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5化学反应中的能量变化
第5练化学反应中的能量变化
【金题热身】
1.反应2C+O2===2CO的能量变化如下图所示。
下列说法正确的是( )
A.12gC(s)与一定量O2(g)反应生成14gCO(g)放出的热量为110.5kJ
B.2molC(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g),放出的热量大于221kJ
C.该反应的热化学方程式是2C(s)+O2(g)===2CO(g);ΔH=-221kJ
D.该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差
2.已知:
①H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l);ΔH1;②2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);ΔH2。
其他条件不变时,改变反应物的量,则下列判断正确的是( )
A.ΔH1增大,ΔH2减小B.ΔH1增大,ΔH2增大
C.ΔH1减小,ΔH2减小D.ΔH1不变,ΔH2不变
3.已知在101kPa下,1g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水时,放出热量120.9kJ。
则下列说法中正确的是( )
A.氢气的燃烧热为241.8kJ·mol-1
B.1molH2O(l)具有的能量大于1molH2O(g)具有的能量
C.反应的热化学方程式为:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g);ΔH=+483.6kJ·mol-1
D.2molH2(g)和1molO2(g)具有的能量总和大于2molH2O(g)具有的能量
4.一些烷烃的燃烧热如下表:
化合物
燃烧热/kJ·mol-1
化合物
燃烧热/kJ·mol-1
甲烷
890.3
正丁烷
2878.0
乙烷
1560.8
异丁烷
2869.6
丙烷
2221.5
2-甲基丁烷
3531.3
下列表达正确的是( )
A.乙烷燃烧的热化学方程式为:
2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(g);ΔH=-1560.8kJ·mol-1
B.稳定性:
正丁烷>异丁烷
C.正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ·mol-1
D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多
5.已知:
①CO(g)+
O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0kJ·mol-1
②H2(g)+
O2(g)===H2O(g);ΔH=-241.8kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.通常状况下,氢气的燃烧热为241.8kJ·mol-1
B.由①可知,1molCO(g)和
molO2(g)反应生成1molCO2(g),放出283.0kJ的热量
C.可用上图表示2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应过程中的能量变化关系
D.分解1molH2O(g),其反应热为-241.8kJ
6.反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)过程中的能量变化情况如下图所示,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。
下列判断正确的是( )
A.该反应的ΔH=+91kJ/mol
B.加入催化剂,该反应的ΔH变小
C.反应物的总能量大于生成物的总能量
D.如果该反应生成液态CH3OH,则ΔH变大
7.向盛有50mL1.00mol·L-1HCl溶液的绝热容器中加入NaOH溶液,NaOH溶液的体积(V)与所得混合溶液的最高测量温度(T)的关系如图所示,下列不正确的是( )
A.该实验表明化学能可以转化为热能B.NaOH溶液的浓度大于1.00mol/L
C.V=50mL时,混合液的pH>7D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
8.已知:
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g);ΔH=-566kJ·mol-1;N2(g)+O2(g)===2NO(g);ΔH=+180kJ·mol-1
则2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g)的ΔH是( )
A.-386kJ·mol-1B.+386kJ·mol-1C.-746kJ·mol-1D.+746kJ·mol-1
9.已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-571.6kJ·mol-1,CO(g)+
O2(g)===CO2(g);ΔH=-282.8kJ·mol-1,现有CO、H2和CO2组成的混合气体112.0L(标准状况)经完全燃烧后放出的总热量为851.4kJ,并生成18g液态水。
则燃烧前混合气体中CO的体积分数为( )A.80% B.40% C.60% D.20%
10.某学生用如图所示装置进行化学反应X+2Y===2Z能量变化情况的研究。
当往试管中滴加试剂Y时,看到试管中甲处下降,乙处上升。
关于该反应的下列叙述正确的是( )
①该反应为放热反应;②生成物的总能量比反应物的总能量高;③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来。
A.①②③B.①③C.①②D.③
11.在一定条件下发生化学反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);ΔH=-197kJ/mol。
现有容积相同的甲、乙、丙三个容器,在上述条件下分别充入气体的量和反应放出的热量(Q)如下表所示:
容器
SO2(mol)
O2(mol)
N2(mol)
Q(kJ)
甲
2
1
0
Q1
乙
1
0.5
0
Q2
丙
1
0.5
1
Q3
根据以上数据,下列叙述不正确的是( )
A.在上述条件下反应生成1molSO3气体放热98.5kJ
B.在上述条件下将2molSO2与1molO2混合充分反应后放出的热量小于197kJ
C.Q1=2Q2=2Q3=197kJD.2Q2=2Q3 12.下列过程都与热量变化有关,其中表述不正确的是( ) A.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则表示CO(g)燃烧反应的热化学方程式为: CO(g)+ O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0kJ/mol B.稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热为57.3kJ/mol,则表示稀硫酸与稀氢氧化钡溶液发生反应的热化学方程式为: H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l);ΔH=-57.3kJ/mol C.铝热反应是放热反应,但需要足够的热量才能使反应发生 D.水的电离过程是吸热过程,升高温度,水的离子积增大、pH减小 13.①CaCO3(s)===CaO+CO2(g);ΔH=177.7kJ ②C(s)+H2O(s)===CO(g)+H2(g);ΔH=-131.3kJ/mol ③ H2SO4(l)+NaOH(l)=== Na2SO4(l)+H2O(l);ΔH=-57.3kJ/mol ④C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-393.5kJ/mol ⑤CO(g)+ O2(g)===CO2(g);ΔH=-283kJ/mol ⑥HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(l);ΔH=-57.3kJ/mol ⑦2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-517.6kJ/mol (1)上述热化学方程式中,不正确的有________,不正确的理由分别是__________________________________________。 (2)根据上述信息,写出C转化为CO的热化学方程式__________________________________________。 (3)上述反应中,表示燃烧热的热化学方程式有________;表示中和热的热化学方程式有______________。 14.能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。 (1)在25℃、101kPa时,16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ,则CH4燃烧的热化学方程式是__________________________________________。 (2)已知: C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-437.3kJ·mol-1 H2(g)+ O2(g)===H2O(g);ΔH=-285.8kJ·mol-1 CO(g)+ O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0kJ·mol-1 则煤的气化主要反应的热化学方程式是: C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g);ΔH=________kJ·mol-1。 15.1918年,Lewis提出反应速率的碰撞理论: 反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件,但并不是每次碰撞都能引起反应,只有少数碰撞才能发生化学反应。 能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。 (1)图Ⅰ是HI分解反应中HI分子之间的几种碰撞示意图,其中属于有效碰撞的是________(选填“A”、“B”或“C”)。 (2)20世纪30年代Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论: 化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到生成物的过程 中经过一个高能量的过渡态。 图Ⅱ是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式: ____________________________________。 (3)过渡态理论认为,催化剂改变反应速率的原因是改变了反应的途径,对大多数反应而言主要是通过改变过渡态而导致有效碰撞所需要的能量发生变化。 请在图Ⅱ中作出NO2和CO反应时使用催化剂而使反应速率加快的能量变化示意图。 (4)进一步研究表明,化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关。 键能可以简单地理解为断开1mol化学键所需吸收的能量,下表是部分化学键的键能数据: 化学键 P—P P—O O===O P===O 键能/kJ·mol-1 197 360 499 x 已知白磷的燃烧热为2378.0kJ/mol,白磷完全燃烧的产物结构如图Ⅲ所示,则上表中x=________。 化学反应中的能量变化【预测】 一、选择题 1.下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( ) A.碳酸钙受热分解 B.乙醇燃烧C.铝粉与氧化铁粉末反应D.氧化钙溶于水 解析: 生成物总能量高于反应物总能量的化学反应为吸热反应.B、C、D项为放热反应,A为吸热反应. 答案: A 2.下列变化中一定为放热反应的是( ) A.N2(g)+O2(g)===2NO(g);ΔH=+182.6kJ/mol B.H2O(g)===H2O(l);ΔH=-44.0kJ/mol C.形成化学键过程中放出256.6kJ能量的化学反应 D.能量变化如图所示的化学反应 解析: ΔH为正值,说明该反应为吸热反应,A项错误;由水蒸气变为液态水,不属于化学反应,是物理变化,B项错误;化学反应过程中反应物的化学键断裂需吸收能量,题中仅知形成化学键过程中放出256.6kJ能量,不一定为放热反应,C项错误;从图中可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,为放热反应,D项正确. 答案: D 3.下列热化学方程式中ΔH的绝对值能表示可燃物燃烧热的是( ) A.CO(g)+ O2(g)===CO2(g); ΔH=-283.0kJ/mol B.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3kJ/mol; C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l); ΔH=-571.6kJ/mol D.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g);ΔH=-184.6kJ/mol 解析: 燃烧热概念中的两个关键点是: ①以1mol可燃物为标准,②产物为稳定的氧化物;B项H2O(g)相对H2O(l)不稳定;C项不以1molH2为标准;D项,没有生成稳定的氧化物. 答案: A 4.已知反应: ①101kPa时,2H2(g)+O2(g)===2H2O(g);ΔH=-483.6kJ/mol ②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l);ΔH=-57.3kJ/mol 又知由H2和O2反应生成1mol液态水比生成1mol气态水多放出44kJ热量.下列结论中正确的是( ) A.H2的燃烧热为285.8kJ/mol B.H2和O2反应生成液态水时的热化学方程式为H2(g)+ O2(g)===H2O(l); ΔH=-571.6kJ/mol C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3kJ D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出57.3kJ热量 解析: 燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,故氢气的燃烧热为(483.6× +44.0)kJ/mol,即285.8kJ/mol,A项正确;B项的热化学方程式应为H2(g)+ O2(g)===H2O(l);ΔH=-285.8kJ/mol,B项错误;中和热单位应为kJ/mol,故C错误;醋酸为弱酸,电离时要吸收热量,则最终放出的热量将小于57.3kJ,D项错误. 答案: A 5.已知: HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-12.1kJ/mol;HCl(aq)与NaOH反应的ΔH=-55.6kJ/mol.则HCN在水溶液电离的ΔH等于( ) A.-67.7kJ/molB.-43.5kJ/molC.+43.5kJ/molD.+67.7kJ/mol 解析: 根据盖斯定律,将HCN与NaOH的反应设计为以下两步: 则ΔH1=ΔH2+ΔH3=-12.1kJ/mol=ΔH2+(-55.6kJ/mol) ΔH2=+43.5kJ/mol. 答案: C 6.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 已知: CH3COOH(aq)+NaOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l);ΔH=-Q1kJ/mol HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(l);ΔH=-Q2kJ/mol 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>57.3C.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反应生成1molH2O(g)所释放出的热量,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,C项正确. 答案: C 7.一些烷烃的燃烧热如下表: 化合物 燃烧热(kJ/mol) 化合物 燃烧热(kJ/mol) 甲烷 890.3 正丁烷 2878.0 乙烷 1560.8 异丁烷 2869.6 丙烷 2221.5 2-甲基丁烷 3531.3 下列表达正确的是( ) A.乙烷燃烧的热化学方程式为: 2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(g);ΔH=-1560.8kJ/mol B.稳定性: 正丁烷>异丁烷 C.正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ/mol D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多 解析: 选项A,所给的热化学方程式中H2O为非稳定的气态,且ΔH值也与化学计量数不符,错误.选项B,等物质的量的正丁烷燃烧释放出的热量大于异丁烷,说明正丁烷具有的总能量大于异丁烷,所以异丁烷的稳定性大于正丁烷.选项C,根据正丁烷的燃烧热大于异丁烷,推知正戊烷的燃烧热大于2-甲基丁烷的燃烧热,即大于3531.3kJ/mol.选项D,相同质量的烷烃,氢的质量分数越大,燃烧放出的热量越多. 答案: C 8.在298K时,某密闭容器在催化剂存在时,进行合成氨反应,其热化学方程式为: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);ΔH=-92.4kJ/mol,在该条件下,下列叙述正确的是( ) A.1mol氮气和3mol氢气反应放出热量为92.4kJ B.1mol氮气和3mol氢气反应吸收的热量为92.4kJ C.相同条件下,1L氮气与3L氢气的能量总和大于2L氨气的能量 D.2mol氨气分解吸收热量大于92.4kJ 解析: 合成氨反应为放热反应,选项B错误;可逆反应不能进行彻底,A、D项错误. 答案: C 9.氯原子对O3的分解有催化作用: O3+Cl===ClO+O2 ΔH1,ClO+O===Cl+O2 ΔH2,大气臭氧层的分解反应是O3+O===2O2 ΔH,该反应的能量变化示意图如图所示,下列叙述中正确的是( ) A.反应O3+O===2O2的ΔH=E1-E3 B.反应O3+O===2O2的ΔH=E2-E3 C.O3+O===2O2是吸热反应 D.ΔH=ΔH1+ΔH2 解析: O3+O的总能量高于2O2的总能量,故反应O3+O===2CO2为放热反应,ΔH<0;此反应的ΔH=E3-E2,选项A、B、C均错误;根据题目的反应,结合盖斯定律可得ΔH=ΔH1+ΔH2. 答案: D 10.已知H2(g)+Br2(l)===2HBr(g) ΔH=-72kJ/mol,蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ,其他数据如下表: H2(g) Br2(g) HBr(g) 1mol分子中的化学键 断裂时需要吸收的能量/Kj 436 a 369 则表中a为( ) A.404 B.260C.230D.200 解析: 1molH2(g)与1molBr2(g)完全反应生成2molHBr(g)的ΔH1=-(369×2-436-a)=-(302-a)kJ/mol 则ΔH=ΔH2+ΔH1 即-72kJ/mol=+30kJ/mol+[-(302-a)kJ/mol] =30kJ/mol-302kJ/mol+a a=200 答案: D 11.生活中到处都有化学知识,家用消毒柜常用臭氧(O3)消毒,已知在消毒过程中,通过放电发生如下反应: 3O2(g)===2O3(g);ΔH=+144.8kJ/mol.下列说法正确的是( ) A.O2和O3互为同分异构体B.O2在任何条件下均能转化为O3 C.O2比O3稳定D.为防止植物油等食物被细菌污染,可将其放入家用消毒柜消毒 解析: 由热化学方程式可知,O3的能量高于O2,故O2比O3稳定;O2和O3互为同素异形体;植物油中含有碳碳双键,放在家用消毒柜中易被O3氧化而变质. 答案: C 12.在298K、100kPa时,已知: ①2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1 ②Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH2 ③2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( ) A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2 解析: 根据盖斯定律: 将①+②×2可得反应③ 即ΔH1+2ΔH2=ΔH3 答案: A 13.将1gH2和4gO2混合点燃,充分反应,放出71.45kJ热量,同样条件下1molH2在O2中完全燃烧放出的热量是( ) A.71.45kJB.142.9kJC.571.6kJD.285.8kJ 解析: 1gH2和4gO2反应时,H2剩余,实际参加反应的H2为0.5g,因此,1molH2在O2中完全燃烧放出的热量为71.45kJ×4=285.8kJ. 答案: D 14.已知在101kPa下,1g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水时,放出热量120.9kJ.则下列说法中正确的是( ) A.氢气的燃烧热为241.8kJ/mol B.1molH2O(l)具有的能量大于1molH2O(g)具有的能量 C.反应的热化学方程式为: 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g);ΔH=+483.6kJ/mol D.2molH2(g)和1molO2(g)具有的能量总和大于2molH2O(g)具有的能量 解析: A项,燃烧热是指生成液态水时放出的热量,而题中给出的是气态水,故不能得出燃烧热的数据;B项,气态水所具有的能量大于液态水所具有的能量;C项,氢气燃烧时放热,ΔH的值应为负值;D项,放热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量,故正确. 答案: D 15.能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料. (1)在25℃、101kPa时,16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ,则CH4燃烧的热化学方程式是______________________________________________________. (2)已知: C(s)+O2(g)===CO2(g); ΔH=-437.3kJ/mol H2(g)+ O2(g)===H2O(g);ΔH=-285.8kJ/mol CO(g)+ O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0kJ/mol 则煤的气化主要反应的热化学方程式是: C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=________kJ/mol. 解析: (1)根据提供信息,1mol甲烷完全燃烧生成液态水放出890.31kJ的热量,因此其热化学方程式为: CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-890.31kJ/mol. (2)设提供的三个反应分别为①、②、③,根据盖斯定律,由①-②-③得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g),因此该反应的ΔH=-437.3kJ/mol-(-285.8kJ/mol)-(-283.0kJ/mol)=+131.5kJ/mol. 答案: (1)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-890.31kJ/mol (2)+131.5 16. (1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和水,已知室温下1g甲硅烷自燃放出热量44.6kJ,其热化学方程式是________________ ________________________________________________________________________. (2)13gC2H2(g)完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出650kJ热量,则表示C2H2(g)燃烧热的热化学方程式为______________________________________________________________. 解析: (1)1mol甲硅烷(SiH4)自燃放出的热量为44.6kJ×32=1427.2kJ,故甲硅烷自燃的热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l);ΔH=-1427.2kJ/mol. (2)n(C2H2)= =0.5mol,则1molC2H2完全燃烧生成CO2和H2O(
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