第1章《化学反应与能量转化》单元测试卷
一、单选题
1.羟基自由基是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为、的原电池一电解池组合装置(如图所示),该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是
A.a为正极,其电极的电极反应式为:
B.工作一段时间,b极附近减小
C.系统工作时,电流由b极经III、II、I室流向a极
D.系统工作时,每转移消耗苯酚
2.一种石墨烯锂硫电池(2Li+S8=Li2S8)工作原理示意如图。下列有关该电池说法正确的是
A.B电极发生还原反应
B.A电极上发生的一个电极反应为:2Li++S8+2e-=Li2S8
C.每生成1mol Li2S8转移0.25mol电子
D.电子从B电极经过外电路流向A电极,再经过电解质流回B电极
3.氧化亚铜是一种重要的工业原料,氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。已知:1gC(s)燃烧全部生成CO(g)放出9.2 kJ热量。
下列说法错误的是
A.C(s)的燃烧热△H<-110.4 kJ·mol-1
B.氧化亚铜与氧气的反应为放热反应
C.氧化亚铜与氧气反应的活化能为292 kJ·mol-1
D.足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)+2CuO(s)=Cu2O(s)+CO(g) △H=+35.6 kJ·mol-1
4.铅蓄电池的电极材料是Pb和PbO2,电解液是硫酸溶液。现用铅蓄电池电解饱和硫酸钠溶液一段时间,假设电解时温度不变且用惰性电极,下列说法不正确的是
A.蓄电池放电时,每消耗0.1 mol Pb,共生成0.1 mol PbSO4
B.电解池的阳极反应式为:4OH-- 4e-==2H2O + O2↑
C.电解后,c(Na2SO4)不变,且溶液中有晶体析出
D.蓄电池中每生成2 mol H2O,电解池中就消耗1molH2O
5.化学在生活、生产、科技中有着广泛应用。下列说法错误的是
A.共享单车利用太阳能供电,有利于节能环保
B.煤经过气化和液化等物理变化可以转化为清洁燃料
C.废旧电池中含有镍、镉等重金属,不可用填埋法处理
D.含有病毒的飞沫分散在空气中形成的分散系为气溶胶,飞沫中有直径为1~100nm的粒子
6.光电池在光照条件下可产生电压,如图所示装置可实现光能的充分利用。双极膜复合层间的H2O能解离为H+和OH-,且双极膜能实现H+和OH-的定向通过。下列说法正确的是()
A.该装置将光能最终转化为电能
B.再生池中的反应为2V2++2H2O=2V3++2OH-+H2↑
C.当阳极生成33.6LO2时,电路中转移电子数为6NA
D.光照过程中阳极区溶液中的n(OH-)基本不变
7.下列有关叙述正确的是
A.如图所示,测定中和热时,隔热层填满碎纸条或泡沫塑料的目的是固定内筒
B.若用50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液,分别与50mL0.50mol/L的盐酸和50mL0.50mol/L的硫酸充分反应,两反应测定的中和热不相等
C.在测定中和热的实验中,一组完整的实验数据至少需要测定并记录的温度是3次
D.中和热测定实验中的玻璃搅拌器可以由铜质搅拌器代替
8.下列关于如图所示装置的叙述,错误的是
A.该装置将化学能转化为电能
B.电流从锌片经导线流向铜片
C.铜极发生的反应式为:
D.若电路通过0.2mol电子,理论上负极溶解6.5g锌
9.单斜硫和正交硫是硫的两种同素异形体,下列说法不正确的是
A.正交硫比单斜硫稳定
B.S(s,单斜)=S(s,正交) △H3=-0.33kJ/mol
C.相同质量的正交硫比单斜疏所含的能量低
D.由②可知断裂lmolO2和1mol正交硫中的共价键所吸收的能量比形成1molSO2中的共价键所放出的能量多296.83kJ
10.已知共价键的键能与热化学方程式信息如表:
共价键 H—H N—H N≡N
键能/(kJ·mol-1) 436 391 x
热化学方程式 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ·mol-1
则x等于
A.1130 B.946 C.691 D.316
11.25℃、下,、、和的燃烧热ΔH依次是、、、,下列热化学方程式书写正确的是
A. ΔH=-566kJ/mol
B. ΔH=-1411kJ/mol
C.ΔH=-3267.5kJ/mol
D.ΔH=-1366.8kJ
12.下列事实不能用电化学理论解释的是
A.轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块
B.镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用
C.铝片不用特殊方法保存
D.生铁比纯铁更易生锈
二、填空题
13.完成下列问题。
(1)常温下,0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为_______。
(2)联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。已知:
①2O2(g)+N2(g)=N2O4(1) △H1
②N2(g)+2H2(g)=N2H4(1) △H2
③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3
④2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) △H4=-1048.9kJ/mol
上述反应热效应之间的关系式为△H4=_______,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_______。
(3)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:
①与汽油相比,氢气作为燃料的优点是_______(至少答出两点)。
②利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为_______。
14.原电池的工作原理(以Cu—Zn—H2SO4原电池为例)
①负极片:电极反应式___,发生___反应,现象:___。
②正极片:电极反应式___,发生___反应,现象:___。
总反应化学方程式:___。
15.海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在之间。某地海水中主要离子的含量如下表:
成分
含量 83 200 118
(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。
① 阴极的电极反应式为 _____________________________________。
② 电解一段时间,阴极区会产生水垢,其成分为和,写出生成的离子方程式 ______________________________________ 。
③ 淡水的出口为a、b、c中的 ________ 出口。
(2)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料,如 电池某电极的工作原理如下图所示:
该电池电解质为传导的固体材料。放电时该电极是电池___极 (填“正”或“负”),电极反应式为 ____________ 。
三、实验题
16.某化学兴趣小组要完成中和热的测定实验。
(1)实验桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、0.5mol·L-1盐酸、0.55mol·L-1氢氧化钠溶液,实验尚缺少的玻璃用品是___________、___________、___________。
(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒___________(填“能”或“否”),其原因是___________。
(3)他们记录的实验数据如下:
实验用品 溶液温度 中和热
t1 t2 ΔH
a 50mL0.55mol·L-1NaOH溶液 50mL0.5mol·L-1HCl溶液 20℃ 23.3℃
b 50mL0.55mol·L-1NaOH溶液 50mL0.5mol·L-1HCl溶液 20℃ 23.5℃
已知:Q=cm(t2-t1),反应后溶液的比热容c为4.18kJ·℃-1·kg-1,各物质的密度均为1g·cm-3。
①计算表中ΔH=___________。
②根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸溶液反应的热化学方程式:___________。
(4)若用氢氧化钾代替氢氧化钠,对测定结果___________(填“有”或“无”)影响;若用醋酸代替盐酸做实验,对测定结果___________(填“有”或“无”)影响。
17.在如图所示的量热计中,将100mL0.50mol·L CH3COOH溶液 与100mL0.55mol·L-1NaOH溶液混合.已知量热计的热容常数(量热计各部件每升高1℃所需的热量)是150.5J·K-1,生成溶液的比热容为4.184J·g-1·K-1,溶液的密度均近似为1g·mL-1.实验中某同学计算中和热,记录数据如下:
实验序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃
醋酸溶液 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 25.0 25.1 27.8
2 25.1 25.3 27.9
3 25.2 25.5 28.0
(1)试求CH3COOH的中和热△H______________。
(2)CH3COOH的中和热的文献值为56.1kJ·mol-1,则请你分析在(1)中测得的实验值偏差可能的原因______________。
(3)实验中NaOH过量的目的是______________。
(4)CH3COOH的中和热与盐酸的中和热绝对值相比,___________的较大,原因是_________。
四、计算题
18.(1)由N2和H2合成1 mol NH3时可放出46.2 kJ/mol的热量。从手册上查出N≡N键的键能是948.9 kJ/mol,H-H键的键能是436.0 kJ/mol,则N-H键的键能是_______kJ/mol。
(2)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ mol-1
已知:碳的燃烧热ΔH1=a kJ mol-1
S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH 3=c kJ mol-1,则x为_____kJ/mol
(3)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态过氧化氢。当把0.4 mol液态肼和0.8 mol H2O2混合反应,生成氮气和水蒸气,放出256.7 kJ的热量(相当于25℃、101kPa下测得的热量)。反应的热化学方程式为_______。
19.Ⅰ.在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子,使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ·mol -1表示。请认真观察图象,然后回答问题。
(1)图中所示反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应,该反应的△H=_______(用含E1、E2的代数式表示)。
(2)下列4个反应中,符合示意图描述的反应的是_______(填字母)。
a.铝与盐酸反应 b.生石灰溶于水
c.盐酸与碳酸氢钠反应 d.高温煅烧石灰石
Ⅱ.按要求完成下列问题:
(3)同温同压下,H2(g) +Cl2(g)=2HCl(g),在光照和点燃条件下的△H (化学计量数相同)分别为△H1、△H2,△H1_______△H2(填“>”“<”或“=”)。
(4)
化学键 H-H Cl- Cl HCl
键能/(kJ·mol -1) 436 243 431
结合上表中的数据可知H2、Cl2、HCl三种分子的稳定性最强的是_______
(5)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由SiO2 与过量焦炭在1300~ 1700°C的氮气流中反应制得: 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g) △H =-1591.2kJ/mol,则该反应每转移1mol e-,可放出的热量为_______kJ。
(6)已知N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) △H = +67.7 kJ ·mol-1,
N2H4(g) +O2(g)= N2 (g) +2H2O(g) △H =-534 kJ·mol-1,
则N2H4(g) 与NO2(g)完全反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_______。
(7)氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。已知H-H键、N- H键、N ≡N键的键能分别是436 kJ·mol-1、391 kJ·mol-1、946 kJ·mol-1,写出合成氨的热化学方程式:_______,若0.5molN2和足量的H2在一定条件下充分反应吸收或放出的热量_______(填大于、小于或等于)生成1molNH3所吸收或放出的热量。
参考答案:
1.D
【分析】设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池电解池组合装置;由图可知,左侧为原电池,a极六价铬转化为三价铬发生还原反应,为正极,则b为负极;右侧为电解池,c为阴极、d为阳极;
【详解】A. a电极为正极,发生还原反应,电极反应式: ,选项A正确;
B.电池工作时,b为负极,苯酚失电子被氧化为CO2,电极反应式为C6H5OH-28e -+11H2O=6CO2↑+28H+,生成H+,所以pH减小,选项B正确;
C.由分析可知,a为正极,b为负极,系统工作时,内电路电流由b极经Ⅲ、II、 I 室流向a极,选项C正确;
D.苯酚被氧化发生氧化反应生成二氧化碳和水,根据电子守恒可知,C6H5OH-28e-,故系统工作时,每转移28mol e-时,d极、b极各消耗1mol苯酚,共消耗2mol苯酚,选项D错误;
答案选D。
2.B
【分析】原电池中,阳离子向正极移动,根据Li+移动的方向可知,A是正极,电极反应式为2Li++S8+2e-=Li2S8,B是负极,电极反应式为Li-e-=Li+。
【详解】A.由上述分析可知,B电极是负极,发生氧化反应,故A错误;
B.由上述分析可知,A是正极,电极反应式为:2Li++S8+2e-=Li2S8,故B正确;
C.正极反应式为:2Li++S8+2e-=Li2S8,每生成1molLi2S8转移2mol电子,故C错误;
D.电子从B电极经过外电路流向A电极,但是电子不会经过电解质溶液,故D错误;
故答案选B。
3.C
【详解】A.1gC(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2kJ的热量,则12gC(s)即1molC燃烧生成一氧化碳放出的热量为9.2kJ×12=110.4kJ,由于CO能继续燃烧放热,所以碳[C(s)]的燃烧热△H<-110.4kJ mol-1,故A正确;
B.由图可知2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s)△H=反应物的活化能-逆反应的活化能=348kJ/mol-640kJ/mol=-292kJ/mol,则Cu2O与O2的反应放热,故B正确;
C.由图可知氧化亚铜与氧气反应的活化能为348kJ mol-1,故C错误;
D.①C(s)+O2(g)=CO(g)△H=-110.4kJ mol-1,②2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s)△H=-292kJ/mol,根据盖斯定律:①-②×计算C(s)+2CuO(s)═Cu2O(s)+CO(g)的焓变△H=-110.4kJ/mol-(-292kJ/mol)×=+35.6kJ/mol,故D正确;
故选:C。
4.A
【详解】A.放电相当于原电池,负极是铅失去电子,生成硫酸铅。正极是二氧化铅,得到电子,也生成硫酸铅,所以蓄电池放电时,每消耗0.1molPb,共生成0.2molPbSO4,A不正确;
B.电解池中阳极失去电子,生成氧气,B正确;
C.电解硫酸钠的本质是电解水,有硫酸钠晶体析出,但浓度不变,C正确;
D.蓄电池中每生成2molH2O,就转移2mol电子,则生成1mol水,D正确;
答案选A。
5.B
【详解】A.共享单车利用太阳能供电可以减少化石能源的使用,有利于实现低碳生活,节能环保,故A正确;
B.煤的气化和液化都是化学变化,故B错误;
C.废旧电池中的镍、镉等重金属对人体健康有害,用填埋法处理会造成土壤污染和地下水污染,则废旧电池不可用填埋法处理,C正确;
D.含有病毒的飞沫的粒子直径介于1~100 nm之间,分散在空气中会形成气溶胶,加快传播速率,故D正确;
故选B。
6.D
【详解】A.在光照条件下光电池将光能转化为电能,电解池中电能又转化为化学能,由题图可知,电解过程中的总反应为2H2O2H2↑+O2↑,故A错误;
B.放电后的溶液中含有V2+和H+,在催化剂作用下H+将V2+氧化为V3+,从而实现V3+的再生,即发生反应2V2++2H+2V3++H2↑,故B错误;
C.阳极的电极反应4OH--4e-=O2↑+2H2O,标况下每生成33.6L氧气,电路中转移电子数为6NA,题目中未指明条件,无法计算,故C错误;
D.双极膜复合层间的H2O能解离为H+和OH-,且双极膜能实现H+和OH-的定向通过,右侧阳极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,根据溶液呈电中性可知阳极放电消耗的OH-与从双极膜中进入右侧的OH-数目相等,故D正确;
故选D。
7.C
【详解】A.如图所示,测定中和热时,隔热层填满碎纸条或泡沫塑料的主要的目的是减少热量的散失,减小实验误差,A错误;
B.中和热是指稀的强酸强碱反应生成1molH2O时放出的热量,若用50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液,分别与50mL0.50mol/L的盐酸和50mL0.50mol/L的硫酸充分反应,二者生成的H2O的物质的量不同,放出的热量也不同,但两反应测定的中和热相等,B错误;
C.在测定中和热的实验中,一组完整的实验数据至少需要测定并记录的温度是3次分别是反应前酸溶液的温度,反应前碱溶液的温度和反应后混合溶液的最高温度,C正确;
D.由于金属器质的导热性大于玻璃的,故中和热测定实验中的玻璃搅拌器不可以由铜质搅拌器代替,否则将导致热量损失加快,带来更大的实验误差,D错误;
故答案为:C。
8.B
【分析】该原电池锌与硫酸反应,铜与硫酸不反应,说明锌为负极,铜为正极。
【详解】A.该装置是原电池,将化学能转化为电能,故A正确;
B.锌为负极,铜为正极,则电流从铜片经导线流向锌片,故B错误;
C.铜极氢离子的电子生成氢气,故电极反应式为,故C正确;
D.根据负极发生反应Zn-2e-=Zn2+,电路通过0.2mol电子,负极溶解0.1molZn,质量为0.1mol×65g/mol=6.5g,故D正确;
综上所述,答案为B。
9.D
【详解】A.能量越低越稳定,由图可知,单斜硫能量高于正交硫,则正交硫比单斜硫稳定,故A正确;
B.由图可知,单斜硫能量大于正交硫,所以单斜硫转化为正交硫放出热量,焓变为,所以S(s,单斜)(s,正交)的,故B正确;
C.由图可知,单斜硫能量高于正交硫,则相同质量的正交硫比单斜疏所含的能量低,故C正确;
D.由图可知,正交硫和氧气反应生成SO2的反应为放热反应,断裂化学键吸收热量,形成化学键放出热量,则断裂lmolO2和1mol正交硫中的共价键所吸收的能量比形成1molSO2中的共价键所放出的能量少296.83kJ,故D错误;
答案选D。
10.B
【详解】已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ·mol-1,该反应的△H=反应物的总键能-生成物的总键能,则E(N≡N)+3×436 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1;解得E(N≡N)=946 kJ·mol-1;
故选B。
11.A
【详解】A.的燃烧热表示1mol完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出283kJ的热量,燃烧热的热化学方程式为ΔH=-283kJ/mol,则2molCO完全燃烧生成二氧化碳放出566kJ的热量, ΔH=-566kJ/mol,故A符合题意;
B.的燃烧热表示1mol完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出1411kJ的热量,的燃烧热的热化学方程式为ΔH =-1411kJ/mol,故B不符合题意;
C.燃烧热表示1mol完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量3267.5kJ,表示燃烧热的热化学方程式为ΔH=-3267.5kJ/mol,故C不符合题意;
D.的燃烧热表示1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量3267.5kJ,ΔH的的单位为kJ/mol,表示燃烧热的热化学方程式为:,ΔH=-1366.8kJ /mol,故D不符合题意;
答案选A。
12.C
【详解】A.轮船水线下的船壳装上锌块后,可保护船壳在海水中不被腐蚀,因为Zn比Fe活泼,Zn与Fe构成原电池,在海水中锌被腐蚀,从而保护船壳,发生原电池反应可用电化学知识解释,A不选;
B.镀锌铁发生金属被腐蚀现象时,因Zn比Fe活泼,Zn被腐蚀,镀锡铁破损后发生电化腐蚀,因Fe比Sn活泼,因而是铁被腐蚀,所以镀锌铁比镀锡铁耐用,发生原电池反应而可用电化学知识解释,B不选;
C.铝片在空气中被O2氧化,使铝片表面形成一层致密的氧化物薄膜而保护内层的铝不再被氧化,所以铝片不用特殊方法保存,此现象与电化学知识无关,故C选;
D.生铁中含杂质,在稀硫酸中形成了原电池,原电池反应使反应速率加快,D不选。
故选C。
13.(1)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) △H=-85.6kJ/mol
(2) 2△H3-2△H2-△H1 反应放热量大、产生大量气体
(3) 污染小;可再生;来源广;资源丰富;燃烧热值高 光能转化为化学能
【解析】(1)
0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成的液态化合物,放热4.28kJ,配平方程式,可知2molCl2反应放热85.6kJ,由此可得该反应的热化学方程式为;
(2)
根据盖斯定律,反应热效应之间的关系式为△H4=2△H3-2△H2-△H1.联氨有强还原性,有强氧化性,两者在一起易发生自发的氧化还原反应,反应放热量大、产生大量气体,所以联氨和可作为火箭推进剂;
(3)
①与汽油相比,氢气作为燃料的优点有污染小;来源广;资源丰富;燃烧热值高等。
②利用太阳能直接分解水制氢气,是将光能转化为化学能。
14. Zn-2e-=Zn2+ 氧化 锌片溶解 2H++2e-=H2 还原 有气泡产生 Zn+2H+=Zn2++H2
【分析】Cu—Zn—H2SO4原电池中总反应式为:Zn+2H+=Zn2++H2,Zn极失电子作负极,Cu极H+得电子作正极,以此解答。
【详解】①Zn极失电子作负极,电极方程式为:Zn-2e-=Zn2+,发生氧化反应,现象是:锌片溶解;
②Cu极H+得电子,Cu作正极,电极方程式为:2H++2e-=H2,发生还原反应,现象是:有气泡产生;
总反应化学方程式为:Zn+2H+=Zn2++H2。
15. 正
【分析】Ⅰ阴极水电离出的氢离子得电子生成氢气;
阴极生成氢氧根,与溶液中钙离子、碳酸氢根离子反应生成碳酸钙沉淀;
根据电解时阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,阴离子交换膜只能允许阴离子透过,阳离子交换膜只允许阳离子透过,确定淡水口;
Ⅱ放电时,该装置是原电池,Fe元素化合价由价变为价,得电子发生还原反应,所以该电极是正极;
【详解】Ⅰ阴极水电离出的氢离子得电子生成氢气,电极反应式为;
答案:;
阴极生成氢氧根,与溶液中钙离子、碳酸氢根离子反应生成碳酸钙沉淀,离子方程式为;
答案:;
电解时阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,阴离子交换膜只能允许阴离子透过,阳离子交换膜只允许阳离子透过,故淡水的出口为b;
答案:b;
Ⅱ放电时,该装置是原电池,Fe元素化合价由价变为价,得电子发生还原反应,所以该电极是正极,电极反应式为;
答案:正;。
16.(1) 量筒 温度计 环形玻璃搅拌棒
(2) 否 金属易导热,热量散失多,产生较大的实验误差
(3) -56.8kJ/mol NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1
(4) 无 有
【分析】本实验为酸碱中和反应反应热的测定实验,据此分析回答问题。
(1)
中和热的测定实验中,需要用量筒量取酸溶液和碱溶液的体积,需要使用温度计测量反应前后的温度,用环形玻璃搅拌棒搅拌,故答案为:量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒;
(2)
铜丝是热的良导体,若用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,搅拌时热量损失大,热量损失大,实验误差大,则实验中不能用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,故答案为:否;金属易导热,热量散失多,产生较大的实验误差;
(3)
由题给数据可知2次实验测得温度差分别为3.3℃、3.5℃,2组数据都有效,温度差平均值为=3.4℃,50mL0.55mol L-1氢氧化钠溶液和50mL0.5mol L-1盐酸的质量和为100mL×1g/mL=100g,由放出热量Q=cm△t可得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J/(g ℃)×100g×3.4℃=1421.2J=1.4212kJ,则生成1mol的水放出热量为=56.8kJ,实验测得的中和热△H=-56.8kJ/mol;氢氧化钠溶液与盐酸溶液反应的热化学方程式NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1;
(4)
若用KOH代替NaOH,强碱KOH溶液也能与盐酸完全反应生成等量的水,同样可以测定反应的中和热,对测定结果无影响;若用醋酸代替盐酸,由于醋酸为弱酸,电离时吸收热量会导致反应生成等量的水放出的热量少,对测定结果有影响,故答案为:无;有。
17. -53.3kJ/mol 保温效果不好 保证酸完全被中和 盐酸 CH3COOH电离时吸热
【详解】(1)实验中温度改变量的平均值为[(27.8-25.05)℃+(27.9-25.2)℃+(28.0-25.35)℃]/3=2.7℃=2.7K,中和热△H==-53.3kJ/mol;
(2)实验测定数值偏低,可能原因是保温效果不好;
(3)酸和碱反应测中和热时,为了保证一种试剂全部反应,往往需要另一种试剂稍过量,以减少实验误差,所以碱稍微过量时为了保证酸完全被中和;
(4)醋酸是弱酸,电离过程需要吸收能量,所以醋酸的中和热与盐酸的中和热数值相比,盐酸的较大。
18. 391.55 3a+b-c N2H4(l)+2 H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)ΔH =-644.25 kJ mol-1,
【详解】(1)由N2和H2合成1 mol NH3时可放出46.2 kJ/mol的热量,相应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol,焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,设N-H键的键能为x,则有948.9kJ/mol+3436.0kJ/mol-2x=-92.4 kJ/mol,x=391.55 kJ/mol;
(2)碳的燃烧热ΔH1=a kJ mol-1,则有①C(s)+O2(g)=CO2 (g)ΔH1=a kJ mol-1
又已知:②S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ mol-1
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c kJ mol-1
根据盖斯定律,①×3+②-③可得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) 的ΔH= 3ΔH1+ΔH2-ΔH3,故x=(3a+b-c);
(3)液态肼与双氧水反应产生氮气和水,反应为:N2H4+2 H2O2=N2+4H2O,可知0.4 mol液态肼和0.8 mol H2O2恰好完全反应,放出257.7 kJ的热量,则1 mol液态肼反应放出热量为:644.25 kJ;则该过程的热化学方程式为:N2H4(l)+2 H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)ΔH =-644.25 kJ mol-1。
19.(1) 放热 (E2-E1)kJ/mol
(2)ab
(3)=
(4)H2
(5)132.6
(6)2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=-1135.7kJ/mol
(7) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92kJ/mol 小于
【详解】(1)根据图示,反应物的总能量大于生成物的总能量,图示反应为放热反应;该反应的 H=生成物的总能量-反应物的总能量=(E2-E1)kJ/mol;答案为:放热;(E2-E1)kJ/mol。
(2)a.铝与盐酸的反应为放热反应,符合示意图;
b.生石灰溶于水的反应为放热反应,符合示意图;
c.盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应,不符合示意图;
d.高温煅烧石灰石的反应为吸热反应,不符合示意图;
答案选ab。
(3)相同条件下反应的 H只与反应物的总能量和生成物的总能量、方程式中的化学计量数有关,与反应条件无关,故同温同压下,H2(g) +Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H1=△H2;答案为:=。
(4)键能越大,分子越稳定,键能由大到小的顺序为H—H键>H—Cl键>Cl—Cl键,H2、Cl2、HCl三种分子的稳定性最强的是H2;答案为:H2。
(5)反应3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g)中,C元素的化合价由0价升至+2价,N元素的化合价由0价降至-3价,反应消耗6molC、2molN2转移12mol电子时放出1591.2kJ的热量,则反应每转移1mol电子,可放出的热量为=132.6kJ;答案为:132.6。
(6)对题给反应编号,①N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) △H = +67.7 kJ ·mol-1,
②N2H4(g) +O2(g)= N2 (g) +2H2O(g) △H =-534 kJ·mol-1,
根据盖斯定律,将②×2-①得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=(-534kJ/mol)×2-(+67.7kJ/mol)=-1135.7kJ/mol,N2H4(g) 与NO2(g)完全反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=-1135.7kJ/mol;答案为:2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=-1135.7kJ/mol。
(7)合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应的 H=反应物的键能总和-生成物的键能总和=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-92kJ/mol,合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92kJ/mol;由于该反应为可逆反应,故0.5molN2和足量的H2在一定条件下充分反应放出的热量小于生成1molNH3所吸收或放出的热量;答案为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92kJ/mol; 小于。