1.1反应热 课后练习
一、单选题
1.2022年北京冬奥会火炬以氢气为燃料,主火炬首次采用“微火”方式。下列说法错误的是( )
A.氢气在空气中燃烧火焰呈淡蓝色
B.利用太阳能分解水制备氢气是放热反应
C.主火炬采用“微火”方式体现了低碳理念
D.氢气是清洁能源,燃烧产物对环境友好
2.下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是( )
A B C D
锌锰干电池 燃气燃烧 电池充电 火力发电
A.A B.B C.C D.D
3.下列过程发生放热反应的是( )
A.固体NaOH溶于乙醇中 B.固体NH4Cl与Ba(OH)2混合
C.浓H2SO4加人水中 D.生石灰加入水中
4.已知断开1molH-H键吸收的能量为436kJ,形成1molN-H键放出的能量为391kJ,根据化学方程式N2+3H2 2NH3,反应完1molN2放出的能量为92.4kJ,则断开1molN≡N键吸收的能量是( )
A.945.6 kJ B.869kJ C.649.6kJ D.431kJ
5.下列反应既属于氧化还原反应,又属于放热反应的是( )
A.灼热的木炭与水蒸气的反应 B.与水的反应
C.受热分解 D.与水的反应
6.下列反应中属于吸热反应的是( )
A.铝跟盐酸反应
B.酒精的燃烧
C.盐酸与氢氧化钠溶液反应
D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
7.生产液晶显示器过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的12000-20000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,以下是几种化学键的键能:
化学键
键能 941.7 154.8 283.0
下列说法中正确的是( )
A.反应中为吸热反应
B.过程放出能量
C.反应中,N2与F2的总能量小于NF3的总能量
D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,仍可能发生化学反应
8.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些线虫和真菌的危害COS(g)可用CO(g)和H2S(g)来制备,同时生成一种高效无污染的气体燃料。已知:
化学键
kJ/mol 1076 339 536 728 436
其中CO的结构为 ,则该制备COS(g)的 为( )
A.+82kJ/mol B.+54kJ/mol C.-285kJ/mol D.-110kJ/mol
9.下列关于合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0的说法正确的是( )
A.使用催化剂可以提高反应的平衡转化率
B.反应物所含键能总和小于生成物所含键能总和
C.平衡时分离出NH3能增大正反应速率,提高N2转化率
D.增大压强能提高分子活化能,加快反应速率
10.化学反应一定伴随旧化学健的断裂和新化学键的生成。断开化学键要吸收能量,形成化学健要放出能量。根据下表数据,有关反应H2(g)+Cl2(g)= 2HCl(g)的说法正确的是( )
化学键 H-H Cl-Cl H-Cl
断开1mol化学键需要的能量 436kJ 243kJ 431kJ
A.H2和Cl2的总能量比生成的HCl的总能量低
B.该反应中有极性键的断裂,非极性键的生成
C.该反应需要点燃或强光照射,属于吸热反应
D.每生成1 mHCl气体,该反应将放出91.5 kJ的能量
11.合成氨作为重要的固氮方式,在工业生产上具有重要的应用。某温度下,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ mol-1,在一密闭容器中充入1mol N2和3mol H2,在催化剂存在下充分反应,测得反应放出的热量为( )
A.一定大于92.4kJ B.一定小于92.4kJ
C.一定等于92.4kJ D.无法确定
12.下列说法不正确的是( )
A.需要加热才能发生的反应可能是放热反应
B.任何吸热反应在常温条件下都不能发生
C.反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热
D.可以利用物质的颜色变化和浓度变化间的比例关系来测量反应速率
13.下列有关能量转化的认识,错误的是( )
A.植物的光合作用使得太阳能转化为化学能
B.人类使用照明设备是将电能转化为光能
C.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
D.燃料燃烧时只是将化学能转化为热能
14.下列逻辑关系图中正确的是( )
A. B.
C. D.
15.下列说法正确的是( )
A.的溶液一定是碱性溶液
B.内能是指体系内物质的热能
C.任何化学反应都有热效应,表示吸热反应,表示放热反应
D.与反应放出的热就是的燃烧热
16.下列既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是( )
A.铝片与稀盐酸反应 B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C.灼热的炭与水蒸气的反应 D.甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应
17.用固体与稀盐酸反应制取,生成的体积与时间的关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.图中OE段收集的最少 B.图中EF段反应速率最快
C.该反应是吸热反应 D.将粉碎可以加快反应速率
18.下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )
选项 A B C D
反应装置或图像
实验现象或图像信息 温度计的水银柱上升 反应物总能量大于生成物总能量 反应开始后,针筒活塞向右移动 反应开始后,甲处液面低于乙处液面
A.A B.B C.C D.D
19.我国是世界上第二大乙烯生产国,乙烯可由乙烷裂解得到:C2H6(g) C2H4(g)+H2(g),相关化学键的键能数据如下表所示,则上述反应的△H等于( )
化学键 C-H C-C C=C H-H
键能/(kJ mol-1) 412 348 612 436
A.-124kJ·mol-1 B.+124kJ·mol-1
C.-288kJ·mol-1 D.+288kJ·mol-1
20.已知反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=-906.8 kJ·mol-1,向一密闭容器中充入1 mol NO(g)和2 mol H2O(g)进行反应,一段时间后,反应达到平衡,下列有关密闭容器中发生的反应的能量变化说法正确的是( )
A.反应放热,且放出的热量为226.7 kJ
B.反应吸热,且吸收的热量为226.7 kJ
C.反应放热,且放出的热量小于226.7 kJ
D.反应吸热,且吸收的热量小于226.7 kJ
二、综合题
21.在一个小烧杯里加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向烧杯内加入约10 g氯化铵晶体,并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题:
(1)写出反应的化学方程式: 。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是 。
(3)如果实验中没有看到“结冰”现象,可能的原因是(答出三个或三个以上原因) 。
(4)如果没有看到“结冰”现象,我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热? (答出两种方案)。
(5)该反应在常温下就可进行,说明 。
22.请根据有关知识,填写下列空白:
(1)拆开1mol H-H键,1mol N-H键,键分别需要吸收的能量为436kJ,391kJ,946kJ。则理论上生成 热量(填“吸收”或“放出”) kJ;事实上,反应的热量总小于理论值,理由是 。
(2)一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、乙三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①写出该反应的化学方程式 。
②从开始到10s用Z表示该反应的速率为 。
③为加快该反应的反应速率,可采取的措施是 。
A.适当升高温度 B.恒容时充入Ne使压强增大
C.增大容器的体积 D.选择高效催化剂
23.25mL 0.5mol/L的硫酸与50mL 0.55mol/L的NaOH溶液在右图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算反应热。请回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是 ;
由图可知该装置有不妥之处,应如何改进? 。
(2)若量取碱的时候仰视读数,则求得的中和热△H (填“偏大”、“偏小’、“无影响”下同) 。若用相同浓度和体积的氨水代替NaOH进行上述实验,测得中和热△H 。
(3)设混合溶液的比热容为c
kJ/(g.℃) .硫酸和NaOH溶液的密度认为都是1g·cm-3,若实验过程中,测得硫酸和NaOH溶液的起始温度的平均值为T1℃。溶液混合后的最高温度为T2℃,试写出该实验中,中和热表达式△H= 。(化成最简式)
24.某实验小组测量Fe粉与CuSO4溶液反应的反应热。量取三份100.00mL浓度为0.200mol/L CuSO4溶液和三份质量为1.68g
Fe粉。将Fe粉和CuSO4溶液分别在量热计中混合反应,并测量溶液温度变化,记录数据如下表:
反应前溶液温度 混合后最高温度
第一次 20.2℃ 30.1℃
第二次 20.3℃ 30.4℃
第三次 20.4℃ 29.0℃
已知:反应前后,溶液的比热容均近似为4.18J/(g ℃)、溶液的密度均近似为1.00g/cm3,忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。请计算:
(1)反应放出的热量Q= J。
(2)反应Fe(s)+CuSO4(aq)=FeSO4(aq)+Cu(s)的 H kJ/mol(列式计算)。
25.研究含碳、氮的物质间转化的热效应,在日常生活与工业生产中均有很重要的意义。
(1)已知:H2O(l)= H2O(g) △H= +44.0kJ·mol-1,甲烷完全燃烧与不完全燃烧的热效应如下图所示。
①写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式: 。
②CO的燃烧热△H= kJ·mol-1。
(2)已知拆开1 molH-H、1 molN-H、1 mol N ≡N化学键需要的能量分别是436 kJ、391kJ、946kJ, 则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为 。
(3)以NH3、CO2为原料生产尿素[CONH2)2]的反应历程与能量变化示意图如下。
①第一步反应的热化学方程式为 。
②第二步反应的△H 0(填“>”、“<”或“=”)。
③从图象分析决定生产尿素的总反应的反应速率的步骤是第 步反应。
答案解析部分
1.【答案】B
【解析】【解答】A.氢气在空气中燃烧,发生反应产生H2O,同时看到火焰呈淡蓝色,A不符合题意;
B.H2燃烧反应产生H2O的反应是放热反应,则利用太阳能分解水制备氢气是吸热反应,B符合题意;
C.以“微火”取代熊熊燃烧的大火,传递低碳、环保的绿色奥运理念,实现了奥运历史上的一次点火创新,体现了低碳理念,C不符合题意;
D.氢气燃烧反应产生H2O,不会对环境造成污染,因此H2是清洁能源,燃烧产物对环境友好,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.氢气燃烧发出淡蓝色火焰;
B.分解水制备氢气为吸热反应;
C.氢气燃烧只生成水,环保。
2.【答案】C
【解析】【解答】A.锌锰干电池是将化学能转化为电能,A不符合题意;
B.燃气燃烧是将化学能转化为热能,B不符合题意;
C.电池充电是将电能转化为化学能,C符合题意;
D. 火力发电是将机械能转化为电能,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.原电池是将化学能转化为电能;
B.燃烧是将化学能转化为热能;
C.电解将电能转化为化学能;
D. 火力发电是热能转化为机械能、机械能再转化为电能。
3.【答案】D
【解析】【解答】A.固体NaOH不溶于乙醇中, 过程没有热量放出,不属于放热反应,A不符合题意;
B.固体NH4Cl和Ba(OH)2混合后,发生反应,同时吸收大量热,属于吸热反应,B不符合题意;
C.浓硫酸加入水中,放出大量热,但不是化学反应,故不属于放热反应,C不符合题意;
D.CaO与H2O反应生成Ca(OH)2,过程中放出大量热,属于放热反应,D符合题意;
故答案为:D
【分析】根据反应过程中的热效应分析,即可得出答案。
4.【答案】D
【解析】【解答】已知:H-H键能为436kJ/mol,H-N键能为391kJ/mol,设N≡N的键能为x,对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,故x+3×436kJ/mol-2×3×391kJ/mol=-92.4kJ/mol,解得:x=945.6kJ/mol,
故答案为:D。
【分析】反应热是指当一个化学反应在恒压以及不作非膨胀功的情况下发生后,若使生成物的温度回到反应物的起始温度,这时体系所放出或吸收的热量称为反应热。反应到化学键上是指反应物的键能和减去生成物的键能和。
5.【答案】B
【解析】【解答】A.灼热的木炭与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,反应吸热,C、H元素化合价有变化,属于氧化还原反应,故不选A;
B.Na与水反应生成氢氧化钠和氢气,反应放热,Na、H元素化合价有变化,属于氧化还原反应,故选B;
C.CaCO3受热分解为氧化钙和二氧化碳,没有元素化合价变化,不属于氧化还原反应,故不选C;
D.CaO与水反应生成氢氧化钙,是放热反应,没有元素化合价变化,不属于氧化还原反应,故不选D;
故答案为:B。
【分析】利用氧化还原反应中有元素化合价发生变化判断,掌握常见的反应反应。
6.【答案】D
【解析】【解答】A.铝与盐酸反应的过程中放出热量,因此为放热反应,A不符合题意;
B.酒精的燃烧过程中放出热量,因此为放热反应,B不符合题意;
C.盐酸与NaOH溶液的反应过程中放出热量,因此为放热反应,C不符合题意;
D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应过程中吸收热量,因此为吸热反应,D符合题意;
故答案为:D
【分析】根据选项所给反应过程中的热效应进行分析,从而得出答案。
7.【答案】B
【解析】【解答】A.反应物的键能之和为 (941.7+3×154.8)kJ mol 1=1406.1kJ mol 1,生成物键能之和为 283.0×6kJ mol 1=1698kJ mol 1,反应物键能之和小于生成物键能之和,则反应物的总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应,故A错误;
B.N(g)+3F(g)→NF3(g) 为化学键的形成过程,是一个放出能量的过程,故B正确;
C.该反应为放热反应,反应物的总能量高于生成物总能量,则 N2 与 F2 的总能量大于 NF3 的总能量,故C错误;
D.化学反应的实质就是旧键的断裂与新键的生成,如果没有化学键的断裂与生成,不可能发生化学反应,故D错误;故选B。
【分析】根据放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量,吸热反应中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量;利用△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。
8.【答案】B
【解析】【解答】CO(g)和H2S(g)反应生成COS,同时生成的高效无污染的气体是氢气,反应热化学方程式是CO(g)+ H2S(g)= COS(g)+H2(g) =(1076+339×2-728-536-436) kJ/mol=+54kJ/mol,
故答案为:B。
【分析】反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和,据此计算。
9.【答案】B
【解析】【解答】A.催化剂可以降低反应的活化能,提高活化分子百分数,加快反应速率,但不能改变反应的平衡转化率,A不符合题意;
B.反应为放热反应,反应物所含键能总和小于生成物所含键能总和,B符合题意;
C.平衡时分离出NH3能使平衡向右移动,N2转化率增大,正反应速率大于逆反应速率,但是正反应速率逐渐减小, C不符合题意;
D.增大压强可以增大活化分子的浓度,加快反应速率,但不能提高反应的活化能,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.使用催化只是改变的是速率
B.根据 ΔH =反应物的键能-生成物的键能
C.分离产物,减缓反应正反应速率
D.增大压强可加快反应速率,但平衡向左移动
10.【答案】D
【解析】【解答】A.反应:H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g),生成2molHCl,需要断裂旧的化学键为1molH-H键和1molCl-Cl键,吸收的能量为436kJ+243kJ=679 kJ,形成新的化学键为2molH-Cl键,释放的能量2×431kJ=862kJ,因此反应放热,说明H2和Cl2的总能量比生成的HCl的总能量高,故A不符合题意;
B.反应:H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g),生成2molHCl,需要断裂旧的化学键1molH-H键和1molCl-Cl键,均为非极性键,形成新的化学键2molH-Cl键,为极性键,故B不符合题意;
C.氢气与氯气的反应需要点燃或光照,但该反应为放热反应,故C不符合题意;
D.由A知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g),断裂旧的化学键吸收的能量为436kJ+243kJ=679 kJ,形成新的化学键释放的能量为2×431kJ=862kJ,因此反应放热183kJ,生成1mol HCl放出的热量为183kJ× =91.5kJ,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.根据△H=反应物的总键能-生成物的总键能,知△H<0,是放热反应;
B.非极性键存在于同种原子之间,比如H2、Cl2;极性键则存在于不同种原子之间,比如HCl;
C.吸热反应或放热反应跟反应条件无关;
D.△H的数值和方程式的系数成正比;
11.【答案】B
【解析】【解答】由N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ mol-1可知,1mol N2和3mol H2完全反应放出92.4kJ的热量,而合成氨是可逆反应,故1mol N2和3mol H2不可能完全反应,则达到平衡时,放出的热量小于92.4kJ,故B符合题意;
故答案为:B。
【分析】可逆反应不完全,放出的热量少
12.【答案】B
【解析】【解答】A.需要加热才能发生的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应,A不符合题意;
B.某些吸热反应在常温下也能发生,如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应为吸热反应,常温下可以发生,B符合题意;
C.反应物和生成物总能量的相对大小决定了反应的热效应,C不符合题意;
D.物质颜色的变化、浓度的变化都可用来表示反应速率,D不符合题意;
故答案为:B
【分析】A、加热是促使反应发生的条件,与反应的热效应无关;
B、某些吸热反应在常温下也能进行;
C、反应物和生成物能量的相对大小决定了反应的热效应;
D、颜色变化和浓度变化都可用来测量反应速率;
13.【答案】D
【解析】【解答】A.植物的光合作用是绿色植物利用叶绿素在可见光的照射下,将二氧化碳和水转化为有机物,则植物的光合作用使得太阳能转化为化学能,故A不符合题意;
B.照明设备在通过电流时会发出可见光,则使用照明设备是将电能转化为光能,故B不符合题意;
C.化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成,化学键的断裂会吸收能量,新化学键的形成会放出能量,故C不符合题意;
D.燃烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应,所以燃料燃烧时化学能转化为热能和光能,故D符合题意;
故答案为D。
【分析】燃烧是指的可以发光发热的剧烈的氧化还原反应。所以其中的能量转化可以将化学能转化为热能、光能等能量,所以D选项是错误的。
14.【答案】D
【解析】【解答】A.气溶胶也是胶体,选项A不符合题意;
B.吸热反应或放热反应不一定是氧化还原反应,选项B不符合题意;
C.碳酸盐可以是钠盐或钾盐,选项C不符合题意;
D.溶于水或熔融状态下,能够电离出阴阳离子的混合物是电解质,在上述情况下,都不能电离出阴阳离子的化合物是非电解质,选项D符合题意,
故答案为:D。
【分析】A.胶体又称胶状分散体是一种均匀混合物,在胶体中含有两种不同状态的物质,一种分散,另一种连续。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成,分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分散系;
B.吸热或放热反应中有一部分不是氧化还原反应;
C.钠盐和钾盐中有一部分属于碳酸盐;
D.电解质指的是在水溶液中或熔融状态下可以导电的化合物。
15.【答案】C
【解析】【解答】A.常温下离子积常数Kw=10-14,溶液呈中性时pH=7,若温度低于常温,水的离子积常数小于10-14,呈中性时pH>7,则pH>7的溶液一定是碱性溶液,A不符合题意;
B.内能是物体的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和,不只是热能,B不符合题意;
C.化学反应是新物质生成的反应,反应物和生成物的总能量不相等,化学反应必然伴随能量的变化,任何化学反应都有热效应,表示吸热反应,表示放热反应,C符合题意;
D.燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,氢气和氧气反应未指明生成液态水,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.c(H+)B.内能是物体的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和;
D.燃烧热是1mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量。
16.【答案】C
【解析】【解答】A.铝片与稀盐酸的反应为放热反应,故A不符合题意;
B.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应,但不是氧化还原反应,故B不符合题意;
C.灼热的炭与水蒸气的反应为氧化还原反应,同时也是吸热反应,故C符合题意;
D.甲烷(CH4)在O2中的燃烧为放热反应,故D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】存在元素的化合价变化的反应为氧化还原反应,常见的吸热反应有: Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 、大多数的分解反应、C (或氢气)参加的氧化还原反应等,以此来解答。
17.【答案】C
【解析】【解答】A.纵坐标代表的是CO2的体积,可知 OE段收集的最少 ,A选项是正确的;
B.图像是V-t图像,所以效率可以代表反应速率,反应速率最大的一段是 EF段 ,所以 图中EF段反应速率最快 ,B选项是正确的;
C.从OE到EF反应速率加快就是因为该反应放热,使温度升高,加快反应速率,C选项是错误的;
D. 将粉碎 相当于增大反应物的接触面积,可以加快反应速率,D选项是正确的。
故答案为:C。
【分析】A.纵坐标数值越小,证明该时间段内产生的二氧化碳的体积就越小;
B.单位时间内产生的CO2的量越多,反应速率就越快;
C.碳酸钙与盐酸反应会放出大量的热,属于放热反应;
D.增大固体反应的接触面积可以加快化学反应速率。
18.【答案】C
【解析】【解答】A.温度计的水银球上升,说明反应为放热反应,A不符合题意;
B.反应物的总能量大于生成物的总能量,因此该反应为放热反应,B不符合题意;
C.针筒活塞向右移动,说明锥形瓶内压强增大,则可能是由于反应放热,使得温度升高,压强增大,也有可能是反应生成的H2使得压强增大,因此针筒活塞向右移动不能说明该反应为放热反应,C符合题意;
D.反应后甲处液面低于乙处,则说明集气瓶内压强增大,则锌粒与稀硫酸反应为放热反应,D不符合题意;
故答案为:C
【分析】A.酸碱中和反应为放热反应;
B.结合物质能量的相对大小判断反应的热效应;
C.针筒活塞向右移动,可能是由于反应生成H2引起的;
D.结合温度对压强的影响分析;
19.【答案】B
【解析】【解答】焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,所以该反应的△H=(412 6+348)kJ/mol-(436+412 4+612) kJ/mol=+124kJ·mol-1,
故答案为B。
【分析】依据焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,分析解答即可。
20.【答案】D
【解析】【解答】由题可知,该反应正向为放热反应,则逆反应为吸热反应,充入NO和H2O后,可逆反应不能进行到底,根据方程式中NO和H2O的系数与加入的NO和H2O的比例可得,其吸收的热量应小于=226.7kJ;
故答案为:D。
【分析】该反应的正反应为放热反应,则其逆反应为吸热反应,可逆反应不可能完全转化。
21.【答案】(1)Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑
(2)使反应物充分混合,迅速发生反应,使体系的温度降低
(3)①反应物未进行快速搅拌;②玻璃片上滴加的水太多;③氢氧化钡晶体已部分失水;④环境温度太高;⑤试剂用量太少;⑥氢氧化钡晶体未研成粉末(答案合理即可)
(4)第一种方案:在烧杯中的反应物中插入温度计,通过测量,发现反应后温度计的示数下降,说明反应是吸热反应;第二种方案:用皮肤感受,感觉烧杯外壁很凉,说明此反应为吸热反应
(5)有的吸热反应不需要加热也可发生
【解析】【解答】 本题考查了化学反应中的能量变化以及吸热反应、放热反应与反应条件的关系。以Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体的反应为背景考查了分析问题、解决问题的能力和实验设计能力。反应放出或吸收的热量可以通过触觉感知,也可以通过温度计测量。
【分析】(1)反应为复分解反应,二者反应生成氨气、水、以及氯化钡;
(2)玻璃棒的搅拌作用是使混合物混合均,让化学反应快速发生;
(3)根据反应是否充分进行分析;
(4)通过玻璃片上结冰现象、烧杯和底部的玻璃片粘在一起、用手触摸烧杯外壁有冰凉的感觉、用温度计测混合物的温度看是否降温等方法可以确定反应是吸热的;
(5)吸热反应中,反应物的总能量小于生成物的总能量,旧键断裂吸收的能量高于新键生成释放的能量;
(6)吸热反应不需要加热也可发生。
22.【答案】(1)放出;92;该反应为可逆反应
(2) ;;AD
【解析】【解答】(1)合成氨的反应为N2+3H2=2NH3,该反应为放热反应。理论上1molN2生成2molNH3,同时有3molH2参与反应。反应过程中,反应物断裂化学键吸收的能量为946kJ+436kJ×3=2254kJ;生成物形成化学键释放的能量为391kJ×3×2=2346kJ。因此反应过程中放出的热量为2346kJ-2254kJ=92kJ。由于该反应为可逆反应,因此实际上1molN2反应,所得的反应热小于理论值。
(2)①由图可知,X、Y的物质的量逐渐减小,因此X、Y为反应物,且参与反应的n(X)=1.20mol-0.41mol=0.79mol,n(Y)=1.00mol-0.21mol=0.79mol。Z的物质的量逐渐增大,则Z为生成物,且生成n(Z)=1.58mol。所以X、Y、Z的变化的物质的量之比为0.79mol:0.79mol:1.58mol=1:1:2,所以其化学计量数之比为1:1:2,因此该反应的化学方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)。
②从开始到10s,Z变化的浓度,因此用Z表示的反应速率。
③A、适当升高温度,反应速率加快,A符合题意;
B、恒容时冲入Ne,使压强增大,但反应物和生成物的浓度都不变,因此反应速率不变,B不符合题意;
C、增大容器体积,反应物和生成物的浓度减小,反应速率减小,C不符合题意;
D、选择高效催化剂,可加快反应速率,D符合题意;
故答案为:AD
【分析】(1)合成氨的反应为放热反应,且该反应为可逆反应。
(2)①根据变化的量之比确定化学计量数之比,从而得出反应的化学方程式。
②根据公式计算用A表示的反应速率。
③结合浓度、温度、压强、催化剂对反应速率的影响分析。
23.【答案】(1)环形玻璃搅拌棒;①小烧杯上沿紧贴硬纸板②碎泡沫塑料填充满大烧杯
(2)偏大;偏大
(3)-3000c(T2-T1)kJ/mol或3000c(T1-T2)kJ/mol
【解析】【解答】(1)从实验装置看,该实验中缺少环形玻璃搅拌棒,用于搅拌溶液,使之混合均匀;同时,装置中大小烧杯之间存在间隙,易导致热量散失,应将小烧杯上沿紧贴硬纸板,同时使用碎泡沫塑料填充满大烧杯。
(2)若量取NaOH溶液时仰视读数,则所量取NaOH溶液的体积偏大,反应过程中放出的热量增大,求得中和热ΔH偏小;
若用氨水代替NaOH,由于NH3·H2O是弱碱,其电离过程需要吸热,导致反应过程中放出的热量减小,求得中和热ΔH偏大;
(3)反应生成0.025molH2O时放出的热量为:c×(50+25)×1×(T2-T1)=75c(T2-T1)kJ,因此生成1molH2O时的反应热ΔH=。
【分析】此题是对中和热测定实验的考查,解答此题时,应结合中和热的定义和实验测定过程进行分析。
24.【答案】(1)4.18×103
(2)100.00mL 0.200mol/L CuSO4的物质的量为0.02mol,1.68g Fe粉的物质的量为0.03mol,铁粉过量,则0.02mol铁粉与0.02molCuSO4完全反应释放4.18×103 J的热量,故Fe(s)+CuSO4(aq)=FeSO4(aq)+Cu(s)的 H= kJ/mol=-209 kJ/mol。
【解析】【解答】(1)根据表中数据,三次溶液的温度变化分别为9.9℃、10.1℃、8.6℃,第三次数据偏差较大,舍去不用,前两次温度的平均值为10.0℃,Q=c×m× t=4.18J/(g ℃)×100.00mL×1g/mL×10.0℃=4.18×103 J;
【分析】(1)第三次温差实验误差较大,舍去,计算前两次实验的平均值,利用热量公式计算反应放出的热量;
(2)1.68g铁粉的物质的量为0.03mol,CuSO4的物质的量为0.02mol,即铁过量,CuSO4完全反应,根据热化学方程式的意义,进一步计算出反应的△H。
25.【答案】(1)CH4(g) + 2O2(g) =CO2(g)+ 2H2O △H = - 890.3 kJ·mol-1;-283
(2)N2(g)+ 3H2(g) = 2NH3(g) △H= -92kJ·mol -1
(3)2NH3(g)+ CO2(g)=NH2COONH4(s) △H= ( Ea1- Ea2)kJ·mol-1;>;二
【解析】【解答】(1))①由图可知1mol甲烷燃烧生成二氧化碳气体和水蒸气放出802kJ能量,且H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44.0kJ mol-1,因而甲烷的燃烧热化学反应方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ mol-1;
②根据①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ mol-1,②CH4(g)+O2(g)═CO(g)+2H2O(g)△H2=-607.3kJ mol-1,依据盖斯定律②-①得到CO完全燃烧生成二氧化碳的热化学方程式为:CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=(-890.3+607.3)kJ mol-1=-283kJ mol-1。
(2)反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-92kJ mol-1,则热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ mol-1。
(3))①将第一步和第二步两步方程式相加,得到以氨气和二氧化碳气体为原料合成尿素的热化学方程式2NH3(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(NH2)2(s)△H=(Ea1-Ea2)kJ/mol;
②由图象可知该反应中反应物总能量小于生成物总能量,属于吸热反应,所以ΔH>0;
③反应的速率主要取决于最慢的反应,最慢的反应主要是反应物活化能大,所以已知两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤。
【分析】(1))①依据盖斯定律分析;
(2)热化学方程式能表示反应的热效应,反应的热效应与物质的状态、物质的量有关;
(3)①依据图中数据和盖斯定律分析;
②根据放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量,吸热反应中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量;
③反应的速率主要取决于最慢的反应,最慢的反应主要是反应物活化能大。