2024苏教版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024苏教版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 545.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-08 19:25:24 | ||
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文档简介
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2024苏教版新教材高中化学选择性必修1
第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用
基础过关练
题组一 中和反应的反应热的测定
1.(2021江苏南通高级中学月考)关于中和反应的反应热测定实验中,下列说法错误的是( )
A.一组完整实验数据需要测温度三次
B.可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,因铜和盐酸不反应
C.将氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中并立即盖上盖板是为了减少实验过程中的热量散失
D.在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视,测得中和反应的反应热ΔH将偏小
2.(2022江苏扬州中学阶段检测)某化学兴趣小组要完成中和反应反应热的测定实验。
(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、环形玻璃搅拌棒、0.50 mol·L-1盐酸、0.50 mol·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)进行两次实验,每次实验量取盐酸和NaOH溶液的体积均为50 mL,他们记录的实验数据如下:
实验次数 1 2
起始 温度(℃) 盐酸 19.9 20
NaOH溶液 20.1 20
平均值 20 20
混合溶液的 最高温度(℃) 23.3 23.5
已知:Q=cm(t2-t1),反应后溶液的比热容c=4.18 kJ·℃-1·kg-1,各物质的密度均为1 g·cm-3。
①根据上表计算生成1 mol H2O(l)放出的热量为 kJ(保留1位小数)。
②根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸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”,下同)影响;若用醋酸代替盐酸做实验,对测定结果 影响。
题组二 盖斯定律
3.(2021河南郑州第一○六高级中学月考)在298 K、100 kPa时,已知:
①2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH1
②H2(g)+Cl2(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+2ΔH2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2
D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
4.(2021江苏启东中学期初考试)已知:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1,H—H键、键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a为( )
A.-332 B.-118 C.+350 D.+130
5.(2021福建三明第一中学月考)联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作火箭燃料。下列说法不正确的是( )
①2O2(g)+N2(g) N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g) N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g) 2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1
A.ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1
B.O2(g)+2H2(g) 2H2O(l) ΔH5,ΔH5>ΔH3
C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)
D.联氨和N2O4作为火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热且产物无污染
题组三 标准燃烧热、中和反应的反应热
6.(2022江苏苏州陆慕高级中学月考)25 ℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)放出的热量为57.3 kJ/mol,辛烷的标准燃烧热为-5 518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是( )
A.2H+(aq)+S(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq) BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol
B.KOH(aq)+H2SO4(aq) K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH= -57.3 kJ/mol
C.C8H18(l)+O2(g) 8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-5 518 kJ/mol
D.2C8H18(g)+25O2(g) 16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=-5 518 kJ/mol
7.(2021江苏南通期中)下列关于标准燃烧热和中和反应的反应热的描述正确的是( )
A.1 mol HCl和1 mol NaOH反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则 1 mol H2SO4和1 mol Ba(OH)2反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
B.CO(g)的标准燃烧热是-283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) ΔH=+(2×283.0)kJ·mol-1
C.反应热有正、负之分,标准燃烧热ΔH全部是正值
D.1 mol甲烷完全燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的标准燃烧热
题组四 反应热的计算及大小比较
8.(2022江苏徐州三中月考)下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是( )
①C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g) CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH1
S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH2
③Mg(s)+2HCl(aq) MgCl2(aq)+H2(g) ΔH1
Ca(s)+2HCl(aq) CaCl2(aq)+H2(g) ΔH2
④CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH1
HCl(aq)+NaOH(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH2
A.②③④ B.①
C.②④ D.①②③
9.(2021天津部分区期中)已知:①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol;②Na2O2(s)+CO2(g) Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-226 kJ/mol。根据热化学方程式判断,下列说法正确的是( )
A.Na2O2(s)+CO2(s) Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-226 kJ/mol
B.下图可表示由CO生成CO2的能量变化
C.CO的标准燃烧热为-283 kJ
D.CO(g)+Na2O2(s) Na2CO3(s) ΔH=+509 kJ/mol
10.(2022江苏华东师范大学盐城实验中学月考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( )
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
④2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=d kJ·mol-1
A.反应①②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1
D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH= (2b+2c+d)kJ·mol-1
题组五 能源的利用
11.(2021安徽皖南名校期中)能源与可持续发展密切相关。下列说法正确的是( )
A.化石燃料完全燃烧不会造成大气污染
B.从海洋中开采的“可燃冰”释放出的气体与天然气的主要成分相同
C.二氧化碳、水通过光合作用生成有机物同时放出能量
D.“干热岩”(一般温度高于200 ℃的高温岩体)是最具应用价值和利用潜力的清洁能源,该能源属于化石能源
12.一种利用蓝绿藻制氢贮氢及氢气应用的图示如下。下列说法正确的是( )
A.图中能量的转化方式只有1种
B.氢气液化过程吸收能量
C.蓝绿藻分解水产生H2和O2,同时释放能量
D.能量转换效率:燃料电池比H2直接燃烧高
13.(2021江苏南京雨花台中学期末)根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是( )
A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ
B.反应2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)中,生成物的总能量小于反应物的总能量
C.由C(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=221.2 kJ·mol-1
D.热值指一定条件下1 g物质完全燃烧的反应热,则CO的热值为-10.1 kJ·mol-1
能力提升练
题组一 中和反应的反应热及其分析
1.(2021河北秦皇岛一中月考)强酸与强碱的稀溶液反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,向1 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸,恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,三者的关系正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2
D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
题组二 盖斯定律的应用
2.(2020浙江宁波期末)如图所示,有关转化关系(X代表卤素)的说法正确的是( )
A.ΔH1越小,HX越不稳定
B.按Cl、Br、I顺序,ΔH2依次减小
C.ΔH3>0
D.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
3.(2020江苏扬州中学月考)以下反应可表示获得乙醇并将其用作汽车燃料的过程,下列有关说法正确的是( )
①6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH1
②C6H12O6(s) 2C2H5OH(l)+2CO2(g) ΔH2
③C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3
A.2ΔH3=-ΔH1-ΔH2
B.ΔH3、ΔH1、ΔH2均小于0
C.在不同油耗汽车中发生反应③,ΔH3会不同
D.植物的光合作用通过反应①将热能转化为化学能
4.(2022江苏徐州三中月考)依据图示关系,下列说法不正确的是( )
A.ΔH5>ΔH4
B.石墨的稳定性比金刚石高
C.C(石墨,s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH=ΔH3-ΔH2
D.1 mol石墨或1 mol CO分别完全燃烧,石墨放出热量多
5.(2020江苏无锡期末)利用甲醇(CH3OH)制备一些高附加值产品,是目前研究的热点。甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气,反应主要过程如下。
反应Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO2(g) ΔH1
反应Ⅱ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2=a kJ·mol-1
反应Ⅲ.CH3OH(g) 2H2(g)+CO(g) ΔH3=b kJ·mol-1
反应Ⅳ.2CH3OH(g) 2H2O(g)+C2H4(g) ΔH4=c kJ·mol-1
ΔH1= kJ·mol-1。
题组三 反应热的综合计算
6.(2021河南豫南九校联考)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图,请写出N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式: 。
(2)已知下列数据:
化学键 H—H
键能/(kJ·mol-1) 435 943
根据表中及图中数据计算N—H键的键能是 kJ·mol-1。
(3)用NH3催化还原NO可以消除氮氧化物的污染。已知:
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-a kJ·mol-1 ①
N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=-b kJ·mol-1 ②
NH3(g)+NO(g) N2(g)+H2O(g)的反应热ΔH3= kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。
7.(2021江苏如皋教学质量调研)氨(NH3)、肼(N2H4)是两种氮的氢化物。
(1)合成氨的反应是一个放热反应。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:
状态②③④能量由高到低的顺序是 。
(2)将红热的铂丝伸入如图所示的锥形瓶中,观察到瓶内气体基本上为无色,瓶口出现红棕色气体,铂丝能保持红热状态。
①铂丝的作用是 。
②瓶口出现红棕色气体的原因是 。
③瓶内所发生的反应是放热反应还是吸热反应,请判断并说明理由: 。
(3)知道途径Ⅰ两步转化反应的ΔH能否推导出途径Ⅱ所示反应的ΔH (若能,请说明理由;若不能,请说明还需补充的数据)。
Ⅰ.N2 NH3 NO、H2O(l)
Ⅱ.N2 NO
(4)发射卫星时用肼(N2H4)作为燃料、二氧化氮(NO2)作为氧化剂。
已知:N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol-1
写出肼和二氧化氮反应生成氮气和气态水的热化学方程式: 。
答案全解全析
基础过关练
1.B 一组完整实验数据需要测温度三次,第一次测酸(或碱)溶液温度,第二次测碱(或酸)溶液的温度,第三次测混合溶液的温度,A项正确;铜的导热性较强,因此不可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,B项错误;实验过程中应尽可能减少热量散失,C项正确;在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视,量取的溶液体积偏大,反应放出的热量多,温度差较大,因此测得的中和反应的反应热ΔH将偏小,D项正确。
2.答案 (1)量筒 温度计 (2)否 金属铜丝易导热,热量散失多,导致误差偏大 (3)①56.8 ②NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1 (4)无 有
解析 (1)中和反应的反应热的测定实验中,需要用量筒量取一定体积的酸溶液和碱溶液,需要使用温度计测量反应前后的温度,则还缺少量筒和温度计。(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,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。(3)两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 ℃,50 mL 0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液和50 mL 0.50 mol·L-1盐酸的总质量为 100 mL×1 g/mL=100 g,由放出热量Q=cm(t2-t1)可得生成0.025 mol的水放出热量Q=4.18 kJ·℃-1·kg-1×0.100 kg×3.4 ℃=1.421 2 kJ,则生成1 mol水放出的热量为=56.8 kJ,实验测得的中和反应的反应热ΔH=-56.8 kJ·mol-1。(4)若用KOH代替NaOH,强碱KOH也能与盐酸完全反应生成等量的水,同样可以测定中和反应的反应热,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。
3.A 由盖斯定律可知,③=①+2×②,则ΔH3=ΔH1+2ΔH2,故选A。
4.D 已知:①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;
②2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1。
根据盖斯定律②-①×2即得到O2(g)+2H2(g) 2H2O(g) ΔH=(-220-2a)kJ·mol-1,反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,则-220-2a=496+2×436-2×2×462,解得a=+130,D项正确。
5.B 根据盖斯定律计算2×③-2×②-①得到④,则ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1,A项正确;O2(g)+2H2(g) 2H2O(g) ΔH3,O2(g)+2H2(g) 2H2O(l) ΔH5,气态水变为液态水过程中放出热量,焓变为负值,则ΔH5<ΔH3,B项错误;由于O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)为放热反应,ΔH3<0,反应物的总能量高于生成物的总能量,即1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g),C项正确;根据2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1可知,反应放出大量热,生成的氮气和水蒸气对环境无污染,D项正确。
6.B 反应生成2 mol H2O的同时生成了1 mol难溶于水的BaSO4,ΔH不是-57.3 kJ/mol,A项错误;该热化学方程式中生成的水是气体,不符合标准燃烧热的定义,C项错误;C8H18是气态且化学计量数为2,不符合标准燃烧热的定义,D项错误。
7.B H2SO4和Ba(OH)2反应除了生成水,还生成了BaSO4沉淀,A项错误;CO(g)的标准燃烧热是-283.0 kJ·mol-1,则有2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-(2×283.0)kJ·mol-1,故2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) ΔH=+(2×283.0)kJ·mol-1,B项正确;反应热有正、负之分,燃烧均为放热反应,故标准燃烧热ΔH全部是负值,C项错误;在101 kPa下,1 mol甲烷完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的标准燃烧热,D项错误。
8.A ①1 mol C(s)完全燃烧比1 mol C(s)不完全燃烧放出的热量多,放热反应ΔH<0,所以ΔH1<ΔH2;②能量:S(s)ΔH2;③Ca比Mg活泼,1 mol Ca(s)与HCl(aq)反应比1 mol Mg(s)与HCl(aq)反应放出热量多,所以ΔH1>ΔH2;④CH3COOH是弱酸,中和反应过程中还有电离发生,电离吸热,所以1 mol CH3COOH(aq)与NaOH(aq)反应放出的热量比1 mol HCl(aq)与NaOH(aq)反应放出的热量少,所以ΔH1>ΔH2。②③④满足题意。
9.A Na2O2(s)+CO2(s) Na2CO3(s)+O2(g),CO2(s)变为CO2(g)要吸收能量,则该反应的ΔH>-226 kJ/mol,A项正确;图像中的焓变应是-283 kJ/mol,B项错误;标准燃烧热的单位为kJ/mol,CO的标准燃烧热为-283 kJ/mol,C项错误;由盖斯定律可知,①×+②可以得到CO(g)+Na2O2(s) Na2CO3(s) ΔH=-566 kJ/mol×-226 kJ/mol= -509 kJ/mol,D项错误。
10.C 反应①的产物为CO和H2,反应②的产物为CO2和H2,反应③的原料为CO2和H2,A项正确;反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3OH,B项正确;反应④生成物中H2O为气态,题述反应的生成物中H2O为液态,故反应的焓变不为 kJ·mol-1,C项错误;依据盖斯定律,由②×2+③×2+④可得所求反应及其焓变,D项正确。
11.B 有的化石燃料中含有硫等元素,完全燃烧会生成二氧化硫等有害气体,A项错误;“可燃冰”的主要成分是甲烷水合物,“可燃冰”释放出的气体是甲烷,天然气的主要成分也是甲烷,B项正确;二氧化碳、水通过光合作用生成有机物需要吸收能量,C项错误;“干热岩”不属于化石能源,D项错误。
12.D 图中能量的转化方式有光能转化为化学能、化学能转化为电能等,A项错误;物质由气态转化为液态过程释放能量,B项错误;水的分解过程为吸热过程,则蓝绿藻分解水产生H2和O2,同时吸收能量,C项错误;能量转换效率:燃料电池比H2直接燃烧高,D项正确。
13.B 1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和不能确定,而1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和比1 mol CO2(g)的能量大393.5 kJ,A错误;1 mol CO(g)和0.5 mol O2(g)的总能量大于1 mol CO2(g)的能量,故反应2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)中,生成物的总能量小于反应物的总能量,B正确;1 mol C(s)和1 mol O2(g)的能量比1 mol CO(g)和 0.5 mol O2(g)的总能量高110.6 kJ,则由C(s) CO(g)的热化学方程式为2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=-221.2 kJ·mol-1,C错误;热值指一定条件下1 g物质完全燃烧的反应热,则CO的热值为-= -10.1 kJ·g-1,D错误。
能力提升练
1.D 醋酸是弱电解质,电离时吸热,浓硫酸溶于水时放热,故发生中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸),又因放热反应的ΔH为负值,故ΔH2<ΔH3<ΔH1,故选D。
2.B ΔH1越小,反应放热越多,HX越稳定,A项错误;Cl、Br、I的原子半径依次增大,键能:E(Cl—Cl)>E(Br—Br)>E(I—I),化学键断裂吸收能量,则按Cl、Br、I顺序,ΔH2依次减小,B项正确;途径Ⅲ是形成化学键的过程,是放热过程,ΔH3<0,C项错误;由盖斯定律得ΔH1+ΔH2+ΔH3=2ΔH1≠0,D项错误。
3.A 根据盖斯定律:-①-②可得2C2H5OH(l)+6O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-ΔH1-ΔH2=2ΔH3,A项正确;根据2ΔH3=-ΔH1-ΔH2,若ΔH1<0、ΔH2<0,则ΔH3一定大于0,B项错误;在不同油耗汽车中发生反应③,ΔH3是相同的,C项错误;植物的光合作用将太阳能转化为化学能,D项错误。
4.C 由题图可知,ΔH1=ΔH5-ΔH4>0,故ΔH5>ΔH4,A正确;由ΔH1>0可知,石墨转化为金刚石是吸热的,故石墨具有的能量低于金刚石,故石墨的稳定性比金刚石高,B正确;由题图可知,反应①C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH3,反应②CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH2,由①-2×②得反应C(石墨,s)+CO2(g) 2CO(g),故ΔH=ΔH3-2ΔH2,C错误; 1 mol石墨或1 mol CO分别完全燃烧,放出的热量分别为393.5 kJ、283.0 kJ,故石墨放出热量多,D正确。
5.答案 b-a
解析 根据盖斯定律,用反应Ⅲ减去反应Ⅱ,就可以得到CH3OH(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO2(g) ΔH1=(b-a)kJ·mol-1。
6.答案 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1 (2)390 (3)
解析 (1)由图像可知,该反应为放热反应,且生成1 mol NH3(g)时,放出的热量为46 kJ,故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。(2)设N—H键的键能为x,ΔH= -92 kJ·mol-1=(3×435+943)kJ·mol-1-6x,解得x=390 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律,,可得NH3(g)+NO(g) N2(g)+H2O(g),故其反应热ΔH3= kJ·mol-1。
7.答案 (1)③、②、④
(2)①作为催化剂
②NO遇空气中的O2反应生成红棕色的NO2
③反应为放热反应,铂丝能保持红热,说明反应中有热量放出
(3)不能,还需知道2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)反应的热效应
(4)2N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 153.7 kJ·mol-1
解析 (1)合成氨的反应为放热反应,即ΔH<0。氮气和氢气在催化剂表面合成氨的反应过程为:①氮气和氢气向催化剂靠近;②氮气和氢气与催化剂接触;③在催化剂的表面,氮气和氢气分解成氮原子和氢原子;④氮原子和氢原子在催化剂的表面生成氨分子;⑤氨分子离开催化剂表面,所以能量由高到低的顺序是③、②、④。(2)①将红热的铂丝伸入如题图所示的锥形瓶中,观察到瓶内气体基本上为无色,瓶口出现红棕色气体,说明NH3在铂丝的作用下,生成了NO,NO遇氧气发生反应生成NO2,铂丝为催化剂;②瓶口出现红棕色气体的原因是NO遇空气中的O2,反应生成红棕色的NO2;③铂丝能保持红热状态,说明该反应为放热反应。(3)由途径Ⅰ:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH,4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(l) ΔH;途径Ⅱ:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH可知,途径Ⅰ两步转化反应的ΔH不能推导出途径Ⅱ的ΔH,还需知道2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)反应的热效应才能推导出途径Ⅱ:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH。(4)已知①N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1,②N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol-1,②×2-①得2N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 153.7 kJ·mol-1。
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2024苏教版新教材高中化学选择性必修1
第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用
基础过关练
题组一 中和反应的反应热的测定
1.(2021江苏南通高级中学月考)关于中和反应的反应热测定实验中,下列说法错误的是( )
A.一组完整实验数据需要测温度三次
B.可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,因铜和盐酸不反应
C.将氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中并立即盖上盖板是为了减少实验过程中的热量散失
D.在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视,测得中和反应的反应热ΔH将偏小
2.(2022江苏扬州中学阶段检测)某化学兴趣小组要完成中和反应反应热的测定实验。
(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、环形玻璃搅拌棒、0.50 mol·L-1盐酸、0.50 mol·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)进行两次实验,每次实验量取盐酸和NaOH溶液的体积均为50 mL,他们记录的实验数据如下:
实验次数 1 2
起始 温度(℃) 盐酸 19.9 20
NaOH溶液 20.1 20
平均值 20 20
混合溶液的 最高温度(℃) 23.3 23.5
已知:Q=cm(t2-t1),反应后溶液的比热容c=4.18 kJ·℃-1·kg-1,各物质的密度均为1 g·cm-3。
①根据上表计算生成1 mol H2O(l)放出的热量为 kJ(保留1位小数)。
②根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸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”,下同)影响;若用醋酸代替盐酸做实验,对测定结果 影响。
题组二 盖斯定律
3.(2021河南郑州第一○六高级中学月考)在298 K、100 kPa时,已知:
①2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH1
②H2(g)+Cl2(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+2ΔH2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2
D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
4.(2021江苏启东中学期初考试)已知:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1,H—H键、键和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a为( )
A.-332 B.-118 C.+350 D.+130
5.(2021福建三明第一中学月考)联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作火箭燃料。下列说法不正确的是( )
①2O2(g)+N2(g) N2O4(l) ΔH1
②N2(g)+2H2(g) N2H4(l) ΔH2
③O2(g)+2H2(g) 2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1
A.ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1
B.O2(g)+2H2(g) 2H2O(l) ΔH5,ΔH5>ΔH3
C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g)
D.联氨和N2O4作为火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热且产物无污染
题组三 标准燃烧热、中和反应的反应热
6.(2022江苏苏州陆慕高级中学月考)25 ℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)放出的热量为57.3 kJ/mol,辛烷的标准燃烧热为-5 518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是( )
A.2H+(aq)+S(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq) BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol
B.KOH(aq)+H2SO4(aq) K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH= -57.3 kJ/mol
C.C8H18(l)+O2(g) 8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-5 518 kJ/mol
D.2C8H18(g)+25O2(g) 16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=-5 518 kJ/mol
7.(2021江苏南通期中)下列关于标准燃烧热和中和反应的反应热的描述正确的是( )
A.1 mol HCl和1 mol NaOH反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则 1 mol H2SO4和1 mol Ba(OH)2反应的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
B.CO(g)的标准燃烧热是-283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) ΔH=+(2×283.0)kJ·mol-1
C.反应热有正、负之分,标准燃烧热ΔH全部是正值
D.1 mol甲烷完全燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的标准燃烧热
题组四 反应热的计算及大小比较
8.(2022江苏徐州三中月考)下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是( )
①C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH1
C(s)+O2(g) CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH1
S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH2
③Mg(s)+2HCl(aq) MgCl2(aq)+H2(g) ΔH1
Ca(s)+2HCl(aq) CaCl2(aq)+H2(g) ΔH2
④CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH1
HCl(aq)+NaOH(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH2
A.②③④ B.①
C.②④ D.①②③
9.(2021天津部分区期中)已知:①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol;②Na2O2(s)+CO2(g) Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-226 kJ/mol。根据热化学方程式判断,下列说法正确的是( )
A.Na2O2(s)+CO2(s) Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-226 kJ/mol
B.下图可表示由CO生成CO2的能量变化
C.CO的标准燃烧热为-283 kJ
D.CO(g)+Na2O2(s) Na2CO3(s) ΔH=+509 kJ/mol
10.(2022江苏华东师范大学盐城实验中学月考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( )
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
④2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=d kJ·mol-1
A.反应①②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1
D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH= (2b+2c+d)kJ·mol-1
题组五 能源的利用
11.(2021安徽皖南名校期中)能源与可持续发展密切相关。下列说法正确的是( )
A.化石燃料完全燃烧不会造成大气污染
B.从海洋中开采的“可燃冰”释放出的气体与天然气的主要成分相同
C.二氧化碳、水通过光合作用生成有机物同时放出能量
D.“干热岩”(一般温度高于200 ℃的高温岩体)是最具应用价值和利用潜力的清洁能源,该能源属于化石能源
12.一种利用蓝绿藻制氢贮氢及氢气应用的图示如下。下列说法正确的是( )
A.图中能量的转化方式只有1种
B.氢气液化过程吸收能量
C.蓝绿藻分解水产生H2和O2,同时释放能量
D.能量转换效率:燃料电池比H2直接燃烧高
13.(2021江苏南京雨花台中学期末)根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是( )
A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ
B.反应2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)中,生成物的总能量小于反应物的总能量
C.由C(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=221.2 kJ·mol-1
D.热值指一定条件下1 g物质完全燃烧的反应热,则CO的热值为-10.1 kJ·mol-1
能力提升练
题组一 中和反应的反应热及其分析
1.(2021河北秦皇岛一中月考)强酸与强碱的稀溶液反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,向1 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸、②浓硫酸、③稀硝酸,恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,三者的关系正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2
D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
题组二 盖斯定律的应用
2.(2020浙江宁波期末)如图所示,有关转化关系(X代表卤素)的说法正确的是( )
A.ΔH1越小,HX越不稳定
B.按Cl、Br、I顺序,ΔH2依次减小
C.ΔH3>0
D.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
3.(2020江苏扬州中学月考)以下反应可表示获得乙醇并将其用作汽车燃料的过程,下列有关说法正确的是( )
①6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH1
②C6H12O6(s) 2C2H5OH(l)+2CO2(g) ΔH2
③C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH3
A.2ΔH3=-ΔH1-ΔH2
B.ΔH3、ΔH1、ΔH2均小于0
C.在不同油耗汽车中发生反应③,ΔH3会不同
D.植物的光合作用通过反应①将热能转化为化学能
4.(2022江苏徐州三中月考)依据图示关系,下列说法不正确的是( )
A.ΔH5>ΔH4
B.石墨的稳定性比金刚石高
C.C(石墨,s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH=ΔH3-ΔH2
D.1 mol石墨或1 mol CO分别完全燃烧,石墨放出热量多
5.(2020江苏无锡期末)利用甲醇(CH3OH)制备一些高附加值产品,是目前研究的热点。甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气,反应主要过程如下。
反应Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO2(g) ΔH1
反应Ⅱ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2=a kJ·mol-1
反应Ⅲ.CH3OH(g) 2H2(g)+CO(g) ΔH3=b kJ·mol-1
反应Ⅳ.2CH3OH(g) 2H2O(g)+C2H4(g) ΔH4=c kJ·mol-1
ΔH1= kJ·mol-1。
题组三 反应热的综合计算
6.(2021河南豫南九校联考)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图,请写出N2(g)和H2(g)反应的热化学方程式: 。
(2)已知下列数据:
化学键 H—H
键能/(kJ·mol-1) 435 943
根据表中及图中数据计算N—H键的键能是 kJ·mol-1。
(3)用NH3催化还原NO可以消除氮氧化物的污染。已知:
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-a kJ·mol-1 ①
N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=-b kJ·mol-1 ②
NH3(g)+NO(g) N2(g)+H2O(g)的反应热ΔH3= kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。
7.(2021江苏如皋教学质量调研)氨(NH3)、肼(N2H4)是两种氮的氢化物。
(1)合成氨的反应是一个放热反应。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:
状态②③④能量由高到低的顺序是 。
(2)将红热的铂丝伸入如图所示的锥形瓶中,观察到瓶内气体基本上为无色,瓶口出现红棕色气体,铂丝能保持红热状态。
①铂丝的作用是 。
②瓶口出现红棕色气体的原因是 。
③瓶内所发生的反应是放热反应还是吸热反应,请判断并说明理由: 。
(3)知道途径Ⅰ两步转化反应的ΔH能否推导出途径Ⅱ所示反应的ΔH (若能,请说明理由;若不能,请说明还需补充的数据)。
Ⅰ.N2 NH3 NO、H2O(l)
Ⅱ.N2 NO
(4)发射卫星时用肼(N2H4)作为燃料、二氧化氮(NO2)作为氧化剂。
已知:N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol-1
写出肼和二氧化氮反应生成氮气和气态水的热化学方程式: 。
答案全解全析
基础过关练
1.B 一组完整实验数据需要测温度三次,第一次测酸(或碱)溶液温度,第二次测碱(或酸)溶液的温度,第三次测混合溶液的温度,A项正确;铜的导热性较强,因此不可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,B项错误;实验过程中应尽可能减少热量散失,C项正确;在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视,量取的溶液体积偏大,反应放出的热量多,温度差较大,因此测得的中和反应的反应热ΔH将偏小,D项正确。
2.答案 (1)量筒 温度计 (2)否 金属铜丝易导热,热量散失多,导致误差偏大 (3)①56.8 ②NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1 (4)无 有
解析 (1)中和反应的反应热的测定实验中,需要用量筒量取一定体积的酸溶液和碱溶液,需要使用温度计测量反应前后的温度,则还缺少量筒和温度计。(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,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。(3)两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 ℃,50 mL 0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液和50 mL 0.50 mol·L-1盐酸的总质量为 100 mL×1 g/mL=100 g,由放出热量Q=cm(t2-t1)可得生成0.025 mol的水放出热量Q=4.18 kJ·℃-1·kg-1×0.100 kg×3.4 ℃=1.421 2 kJ,则生成1 mol水放出的热量为=56.8 kJ,实验测得的中和反应的反应热ΔH=-56.8 kJ·mol-1。(4)若用KOH代替NaOH,强碱KOH也能与盐酸完全反应生成等量的水,同样可以测定中和反应的反应热,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。
3.A 由盖斯定律可知,③=①+2×②,则ΔH3=ΔH1+2ΔH2,故选A。
4.D 已知:①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1;
②2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1。
根据盖斯定律②-①×2即得到O2(g)+2H2(g) 2H2O(g) ΔH=(-220-2a)kJ·mol-1,反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,则-220-2a=496+2×436-2×2×462,解得a=+130,D项正确。
5.B 根据盖斯定律计算2×③-2×②-①得到④,则ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1,A项正确;O2(g)+2H2(g) 2H2O(g) ΔH3,O2(g)+2H2(g) 2H2O(l) ΔH5,气态水变为液态水过程中放出热量,焓变为负值,则ΔH5<ΔH3,B项错误;由于O2(g)+2H2(g) 2H2O(g)为放热反应,ΔH3<0,反应物的总能量高于生成物的总能量,即1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g),C项正确;根据2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ·mol-1可知,反应放出大量热,生成的氮气和水蒸气对环境无污染,D项正确。
6.B 反应生成2 mol H2O的同时生成了1 mol难溶于水的BaSO4,ΔH不是-57.3 kJ/mol,A项错误;该热化学方程式中生成的水是气体,不符合标准燃烧热的定义,C项错误;C8H18是气态且化学计量数为2,不符合标准燃烧热的定义,D项错误。
7.B H2SO4和Ba(OH)2反应除了生成水,还生成了BaSO4沉淀,A项错误;CO(g)的标准燃烧热是-283.0 kJ·mol-1,则有2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-(2×283.0)kJ·mol-1,故2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) ΔH=+(2×283.0)kJ·mol-1,B项正确;反应热有正、负之分,燃烧均为放热反应,故标准燃烧热ΔH全部是负值,C项错误;在101 kPa下,1 mol甲烷完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的标准燃烧热,D项错误。
8.A ①1 mol C(s)完全燃烧比1 mol C(s)不完全燃烧放出的热量多,放热反应ΔH<0,所以ΔH1<ΔH2;②能量:S(s)
9.A Na2O2(s)+CO2(s) Na2CO3(s)+O2(g),CO2(s)变为CO2(g)要吸收能量,则该反应的ΔH>-226 kJ/mol,A项正确;图像中的焓变应是-283 kJ/mol,B项错误;标准燃烧热的单位为kJ/mol,CO的标准燃烧热为-283 kJ/mol,C项错误;由盖斯定律可知,①×+②可以得到CO(g)+Na2O2(s) Na2CO3(s) ΔH=-566 kJ/mol×-226 kJ/mol= -509 kJ/mol,D项错误。
10.C 反应①的产物为CO和H2,反应②的产物为CO2和H2,反应③的原料为CO2和H2,A项正确;反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3OH,B项正确;反应④生成物中H2O为气态,题述反应的生成物中H2O为液态,故反应的焓变不为 kJ·mol-1,C项错误;依据盖斯定律,由②×2+③×2+④可得所求反应及其焓变,D项正确。
11.B 有的化石燃料中含有硫等元素,完全燃烧会生成二氧化硫等有害气体,A项错误;“可燃冰”的主要成分是甲烷水合物,“可燃冰”释放出的气体是甲烷,天然气的主要成分也是甲烷,B项正确;二氧化碳、水通过光合作用生成有机物需要吸收能量,C项错误;“干热岩”不属于化石能源,D项错误。
12.D 图中能量的转化方式有光能转化为化学能、化学能转化为电能等,A项错误;物质由气态转化为液态过程释放能量,B项错误;水的分解过程为吸热过程,则蓝绿藻分解水产生H2和O2,同时吸收能量,C项错误;能量转换效率:燃料电池比H2直接燃烧高,D项正确。
13.B 1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和不能确定,而1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和比1 mol CO2(g)的能量大393.5 kJ,A错误;1 mol CO(g)和0.5 mol O2(g)的总能量大于1 mol CO2(g)的能量,故反应2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)中,生成物的总能量小于反应物的总能量,B正确;1 mol C(s)和1 mol O2(g)的能量比1 mol CO(g)和 0.5 mol O2(g)的总能量高110.6 kJ,则由C(s) CO(g)的热化学方程式为2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=-221.2 kJ·mol-1,C错误;热值指一定条件下1 g物质完全燃烧的反应热,则CO的热值为-= -10.1 kJ·g-1,D错误。
能力提升练
1.D 醋酸是弱电解质,电离时吸热,浓硫酸溶于水时放热,故发生中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸),又因放热反应的ΔH为负值,故ΔH2<ΔH3<ΔH1,故选D。
2.B ΔH1越小,反应放热越多,HX越稳定,A项错误;Cl、Br、I的原子半径依次增大,键能:E(Cl—Cl)>E(Br—Br)>E(I—I),化学键断裂吸收能量,则按Cl、Br、I顺序,ΔH2依次减小,B项正确;途径Ⅲ是形成化学键的过程,是放热过程,ΔH3<0,C项错误;由盖斯定律得ΔH1+ΔH2+ΔH3=2ΔH1≠0,D项错误。
3.A 根据盖斯定律:-①-②可得2C2H5OH(l)+6O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-ΔH1-ΔH2=2ΔH3,A项正确;根据2ΔH3=-ΔH1-ΔH2,若ΔH1<0、ΔH2<0,则ΔH3一定大于0,B项错误;在不同油耗汽车中发生反应③,ΔH3是相同的,C项错误;植物的光合作用将太阳能转化为化学能,D项错误。
4.C 由题图可知,ΔH1=ΔH5-ΔH4>0,故ΔH5>ΔH4,A正确;由ΔH1>0可知,石墨转化为金刚石是吸热的,故石墨具有的能量低于金刚石,故石墨的稳定性比金刚石高,B正确;由题图可知,反应①C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH3,反应②CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH2,由①-2×②得反应C(石墨,s)+CO2(g) 2CO(g),故ΔH=ΔH3-2ΔH2,C错误; 1 mol石墨或1 mol CO分别完全燃烧,放出的热量分别为393.5 kJ、283.0 kJ,故石墨放出热量多,D正确。
5.答案 b-a
解析 根据盖斯定律,用反应Ⅲ减去反应Ⅱ,就可以得到CH3OH(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO2(g) ΔH1=(b-a)kJ·mol-1。
6.答案 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1 (2)390 (3)
解析 (1)由图像可知,该反应为放热反应,且生成1 mol NH3(g)时,放出的热量为46 kJ,故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。(2)设N—H键的键能为x,ΔH= -92 kJ·mol-1=(3×435+943)kJ·mol-1-6x,解得x=390 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律,,可得NH3(g)+NO(g) N2(g)+H2O(g),故其反应热ΔH3= kJ·mol-1。
7.答案 (1)③、②、④
(2)①作为催化剂
②NO遇空气中的O2反应生成红棕色的NO2
③反应为放热反应,铂丝能保持红热,说明反应中有热量放出
(3)不能,还需知道2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)反应的热效应
(4)2N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 153.7 kJ·mol-1
解析 (1)合成氨的反应为放热反应,即ΔH<0。氮气和氢气在催化剂表面合成氨的反应过程为:①氮气和氢气向催化剂靠近;②氮气和氢气与催化剂接触;③在催化剂的表面,氮气和氢气分解成氮原子和氢原子;④氮原子和氢原子在催化剂的表面生成氨分子;⑤氨分子离开催化剂表面,所以能量由高到低的顺序是③、②、④。(2)①将红热的铂丝伸入如题图所示的锥形瓶中,观察到瓶内气体基本上为无色,瓶口出现红棕色气体,说明NH3在铂丝的作用下,生成了NO,NO遇氧气发生反应生成NO2,铂丝为催化剂;②瓶口出现红棕色气体的原因是NO遇空气中的O2,反应生成红棕色的NO2;③铂丝能保持红热状态,说明该反应为放热反应。(3)由途径Ⅰ:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH,4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(l) ΔH;途径Ⅱ:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH可知,途径Ⅰ两步转化反应的ΔH不能推导出途径Ⅱ的ΔH,还需知道2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)反应的热效应才能推导出途径Ⅱ:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH。(4)已知①N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1,②N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol-1,②×2-①得2N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 153.7 kJ·mol-1。
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