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第一章测评
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括12小题。每小题4分,共48分)
1.下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )
A.生成物总能量一定小于反应物总能量
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)2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
解析 根据生成物总能量和反应物总能量的相对大小,把化学反应分为吸热反应和放热反应,吸热反应的生成物总能量大于反应物总能量,放热反应的生成物总能量小于反应物总能量;反应速率是单位时间内物质浓度的变化,与反应的吸热、放热无关;同温同压下,H2(g)和Cl2(g)的总能量与 HCl(g)的总能量的差值不受光照和点燃条件的影响,所以该反应的ΔH相同。
答案 C
2.下列关于反应热的说法正确的是( )
A.可逆反应“CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)”中的ΔH小于0,说明此反应为吸热反应
B.已知S(s)+32O2(g)SO3(g)的反应热为-385.5 kJ·mol-1,说明硫的燃烧热为385.5 kJ·mol-1
C.一个化学反应的反应热等于反应物的总能量减去生成物的总能量
D.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关
答案 D
3.已知25 ℃、101 kPa时,碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、1 411.0 kJ·mol-1、2 800 kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s)+12O2(g)CO(g)
ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH=+571.6 kJ·mol-1
C.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-1 411.0 kJ·mol-1
D.12C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ·mol-1
解析 A项中碳燃烧应生成CO2,错误;B、C项中H2O应为液态,且B为放热反应,ΔH生成物总能量
B.相同条件下,如果1 mol氢原子所具有的能量为E1,1 mol 氢分子所具有的能量为E2,则2E1=E2
C.101 kPa时,2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,则H2的燃烧热为571.6 kJ·mol-1
D.氧化还原反应一定是放热反应
解析 A项正确,因为所给反应为放热反应;B项错误,因为分子变成原子要破坏化学键,吸收能量,则2E1>E2;C项错误,H2的燃烧热是1 mol氢气充分燃烧生成液态水时放出的热量;D项错误,如C+CO22CO,此反应是氧化还原反应,但是属于吸热反应。
答案 A
5.在标准状况下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知几种化学键的键焓如下表所示:
化学键
C—C
CC
C≡C
C—H
H—H
Cl—Cl
H—Cl
键焓(ΔH)(kJ·mol-1)
347.7
615.0
812.0
413.4
436.0
242.7
431
下列说法正确的是( )
A.CH2CH2(g)+H2(g)CH3CH3(g) ΔH=+123.5 kJ·mol-1
B.CH≡CH(g)+2H2(g)CH3CH3(g) ΔH=-317.3 kJ·mol-1
C.稳定性:H—H键0
解析 质量相同时,金刚石的能量高于石墨,所以石墨转变为金刚石是吸热反应,A项正确;质量相同时,固态S的能量低于气态S的能量,所以气态S燃烧放出的热量多,但放热越多,ΔH越小,B项不正确;
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质量相同时,白磷的能量高于红磷的能量,所以红磷比白磷稳定,C项不正确;根据图像D项反应应该是放热反应,D项不正确,答案选A。
答案 A
12.在25 ℃、101 kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、870.3 kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为( )
A.-488.3 kJ·mol-1 B.+488.3 kJ·mol-1
C.-191 kJ·mol-1 D.+191 kJ·mol-1
解析 由题意可知:
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1①
H2(g)+12O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1②
CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1③
根据盖斯定律,①×2+②×2-③可得
2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l) ΔH=-488.3 kJ·mol-1。
答案 A
二、非选择题(本题包括4个小题,共52分)
13.(14分)煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体,它由煤炭与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气。
(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式: 。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷,丙烷燃烧的热化学方程式为:
C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 219.9 kJ·mol-1
已知CO气体燃烧的热化学方程式为:CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
试比较相同物质的量的C3H8和CO燃烧,产生的热量比值约为 。
(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
试比较同质量的氢气和丙烷燃烧,产生的热量比值约为 。
(4)氢气是未来的理想能源,除产生的热量多之外,还具有的优点是 。
解析 (1)由题意“它由煤炭与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气”及“煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体”知化学方程式为C+H2O(g)CO+H2。
(2)同物质的量的C3H8和CO燃烧,产生的热量比值为2 219.9283.0=39∶5。
答案 (1)C+H2O(g)CO+H2
(2)39∶5 (3)14∶5
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(4)来源丰富,产物无污染等
14.(12分)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合发生反应时,立即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.4 mol液态肼与足量液态双氧水反应,生成水蒸气和氮气,放出256.652 kJ的热量。
(1)该反应的热化学方程式为 。
(2)已知H2O(l)H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,则16 g液态肼与足量液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是 kJ。
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是 。
(4)发射卫星可用肼为燃料,二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和水蒸气。已知:
N2(g)+2O2(g)2NO2(g)
ΔH=+67.7 kJ·mol-1①
N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-534 kJ·mol-1②
肼和二氧化氮反应的热化学方程式为 。
解析 (1)0.4 mol液态N2H4反应放热256.652 kJ,则1 mol N2H4反应应放热641.63 kJ。(2)16 g N2H4的物质的量为0.5 mol。由方程式知生成水的物质的量n(H2O)=0.5 mol×4=2 mol,则16 g N2H4与H2O2反应生成H2O(l)放热为641.63 kJ×0.5 mol+2 mol×44 kJ·mol-1=408.815 kJ。(3)肼与双氧水反应的生成物为N2(g)和H2O,无污染。(4)根据盖斯定律,由热化学方程式②-①÷2可得肼与二氧化氮反应的热化学方程式。
答案 (1)N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63 kJ·mol-1
(2)408.815
(3)生成物不会造成环境污染
(4)N2H4(g)+NO2(g)32N2(g)+2H2O(g) ΔH=-567.85 kJ·mol-1
15.(12分)实验室利用如图装置进行中和热的测定。回答下列问题:
(1)该图中有一处未画出,它是 。
(2)在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是 。
(3)如果用0.50 mol·L-1的盐酸与氢氧化钠固体进行实验,则实验中所测出的“中和热”数值将 (填“偏大”“偏小”或“不变”);原因是 。
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解析 (1)由装置图可知,该装置中缺少搅拌使用的环形玻璃搅拌棒。
(2)该实验的关键是温度的测定,在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是提高装置的保温效果。
(3)因为固体NaOH溶于水放热,所以用0.50 mol·L-1的盐酸与氢氧化钠固体进行实验,则实验中所测出的“中和热”数值将偏大。
答案 (1)环形玻璃搅拌棒
(2)提高装置的保温效果
(3)偏大 固体NaOH溶于水放热
16.(14分)(1)运动会中的火炬一般采用丙烷为燃料。丙烷燃烧放出的热量大,污染较小,是一种优良的燃料。试回答下列问题:
①一定量的丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化曲线如图所示,请在图中的括号内填“+”或“-”。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式: 。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出1 455 kJ热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和H2O(l)时共放出1 645 kJ热量,则混合气体中丙烷和二甲醚的物质的量之比为 。
(2)运用盖斯定律回答下列问题:
①已知:H2O(g)H2O(l)
ΔH1=-Q1 kJ· mol-1 (a)
C2H5OH(g)C2H5OH(l)
ΔH2=-Q2 kJ· mol-1 (b)
C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)
ΔH3=-Q3 kJ· mol-1 (c)
若使46 g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量为 kJ。
②碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO的同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应C(s)+12O2(g)CO(g)的ΔH。但可设计实验,并利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有 。
解析 (1)①丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)时放热,ΔH为负值。②燃烧热是1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 215.0 kJ· mol-1。③n(二甲醚)×1 455 kJ· mol-1+[1 mol-n(二甲醚)]×2 215.0
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kJ· mol-1=1 645 kJ,解得n(二甲醚)=0.75 mol,n(丙烷)=0.25 mol。则丙烷和二甲醚的物质的量之比为1∶3。
(2)①由(a)×3+(c)-(b)可得C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH4=-(3Q1-Q2+Q3) kJ· mol-1,所以使46 g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,整个过程中放出的热量为(3Q1-Q2+Q3)kJ。②利用盖斯定律计算反应C(s)+12O2(g)CO(g)的ΔH,需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。
答案 (1)①- ②C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 215.0 kJ· mol-1 ③1∶3
(2)①3Q1-Q2+Q3 ②碳和CO的燃烧热
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