1.1 反应热 同步练习
2023-2024学年上学期高二化学人教版(2019)选择性必修一
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.某反应过程中体系的能量变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.反应过程可表示为A + BC,(反应物)— →[A B C],(过渡态)— →AB + C,(生成物)
B.E1为反应物的总能量与过渡态的能量差,称为正反应的活化能
C.正反应的热效应ΔH = E1 – E2 < 0,所以正反应为放热反应
D.此图中逆反应的热效应ΔH = E1 – E2 < 0,,所以逆反应为放热反应
2.下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A.反应物的总能量低于生成物的总能量时,该反应必须加热才能发生
B.2NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) △H=-akJ·mol-1,则中和热为0.5akJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H1=-akJ·mol-1,则氢气燃烧热为akJ·mol-1
D.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△H=-akJ·mol-1,则将14gN2(g)和足量H2置于一密闭容器中,充分反应后放出0.5akJ的热量
3.下列有关热化学方程式的描述正确的是
A.一定条件下,表示甲烷()燃烧热的热化学方程式为:
B.氢氧化钾稀溶液和盐酸稀溶液反应,表示中和热的热化学方程式为:
C.完全燃烧生成和时,放出热量:
D.若,则和置于密闭容器中充分反应放出热量为
4.已知化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)ΔH的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是
A.加入催化剂,该反应的反应热ΔH将减小
B.每形成2molA—B键,将放出bkJ能量
C.该反应的活化能为(a-b)kJ/mol
D.ΔH<0,降低温度,平衡右移且反应速率会加快
5.下列说法正确的是
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.化学反应一定伴有能量的变化,但有能量变化的未必就是化学反应
C.凡是化合反应都是放热反应,凡是分解反应都是吸热反应
D.C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
6.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为: ,向的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。焓变、、关系是
A. B.
C. D.
7.下列反应的能量变化规律与图示相符的是
①氯化铵分解
②镁条溶于盐酸
③盐酸与碳酸氢钠反应
④氢氧化钡与氯化铵反应
⑤氢气在氯气中燃烧
⑥硫酸和氢氧化钡溶液反应
A.①②⑤ B.①②③ C.①③④ D.②④⑥
8.固体烧碱溶于水明显放热,这是因为( )
①在溶解过程中,Na+和OH﹣与水结合成水合离子,这是个放热过程
②Na+和OH﹣从烧碱固体表面向水中扩散的过程是吸热过程
③①过程放热量超过了过程②的吸热量
④②过程吸热量超过了过程①的放热量
A.①② B.①③ C.①②③ D.①③④
9.下列说法正确的是
A.石墨转变为金刚石是吸热反应,则金刚石比石墨更稳定
B.可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆有关
C.石灰石分解反应的反应热一定大于金属铝与氧化铁反应的反应热
D.恒容条件下发生反应的热效应等于焓变
10.下列有关测定中和反应反应热实验的说法正确的是
A.用铜丝代替玻璃搅拌器,测得的△H偏小
B.强酸的稀溶液与强碱的稀溶液反应生成1molH2O的△H均为 57.3 kJ mol 1
C.已知冰的熔化热为6.0 kJ mol 1,冰中氢键键能为20.0kJ·mol-1,假设1mol冰中有2mol氢键,且熔化热完全用于破坏冰中的氢键,则最多只能破坏1mol冰中15%的氢键
D.若H2的燃烧热为a kJ mol 1,则燃烧热的热化学方程式H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H= a kJ mol 1
二、判断题
11.正逆反应的ΔH相等。
12.。( )
13.已知,则和反应的。(_______)
14.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则反应2CO2(g)= 2CO(g)+O2(g)的反应热ΔH=-566.0 kJ·mol-1。 ( )
15.物质的状态不同ΔH的数值也不同。
三、解答题
16.实验室测定有机化合物(固态或液态)的燃烧热常用弹式热量计(装置结构如图所示)。实验原理:间接法测定水吸收的热量即为物质燃烧释放的热量。
某实验小组用该装置测定萘[C10H8(s)]的燃烧热,实验步骤如下:常温常压下,用分析天平称取0.6400g萘压片并放入样品盘中,密封后向钢弹中充入过量氧气,向热量计中注入1.21kg,用电火花引发燃烧反应并立即打开搅拌器,记录实验数据,重复实验三次。
回答下列问题:
(1)该装置中缺少的实验仪器是 (填仪器名称)。
(2)钢弹(燃烧池)采用钢制的原因是 。
(3)样品压片压太紧实会造成的结果是 ;若点火后没有立即打开搅拌器(实验仪器位置按图示摆放的情况下),可能造成测得的物质燃烧热() (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)该小组记录实验过程中温度变化值为5.10℃,查得水的比热容为,根据题给数据写出表示萘燃烧热的热化学方程式: (忽略电火花引燃时的热量及萘本身的热容误差,焓变数据保留两位小数)。
(5)若称取0.1000g的萘,其他条件不变也能据此实验求得萘的燃烧热,但这样操作可能造成数据不准确是因为 。
17.某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1 H2SO4溶液进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 H2SO4溶液
(1)若配制250 mL H2SO4溶液,则需量筒量取密度为1.84 g·cm-3,质量分数为98%的浓硫酸 mL。
Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠反应的中和热的实验装置如图所示:
(2)仪器A的名称为 。
(3)写出表示该反应中和热的热化学方程式: 。
(4)步骤三中倒入NaOH溶液的正确操作是 。
A 沿玻璃棒缓慢倒入 B 分三次少量倒入 C 一次迅速倒入
(5)使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是 (填序号)。
A 轻轻地振荡烧杯 B 揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C 用温度计小心搅拌 D 用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(6)取50 mL NaOH溶液和30 mL H2SO4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(t2-t1)/℃
H2SO4 NaOH 平均值
1 26.6 26.6 26.6 29.1
2 27.0 27.4 27.2 31.2
3 25.9 25.9 25.9 29.8
4 26.4 26.2 26.3 30.4
①温度差的平均值为 ℃。
②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1 H2SO4溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·(g·℃)-1。则测得的中和热ΔH= (取小数点后一位)。
③上述结果与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生此偏差的原因可能是 (填字母)。
a 实验装置保温、隔热效果差
b 量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c 一次性把NaOH溶液倒入盛有H2SO4溶液的小烧杯中
d 用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
(7)碎泡沫塑料的作用是 。
18.中和热的测定实验中取0.55mol/L的NaOH溶液50mL与0.50mol/L的盐酸50mL进行中和热的测定实验,装置图如下,回答下列问题:
(1)仪器a的名称为环形玻璃搅拌棒, 换成铜棒(填“能”或“不能”)。
(2)该实验共做了4组,第 组数据比较异常,应该舍弃,采用剩下的了组数据进行计算。近似认为0.55mol/LNaOH溶液和0.50mol/L盐酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g℃)。则中和热= (取小数点后一位)。
实验次数 起始温度t1℃ 终止温度t2/℃
HCl NaOH 平均值
1 26.2 26.0 26.1 29.5
2 27.0 27.4 27.2 32.3
3 25.9 25.9 25.9 29.2
4 26.4 26.3 26.3 29.8
(3)上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是 。(写一个原因即可)
(4)若改用60mL0.50HCl和50mL0.55NaOH溶液进行反应与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”、“不相等”),用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和反应的反应热绝对值会 (填“偏大“偏小”或“无影响”)。
参考答案:
1.D
【详解】A选项,反应时BC断键,A B形成化学键,因此过程可表示为A + BC,(反应物)— →[A B C],(过渡态)— →AB + C,(生成物),故A正确;
B选项,E1为反应物的总能量与过渡态的能量差,称为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,故B正确;
C选项,正反应的热效应是反应物活化能减去生成物活化能,因此ΔH = E1 – E2 < 0,所以正反应为放热反应,故C正确;
D选项,此图中逆反应的热效应ΔH = E2 - E1 > 0,,所以逆反应为吸热反应,故D错误。
综上所述,答案为D。
2.B
【详解】A.反应物的总能量低于生成物的总能量,反应是吸热反应,吸热反应不一定需要加热才能发生反应,如氢氧化钡晶体和氯化铵的反应,故A错误;
B. 中和热是在一定条件下,稀的强酸和强碱反应生成1mol水时所放出的热量,2NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) △H=-akJ·mol-1则中和热为a/2kJ·mol-1,故B正确;
C. 燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,则氢气燃烧热为a/2kJ·mol-1,故C错误;
D. 由热化学方程式可知,1mol N2和3mol H2完全反应时放出的热量为akJ,因为N2和H2反应生成NH3的反应为可逆反应,可逆反应不能完全进行到底,反应物的转化率不能达到100%。14gN2(g)的物质的量为:,和足量H2置于一密闭容器中,参加反应的氮气的物质的量小于0.5mol,故反应放出的热量小于0.5akJ,故D错误。答案选B。
【点睛】该题主要通过反应热的有关判断,考查对反应热、中和热、燃烧热的掌握程度,以及灵活运用知识的能力,能正确掌握有关的概念,就不难得出正确的结论。
3.C
【详解】A.甲烷燃烧热的热化学方程式中水应该是液态,A项错误;
B.中和热的热化学方程式中水应该是液态,且中和热为负值,B项错误;
C.16g完全燃烧生成和时,放出133.5kJ热量,则1mol完全燃烧生成和时,放出热量,C项正确;
D.该反应为可逆反应,则1mol和0.5mol置于密闭容器中充分反应放出热量小于98kJ,D项错误;
答案选C。
4.B
【详解】A.加入催化剂,能降低反应的活化能,对该反应的反应热ΔH无影响,A叙述错误;
B.根据图象可知,形成2molA-B键释放的能量为bkJ,则每形成2molA-B键,将放出bkJ能量,B叙述正确;
C.根据图象可知,该反应的活化能为akJ/mol,C叙述错误;
D.反应为吸热反应,则ΔH>0,降低温度,平衡左移且反应速率会减慢,D叙述错误;
答案为B。
5.B
【详解】A.吸热反应与放热反应的判断取决于反应前后反应物与生成物的总能量,与是否需要加热无关,故A错误;
B.化学反应的实质是旧键断裂和新键的形成,旧键断裂需要吸收能量,形成新键会释放能量,所以化学反应一定伴有能量的变化,但有能量变化的未必就是化学反应,如溶解,故B正确;
C.吸热反应与放热反应的判断取决于反应前后反应物与生成物的总能量,与基本反应类型无关,故C错误;
D.C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH>0,说明金刚石的能量比石墨高,能量越低越稳定,则金刚石不如石墨稳定,故D错误;
故答案为:B。
6.A
【详解】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ mol-1,①稀醋酸;②浓硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应,稀硝酸反应放出的热量为0.5×57.3kJ,醋酸电离吸热、浓硫酸稀释放热,醋酸反应放出的热量少,浓硫酸反应放出热量多,且ΔH均为负值,则ΔH1>ΔH3>ΔH2;
故选:A。
7.C
【详解】图示反应物能量低于生成物能量,则反应为吸收能量的反应,①③④为吸热反应,②⑤⑥为放热反应,C项符合题意。
故选:C。
8.C
【分析】溶质的溶解发生扩散过程和水合过程,扩散过程为吸热,,水合过程为放热,据此分析;
【详解】氢氧化钠溶于水,Na+和OH-从烧碱固体表面向水中扩散的过程是吸热过程,Na+和OH-与水结合成水合离子的过程为放热过程,因为NaOH固体溶于水是放热过程,因此过程①放出的热量大于过程②吸收的热量,故选项C正确;
答案为C。
【点睛】掌握常见物质溶于水的吸热现象与放热现象、温度变化情况是正确解答本题的关键。
9.C
【详解】A.能量越低越稳定,石墨转变为金刚石是吸热反应,石墨能量低比金刚石稳定,故A错误;
B.可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关,故B错误;
C.石灰石分解反应为吸热反应,金属铝与氧化铁反应为放热反应,石灰石分解反应的反应热一定大于金属铝与氧化铁反应的反应热,故C正确;
D.恒压条件下发生反应的热效应等于焓变,故D错误;
故答案为C
10.C
【详解】A.用铜丝代替玻璃搅拌器,由于铜会导热,测得出的温度偏低,因此测得的△H偏大,故A错误;
B.强酸的稀溶液与强碱的稀溶液反应生成1molH2O和溶液的△H均为 57.3 kJ mol 1,若生成了沉淀,则△H不为 57.3 kJ mol 1,故B错误;
C.已知冰的熔化热为6.0 kJ mol 1,冰中氢键键能为20.0kJ·mol-1,假设1mol冰中有2mol氢键,且熔化热完全用于破坏冰中的氢键,则最多只能破坏1mol冰中的氢键,故C正确;
D.若H2的燃烧热为a kJ mol 1,生成水为液态水,因此燃烧热的热化学方程式H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H= a kJ mol 1,故D错误。
综上所述,答案为C。
11.错误
【详解】正反应的ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,逆反应的ΔH=生成物的键能总和-反应物的键能总和,因此两者反应热数值相等,符号相反,该说法错误。
12.错误
【详解】硫在氧气中燃烧的反应为放热反应,反应的焓变ΔH小于0,故错误。
13.错误
【详解】反应过程中除了H+和OH-反应放热,SO和Ba2+反应生成BaSO4沉淀也伴随着沉淀热的变化,即和反应的;
故错误。
14.错误
【详解】燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则相同条件下2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol,分解时吸热,焓变为正值,即反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的△H=+566.0kJ/mol,所以题中ΔH错误;答案为错误。
15.正确
【详解】物质的物态变化会产生热效应,如固体变液体放热,液体变气体吸热等,而ΔH包含了物态变化的热,因此物质的状态不同ΔH的数值也不同,该说法正确。
16.(1)温度计
(2)钢的导热性好,使物质燃烧产生的热量能及时传递给水(或其他合理答案)
(3) 样品燃烧不充分,实验结果不准确 偏小
(4)
(5)实验过程中测得的温度变化区间太小,读数误差大
【分析】通过实验探究燃烧热,分析误差原因;
【详解】(1)该实验需要测量温度的变化,故缺少的实验仪器是温度计;
(2)钢弹采用钢制的原因是钢的导热性好,使物质燃烧产生的热量能及时传递给水;
(3)样品压片太紧会导致样品燃烧不充分,实验结果不准确;未打开搅拌器热量不能充分传递,温度计测出的温度偏低,燃烧热偏小;
(4)根据H===5158.96kJ/mol,故萘燃烧热的热化学方程式为C10H8(l)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l) △H=-5158.96kJ mol-1;
(5)称取0.1000g的萘能测量萘的燃烧热,但由于样品太小,温度变化区间太小,结果误差大。
17. 6.8 环形玻璃搅拌棒 H2SO4(aq)+NaOH(aq)= Na2SO4(aq)+H2O(l) △H=-57.3 kJ.mol-1 C D 4.0 -53.5kJ.mol-1 ad 保温、隔热,减少实验过程中热量损失
【分析】浓硫酸稀释过程中溶质不变;根据中和热测定实验的操作原理和步骤分析。
【详解】Ⅰ.(1)密度为1.84g cm-3,质量分数为98%的浓硫酸的物质的量浓度c==mol/L=18.4mol/L,稀释时溶质的物质的量不变,即18.4V=0.50×0.25,解得:V=0.0068L=6.8mL;
Ⅱ.(2)有量热器的结构可知,仪器A为环形玻璃搅拌棒;
(3)稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出57.3kJ的热量,则热化学方程式为H2SO4(aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol;
(4)倒入氢氧化钠溶液时,必须一次迅速的倒入,目的是减少热量的散失,不能分几次倒入氢氧化钠溶液,否则会导致热量散失,影响测定结果,故答案为C;
(5)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作方法是:用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动;温度计是测量温度的,不能使用温度计搅拌;也不能轻轻地振荡烧杯,否则可能导致液体溅出或热量散失,影响测定结果;更不能打开硬纸片用玻璃棒搅拌,否则会有热量散失,故答案为D;
(6)①根据表格数据计算温度差△T:2.5℃、4.0℃、3.9℃、4.1℃,第一组温度差较小,舍去,温差平均值为℃=4.0℃;
②50mL0.50mol/L氢氧化钠与30mL0.50mol/L硫酸溶液进行中和反应生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol,溶液的质量为80ml×1g/ml=80g,温度变化的值为△T=4℃,则生成0.025mol水放出的热量为Q=m c △T=80g×4.18J/(g ℃)×4.0℃=1337.6J=1.3376KJ,实验测得中和热△H=-1.3376kJ÷0.025mol=-53.5kJ/mol;
③实验结果比57.3kJ mol-1偏小,则:
a.装置保温、隔热效果差,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,故a正确;
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数,会导致所量的氢氧化钠体积偏大,放出的热量偏高,中和热的数值偏大,故b错误;
c.其他操作正确,一次性把NaOH溶液倒入盛有H2SO4溶液的小烧杯中,不会产生误差,故c错误;
d.温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H2SO4测温度,硫酸的起始温度偏高,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,故d正确;
故答案为ad;
(7)碎泡沫的作用是保温、隔热,减少实验过程中热量损失。
【点睛】考查中和热的测定方法,注意掌握测定中和热的正确方法,明确实验操作过程中关键在于尽可能减少热量散失,使测定结果更加准确。
18.(1)不能
(2) 2
(3)实验装置的保温、隔热效果差
(4) 不相等 偏小
【详解】(1)铜棒导热效果好,会造成热量损失,则仪器a的名称为环形玻璃搅拌棒,不能换成铜棒;
(2)第2组数据的温度差为5.1℃,误差较大,则第2组数据比较异常,应该舍弃;由第1、3、4组数据得,平均温差为3.4℃,则;
(3)上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是实验装置的保温、隔热效果差;
(4)若改用60mL0.50HCl和50mL0.55NaOH溶液进行反应与上述实验相比,所放出的热量会增多,则答案为不相等;用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液,氨水电离需要吸热,则用氨水进行上述实验,测得中和反应的反应热绝对值会偏小。