专题1《化学反应与能量变化》测试卷
一、单选题
1.反应A+BC分两步进行:①A+BX,②XC,反应过程中能量变化如下图所示,E1表示反应A+BX的活化能。下列有关叙述正确的是
A.E2表示反应XC的活化能
B.X是反应A+BC的催化剂
C.反应A+BC的ΔH<0
D.加入催化剂可改变反应A+BC的焓变
2.用一定浓度的NaOH溶液与稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验时,测得生成1mol液态水时的 -,产生这种偏差的原因不可能是
A.实验用NaOH溶液的浓度过大
B.实验时搅拌速度慢
C.分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中
D.用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液
3.下列有关化学反应的认识错误的是
A.一定有化学键的断裂与形成 B.一定有电子转移
C.一定有新物质生成 D.一定伴随着能量变化
4.下面四种燃料电池中正极的反应产物为水的是
A B C D
固体氧化物燃料电池 碱性燃料电池 质子交换膜燃料电池 熔融盐燃料电池
A.A B.B C.C D.D
5.利用下列装置(夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是
①②③④
A.图①装置可制备无水 MgCl2
B.图②装置可证明氧化性:Cl2>Br2>I2
C.图③装置可制乙烯并验证其还原性
D.图④装置可观察铁的析氢腐蚀
6.白磷与氧气在一定条件下可以发生如下反应:P4+3O2=P4O6。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P—P 198kJ/mol,P—O 360kJ/mol,O=O 498kJ/mol。
根据上图所示的分子结构和有关数据,计算该反应的能量变化,正确的是
A.释放1638kJ的能量 B.吸收1638kJ的能量
C.释放126kJ的能量 D.吸收126kJ的能量
7.常温常压下,充分燃烧一定量的乙醇放出的热量为Q kJ,用400mL 5mol·L-1 KOH溶液吸收生成的CO2,恰好完全转变成正盐,则充分燃烧1mol C2H5OH所放出的热量为
A.Q kJ B.2Q kJ C.3Q kJ D.4Q kJ
8.一定温度和压强下,实验研究的化学反应能量变化如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的
B.使用催化剂,可改变反应的反应热
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
9.分别取50 mL0.50 mol/L盐酸与50 mL0.55 mol/L氢氧化钠溶液混合进行中和热的测定,下列说法不正确的是
A.仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒
B.用稍过量的氢氧化钠可确保盐酸完全反应
C.为减少热量损失,酸碱混合时需将量筒中NaOH溶液快速倒入小烧杯中
D.用稀硫酸和Ba(OH)2代替盐酸和NaOH溶液进行反应,结果也正确
10.下列关于热化学反应的描述正确的是
A.25℃ 101kPa下,稀盐酸和稀NaOH溶液反应的中和反应反应热ΔH=-57.3kJ mol-1,则含1mol H2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为114.6kJ
B.H2(g)的燃烧热为285.8kJ/mol,则反应2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)的ΔH=+571.6kJ mol-1
C.放热反应比吸热反应容易发生
D.1mol丙烷燃烧生成水蒸气和二氧化碳所放出的热量是丙烷的燃烧热
11.用下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究,测得具支锥形瓶中压强、溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列分析错误是
A.压强增大主要是因为产生了H2
B.pH=4时正极只发生:O2+ 4e+ 4H+→2H2O
C.负极的反应都为:Fe-2e-→ Fe2+
D.都发生了吸氧腐蚀
12.图为卤素单质()和反应的转化过程,相关说法不正确的是
A.
B.生成的反应热与途径无关,
C.过程中: 则
D.化学键的断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
13.下列实验操作规范且能达到目的的是
A B C D
除去碳酸钠中的碳酸氢钠 氯气的净化 粗铜精炼 收集NO气体
A.A B.B C.C D.D
14.下列化学反应的能量变化与如图不符合的是
A.2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O B.2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
C.Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ D.C+O2CO2
15.锥形瓶内壁用某溶液润洗后,放入混合均匀的新制铁粉和碳粉,塞紧瓶塞,同时测量锥形瓶内压强的变化,如图所示。下列说法错误的是
A.0~t1时,铁可能发生了析氢腐蚀
B.t1~t2时,铁一定发生了吸氧腐蚀
C.负极反应为:Fe-3e-=Fe3+
D.用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性
二、填空题
16.二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-1
总反应的△H=____kJ·mol-1;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是____(填标号),判断的理由是____。
A. B. C. D.
17.相对分子质量为44的烷烃和O2气在KOH溶液中可以组成燃料电池,装置如图所示。在石墨1极上发生的电极反应为O2 +2e-+2 H2O= 4OH-
(1)石墨1极为_______(填“负”或“正”)极。在石墨2极上发生的电极反应为_______
(2)放电时,电子流向是_______(填字母)。
a.由石墨1极流出,经外电路流向石墨2极
b.由石墨2极流出,经电解质溶液流向石墨1极
c.由石墨1极流出,经电解质溶液流向石墨2极
d.由石墨2极流出,经外电路流向石墨1极
18.下图是将SO2 转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。
请回答下列问题:
(1)该装置将________能转化为________能,电流方向为________(填“b→a”或“a→b”)。
(2)催化剂b表面O2发生___________反应,其附近酸性________(填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(3)催化剂a表面的电极反应式:_________________________________________。
(4)若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为________。
三、计算题
19.填空。
(1)CH4、CO2和碳酸都是碳的重要化合物,实现碳及其化合物的相互转化。对开发新能源和降低碳排放意义重大。
已知:①
②
③
写出由甲烷和氧气合成液态甲醇的热化学方程式:_______。
(2)已知:
则反应的△H=_______ kJ mol-1。
(3)若将NaHSO4与Ba(OH)2在溶液中按物质的量之比为1:1混合,化学反应的离子方程式是_______。
(4)实验室现欲用质量分数为98%,密度为包的浓H2SO4溶液配制450 mL浓度为的稀H2SO4溶液,用量筒量取所需浓H2SO4溶液的体积是_______mL。
20.回答下列问题
(1)Zn(s)+O2(g)= ZnO(s) ΔH1= -351.1kJ/mol
Hg(l)+O2(g)= HgO(s) ΔH 2=-90.7kJ/mol
则反应Zn(s)+HgO(s)= ZnO(s)+Hg(l)的焓变为 ΔH =_______。
(2)已知下列热化学方程式:
a.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH =-570kJ/mol ,
b.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH =-285kJ/mol ,
c.C(s)+O2(g)=CO (g) ΔH = -55.5kJ/mol ,
d.C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH =-196.5kJ/mol
回答下列各问:
①上述反应中属于放热反应的是_______(填序号)
②H2的燃烧热ΔH =_______
③写出CO燃烧热的热化学方程式_______
(3)发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。
已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH 1=+33.5 kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH 2=-267 kJ/mol
则2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH =_______。
21.液态肼(N2H4)和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料,它们混合时发生反应,生成N2和水蒸气,并放出大量的热。已知1 g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20 kJ。
(1)H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,写出液态肼与液态双氧水反应生成N2和液态水的热化学方程式:___________。
(2)以N2和H2为原料通过一定途径可制得N2H4,已知断裂1 mol N—N键、N≡N键、N—H键、H—H键所需的能量分别为193 kJ·mol-1、946 kJ·mol-1、390.8 kJ·mol-1、436 kJ·mol-1,试写出由N2、H2合成气态肼(N2H4)的热化学方程式为___________。
(3)温度在150 ℃以上时,H2O2便迅速分解为H2O和O2,发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理。
已知:
①H2(g)+O2(g)=H2O2(l) ΔH1=-134.3 kJ·mol-1;
②H2O(l)=H2(g)+O2(g) ΔH2=+286 kJ·mol-1。
则反应③H2O2(l)=H2O(l)+O2(g)的ΔH=___________。
四、实验题
22.化学反应中的热量问题,对于化工生产有重要意义。
I.家用液化气的成分之一是丁烷。实验测得20 kg 丁烷气体(化学式为C4H10)在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出1×106 kJ的热量。
(1)请写出表示丁烷燃烧热的热化学方程式______。
(2)已知 9 g液态水变为水蒸气时需要吸收22 kJ的热量,则1 mol丁烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气时放出的热量为____。
II.测定稀硫酸和稀氢氧化钠反应热的实验装置如下图所示。
(1)从实验装置上看,该图中有一处未画出,是_____。
(2)在其它操作正确的前提下,如果改用稀醋酸进行实验,求得的生成1 mol水的反应热△H将____(填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(3)取50mL0.50 mol/L NaOH溶液和30mL0.50 mol/L硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温度差平均值(t2-t1)/℃
H2SO4溶液 NaOH溶液 平均值
1 26.2 26.4 26.3 30.3 _______℃
2 26.8 26.6 26.7 30.2
3 26.5 26.3 26.4 30.5
4 26.3 26.1 26.2 30.4
①表中的温度差的平均值为______℃。
②近似认为0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液的密度都是1g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,则中和热△H=_______kJ/mol(保留到小数点后一位)。
③实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L氢氧化钠进行反应,若其它实验操作均正确,则与上述实验相比,所放出的热量________(填“偏大”、“偏小”或“相同”,下同),生成1 mol水的反应热△H_______。
23.通过海水晾晒可得粗盐,粗盐除NaCl外,还含有还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。以下是制备精盐的实验方案,各步操作流程如图:
(1)在第①步粗盐溶解操作中要用玻璃棒搅拌,作用是____。
(2)第②步操作加入过量的BaCl2目的是除去粗盐中的____;写出这个反应的化学方程____。
(3)第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有泥沙____(多选)。
A.BaSO4 B.CaCO3 C.BaCO3 D.Mg(OH)2
(4)在第③步操作中,选择的除杂的试剂不能用KOH代替NaOH,理由是____。
(5)在利用粗盐制备精盐过程的第⑥步操作中,加入适量盐酸的目的是除去滤液中的NaOH和____。
(6)食盐水也可以通过电解得到更多种类的化工原料,写出电解饱和食盐水的化学方程式____;电解过程中,阳极有____色氯气产生,可用湿润的____试纸检验该气体。
24.某实验小组通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应反应热。将50ml0.50mol/L的盐酸和50m10.55moL的NaOH溶液加入图1所示装置中。请回答问题:
(1)图中装置缺少一种玻璃仪器,该仪器的名称为____。
(2)写出表示该反应中和热(57.3kJ·mol-1)的热化学方程式____。
(3)中和热的测定实验中,下列情况会导致测出来的中和热数值偏小的是___。
①大小烧杯口未相平
②大烧杯上未盖硬纸板
③用环形铜丝搅拌棒搅拌反应混合溶液
④用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定盐酸溶液的温度
⑤做本实验时当天室温较高
(4)将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为△H1、△H2、△H3,则△H1、△H2、△H3的大小关系为___。
(5)实验小组另取V1mL0.50mol·L-1HCl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2所示(实验中始终保持V1+V2=50mL)。则实验小组做该实验时的环境温度___(填“高于”“低于”或“等于”)22℃,此NaOH溶液的浓度为___mol·L-1。
参考答案:
1.C
【详解】A.E2表示活化分子转化为C时伴随的能量变化,A项错误;
B.若X是反应A+BC的催化剂,则X是反应①的反应物,是反应②的生成物,B项错误;
C.由图象可知,反应物A、 B的总能量高于生成物C的能量,反应是放热反应,ΔH<0,C项正确;
D.焓变和反应物和生成物能量有关,与反应变化过程无关,催化剂只改变反应速率,不改变反应的焓变,D项错误;
答案选C。
2.A
【详解】A.NaOH溶液稀释过程释放热量,导致中和热 -,故A符合题意;
B.实验时搅拌速度慢,导致热量散失,测得中和热 -,故B不符合题意;
C.分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中,导致热量散失,测得中和热 -,故C不符合题意;
D.用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液,氢氧化钠被部分反应,导致测得中和热 -,故D不符合题意。
故选A。
3.B
【详解】A.化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,所以化学反应中一定有化学键的断裂与形成,A正确;
B.化学反应中不一定有电子转移,如酸碱中和反应,B错误;
C.有新物质生成的反应为化学反应,所以化学反应中一定有新物质生成,C正确;
D.断裂化学键吸热,形成化学键放热,化学反应中有化学键的断裂和形成,所以化学反应中一定伴随着能量变化,D正确;
故选B。
4.C
【详解】A.电解质为能够传导氧离子的固体氧化物,正极氧气得电子生成氧离子,故A不选;
B.电解质溶液是氢氧化钾,正极上氧气得电子与水反应生成氢氧根离子,故B不选;
C.存在质子交换膜,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,故C选;
D.电解质为熔融碳酸盐,正极氧气得电子结合二氧化碳生成碳酸根离子,故D不选;
故选C。
5.A
【详解】A.由于镁离子水解,因此得到MgCl2,需要在HCl气流中加热,因此图①装置可制备无水 MgCl2,故A符合题意;
B.图②装置不能证明氧化性:Cl2>Br2>I2,可能氯气过量,将KI氧化为I2,从而使淀粉变蓝,故B不符合题意;
C.由于乙醇易挥发,图③装置可制乙烯,但乙醇和乙烯都能使酸性高锰酸钾褪色,因此不能证明酸性高锰酸钾褪色是乙烯的还原性,故C不符合题意;
D.NaCl溶液是中性环境,因此图④装置可观察铁的吸氧腐蚀,故D不符合题意。
综上所述,答案为A。
6.A
【详解】拆开反应物的化学键需要吸热能量为198×6+498×3=2682 kJ,形成生成物的化学键释放的能量为360×12=4320kJ,二者之差为释放能量4320kJ-2682 kJ=1638 kJ。
综上所述答案为A。
7.B
【详解】氢氧化钾的物质的量为2mol,与二氧化碳反应转化为正盐,需要二氧化碳的物质的量为1mol,则根据乙醇燃烧方程式分析,乙醇的物质的量为0.5mol,则1mol乙醇完全燃烧放出的热量为2Q kJ。
故选B。
8.D
【详解】A.根据图中数据,该反应的,A错误;
B.使用催化剂只能改变反应的速率,不能改变反应的反应热,B错误;
C.正反应的活化能为209,逆反应的活化能为348,正反应的活化能小于逆反应的活化能,C错误;
D.如图所示反应物到过渡态需要吸收能量为209,过渡态到产物放出能量为348,故断键吸收的能量小于成键放出的能量,D正确;
故选D。
9.D
【详解】A.根据装置图可知:仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒,A正确;
B.HCl与NaOH发生中和反应,反应方程式为:HCl+NaOH=NaCl+H2O,可见二者反应的物质的量的比是1:1。由于任何反应都具有一定的可逆性,为保证盐酸完全反应,加入的NaOH溶液中溶质的物质的量稍微过量,B正确;
C.为减少酸碱中和反应过程的热量损失,酸碱混合时需将量筒中NaOH溶液一次性快速倒入小烧杯中,C正确;
D.若用稀硫酸和Ba(OH)2代替盐酸和NaOH溶液进行反应,由于此时除H+与OH-反应产生H2O放出热量,还有Ba2+与结合形成BaSO4沉淀也放出热量,因此会导致实验结果不准确,D错误;
故合理选项是D。
10.B
【详解】A.钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡时放热,并且含1molH2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡反应生成2molH2O(1),所以含1molH2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出的热量大于114.6kJ,故A错误;
B.H2(g)的燃烧热为285.8kJ/mol,则H2(g)+O2(g)= H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol,所以2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)的ΔH=+571.6kJ mol-1,故B正确;
C.反应是否容易发生,与放热、吸热无关,有些吸热反应常温下也很容易发生,如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应,故C错误;
D.1mol丙烷完全燃烧生成液体水和二氧化碳时所放出的热量是丙烷的燃烧热,而不是水蒸气,故D错误;
故选B。
11.B
【详解】A.pH=2.0的溶液,酸性较强,因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀,析氢腐蚀产生氢气,因此会导致锥形瓶内压强增大,A正确;
B.若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀,那么锥形瓶内的压强会有下降;而图中pH=4.0时,锥形瓶内的压强几乎不变,说明除了吸氧腐蚀,Fe粉还发生了析氢腐蚀,消耗氧气的同时也产生了氢气,因此锥形瓶内压强几乎不变,B错误;
C.锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池,Fe粉作为原电池的负极,发生的电极反应式为:Fe-2e-═Fe2+,C正确;
D.由题干溶解氧随时间变化曲线图可知,三种pH环境下溶解氧的浓度都有减小,则都发生了吸氧腐蚀,D正确;
故答案为:B。
12.C
【详解】A.化学键的断裂要吸收能量,即 ,A项正确;
B.依据盖斯定律进行分析,反应的焓变与始态和终态有关,与途径无关,△H1=△H2+△H3,B项正确;
C.非金属性:Cl>Br,非金属性越强,和氢气化合放热越大,而在热化学方程式中,放热反应的焓变为负值,则,C项错误;
D.化学键的断裂要吸收能量,形成时要放出能量,即能量变化是化学反应中能量变化的主要原因,D项正确;
答案选C。
13.D
【详解】A.加热固体应在坩埚中进行,A错误;
B.除去氯气中的氯化氢和水,应先通入饱和食盐水,再通入浓硫酸,B错误;
C.粗铜精炼时粗铜应作阳极,与电源正极相连,C错误;
D.NO能与氧气反应,但不溶于水,故用排水法收集NO,D正确;
答案选D。
14.A
【分析】图示中,反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应。
【详解】A.2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,铵盐与碱反应吸热,故选A;
B.2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,铝热反应放热,故不选B;
C.Mg+2HCl=MgCl2+H2↑,金属与酸反应放热,故不选C;
D.C+O2CO2,燃烧反应放热,故不选D;
选A。
15.C
【详解】A.有图可知,0~t1时锥形瓶内压强增大,说明气体的物质的量增加,则铁可能发生了析氢腐蚀,故A不选;
B.有图可知,t1~t2时锥形瓶内压强减少,说明气体物质的量减少,则铁一定发生了吸氧腐蚀,故B不选;
C.负极反应为:Fe-2e-=Fe2+ ,故C选;
D.锥形瓶内开始发生析氢腐蚀,则用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性,故D不选;
故选:C。
16. -49 A △H1为正值,△H2和△H为负值,反应①活化能大于反应②的
【详解】根据盖斯定律,总反应=反应①+反应②,则;反应①为吸热反应,反应物总能量低于生成物总能量,反应②和总反应为放热反应,反应物总能量高于生成物总能量,又知反应①为慢反应,所以反应①的活化能更高,A正确;判断的理由是△H1为正值,△H2和△H为负值,反应①活化能大于反应②的。
17.(1) 正
(2)d
【分析】由题目中烷烃的相对分子质量为44,可知该烷烃为C3H8;在原电池中,负极失去电子,正极得到电子,电子由负极经导线移向正极。
(1)
在石墨1极上发生的电极反应为,在该电极O2得到电子,故为原电池的正极;在石墨2极上发生的电极反应为;
(2)
在原电池中,电子由负极经导线移向正极,故d项正确。
18. 化学 电 b→a 还原 减弱 SO2+2H2O 2e ==SO42-+4H+ 8∶15
【分析】(1)根据该装置没有外加电源,是一个原电池,把化学能转化为电能,电流方向与电子流向相反分析;
(2)由图示可看出,电子由a表面转移到b表面,因此a表面发生氧化反应由此解答;
(3)催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸;
(4)根据催化剂a处的反应为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,催化剂b处的反应为O2+2H++2e-=H2O,总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4分析。
【详解】(1)该装置没有外加电源,是一个原电池,把化学能转化为电能,电流方向与电子流向相反,所以电流方向为b→a。故答案为化学;电;b→a ;
(2)由图示可看出,电子由a表面转移到b表面,因此a表面发生氧化反应,由题意SO2转化为H2SO4发生氧化反应,因此催化剂a表面SO2发生氧化反应,催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O,消耗H+,其附近酸性减弱。故答案为还原;减弱;
(3)催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸,电极方程式为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。故答案为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;
(4)催化剂a处的反应为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,催化剂b处的反应为O2+2H++2e-=H2O,总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4,设加入的SO2为xg,H2O为yg,则生成硫酸的质量为,反应后水的质量为,根据硫酸的浓度仍为49%,可以求得x:y=8:15。故答案为8:15
【点睛】电解电极反应方程式的书写:(1)电解方程式的书写步骤
以写出用石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。
第一步:明确溶液中存在哪些离子。
第二步:判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。
第三步:写电极反应式和总的电解方程式。
(2)做到“三看”,正确书写电极反应式:①一看电极材料,若是金属(Au、Pt除外)作阳极,金属一定被电解(注Fe生成Fe2+)。②二看介质,介质是否参与电极反应。③三看电解质状态,若是熔融状态,就是金属的电冶炼。
19.(1)CH4(g)+O2(g)=CH3OH(g) H=-164kJ mol-1
(2)+53.1
(3)Ba2+ + OH-+ H++= BaSO4↓+ H2O
(4)5.0
【详解】(1)①
②
③
利用盖斯定律,将反应①+②+③×得,甲烷和氧气合成液态甲醇的热化学方程式:CH4(g)+O2(g)=CH3OH(g) H=(206.1-128.3-483.6×) kJ mol-1=-164kJ mol-1。答案为:CH4(g)+O2(g)=CH3OH(g) H=-164kJ mol-1;
(2)①
②
利用盖斯定律,将反应①×-②得,反应的△H=(-4.4×+55.3) kJ mol-1=+53.1 kJ mol-1。答案为:+53.1;
(3)若将NaHSO4与Ba(OH)2在溶液中按物质的量之比为1:1混合,则反应生成等摩尔的BaSO4、H2O、NaOH,离子方程式是Ba2+ + OH-+ H++= BaSO4↓+ H2O。答案为:Ba2+ + OH-+ H++= BaSO4↓+ H2O;
(4)质量分数为98%,密度为的浓H2SO4,物质的量浓度为mol/L=18mol/L,配制450 mL浓度为的稀H2SO4溶液,用量筒量取所需浓H2SO4溶液的体积是=5.0mL。答案为:5.0。
【点睛】物质的量浓度与密度、质量分数之间的关系为:。
20.(1)-260.4kJ mol 1
(2) a,b,c,d -285kJ/mol CO(g) +O2(g) =CO2(g) ΔH = 141 kJ mol 1
(3) 567.5 kJ mol 1
【详解】(1)根据盖斯定律,Zn(s)+HgO(s)═ZnO(s)+Hg(l)为总反应,则反应①-反应②可得总反应,所以ΔH =ΔH 1—ΔH 2=﹣351.1kJ mol 1+90.7kJ mol 1=-260.4kJ mol 1;
(2)①上述反应中焓变都小于0,因此都属于放热反应,即属于放热反应的是a,b,c,d,故答案为:a,b,c,d;
②H2的燃烧热是指常温下,1mol氢气完全燃烧生成稳定的氧化物释放的能量,因此H2的燃烧热为285kJ/mol;故答案为:-285kJ/mol;
③根据方程式d减去方程式c得到CO燃烧热的热化学方程式CO(g) +O2(g)= CO2(g) ΔH = 141 kJ mol 1;故答案为:CO(g) +O2(g) =CO2(g) ΔH = 141 kJ mol 1;
(3)将第二个方程式的2倍减去第一个方程式得到2N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(g) ΔH = 567.5 kJ mol 1,故答案为: 567.5 kJ mol 1。
21.(1)N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) ΔH=-816 kJ·mol-1
(2)N2(g)+2H2(g)=N2H4(g) ΔH=+61.8 kJ·mol-1
(3)-151.7 kJ·mol-1
【解析】(1)
1 g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20 kJ。则1mol液态肼(N2H4)与足量液态双氧水反应,生成水蒸气和氮气,放出的热量为。设热化学方程式为①N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=-640kJ/mol
②H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44kJ·mol-1,
根据盖斯定律①-②×4得液态肼与液态双氧水生成液态水和氮气反应的热化学反应方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) ΔH=-640kJ/mol-44kJ·mol-1×4=-816 kJ/mol;
(2)
N2、H2合成气态肼(N2H4)的化学方程式为N2+2H2= N2H4,则根据ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和可知,该反应的反应热ΔH=946 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1-193 kJ·mol-1-4×390.8 kJ·mol-1=+61.8 kJ·mol-1,故其热化学方程式为:N2(g)+2H2(g)=N2H4(g) ΔH=+61.8 kJ·mol-1;
(3)
根据盖斯定律可知-(①+②)得到反应③H2O2(l)=H2O(l)+O2(g),则对应的反应焓变ΔH=-(-134.3+286)kJ mol-1=-151.7 kJ·mol-1。
22. C4H10(g) +O2(g)=4CO2(g)+5H2O(1) △H =-2900 kJ/mol 2680 kJ 环形玻璃搅拌器 偏大 4.1 -54.8 偏大 相同
【分析】根据热化学方程式的书写原则,注意物质的聚集状态,焓变的计算;根据物质的量与反应放出的热量成正比,利用热化学反应方程式计算;先判断温度差的有效性,然后求出温度差平均值;根据Q=m c △T计算出反应放出的热量,然后计算出生成1mol水放出的热量,就可以得到中和热。
【详解】I.(1)20 kg 丁烷气体(化学式为C4H10)在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出1×106 kJ的热量,1mol丁烷完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量为=2900kJ/mol,丁烷燃烧热的热化学方程式C4H10(g) +O2(g)=4CO2(g)+5H2O(1) △H =-2900 kJ/mol。故答案为:C4H10(g) +O2(g)=4CO2(g)+5H2O(1) △H =-2900 kJ/mol;
(2)已知 9 g液态水变为水蒸气时需要吸收22 kJ的热量,生成5mol水吸收的能量为,22=220kJ, 则1 mol丁烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气时放出的热量为2900 kJ-220kJ=2680 kJ。故答案为:2680 kJ;
II.(1)由量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌器。故答案为:环形玻璃搅拌器;
(2)醋酸是弱酸,稀释时要吸热,测得的温度差偏小,但反应热是负值,在其它操作正确的前提下,如果改用稀醋酸进行实验,求得的生成1 mol水的反应热△H将偏大。故答案为:偏大;
(3)①第2组实验温度差为3.5℃,误差较大,舍去,表中的温度差的平均值为℃=4.1℃。故答案为:4.1;
②近似认为0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液的密度都是1g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,中和反应生成水的物质的量为0.05L×0.50mol=0.025mol,溶液的质量为:80ml×1g/ml=80g,温度变化的值△T为4.1℃,则生成0.025mol水放出的热量为Q=m c △T=80g×4.18J·g-1·℃-1×4.1℃=1371.04J=1.371KJ,△H=-==-54.8kJ/mol,则中和热△H=-54.8kJ/mol(保留到小数点后一位)。故答案为:-54.8;
③实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L氢氧化钠进行反应,若其它实验操作均正确,则与上述实验相比,生成的水多,所放出的热量偏大(填“偏大”、“偏小”或“相同”,下同),但反应热是指生成1mol水放出的热量,与实验中生成水的物质的量无关,所以生成1 mol水的反应热△H相同。故答案为:偏大;相同。
23.(1)加速溶解
(2) Na2SO4 Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl
(3)ABCD
(4)会引入新的杂质
(5)Na2CO3
(6) 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 黄绿色 淀粉碘化钾试纸
【分析】粗盐除NaCl外,还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质,加水溶解后,加入过量的BaCl2溶液,沉淀溶液中的硫酸根离子,再加入过量的NaOH溶液,沉淀溶液中的Mg2+,再加入过量的Na2CO3溶液,沉淀溶液中的Ca2+,同时沉淀过量的Ba2+,过滤,滤去BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3沉淀以及泥沙,向滤液中加入盐酸,中和过量的NaOH和Na2CO3溶液,将得到的NaCl溶液进行蒸发浓缩,同时使过量的HCl挥发掉,然后冷却结晶,洗涤、烘干、得到纯净的NaCl晶体,据此解答。
(1)
第①步粗盐溶解操作中用玻璃棒搅拌,可加速粗盐的溶解,故答案为:加速溶解;
(2)
根据以上分析可知第②步操作加入过量的BaCl2目的是除去粗盐中的Na2SO4,反应的方程式为Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl;
(3)
通过过滤可把溶液中的不溶物除去,则可以除去的物质有泥沙、BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3,答案选ABCD;
(4)
提纯的是氯化钠,若用氢氧化钾会引入新的杂质氯化钾;
(5)
根据以上分析可知在利用粗盐制备精盐过程的第⑥步操作中,加入适量盐酸的目的是除去滤液中的NaOH和Na2CO3。
(6)
电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;电解过程中,阳极氯离子放电,有黄绿色氯气产生,氯气具有强氧化性,可用湿润的淀粉碘化钾试纸试纸检验该气体。
24.(1)环形玻璃搅拌棒
(2)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ·mol-1
(3)①②③④
(4)△H1=△H2<△H3
(5) 低于 0.75
【分析】测定中和热时,要确保热量不散失、一定量的稀盐酸反应完全,故要在保温性能好、绝热的体系中反应、一次性迅速把NaOH溶液倒入小烧杯中,并用环形玻璃搅拌棒、量取最高温度;测出放出的热量、并计算出中和热,据此回答。
(1)
测定中和热时,为了使酸、碱溶液快速混合均匀,要使用环形玻璃搅拌棒进行充分搅拌,图中装置缺少一种玻璃仪器,该仪器的名称为环形玻璃搅拌棒;
(2)
中和热为酸和碱的稀溶液发生中和反应产生1molH2O时放出热量,表示该反应中和热(57.3kJ·mol-1)的热化学方程式为HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(1) △H=-57.3kJ/mol、相应的离子方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ·mol-1;
(3)
①大小烧杯的杯口不相平,热量容易散失,中和热的数值偏小,①符合题意;
②大烧杯上不盖硬纸板,热量容易散失,导致中和热的数值偏小,②符合题意;
③中和热的实验过程中环形玻璃搅拌棒材料袺用铜代替,由于Cu是金属材料,导热性强,容易导致热量损失,使测量出的中和热数值偏小,③符合题意;
④用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度时温度计上沾的盐酸与NaOH先反应一部分,造成实验测量时放出的热量减少,使测量出的中和热数值偏小,④符合题意;
⑤做本实验的室温和反应热的数据之间无关对中和热的测定位于影响,⑤不符合题意;
综上所述可知:符合题意的说法是①②③④;
(4)
稀氨水为弱碱溶液稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液都为强碱溶液,弱电解质溶液中存在电离平衡,电离过程会吸收热量,故氨水进行中和反应时实际放出的热量减少,放热越少,反应热△H就越大,则△H1、△H2、△H3的大小关系为△H1=△H2<△H3;
(5)
由图知,V1=5mL对应的温度为22℃,中和反应发生会放出热量,则实验小组在进行该实验时的环境温度应该低于22℃。由图知,30mL0.50mol·L-1HCl与(50mL -30mL)的NaOH溶液恰好完全反应、则30mL×0.50mol·L-1 =(50mL -30mL)×c(NaOH),可得此NaOH溶液的浓度c(NaOH)=0. 75mol·L-1。