杯、温度计,A符合题意; 答案选A。 9.C 【解析】 【详解】 A.用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,金属的导热性很好,会导致热量的散失,使测得的△H数值偏小,但△H偏高,A正确; B.滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可接触锥形瓶内壁,可使滴定管流出的液体充分反应,B正确; C.用pH试纸测量溶液的pH时试纸不能事先润湿,C错误; D.用已知浓度的盐酸测定未知浓度的氢氧化钠溶液,当滴定达终点时滴定管尖嘴有悬液,消耗标准液体积增加,则测定结果偏高,D正确; 答案选C。 10.A 【解析】 【详解】 A.配制 溶液,定容时俯视刻度线,溶液的体积偏小,由c= 可知所配溶液浓度偏高,故A正确; B.用 盐酸滴定 溶液,起始读数时仰视,即起始时读数偏大,则滴定时消耗标准液的体积偏小,由c(测)= 可知测定浓度偏低,故B错误; C.用湿润的pH试纸测定 溶液的pH,NaOH溶液被稀释,所测溶液的pH偏低,故C错误; D.测定中和热的数值时,将 溶液倒入盐酸后,立即读数,测定温度偏低,即放出的热量偏低,导致中和热数值偏低,故D错误; 故答案为A。 【点睛】 本题考查常见定量实验的误差分析,准确理解实验原理是解题关键,如溶液配制过程中误差分析,只须紧扣c= ,溶液中溶质和溶液体积的变化判断误差,而中和滴定同样根据c(测)= ,结合消耗标准液的体积误差对测定结果影响分析即可。 11.-393.5kJ/molCO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ/mol环形玻璃搅拌棒隔热,减少反应过程中的热量损失小于H2-2e-+2OH-=2H2O1272Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 【解析】 【分析】 (1)1mol固体C完全燃烧产生CO2气体时放出的热量为该物质的标准燃烧热; (2)③÷2-②,整理可得其热化学方程式; (3)根据仪器结构判断仪器名称,利用实验原理,分析各个部分的作用,弱电解质主要以电解质分子存在,电离吸热分析判断; (4)①燃料电池的负极上是燃料失电子发生氧化反应; ②根据电解饱和食盐水的方程式结合燃料电池中氢气的消耗量和产生氯气的量之间的关系来计算即可; (5)在中性条件下,钢铁发生吸氧腐蚀,铁作负极,石墨作正极,正极上氧气得电子发生还原反应,要保护钢铁不受腐蚀,可以把铁设计成电解池的阴极,与电源负极相连接,设计成电解池后,石墨作阳极,阳极上氯离子放电。 【详解】 (1)根据反应: ③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H=-787kJ/mol,则1molC完全燃烧生成稳定的氧化物是CO2,放出热量Q=787kJ÷2=393.5kJ/mol,即C的标准燃烧热为-393.5kJ/mol; (2)已知: ②C(s)+ O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ/mol ③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H=-787kJ/mol 根据盖斯定律,将③÷2-②,整理可得其热化学方程式CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ/mol; (3)根据图示可知仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒,作用是保证液体充分混合并反应。 反应热测定实验中关键是保温工作,碎泡沫塑料的作用是隔热,减少反应过程中的热量损失。 中和热是稀的强酸和稀的强碱溶液反应产生可溶性盐和生成1mol水放出的热量,氨水中的NH3·H2O是弱电解质,弱电解质主要以分子形式存在,电离会吸热,所以相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会小于57.3kJ/mol; (4)①氢氧燃料电池的负极上是燃料氢气失电子,发生氧化反应,产生的H+与溶液中的OH-结合形成H2O,电极反应式为: 2H2-4e-+4OH-=4H2O; ②用该电池电解饱和食盐水,当有1molH2反应时,根据反应: 2H2-4e-+4OH-=4H2O,转移电子是2mol,结合电解总方程式: 2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH可知: 每转移2mol电子,反应生成氯气是1mol,所产生的氯气用于制备漂白粉,根据反应方程式: 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O可知1molCl2可以制得的漂白粉的质量是0.5mol氯化钙和0.5mol次氯酸钙的混合物,其质量是m(漂白粉)=0.5mol×111g/mol+0.5mol×143g/mol=127g; (5)①在中性条件下,钢铁发生吸氧腐蚀,铁作负极,失去电子变为Fe2+,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+;石墨作正极,正极上氧气得电子与水结合形成OH-,发生还原反应,电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-,Fe2+与OH-结合形成Fe(OH)2,该电池反应的总反应方程式: 2Fe+2H2O+O2═2Fe(OH)2; ②要保护钢铁不受腐蚀,可以把该装置设计为电解池,铁为电解池的阴极,与电源负极相连接,石墨为电解池的阳极,与电源的正极连接。 设计成电解池后,石墨作阳极,在阳极上Cl-失去电子变为Cl2,Fe电极上,溶液中的H+得到电子变为H2,电子从石墨电极流向铁电极,即虚线框内所示位置作出的修改以及导线中电子流动的方向如下图: 。 【点睛】 本题综合考查了热化学方程式的书写、燃料电池、电解池等知识。 在判断燃烧热和书写热化学方程式时,要注意概念、物质的存在状态,利用盖斯定律计算;在电化学中要用电子守恒的计算,注意知识的迁移和应用是关键。 12.0.05mol/(L·min)0.8400K、1MPa4.066.9kJ/molb 【解析】 【分析】 (1)先计算从反应开始至平衡时N2的反应速率,然后根据速率比等于化学方程式的化学计量数的比计算v(NO); (2)工业上催化装置比较适合的温度和压强是NO平衡转化率最大,设备承受压强较小,设备材料经济效益好; II. (1)先判断温度差的有效性,然后求出温度差平均值; (2)先根据Q=m•c•△T计算反应放出的热量,然后根据△H=- kJ/mol计算出反应热; (3)根据△H=- kJ/mol及Q=m•c•△T分析实验误差。 【详解】 I. (1)根据图1可知: 从反应开始至平衡时,△c(N2)=0.10mol/L,则v(N2)= =0.025mol/(L·min),根据方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可知v(NO)=2v(N2)=2×0.025mol/(L·min)=0.05mol/(L·min); 根据方程式可知: 每反应产生1mol/LN2,会同时消耗2mol/LCO,则在4min末△c(N2)=0.10mol/L,所以CO改变浓度为0.20mol/L,由于反应开始时CO的浓度为1mol/L,因此平衡时CO的浓度为1mol/L-0.20mol/L=0.80mol/L; (2)反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图2所示,分析变化特征可知,工业上催化装置比较适合的温度和压强是400K、1MPa; II. (1)4次温度差分别为: 4.0℃,4.1℃,3.9℃,5.1℃,第四组数据偏差太大,要舍去,三次温度差平均值为4.0℃; (2)酸、碱中和反应实质是H++OH-=H2O,50mL0.5mol/LNaOH溶液和50mL0.5mol/L稀硫酸溶液进行中和反应生成水的物质的量有物质的量少的NaOH决定,n(H2O)=0.05L×0.50mol/L=0.025mol,溶液的质量为: 100mL×1g/cm3=100g,温度变化的值为△T=4℃,则生成0.025mol水放出的热量为Q=m•c•△T=100g×4.18J/(g•℃)×4.0℃=1672J,即1.672kJ,所以实验测得的中和热△H=- =66.9kJ/mol; (3)a.装置保温、隔热效果差,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,a错误; b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数,会导致所量的氢氧化钠体积偏大,放出的热量偏高,中和热的数值偏大,b正确; c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,热量散失较多,测得温度偏低,中和热的数值偏小,c错误; d.温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H2SO4测温度,硫酸的起始温度偏高,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,d错误; 故合理选项是b。 【点睛】 本题考查了图象分析判断、反应速率计算、影响化学反应速率的因素、中和热的测定原理及反应热的计算等知识,掌握化学基本概念及含义是解题关键,在中和热测定时,一定要做好保温工作,这是实验成败的关键,为保证碱完全反应,酸一定要稍过量,若实验时仰视读数,使NaOH的物质的量偏大,则反应放出热量就多,中和热数值就偏大,若操作缓慢,保温效果差,或测定溶液温度使用一个温度计,或俯视读取NaOH溶液的体积,则导致反应放出热量就少,测定的中和热数值就偏低。
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