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第六章质量检测六化学反应与能量
质量检测(六) 化学反应与能量
第Ⅰ卷 (选择题,共48分)
一、单项选择题(本题包括6小题,每小题2分,共计12分.每小题只有一个选项符合题意.)
1.下列关于能量变化的说法正确的是( )
A.“冰,水为之,而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较,冰的能量高
B.化学反应在物质变化的同时,伴随着能量变化,其表现形式只有吸热和放热两种
C.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
D.化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒
解析:
冰融化为水需要吸热,故水的能量高;化学反应的能量变化可以以光能、热能等形式变化;石墨能量较低,比金刚石稳定.
答案:
D
2.参照反应Br+H2―→HBr+H的能量对反应历程的示意图,
下列叙述中正确的是( )
A.正反应为吸热反应
B.正反应为放热反应
C.加入催化剂,该化学反应的反应热增大
D.从图中可看出,该反应的反应热与反应途径有关
解析:
该反应中反应物Br+H2的总能量低于生成物HBr+H的总能量,正反应为吸热反应,A正确;ΔH=117kJ/mol-42kJ/mol=75kJ/mol,反应热只与反应物的始态与终态有关,与反应途径、是否使用催化剂无关.
答案:
A
3.下图是778K时氮气与氢气合成氨反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述正确的是
( )
A.此反应为吸热反应
B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C.加入催化剂可增大正反应速率和平衡常数
D.加入催化剂,该化学反应的ΔS、ΔH都变大
解析:
该反应为放热反应,b曲线活化能降低,加入了催化剂;加入催化剂可改变反应速率,但不能改变平衡常数、熵变和反应热.
答案:
B
4.已知热化学方程式:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-QkJ/mol(Q>0).下
列说法正确的是( )
A.相同条件下,2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量小于2molSO3(g)所具有的能量
B.将2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密闭容器中充分反应后,放出热量为QkJ
C.增大压强或升高温度,该平衡都向逆反应方向移动
D.如将一定量的SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热QkJ,则此过程中有2molSO2(g)被氧化
解析:
由于SO2和O2反应放热,所以相同条件下,2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量大于2molSO3(g)所具有的能量,A错误.SO2和O2的反应是可逆反应,将2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密闭容器中充分反应后,参加反应的SO2小于2mol,放出的热量小于QkJ,B错误.增大压强,该平衡向正反应方向移动,C错误.
答案:
D
5.常温常压下将氢气和氧气混合在一起,即使过上几年,它们也不会化合生成水.然而只要给一个电火花,氢气就迅速与氧气反应生成水.反应过程中的能量变化如图所示.对比图B中的情景,漫画中的羊提供给石头的“能量”相当于图A中的( )
A.E2 B.E2-E1
C.E3-E2D.E3
解析:
羊提供给石头的“能量”相当于化学反应中的活化能,图A中表示的活化能为E3-E2.
答案:
C
6.肼(N2H4)是火箭发动机的燃料,它与N2O4反应时,N2O4为氧化剂,生成氮气和水蒸气.已知:
N2(g)+2O2(g)===N2O4(g) ΔH=+8.7kJ/mol,N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.0kJ/mol,下列表示肼跟N2O4反应的热化学方程式,正确的是
( )
A.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-542.7kJ/mol
B.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1059.3kJ/mol
C.2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1076.7kJ/mol
D.N2H4(g)+
N2O4(g)===
N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-1076.7kJ/mol
解析:
N2(g)+2O2(g)===N2O4(g) ΔH=+8.7kJ/mol①,N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.0kJ/mol②,将热化学方程式②×2-①就可以得到肼与N2O4反应的热化学方程式,则ΔH=-534.0kJ/mol×2-8.7kJ/mol=-1076.7kJ/mol,选项C正确.
答案:
C
二、不定项选择题(本题包括6小题,每小题4分,共计24分.每小题有一个或两个选项符合题意.若正确答案只包括一个选项,多选时,该题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得满分,但只要选错一个,该小题就得0分.)
7.2008年北京奥运会“祥云”火炬用的是环保型燃料——丙烷(C3H8),悉尼奥运会火炬所用燃料为65%丁烷(C4H10)和35%丙烷,已知丙烷的燃烧热为2221.5kJ/mol,下列有关说法正确的是( )
A.奥运火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能
B.丙烷的沸点比正丁烷高
C.丙烷、空气及铂片可组成燃料电池,在丙烷附近的铂极为电池的负极
D.丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2221.5kJ/mol
解析:
根据能量守恒定律得出A项正确;B项,丙烷的相对分子质量小于正丁烷的相对分子质量,应是正丁烷的沸点高;C项,燃料电池中通入可燃性气体的一极为负极;D项,所谓燃烧热是指1mol可燃性气体完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量,而D项中的H2O是气态,不是稳定氧化物.
答案:
AC
8.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.例如:
①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ/mol
下列说法不正确的是( )
A.反应①②均为放热反应
B.反应①②转移的电子数相同
C.由反应①可推知:
CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-akJ/mol,a<574
D.若用标准状况下4.48LCH4通过上述反应还原NO2至N2,放出的热量为346.8kJ
解析:
因反应①和②的反应热均为负值,故两反应均为放热反应,A正确;因两个反应中均有1molCH4(g)完全反应,其氧化产物均为CO2(g),故转移电子数也相同,B正确;因为等量的H2O(l)比H2O(g)能量低,故a>574,C不正确;D项中,根据盖斯定律,(①+②)/2有:
CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ/mol,则0.2molCH4反应释放出的热量为0.2mol×867kJ/mol=173.4kJ.
答案:
CD
9.工业生产硫酸过程中,SO2在接触室中被催化氧化为SO3,已知该反应为放热反应.现将2molSO2、1molO2充入一密闭容器充分反应后,放出热量98.3kJ,此时测得SO2的转化率为50%,则下列热化学方程式正确的是( )
A.2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
ΔH=-196.6kJ/mol
B.2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
ΔH=-98.3kJ/mol
C.SO2(g)+
O2(g)
SO3(g)
ΔH=+98.3kJ/mol
D.SO2(g)+
O2(g)
SO3(g)
ΔH=-196.6kJ/mol
解析:
可逆反应中的反应热表示的是反应物完全转化为生成物时的焓变,题中告诉当有1molSO2完全转化时放出的热量为98.3kJ,故只有A正确.
答案:
A
10.(2010·青岛高三检测)通常人们把拆开1mol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焓变(ΔH),化学反应的ΔH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
H—H
Cl—Cl
H—Cl
生成1mol化学键时放
出的能量(kJ/mol)
436
243
431
则下列热化学方程式不正确的是( )
A.
H2(g)+
Cl2(g)===HCl(g)
ΔH=-91.5kJ/mol
B.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH=-183kJ/mol
C.
H2(g)+
Cl2(g)===HCl(g)
ΔH=+91.5kJ/mol
D.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)
ΔH=+183kJ/mol
解析:
一个反应的焓变等于反应物的化学键键能之和-生成物的化学键键能之和.C项应为:
H2(g)+
Cl2(g)===HCl(g) ΔH=-91.5kJ/mol.
答案:
C
11.(2008·北京高考)工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下:
SiCl4(g)+2H2(g)===Si(s)+4HCl(g)
ΔH=+QkJ/mol(Q>0)
某温度、压强下,将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应(此条件下为可逆反应),下列叙述正确的是( )
A.反应过程中,若增大压强能提高SiCl4的转化率
B.若反应开始时SiCl4为1mol,则达平衡时,吸收热量为QkJ
C.反应至4min时,若HCl浓度为0.12mol/L,则H2的反应速率为0.03mol/(L·min)
D.当反应吸收热量为0.025QkJ时,生成的HCl通入100mL1mol/L的NaOH溶液恰好反应
解析:
A项,增大压强,平衡向逆反应方向移动,SiCl4的转化率减小;B项,由于此反应为可逆反应,开始时加入的1molSiCl4并不能全部转化为Si,所以吸收的热量小于QkJ;C项,v(H2)=
v(HCl)=
×
=0.015mol/(L·min).D项,当反应吸收热量为0.025QkJ时,产生n(HCl)=4mol×
=0.1mol=n(NaOH),故恰好反应.
答案:
D
12.将V1mL1.00mol/LHCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50mL).下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.50mol/L
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析:
从图中曲线可以看出,温度为22℃时,V1为5mL,则V2为45mL,
此时已经开始发生反应,所以22℃一定不是室温,A错.从曲线随V1的增多而
升高,随反应的进行,溶液温度升高说明反应放热,化学能转化为热能,B正确.当
V1=30mL时温度最高,说明此时两者恰好完全反应,则c(NaOH)=
=1.5mol/L,C正确.该实验不能证明有水生成的其他反应也
是放热的.
答案:
BC
第Ⅱ卷 (非选择题,共52分)
三、非选择题(本题包括7小题,共52分)
13.(6分)美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机于2009年5月11日升空修复哈勃望远镜.
(1)“阿特兰蒂斯号”使用的燃料是液氢和液氧,下面是298K时,氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式:
H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l)
ΔH=-285.8kJ/mol
C(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
C8H18(l)+25/2O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)
ΔH=-5518kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3kJ/mol
相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最多的是__________,等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是__________(保留1位小数).
(2)已知:
H2(g)===H2(l) ΔH=-0.92kJ/mol
O2(g)===O2(l) ΔH=-6.84kJ/mol
H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0kJ/mol
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式:
________________________________________________________________________
______________________________________________________________________.
(3)如果此次“阿特兰蒂斯号”所携带的燃料为45吨,液氢、液氧恰好完全反应生成气态水,总共释放能量____________________kJ(保留3位有效数字).
解析:
(1)略.
(2)利用盖斯定律对方程式进行合理变换,可得出H2(l)+1/2O2(l)===H2O(g)
ΔH=0.92+0.5×6.84+(-285.8)+44=-237.46kJ/mol.(3)45吨燃料中氢气的质量为2×45/18吨,物质的量为2.5×106mol,故放出的热量为2.5×106×237.46=5.94×108kJ.
答案:
(1)H2 4.4∶1
(2)H2(l)+1/2O2(l)===H2O(g) ΔH=-237.46kJ/mol
(3)5.94×108
14.(8分)化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用.
(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观象冰的甲烷水合物固体.甲烷体燃烧和水汽化的热化学方程式如下:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-802.3kJ·mol-1
H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44kJ·mol-1
则356g“可燃冰”(分子式为CH4·9H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水,放出的热量为________________________________________________________.
(2)0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ热量,其热化学方程式为_____________________;
(3)家用液化气中主要成分之一是丁烷.当丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时,
放出热量50kJ.试写出丁烷燃烧的热化学方程式_____________________.
解析:
(1)356g“可燃冰”释放的甲烷为2mol,根据题中的热化学方程式写出甲烷燃烧生成液态水的燃烧方程式可计算出放出的热量.
(3)1mol丁烷质量为58g,从而顺利写出热化学方程式.
答案:
(1)1780.6kJ
(2)B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2165kJ/mol
(3)C4H10(g)+6.5O2(g)===4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2900kJ/mol
15.(12分)某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究,在除了用手触摸试管壁管感觉发热外,还设计了下列几个可行性方案.
甲方案:
将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起,放入有水的小烧杯中,用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水,看到的现象是_____________________,______________________,说明反应放热.
(下列装置中支撑及捆绑等仪器已略去)
乙方案:
将盛放有生石灰的小试管插入带支管的试管中,支管接①或②,用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水,看到的现象是(接①)______________,(接②)__________________________________,说明反应放热.
丙方案:
用胶头滴管向盛放有生石灰且带支管的试管中滴加水,支管接的导管中盛适量无水硫酸铜粉末,看到的现象是______________________________,说明反应放热,其原因是_________________________________________________
_______________________________________________________________.
解析:
实验从反应放热的“热”为出发点进行探究,通过放热使温度上升、使气体膨胀、水被蒸发等特征现象,合理地设计了实验探究方案.
答案:
方案甲:
小试管中固体变成乳状,同时有大量水蒸气产生;温度计温度上升
方案乙:
①有气泡产生 ②左边水柱下降,右边水柱上升
方案丙:
无水硫酸铜粉末变蓝色 水和生石灰反应放出热量,使水蒸发
16.(12分)近年来,由CO2催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注.该方法既可解决CO2废气的利用问题,又可开发生产甲醇的新途径,具有良好的应用前景.已知4.4gCO2气体与H2经催化加成生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量.
(1)该反应的热化学方程式为:
___________________________________________
____________________________________________________________________.
(2)在270℃、8MPa和适当催化剂的条件下,CO2的转化率达到22%,则4.48m3(已折合为标准状况)的CO2能合成CH3OH气体的物质的量是________,此过程中能放出热量________kJ.
(3)又已知H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44kJ/mol,则22gCO2气体与H2反应生成CH3OH气体和液态水时放出热量为________.
(4)根据该反应特点,有利于甲醇合成的条件是________.
A.高压高温 B.低压高温
C.高压低温D.低压低温
解析:
(1)4.4gCO2气体完全合成CH3OH和水蒸气放出热量4.95kJ,则1molCO2完全合成CH3OH和水蒸气放热49.5kJ,热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ/mol.
(2)n(CH3OH)=n(CO2)=
×22%=44mol,每生成1molCH3OH(g)放热49.5kJ,则此过程中放出热量为:
(44×49.5)kJ=2178kJ.
(3)由H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44kJ/mol以及
(1)中的热化学方程式可知,1molCO2完全合成CH3OH并生成液态水时放出热量为44kJ+49.5kJ=93.5kJ.则22gCO2即0.5molCO2与H2反应时,放出热量为93.5kJ÷2=46.75kJ.
(4)该反应正反应放热,低温有利于CO2合成CH3OH,又因正反应为体积减小的反应,高压有利于CO2合成CH3OH.
答案:
(1)CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ/mol
(2)44mol 2178
(3)46.75kJ (4)C
17.(12分)
(1)化学反应中的ΔH是以________的形式体现的.对于化学反应A+B===C+D,若H(A)+H(B)>H(C)+H(D),则该反应的ΔH_______0(填“大于”或“小于”),该反应是_______反应(填“放热”或“吸热”).
(2)进一步研究表明,化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关.所谓键能就是:
在101.3kPa、298K时,断开1mol气态AB生成气态A、气态B过程中的焓变,用ΔH298(AB)表示;断开化学键时ΔH>0[如H2(g)===2H(g) ΔH=+436kJ·mol-1],形成化学键时ΔH<0[如2H(g)===H2(g) ΔH=-436kJ·mol-1]
已知:
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH=-185kJ·mol-1
ΔH298(H2)=+436kJ·mol-1,
ΔH298(Cl2)=+247kJ·mol-1,
ΔH298(HCl)=________.
解析:
(1)化学反应中释放或吸收的能量,都可以热能的形式表现出来,当H(A)+H(B)>H(C)+H(D),表示ΔH<0,反应放热.
(2)ΔH=ΔH298(H2)+ΔH298(Cl2)-2ΔH298(HCl),故2ΔH298(HCl)=436kJ·mol-1+247kJ·mol-1-(-185)kJ·mol-1,ΔH298(HCl)=+434kJ·mol-1.
答案:
(1)热能 小于 放热
(2)+434kJ·mol-1
18.(12分)磷在氧气中燃烧,可能生成两种固态氧化物.3.1g的单质磷(P)在3.2g的氧气中燃烧,至反应物耗尽,并放出xkJ热量.
(1)通过计算确定反应物的组成(用化学式表示)是________,其相应的质量为________.
(2)已知单质磷的燃烧热ykJ·mol-1,则1molP与O2反应生成固态P2O3的反应热ΔH=________.
(3)写出1molP与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式:
______________________________________________________________________.
解析:
3.1gP在3.2gO2中充分燃烧后,产物中n(P)∶n(O)=1∶2,可知其中必然有P2O5,另一种固态氧化物为P2O3.列出方程组:
解得n(P2O5)=0.025mol,n(P2O3)=0.025mol,质量分别为3.55g和2.75g.
P的燃烧热是1molP充分燃烧生成P2O5时放出的热量,则1molP与O2反应生成固态P2O3时放出的热量为:
=(20x-y)kJ,即反应热ΔH=-(20x-y)kJ·mol-1.
热化学方程式为:
P(s)+
O2(g)===
P2O3(s) ΔH=-(20x-y)kJ·mol-1.
答案:
(1)P2O3和P2O5 2.75g和3.55g
(2)-(20x-y)kJ·mol-1
(3)P(s)+
O2(g)===
P2O3(s)
ΔH=-(20x-y)kJ·mol-1
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- 第六章 质量检测六 化学反应与能量 第六 质量 检测 化学反应 能量