学年江西省分宜县高一化学能力达标练习第2章 化学反应与能量 第1节《化学能与热能》新人教版必修2.docx
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学年江西省分宜县高一化学能力达标练习第2章化学反应与能量第1节《化学能与热能》新人教版必修2
化学能与热能
一、选择题
1、下列说法或表示方法正确的是
A.等质量的硫蒸气和硫固体分别在氧气中完全燃烧,后者放出的热量多
B.由C(石墨)=C(金刚石) ΔH=+11.9kJ/mol,可知金刚石比石墨稳定
C.水力(水能)按不同的分类可看成可再生能源和一级能源
D.可表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8kJ/mol
2、已知Zn(s)+
O2(g)===ZnO(s);ΔH1=-351.1kJ/mol
Hg(s)+
O2(g)===HgO(s);ΔH2=-90.7kJ/mol
Zn(s)+HgO(s)===Hg(s)+ZnO(s);ΔH3
则ΔH3的值是( )
A.-441.8kJ/mol B.-254.6kJ/mol C.-438.9kJ/mol D.-260.4kJ/mol
3、对于平衡体系mA(气)+nB(气)PC(气)十qD(气) △H<0,有下列判断,其中
正确的是 ( )
A.若温度不变,将容器的体积缩小1倍,此时A的浓度变为原来的1.8倍,则m+n
B.若平衡时,A、B的转化率相等,说明反应开始时A,B的物质的量之比为m:
n
C.若平衡体系共有气体amol,再向其中加人bmolB,当重新达到平衡时,气体的总物质的量等于(a+b),则m+n>p+q
D.加催化剂或增大压强,可实现右图a→b的变化
4、已知:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ/mol
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ/mol
7molH2与C3H8混合物完全燃烧,共放热5869kJ,则二者的体积比V(H2):
V(C3H8)为
A.1:
1 B.2:
5 C.3:
4 D.5:
2
5、燃烧热是指1mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。
已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为( )
A.-44.2kJ·mol-1 B.44.2kJ·mol-1
C.-330kJ·mol-1 D.330kJ·mol-1
6、能源问题是人类社会面临的重大课题,H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质,它们的燃烧热依次为-285.8kJ·mol-1、-282.5kJ·mol-1、-726.7kJ·mol-1。
已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)。
则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为( )
A.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l) ΔH=-127.4kJ·mol-1
B.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l) ΔH=127.4kJ·mol-1
C.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=-127.4kJ·mol-1
D.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=127.4kJ·mol-1
7、已知25℃、100kPa条件下:
4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-2834.9kJ·mol-1
4Al(s)+2O3(g)===2Al2O3(s) ΔH=-3119.1kJ·mol-1
由此得出的正确结论是( )
A.等质量的O2比O3能量低,由O2变为O3为吸热反应
B.等质量的O2比O3能量低,由O2变为O3为放热反应
C.O3比O2稳定,由O2变为O3为吸热反应
D.O2比O3稳定,由O2变为O3为放热反应
8、已知N2和H2合成氨的反应是放热反应,破坏1molN≡N键消耗的能量为Q1kJ,破坏1molH—H键消耗的能量为Q2kJ,形成1molN—H键放出的能量为Q3kJ,下列关系式中正确的是 ( )
A.Q1+3Q2>6Q3 B.Q1+3Q2<6Q3
C.Q1+Q2 9、已知298K时,合成氨反应N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92.0kJ·mol-1,将此温度下的1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应。 测得反应放出的热量为(假定测量过程中没有能量损失)( ) A.一定小于92.0Kj B.一定大于92.0kJ C.一定等于92.0kJ D.无法确定 10、已知在1×105Pa、298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是( ) A.H2O(g)===H2(g)+ O2(g) ΔH=242kJ·mol-1 B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-484kJ·mol-1 C.H2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH=242kJ·mol-1 D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=484kJ·mol-1 11、已知C(石墨,s)===C(金刚石,s)(吸热反应),P4(白磷,s)===4P(红磷,s)(放热反应),下列判断正确的是( ) A.说明金刚石的内能比石墨低 B.说明红磷比白磷稳定 C.说明红磷比金刚石稳定 D.此种变化为物理变化 12、已知H—H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436kJ·mol-1,N—H键键能为391kJ·mol-1,根据热化学方程式: N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。 则N≡N键的键能是( ) A.431kJ·mol-1 B.945.6kJ·mol-1 C.649kJ·mol-1 D.896kJ·mol-1 二、非选择题 13、水煤气(CO和H2)是重要燃料和化工原料,可用水蒸气通过炽热的炭层制得: C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ•mol-1 (1)该反应的平衡常数K随温度的升高而___________(增大/减小/不变)。 (2)上述反应达到平衡后,将体系中的C(s)全部移走,平衡_______________(向左移/向右移/不移动)。 (3)下列事实能说明该反应在一定条件下已达到平衡状态的有_______(填序号)。 A.单位体积内每消耗1molCO的同时生成1molH2 B.混合气体总物质的量保持不变 C.生成H2O(g)的速率与消耗CO的速率相等 D.H2O(g)、CO、H2的浓度相等 (4)上述反应在t0时刻达到平衡(如右图),若在t1时刻 改变某一条件,请在右图中继续画出t1时刻之后c(CO)随时间的变化。 ①缩小容器体积(用实线表示)。 ②降低温度(用虚线表示)。 (5)某温度下,将4.0molH2O(g)和足量的炭充入2L的密闭容器中,发生如下反应, C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),达到平衡时测得K=1,求此温度下H2O(g)的 转化率。 (在答题卷上写出详细的计算过程) (6)己知: ①C(s)+H2O(l) CO(g)+H2(g) △H1 ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2 ③H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) △H3 则2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)的△H=_________ ____。 14、二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。 由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应: 甲醇合成反应: (i)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-90.1kJ•mol-1 (ii)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H2 =-49.0kJ•mol-1 水煤气变换反应: (iii)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H3 =-41.1kJ•mol-1 二甲醚合成反应: (iV)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4 =-24.5kJ•mol-1 (1)分析二甲醚合成反应(iV)对于CO转化率的影响 。 (2)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。 根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响: 。 (3)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。 其中CO转化率随温度升高而降低的原因是: 。 15、火力发电厂释放出大量氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等气体会造成环境问题.对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的. (1)脱硝.利用甲烷催化还原NOx: CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ•mol﹣1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ•mol﹣1 甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 l . (2)脱碳.将CO2转化为甲醇: CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ①在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示.回答: 0~10min内,氢气的平均反应速率为 (L•min);第10min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),则平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动. ②如图2,25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源来电解300mL某NaCl溶液,正极反应式 .在电解一段时间后,NaCl溶液的pH值变为13(假设NaCl溶液的体积不变),则理论上消耗甲醇的物质的量为 mol. ③取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1: 3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图3所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3 0(填“>”、“<”或“=”). (3)脱硫.燃煤废气经脱硝、脱碳后,与一定量氨气、空气反应,生成硫酸铵.硫酸铵水溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示);室温时,向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性,则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na+) c(NH3•H2O).(填“>”、“<”或“=”) 16、 (1)根据如图所示情况,判断下列说法中正确的是 。 A.其热化学方程式为: CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=41kJ·mol-1 B.该反应为吸热反应 C.该反应为放热反应 D.若当H2O为液态时反应热为ΔH2,则ΔH2>ΔH (2)25℃、101kPa下,已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ的热量,该反应的热化学方程式是 。 (3)已知反应: N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H3 利用上述三个反应,计算4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H4的反应焓变 为 (用含△H1、△H2、△H3的式子表示)。 参考答案 1、C 2、D 3、B 4、【答案】D; 【命题立意】本题考查热化学方程式的应用及反应热的计算; 【解析】由题意,7molH2与C3H8混合物完全燃烧,共放热5869kJ,可设H2和C3H8的物质的量分别为xmol和ymol,可建立以下关系式: x+y=7,(571.6/2)x+2220y=5869;解得: x=5mol,y=2mol;相同条件下,气体的体积比等于物质的量之比,故V(H2): V(C3H8)=5: 2,D正确; 5、答案 A 解析 解决本题要抓住两点: 燃烧热的意义和盖斯定律。 合理运用方程式的加减进行计算,注意改变反应方向时相应的反应热的符号也要改变。 依据题意: ①H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1, ②C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1411.0kJ·mol-1, ③C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.8kJ·mol-1, 则后两个方程式相减,便得到 C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l) ΔH=-44.2kJ·mol-1。 6、答案 A 解析 根据题给三种物质的燃烧热可以写出: H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8kJ·mol-1① CO(g)+ O2(g)===CO2(g) ΔH2=-282.5kJ·mol-1② CH3OH(l)+ O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-726.7kJ·mol-1③ 运用盖斯定律进行计算,即①×2+②-③可得: CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l) ΔH=2ΔH1+ΔH2-ΔH3=2×(-285.8kJ·mol-1)+(-282.5kJ·mol-1)-(-726.7kJ·mol-1)=-127.4kJ·mol-1。 7、答案 A 解析 将两个热化学方程式,经叠加处理得: 3O2(g)=2O3(g) ΔH=284.2kJ·mol-1, 所以O2变为O3的反应是吸热反应,O2的能量低,O2更稳定。 8、选B。 N2+3H2====2NH3,反应物中拆开1molN≡N键和3molH—H键,吸收能量为(Q1+3Q2)kJ;生成物中2molNH3中有6molN—H键,所以共放出6Q3kJ能量,由于该反应放热,所以Q1+3Q2<6Q3。 9、答案 A 解析 反应热是指反应完全进行时放出或吸收的热量。 1molN2和3molH2放在密闭容器中,在催化剂存在时进行的反应为可逆反应,是不能进行到底的,因此反应放出的热量一定小于92.0kJ。 10、答案 A 解析 氢气燃烧是放热反应,其ΔH应为负值,故C、D错误;2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,而B是生成液态水,所以B也是错误的;反应逆向进行,ΔH符号相反,因此A是正确的。 11、答案 B 12、答案 B 解析 ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和 ΔH=3×E(H—H)+E(N≡N)-6E(N—H)=3×436kJ·mol-1+E(N≡N)-6×391kJ·mol-1=-92.4kJ·mol-1,所以E(N≡N)=-92.4kJ·mol-1+6×391kJ·mol-1-3×436kJ·mol-1=945.6kJ·mol-1。 13、 (1)增大(1分)。 (2)向左移(2分)。 (3)AB(2分、漏一个扣1分、错选1个扣1分) (4)2+2=4分 (6)2ΔH1+ΔH2-2ΔH3(2分) (5)(4分)解: 假设H2O(g)转化了xmol/L,依题意有: C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 初始浓度(mol/L) 2.0 0 0 转化浓度(mol/L) x x x 平衡浓度(mol/L) 2.0-x x x(2分) K=c(CO)·(c(H2)/(c(H2O)=1,解得x=1(1分) 所以α(H2O)=50%(1分) 14、 (1)消耗甲醇,促进甲醇合成反应(i)平衡右移,CO转化率增大;(2分) 生成的H2O,通过水煤气变换反应(iii)使CO转化率增大。 (2分) (3)2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g) △H =-204.7kJ•mol-1(3分) 该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加。 (2分)压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大。 (2分) (没有指明着重号相关的内容不计分) (4)该反应放热,温度升高,平衡左移。 (2分) 15、【考点】化学平衡的影响因素;用盖斯定律进行有关反应热的计算;原电池和电解池的工作原理;离子浓度大小的比较. 【分析】 (1)根据盖斯定律,利用已知化学反应方程式乘以某个系数相加或相减,构造出目标化学反应方程式,该化学反应的焓变即为已知化学反应方程式的焓变乘以某个系数相加或相减得到. (2)①先根据图表,利用v= 计算v(CO2),再利用各物质的反应速率之比等于计量数之比,确定v(H2);该温度下该反应的K= ,并据此判断; ②在甲醇燃料电池中,在正极放点的为氧气,结合酸性的电解质溶液,即写出正极反应;NaCl溶液的pH值变为13,即可求出电解池中放电的H+的物质的量为0.03mol,即电解池的阴极得0.03mol电子,根据流经四个电极的电量相等,从而得出消耗甲醇的量. ③由图可知最高点反应到达平衡,到达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,升高平衡向逆反应进行,据此判断; (3)(NH4)2SO4为强酸弱碱盐,水解显酸性.滴人NaOH溶液至溶液呈中性,根据物料守恒和电荷守恒列式即得出Na+和NH3•H2O浓度的关系. 【解答】解: (1)因盖斯定律,不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的.两式相加除2,可得 CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ/mol 故答案为: CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ/mol (2)①由图可知,10min时,反应已经达平衡,△c(CO2)=1.00mol/L﹣0.25mol/L=0.75mol/L,所以10min内,v(CO2)= = =0.075mol/(L•min),反应速率之比等于计量数之比,故v(H2)=3v(CO2)=3×0.075mol/(L•min)=0.225mol/(L•min), 根据图象可知: c(CO2)平衡=0.25mol/L,c(CH3OH)平衡=0.75mol/L,因为CO2的起始浓度为1mol/L而加入的物质的量为1mol,所以可知容器的体积为1L,再根据反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O可求得,c(H2)平衡= ﹣3×0.75=0.75mol/L,c(H2O)平衡=c(CH3OH)平衡=0.75mol/L, 该温度下该反应的K= = = ,保持温度不变, 向该密闭容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)时,比值 = = < ,所以平衡要向正反应方向移动, 故答案为: 0.225;正向; ②在甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)中,正极发生还原反应,即O2放电,根据电解质溶液为酸性溶液,得出正极反应为: O2+4e﹣+4H+=2H2O; NaCl溶液的pH值变为13,即得出△n(OH﹣)=(10﹣1﹣10﹣7)×0.3L=0.03mol=△n(H+),根据电解池中阴极的电极反应2H++2e﹣=H2↑可知: 电解池的阴极得0.03mol电子.而流经四个电极的电量相等,根据燃料电池的负极反应CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+可知CH3OH~6e﹣,故失0.03mol电子时消耗0.005mol甲醇. 故答案为: O2+4e﹣+4H+=2H2O;0.005; ③由图可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,说明升高温度平衡向逆反应进行,升高温度平衡吸热方向进行,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即△H3<0,故答案为: <; (3)(NH4)2SO4为强酸弱碱盐,NH4+水解显酸性: NH4++H2O NH3•H2O+H+ 向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性,根据电荷守恒可得: C(NH4+)+C(Na+)+C(H+)=C(OH﹣)+2C(SO42﹣)① 根据物料守恒列式可得: C(NH4+)+C(NH4•H2O)=2C(SO42﹣)② 将①②联立即得: C(Na+)=C(NH4•H2O), 故答案为: NH4++H2O NH3•H2O+H+;=. 【点评】本题考查了热化学方程式的书写、平衡的移动以及平衡常数的计算、原电池和电解池等内容,综合性较强,难度较大. 16、 (1)B(3分) (2)2H2(g)+O2(g) =2H2O (1) △H2=-571.6kJ·mol-1(3分) (3)2△H1+3△H2—2△H3 (3分)
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