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第一章 化学反应的热效应
一.选择题(共20小题)
1.(2025春 西安校级期末)下列有关反应热的说法正确的是( )
A.已知S(正交,s)=S(单斜,s) ΔH=+0.33kJ mol﹣1,则单斜硫比正交硫稳定
B. ΔH=b,b不属于碳的燃烧热
C.H2(g)的燃烧热是285.8kJ mol﹣1,则反应2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)的反应热ΔH=+571.6kJ mol﹣1
D.25℃、101kPa时,H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ mol﹣1,则含0.5mol H2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为57.3kJ
2.(2025春 毕节市期末)某化学反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应可能是Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl晶体的反应
B.由图可判断该反应的生成物一定比反应物稳定
C.该反应的化学能不一定能转化为电能
D.反应过程中断裂化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量
3.(2025春 海淀区校级期末)下列有关反应热的说法正确的是( )
A.是碳单质的燃烧热
B.已知S(正交,s)=S(单斜,s) ΔH=+0.33kJ/mol,则正交硫比单斜硫稳定
C.H2的燃烧热是285.8kJ/mol,则反应2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.6kJ/mol
D.25℃、101kPa时,H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ/mol,则含0.5mol H2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为57.3kJ
4.(2025春 南阳期末)下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A.已知正丁烷(g)→异丁烷(g) ΔH<0,则正丁烷比异丁烷稳定
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=﹣571.6kJ/mol,则H2的燃烧热ΔH=﹣571.6kJ/mol
C.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH1;2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)和4SO2(g)+2O2(g)=4SO3(g)的ΔH不相等
5.(2025春 滨州期末)已知:2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) ΔH<0。向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,很快有大量气体逸出,同时放热。一段时间后,蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O),继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,这种变化可以反复多次。下列说法正确的是( )
A.蓝色溶液变为红色浑浊过程中有极性共价键的断裂
B.CuSO4可改变H2O2分解反应的ΔH
C.H2O2的能量高于H2O和O2的能量和
D.H2O为直线形分子
6.(2025春 海淀区校级期末)苯在浓硝酸和浓硫酸作用下,反应过程中能量变化示意图如图。下列说法不正确的是( )
A.两步反应中第一步为吸热反应
B.经两步反应生成产物Ⅰ的反应热ΔH=E1﹣E2
C.加入高选择性催化剂,可以提高单位时间内产物Ⅰ的产率
D.苯更易生成硝基苯的主要原因是该反应速率更快、产物更稳定
7.(2025春 深圳期末)零碳甲醇制备的原理是综合利用焦炉气中的副产物氢气与工业尾气中捕集的二氧化碳合成绿色甲醇,其反应过程的能量变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.若该过程中使用催化剂,总反应的ΔH减少
B.过程①和过程②都是吸热反应
C.降低温度,将增大H2的平衡转化率
D.两个过程中,决定总反应速率的是过程②
8.(2025春 大庆期末)化学反应中在物质变化的同时还有能量变化,如甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中正确的是( )
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=﹣57.3kJ/mol,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH>2×(﹣57.3)kJ/mol
B.若破坏1mol O2中的化学键需吸收热量493kJ,则形成1mol C—H键需释放热量415kJ
C.该反应可以设计成燃料电池,正极的电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣
D.CH4燃烧热的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=﹣800kJ/mol
9.(2025春 辽宁期末)如图为两种制备硫酸的途径(反应条件略)。下列叙述正确的是( )
A.根据上述转化关系可得ΔH1=ΔH2+ΔH3
B.途径②中增大反应体系的压强可以加快SO2转化
C.含1mol H2SO4的浓溶液与足量NaOH溶液反应,放出的热量即为中和热
D.25℃和101kPa下,测定S的燃烧热:通入过量O2使1mol S(s)完全燃烧生成SO3(g)所放出的热量
10.(2025春 黑龙江校级期末)以废旧铅酸蓄电池中的含铅废料和H2SO4为原料,通过不同过程a、b实现铅的再生利用。过程b涉及如下两个反应:
①
②
各过程的能量变化如图。
下列说法错误的是( )
A.过程a的反应为:
B.与过程a相比,过程b增大了活化分子百分数
C.过程b中,①为控速步骤
D.过程b中Fe3+起催化作用,加快反应速率
11.(2025春 黑龙江校级期末)两种制备硫酸的途径如图(反应条件略)。下列说法错误的是( )
A.途径①与途径②相比,途径①的原子利用率更高
B.1mol SO2和0.5mol O2的键能之和小于1mol SO3的键能
C.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2mol H2O2(aq)的能量大于2mol H2O(l)和1mol O2(g)的总能量
D.已知S(s)+O2(g)=SO2(l)ΔHa;S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔHb则ΔHa>ΔHb
12.(2025春 吉林期末)下列说法正确的是( )
A.在同温同压下S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1<0;S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2<0,则ΔH1>ΔH2
B.一定条件下,将1mol H2(g)和1mol I2(g)置于密闭容器中充分反应生成HI(g)放出热量akJ,其热化学方程式为H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH=﹣akJ mol﹣1
C.根据2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=﹣571.6kJ mol﹣1,则氢气的燃烧热为ΔH=﹣285.8kJ mol﹣1
D.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应不需要加热,是放热反应
13.(2025春 北碚区校级期末)下列关于反应热和热化学反应的描述正确的是( )
A.已知C(金刚石,s)=C(石墨,s)ΔH=﹣1.9kJ mol﹣1,则石墨更稳定
B.稀氨水与稀盐酸反应生成1mol H2O(l),放出57.3kJ热量
C.H2(g)与O2(g)充分反应生成等量的气态水与液态水,前者放出的热量更多
D.相同条件下,在两个相同的恒容密闭容器中,2mol N2和6mol H2反应放出的热量是1mol N2和3mol H2反应放出的热量的2倍
14.(2025春 辽宁期末)在298K、100kPa时,已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH1,,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH3。下列关于ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是( )
A.ΔH1﹣2ΔH2﹣2ΔH3>0 B.ΔH1﹣2ΔH2﹣2ΔH3<0
C.ΔH1﹣2ΔH2﹣2ΔH3=0 D.无法确定
15.(2024秋 牡丹江期末)下列给出的各组方程式中ΔH1<ΔH2的是( )
A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH1;CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH2
B.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH1;
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH2
D.2H2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(l)ΔH12H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)ΔH2
16.(2024秋 辽宁期末)在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是( )
选项 I Ⅱ
A 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1 2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH2
B 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH1 ΔH2
C 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)ΔH1 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)ΔH2
D C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1 ΔH2
A.A B.B C.C D.D
17.(2024秋 南开区期末)氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O,已知反应:
2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s)
2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s)
则CuO(s)+Cu(s)=Cu2O(s)的ΔH等于( )
A.﹣11kJ mol﹣1 B.+11kJ mol﹣1
C.﹣22kJ mol﹣1 D.+22kJ mol﹣1
18.(2023秋 固原期末)由金红石(TiO2) 制取单质钛过程中涉及的步骤为:TiO2→TiCl4→Ti
已知:C(s)+O2(g)═CO2(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) ΔH2
TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(g)+O2(g)ΔH3
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)═TiCl4(g)+2CO(g)的ΔH等于( )
A.2ΔH1+ΔH2+ΔH3 B.2ΔH1﹣ΔH2+ΔH3
C.ΔH2﹣2ΔH1﹣ΔH3 D. ΔH1﹣ΔH2+ΔH3
19.(2023秋 平江县期末)已知:C(s)+O2(g)═CO2(g)ΔH1═akJ mol﹣1;S(s)+2K(s)═K2S(s)ΔH2═bkJ mol﹣1;S(s)+2KNO3(s)+3C(s)═K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH3═ckJ mol﹣1。2K(s)+N2(g)+3O2(g)═2KNO3(s)ΔH4═dkJ mol﹣1,则d等于( )
A.3a+b﹣c B.c+3a﹣b C.a+b﹣c D.c+a﹣b
20.(2023秋 扶风县校级期末)强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH﹣(aq)═H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ/mol,向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸②浓H2SO4③稀硝酸,恰好完全反应的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
二.解答题(共4小题)
21.(2025春 宝山区校级期末)Ⅰ.用CO处理氮氧化物
反应原理:CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g)
(1)在催化剂的作用下,反应分两步进行。
第一步:;
第二步反应为 。
(2)反应的速率方程表达式:v=kc(N2O),k为速率常数,与温度、活化能有关。为提高反应速率,可采取的措施是 (不定项)。
A.升温
B.恒容时,再充入CO
C.改用更高效催化剂
D.恒压时,再充入Ar
Ⅱ.用CO2制备尿素
反应原理:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l)
(3)反应过程中的能量变化如图。下列说法正确的是 。
A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B.恒压,降低氨碳比,反应Ⅰ中NH3的平衡转化率会降低
C.反应Ⅰ、Ⅱ都是放热反应
D.平衡时移走产物CO(NH2)2,平衡向正反应方向移动
(4)若向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2合成尿素,下列能说明反应已经达到平衡状态的是 (不定项)。
A.CO2的体积分数不再变
B.化学平衡常数K不变
C.2v正(NH3)=v逆(CO2)
D.体系中气体的密度不变
在Haber﹣Bosch工艺开发前,Frank于1908年开发了一种通过碳化钙合成氨的方法。
ΔH=557.8kJ mol﹣1
CaC2(s)+N2(g)=CaCN2(s)+C(s) ΔH=﹣288.4kJ mol﹣1
CaCN2(s)+3H2O(l)=2NH3(g)+CaCO3(s) ΔH=﹣94.2kJ mol﹣1
(5)写出以N2、H2O和C为原料合成NH3的反应热化学方程式 。
(6)根据热化学方程式,说明碳化钙合成氨的方法的缺点 。
22.(2025春 北京校级月考)完成下列问题。
(1)氢能源是最具应用前景的能源之一,氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气过程涉及的键能如表所示:
化学键种类 H—H O=O O—H
键能(kJ mol﹣1) 436 498 463.4
计算:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH= kJ mol﹣1。
(2)高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:1,甲烷和水蒸气反应的方程式是 。
②已知反应器中还存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
ⅲ.CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用 反应的ΔH。
③用CaO可以去除CO2、H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率 (填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因: 。
(3)图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为 ;制得等量H2所需能量较少的是 分解法(填化学式)。
23.(2025春 长沙校级期末)通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。
(2)如果改用铜质搅拌器,求得的中和热ΔH (填“偏大”,“偏小”或“无影响”,下同);若将NaOH溶液分多次加入到盐酸中求得的中和热ΔH 。
(3)实验中改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热 (填“相等”“不相等”),简述理由: 。
(4)若两溶液的密度都是1g/mL,中和后所得溶液的比热容c=4.18J/(g ℃),三次平行操作测得终止温度与起始温度差(t2﹣t1)分别为:①3.2℃②2.2℃③3.0℃,写出表示盐酸与NaOH溶液反应的中和热的热化学方程式 (小数点后保留一位小数)。
24.(2025春 芙蓉区校级期末)Ⅰ.已知下列热化学方程式:①H2(g)O2(g)=H2O(l)ΔH=﹣285kJ mol﹣1,
②H2(g)O2(g)=H2O(g)ΔH=﹣241.8kJ mol﹣1,
③C(s)O2(g)=CO(g)ΔH=﹣110.5kJ mol﹣1,
④2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)ΔH=﹣787kJ mol﹣1,回答下列问题:
(1)写出C燃烧热的热化学方程式 ;
Ⅱ.中和热是一类重要的反应热,也是化学研究的重要课题。已知强酸稀溶液与强碱稀溶液发生反应的热化学方程式为H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH1=﹣57.3kJ mol﹣1。
(2)下列各组试剂混合发生反应的离子方程式为H++OH﹣=H2O的是 (填序号)。
A.盐酸与氢氧化钠溶液 B.稀硫酸与氢氧化钡溶液
C.醋酸与氢氧化钠固体 D.硫酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液
E.氢氧化镁溶于稀盐酸
(3)若稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1mol H2O(l),则反应放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”)57.3kJ,原因是 。
Ⅲ.如图所示,某反应在不同条件下的反应历程分别为a、b。
(4)据图可判断出反应物的总键能 (填“>”“<”或“=”,下同)生成物的总键能,则该反应的反应热ΔH 0。
第一章 化学反应的热效应
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.(2025春 西安校级期末)下列有关反应热的说法正确的是( )
A.已知S(正交,s)=S(单斜,s) ΔH=+0.33kJ mol﹣1,则单斜硫比正交硫稳定
B. ΔH=b,b不属于碳的燃烧热
C.H2(g)的燃烧热是285.8kJ mol﹣1,则反应2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)的反应热ΔH=+571.6kJ mol﹣1
D.25℃、101kPa时,H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ mol﹣1,则含0.5mol H2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为57.3kJ
【答案】B
【分析】解:A.S(正交,s)=S(单斜,s) ΔH=+0.33kJ mol﹣1,反应吸热,结合能量越低越稳定分析;
B.对于碳单质来说,1mol碳完全燃烧生成稳定的CO2时,放出的热量才属于燃烧热;
C.对于H2来说,燃烧热是指1mol H2完全燃烧生成液态水时放出的能量;
D.含0.5mol H2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡反应时,会生成硫酸钡沉淀,离子状态的变化也会引起体系能量的变化。
【解答】解:A.能量越低越稳定,S(正交,s)=S(单斜,s) ΔH=+0.33kJ mol﹣1,反应吸热,说明单斜硫的内能比正交硫的内能高,正交硫比单斜硫稳定,故A错误;
B.对于碳单质来说,1mol碳完全燃烧生成稳定的CO2时,放出的热量才属于燃烧热,即b不属于碳的燃烧热,故B正确;
C.对于H2来说,燃烧热是指1mol H2完全燃烧生成液态水时放出的能量,即H2(g)的燃烧热是285.8kJ mol﹣1,则其燃烧热的热化学方程式为 ΔH=﹣285.8kJ mol﹣1,故2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)的ΔH=﹣(﹣285.8kJ mol﹣1×2)=+571.6kJ mol﹣1,故C错误;
D.稀硫酸与足量氢氧化钡反应时,会生成BaSO4沉淀,离子状态的变化也会引起体系能量的变化,则放出的热量不等于中和热,故D错误;
故选:B。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
2.(2025春 毕节市期末)某化学反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应可能是Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl晶体的反应
B.由图可判断该反应的生成物一定比反应物稳定
C.该反应的化学能不一定能转化为电能
D.反应过程中断裂化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量
【答案】C
【分析】A.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl晶体的反应是常见的吸热反应;
B.由图可判断该反应的生成物的总能量比反应物的总能量低,但可能存在部分生成物能量高于反应物;
C.若该反应中没有电子转移,则无法形成电流;
D.该图是放热反应,断裂化学键吸收的总能量小于形成化学键放出的总能量。
【解答】解:A.图片表示的是放热反应,而Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl晶体的反应是常见的吸热反应,故A错误;
B.由图可判断该反应的生成物的总能量比反应物的总能量低,但可能存在部分生成物能量高于反应物,故不能确定谁稳定,故B错误;
C.若该反应中没有电子转移,则无法形成电流,化学能不能转化为电能,故C正确;
D.该图是放热反应,断裂化学键吸收的总能量小于形成化学键放出的总能量,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
3.(2025春 海淀区校级期末)下列有关反应热的说法正确的是( )
A.是碳单质的燃烧热
B.已知S(正交,s)=S(单斜,s) ΔH=+0.33kJ/mol,则正交硫比单斜硫稳定
C.H2的燃烧热是285.8kJ/mol,则反应2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.6kJ/mol
D.25℃、101kPa时,H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ/mol,则含0.5mol H2SO4的稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为57.3kJ
【答案】B
【分析】A.燃烧热是指在101 kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;
B.能量更低,更稳定;
C.H2的燃烧热对应生成液态水,而反应中水为气态;
D.反应生成BaSO4沉淀,放热大于57.3 kJ。
【解答】解:A.燃烧热是指在101 kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量.燃烧热要求生成CO2,而该反应生成CO,不属于燃烧热,故A错误;
B.ΔH为+0.33 kJ/mol,说明正交硫能量更低,更稳定,故B正确;
C.H2的燃烧热对应生成液态水,而反应中水为气态,故C错误;
D.反应生成BaSO4沉淀,放热大于57.3 kJ,故D错误;
故选:B。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
4.(2025春 南阳期末)下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A.已知正丁烷(g)→异丁烷(g) ΔH<0,则正丁烷比异丁烷稳定
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=﹣571.6kJ/mol,则H2的燃烧热ΔH=﹣571.6kJ/mol
C.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) ΔH1;2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)和4SO2(g)+2O2(g)=4SO3(g)的ΔH不相等
【答案】D
【分析】A.物质具有的能量越低稳定性越强;
B.燃烧热是1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,该方程式中氢气的化学计量数为2,其焓变不是燃烧热;
C.碳完全燃烧时放出的热量更多,结合燃烧为放热反应分析;
D.焓变与方程式的书写形式有关,两者焓变不同。
【解答】解:A.已知正丁烷(g)→异丁烷(g)ΔH<0,该反应为放热反应,说明异丁烷(g)的能量更低,能量越低稳定性越强,则异丁烷比正丁烷稳定,故A错误;
B.燃烧热是1mol H2完全燃烧生成液态水的ΔH,应为﹣285.8 kJ/mol,而非﹣571.6 kJ/mol,故B错误;
C.完全燃烧生成CO2放热更多,ΔH1更小,故ΔH1<ΔH2,故C错误;
D.根据方程式的计量系数可知,第二个方程式的ΔH是第一个的两倍,因此两者ΔH不相等,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查热化学方程式,为高频考点,明确燃烧热、中和热的概念为解答关键,注意掌握热化学方程式的书写原则及表示的意义,题目难度不大。
5.(2025春 滨州期末)已知:2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) ΔH<0。向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,很快有大量气体逸出,同时放热。一段时间后,蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O),继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,这种变化可以反复多次。下列说法正确的是( )
A.蓝色溶液变为红色浑浊过程中有极性共价键的断裂
B.CuSO4可改变H2O2分解反应的ΔH
C.H2O2的能量高于H2O和O2的能量和
D.H2O为直线形分子
【答案】A
【分析】A.在蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)的过程中,H2O2分解生成H2O和O2,断裂了H2O2中的O—H极性共价键;
B.CuSO4作为催化剂不改变反应的焓变;
C.未明确物质的量;
D.H2O分子中心原子O的价电子数为4,有两对孤电子对,为V形结构。
【解答】解:A.在蓝色溶液变为红色浑浊的过程中,过氧化氢分解生成水和氧气,断裂了过氧化氢中的O—H极性共价键,因此该过程存在极性键的断裂,故A正确;
B.硫酸铜作为催化剂,仅改变反应速率,不改变反应的焓变(ΔH),故B错误;
C.ΔH<0表明反应放热,说明2mol H2O2的总能量高于生成物(2mol H2O+1mol O2)的总能量,但选项C未明确物质的量,故C错误;
D.H2O分子中心原子O的价电子数为4,有两对孤电子对,为V形结构,而非直线形,故D错误;
故选:A。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
6.(2025春 海淀区校级期末)苯在浓硝酸和浓硫酸作用下,反应过程中能量变化示意图如图。下列说法不正确的是( )
A.两步反应中第一步为吸热反应
B.经两步反应生成产物Ⅰ的反应热ΔH=E1﹣E2
C.加入高选择性催化剂,可以提高单位时间内产物Ⅰ的产率
D.苯更易生成硝基苯的主要原因是该反应速率更快、产物更稳定
【答案】B
【分析】A.中间体具有的能量高于反应物具有的能量;
B.E1是第一步反应的正反应的活化能,E2是第二步生成产物Ⅰ的反应的逆反应的活化能;
C.加入高选择性催化剂,可以加快反应的速率;
D.生成产物Ⅱ的反应的活化能更低。
【解答】解:A.从反应过程中能量变化图可看出,中间体具有的能量高于反应物具有的能量,故第一步为吸热反应,故A正确;
B.E2是第二步生成产物Ⅰ的反应的逆反应的活化能,E1是第一步反应的正反应的活化能,E1﹣E2不是生成产物Ⅰ的反应热,故B错误;
C.加入高选择性催化剂,可以加快反应的速率,提高单位时间内产物Ⅰ的产率,故C正确;
D.生成产物Ⅱ的反应的活化能更低,因此反应速率更快,且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定,以上2个角度均有利于产物Ⅱ的生成,故D正确;
故选:B。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
7.(2025春 深圳期末)零碳甲醇制备的原理是综合利用焦炉气中的副产物氢气与工业尾气中捕集的二氧化碳合成绿色甲醇,其反应过程的能量变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.若该过程中使用催化剂,总反应的ΔH减少
B.过程①和过程②都是吸热反应
C.降低温度,将增大H2的平衡转化率
D.两个过程中,决定总反应速率的是过程②
【答案】C
【分析】A.催化剂能降低活化能,不会改变总反应的ΔH;
B.过程②反应物总能量高于生成物;
C.正反应放热,降低温度,平衡正向移动;
D.活化能越大反应速率越慢。
【解答】解:A.催化剂能降低活化能,不会改变总反应的ΔH,故A错误;
B.过程②反应物总能量高于生成物,是放热反应,故B错误;
C.正反应放热,降低温度,平衡正向移动,H2的平衡转化率增大,故C正确;
D.过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能,即图中峰值越大则活化能越大,决定总反应速率的是慢反应,活化能越大反应越慢,两个过程中,过程①的活化能大于过程②,过程①是慢反应,决定总反应速率的是过程①,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
8.(2025春 大庆期末)化学反应中在物质变化的同时还有能量变化,如甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中正确的是( )
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=﹣57.3kJ/mol,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH>2×(﹣57.3)kJ/mol
B.若破坏1mol O2中的化学键需吸收热量493kJ,则形成1mol C—H键需释放热量415kJ
C.该反应可以设计成燃料电池,正极的电极反应为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣
D.CH4燃烧热的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=﹣800kJ/mol
【答案】B
【分析】A.H2SO4和Ba(OH)2反应除了生成水,还生成硫酸钡沉淀;
B.根据图示,破坏2mol O2和1mol CH4中的化学键共吸收2646kJ能量;
C.该反应是自发进行的氧化还原反应,可以设计成燃料电池,产物是二氧化碳;
D.燃烧热是指在101 kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
【解答】解:A.硫酸和氢氧化钡反应除了生成水,还生成硫酸钡沉淀,放热更多,ΔH<2×(﹣57.3)kJ/mol,故A错误;
B.破坏2mol 氧气和1mol 甲烷中的化学键共吸收2646kJ能量,则形成1mol C—H键需释放热量415kJ,故B正确;
C.该反应是自发进行的氧化还原反应,可以设计成燃料电池,产物是二氧化碳,正极的电极反应为O2+4e﹣+4H+=2H2O,故C错误;
D.燃烧热是指在101 kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,表示甲烷燃烧热的热化学方程式应生成液态水,故D错误;
故选:B。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
9.(2025春 辽宁期末)如图为两种制备硫酸的途径(反应条件略)。下列叙述正确的是( )
A.根据上述转化关系可得ΔH1=ΔH2+ΔH3
B.途径②中增大反应体系的压强可以加快SO2转化
C.含1mol H2SO4的浓溶液与足量NaOH溶液反应,放出的热量即为中和热
D.25℃和101kPa下,测定S的燃烧热:通入过量O2使1mol S(s)完全燃烧生成SO3(g)所放出的热量
【答案】B
【分析】A.途径①和途径②的反应物不相同,不适用于盖斯定律;
B.途径②中2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是一个气体体积减小的可逆反应,增大压强,平衡向正反应方向移动;
C.中和热是指在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量;
D.燃烧热是指在25℃101kPa下,1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。
【解答】解:A.途径①和途径②的反应物不相同,不适用于盖斯定律,无法得出:ΔH1=ΔH2+ΔH3,故A错误;
B.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是一个气体体积减小的可逆反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,增大压强加快了反应速率,进而加快了SO2的转化,故B正确;
C.含1mol 硫酸的浓溶液与足量氢氧化钠溶液反应时,浓溶液稀释会放出热量,所以放出的热量不是中和热,故C错误;
D.燃烧热是指在25℃101kPa下,1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,硫的稳定氧化物是SO2(g),而不是SO3(g),故D错误;
故选:B。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
10.(2025春 黑龙江校级期末)以废旧铅酸蓄电池中的含铅废料和H2SO4为原料,通过不同过程a、b实现铅的再生利用。过程b涉及如下两个反应:
①
②
各过程的能量变化如图。
下列说法错误的是( )
A.过程a的反应为:
B.与过程a相比,过程b增大了活化分子百分数
C.过程b中,①为控速步骤
D.过程b中Fe3+起催化作用,加快反应速率
【答案】D
【分析】A.根据①+②得总反应进行分析;
B.过程b活化能低于过程a,以过程b使用了催化剂,降低反应的活化能;
C.①反应的活化能大于②,活化能越大,反应速率越慢;
D.Fe3+先生成,后消耗,为反应中间产物。
【解答】解:A.反应a和反应b总反应相同,根据①+②得总反应,所以过程a的反应为:,故A正确;
B.过程b活化能低于过程a,以过程b使用了催化剂,降低反应的活化能,增大了活化分子百分数,故B正确;
C.活化能越大,反应速率越慢,①反应的活化能大于②,所以①反应速率比②慢,慢反应是控速步骤,故C正确;
D.铁离子先生成,后消耗,为反应中间产物,不是催化剂,故D错误;
故选:D。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
11.(2025春 黑龙江校级期末)两种制备硫酸的途径如图(反应条件略)。下列说法错误的是( )
A.途径①与途径②相比,途径①的原子利用率更高
B.1mol SO2和0.5mol O2的键能之和小于1mol SO3的键能
C.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2mol H2O2(aq)的能量大于2mol H2O(l)和1mol O2(g)的总能量
D.已知S(s)+O2(g)=SO2(l)ΔHa;S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔHb则ΔHa>ΔHb
【答案】D
【分析】A.途径①中二氧化硫被过氧化氢完全氧化为硫酸,而②中二氧化硫和氧气反应为可逆反应,进行不完全;
B.ΔH2<0,焓变=反应物键能之和﹣生成物键能之和;
C.①,②SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq)ΔH3,①+②整理可得;
D.气态二氧化硫的能量大于液态二氧化硫,生成液态二氧化硫放热更多。
【解答】解:A.途径①中SO2被过氧化氢完全氧化为硫酸,而②中SO2和氧气反应为可逆反应,进行不完全,故①的原子利用率更高,故A正确;
B.根据焓变=反应物键能之和﹣生成物键能之和,ΔH2<0,则1mol SO2和0.5mol O2的键能之和小于1mol SO3的键能,故B正确;
C.①,②SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq)ΔH3,①+②整理可得,若ΔH1<ΔH2+ΔH3,说明H2O2 (aq)分解生成H2O(l)和O2 (g)是放热反应,则2mol H2O2 (aq)的能量大于2 mol H2O(l)和1mol O2 (g)的总能量,故C正确;
D.气态SO2的能量大于液态SO2,生成液态SO2放热更多,ΔHa<ΔHb,故D错误;
故选:D。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
12.(2025春 吉林期末)下列说法正确的是( )
A.在同温同压下S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1<0;S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2<0,则ΔH1>ΔH2
B.一定条件下,将1mol H2(g)和1mol I2(g)置于密闭容器中充分反应生成HI(g)放出热量akJ,其热化学方程式为H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH=﹣akJ mol﹣1
C.根据2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=﹣571.6kJ mol﹣1,则氢气的燃烧热为ΔH=﹣285.8kJ mol﹣1
D.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应不需要加热,是放热反应
【答案】C
【分析】A.硫与氧气化合为放热反应,S(g)的能量高于S(s),燃烧生成SO2(g)时,气态硫放出的热量更多;
B.该反应为可逆反应,1mol H2和1mol I2未完全反应,实际放出的热量a kJ小于完全反应的理论值;
C.燃烧热定义是1mol物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;
D.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应。
【解答】解:A.硫与氧气化合为放热反应,S(g)的能量高于S(s),燃烧生成SO2(g)时,气态硫放出的热量更多,ΔH1更小(更负),因此ΔH1<ΔH2,故A错误;
B.该反应为可逆反应,1mol H2和1mol I2未完全反应,实际放出的热量a kJ小于完全反应的理论值,热化学方程式的ΔH应基于完全反应的焓变,而非实际放出的热量,故B错误;
C.题目中方程式对应2mol H2燃烧,燃烧热应为ΔH除以2,即﹣285.8 kJ mol 1,且生成液态水符合燃烧热定义,故C正确;
D.Ba(OH)2 8H2O与氯化铵的反应是吸热反应,虽然不需要加热,但会吸收热量导致温度降低,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
13.(2025春 北碚区校级期末)下列关于反应热和热化学反应的描述正确的是( )
A.已知C(金刚石,s)=C(石墨,s)ΔH=﹣1.9kJ mol﹣1,则石墨更稳定
B.稀氨水与稀盐酸反应生成1mol H2O(l),放出57.3kJ热量
C.H2(g)与O2(g)充分反应生成等量的气态水与液态水,前者放出的热量更多
D.相同条件下,在两个相同的恒容密闭容器中,2mol N2和6mol H2反应放出的热量是1mol N2和3mol H2反应放出的热量的2倍
【答案】A
【分析】A.ΔH为负表示金刚石转化为石墨时放热;
B.NH3 H2O为弱碱,弱碱电离时吸收热量;
C.等量的水,液态水能量低于气态水,则生成液态水放热更多;
D.合成氨的反应为可逆反应。
【解答】解:A.ΔH为负表示金刚石转化为石墨时放热,说明石墨能量更低,更稳定,故A正确;
B.一水合氨为弱碱,弱碱电离时吸收热量,则稀氨水与稀HCl发生中和反应生成1mol H2O(l)时放出的热量小于57.3kJ,故B错误;
C.等量的水,液态水能量低于气态水,则生成液态水放热更多,故后者放热更多,故C错误;
D.合成氨的反应为可逆反应,相同条件下,在两个相同的恒容密闭容器中,2mol氮气和6mol 氢气反应的转化率比1mol 氮气和3mol 氢气反应的转化率高,2mol 氮气和6mol 氢气反应放出的热量与1mol 氮气和3mol 氢气反应放出的热量不是简单的2倍关系,故D错误;
故选:A。
【点评】本题主要考查反应热和焓变等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
14.(2025春 辽宁期末)在298K、100kPa时,已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH1,,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH3。下列关于ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是( )
A.ΔH1﹣2ΔH2﹣2ΔH3>0 B.ΔH1﹣2ΔH2﹣2ΔH3<0
C.ΔH1﹣2ΔH2﹣2ΔH3=0 D.无法确定
【答案】A
【分析】根据盖斯定律可知反应②×2+反应③×2可得:2C(s)+O2(g)+2H2O(g) = 2CO(g)+2H2O(l),结合2H2O(l)=2H2O(g) ΔH=2ΔHvap(ΔHvap>0),据此分析。
【解答】解:反应①2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH1;反应②;反应③C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH3;根据盖斯定律可知反应②×2+反应③×2可得:2C(s)+O2(g)+2H2O(g) = 2CO(g)+2H2O(l) ΔH总=2ΔH3+2ΔH2,引入气化焓:2H2O(l)=2H2O(g) ΔH=2ΔHvap(ΔHvap>0),则2C(s)+O2(g) = 2CO(g) ΔH1=ΔH总+2ΔHvap=2ΔH3+2ΔH2+2ΔHvap,故ΔH1﹣2ΔH2﹣2ΔH3=2ΔHvap>0,故A正确,
故选:A。
【点评】本题主要考查反应热的大小比较等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
15.(2024秋 牡丹江期末)下列给出的各组方程式中ΔH1<ΔH2的是( )
A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH1;CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH2
B.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH1;
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH2
D.2H2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(l)ΔH12H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)ΔH2
【答案】B
【分析】A.根据碳酸钙分解反应为吸热反应进行分析;
B.根据氢气与氯气反应放热,参加反应的氢气越多,放热越多,进行分析;
C.根据氢气与氧气完全反应生成液态水放出热量,液态水转变为气态水需要吸热,进行分析;
D.根据硫化氢与氧气反应生成硫单质,反应放热,硫化氢与氧气反应生成二氧化硫,反应也放热,进行分析。
【解答】解:A.CaCO3分解反应为吸热反应,生石灰溶于水为放热反应,故ΔH1>ΔH2,故A错误;
B.H2与Cl2反应放热,参加反应的氢气越多,放热越多,但焓变小于0,故ΔH1<ΔH2,故B正确;
C.H2与O2完全反应生成液态水放出热量,液态水转变为气态水需要吸热,则生成液态水时放热更多,故ΔH1>ΔH2,故C错误;
D.H2S与O2反应生成硫单质,反应放热,H2S与氧气反应生成二氧化硫,反应也放热,后者相当于硫单质与氧气继续反应,反应同样放热,故硫化氢与氧气反应生成二氧化硫放出的能量更多,故ΔH1>ΔH2,故D错误;
故选:B。
【点评】本题主要考查反应热的大小比较等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
16.(2024秋 辽宁期末)在同温同压下,下列各组热化学方程式中,ΔH1>ΔH2的是( )
选项 I Ⅱ
A 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1 2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH2
B 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH1 ΔH2
C 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)ΔH1 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)ΔH2
D C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1 ΔH2
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【分析】A.根据氢气与氧气反应生成水是放热反应,水的分解是吸热反应进行分析;
B.根据SO2和O2反应是放热反应进行分析;
C.根据气态水转化成液态水会放热进行分析;
D.根据碳完全燃烧生二氧化碳放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳多进行分析。
【解答】解:A.氢气与氧气反应生成水是放热反应,水的分解是吸热反应,ΔH1<ΔH2,故A错误;
B.SO2和O2反应是放热反应,ΔH1=2ΔH2,ΔH1<ΔH2,故B错误;
C.乙炔燃烧为放热反应,气态水转化成液态水会放热,故ΔH1>ΔH2,故C正确;
D.碳完全燃烧生二氧化碳放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳多,ΔH1<ΔH2,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查反应热的大小比较等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
17.(2024秋 南开区期末)氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O,已知反应:
2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s)
2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s)
则CuO(s)+Cu(s)=Cu2O(s)的ΔH等于( )
A.﹣11kJ mol﹣1 B.+11kJ mol﹣1
C.﹣22kJ mol﹣1 D.+22kJ mol﹣1
【答案】A
【分析】根据盖斯定律(①﹣②)÷2得CuO(s)+Cu(s)=Cu2O(s),进行分析。
【解答】解:①2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) ,②2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s) ,根据盖斯定律(①﹣②)÷2得目标方程:ΔH,故A正确,
故选:A。
【点评】本题主要考查用盖斯定律进行有关反应热的计算等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
18.(2023秋 固原期末)由金红石(TiO2) 制取单质钛过程中涉及的步骤为:TiO2→TiCl4→Ti
已知:C(s)+O2(g)═CO2(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) ΔH2
TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(g)+O2(g)ΔH3
则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)═TiCl4(g)+2CO(g)的ΔH等于( )
A.2ΔH1+ΔH2+ΔH3 B.2ΔH1﹣ΔH2+ΔH3
C.ΔH2﹣2ΔH1﹣ΔH3 D. ΔH1﹣ΔH2+ΔH3
【答案】B
【分析】令 ①C(s)+O2(g)═CO2(g) ΔH1,②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) ΔH2,③TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(g)+O2(g)ΔH3,根据盖斯定律,①×2﹣②+③,可得,TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)═TiCl4(g)+2CO(g),以此分析解答。
【解答】解:令 ①C(s)+O2(g)═CO2(g) ΔH1,②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) ΔH2,③TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(g)+O2(g)ΔH3,根据盖斯定律,①×2﹣②+③,可得,TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)═TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=2ΔH1﹣ΔH2+ΔH3,故B正确,
故选:B。
【点评】本题考查盖斯定律的应用,考查比较基础,题目难度不大。
19.(2023秋 平江县期末)已知:C(s)+O2(g)═CO2(g)ΔH1═akJ mol﹣1;S(s)+2K(s)═K2S(s)ΔH2═bkJ mol﹣1;S(s)+2KNO3(s)+3C(s)═K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH3═ckJ mol﹣1。2K(s)+N2(g)+3O2(g)═2KNO3(s)ΔH4═dkJ mol﹣1,则d等于( )
A.3a+b﹣c B.c+3a﹣b C.a+b﹣c D.c+a﹣b
【答案】A
【分析】①;②;③;④,根据盖斯定律可得④=①+②﹣③。
【解答】解:①;②;③;④,根据盖斯定律可得④=①+②﹣③,故ΔH4═3ΔH1+ΔH2﹣ΔH3=(3a+b﹣c)kJ mol﹣1,
故选:A。
【点评】本题考查反应中的能量变化,侧重考查学生焓变的掌握情况,试题难度中等。
20.(2023秋 扶风县校级期末)强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH﹣(aq)═H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ/mol,向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸②浓H2SO4③稀硝酸,恰好完全反应的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
【答案】D
【分析】稀的强酸与强碱生成1mol H2O放出的热量为中和热,注意弱电解质的电离吸热,浓硫酸溶于水放热来解答。
【解答】解:强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)十OH﹣(aq)=H2O;ΔH=一57.3kJ/mol,分别向1L 0.5mol/L的NaOH溶液中加入:①稀醋酸;②浓H2SO4;③稀硝酸,醋酸的电离吸热,浓硫酸溶于水放热,则恰好完全反应时的放出的热量为②>③>①,所以ΔH1>ΔH3>ΔH2,故D正确,
故选:D。
【点评】本题考查中和热,明确中和热的概念及弱电解质的电离、浓硫酸溶于水的热效应即可解答,需要注意的是放出的能量多,ΔH反而小。
二.解答题(共4小题)
21.(2025春 宝山区校级期末)Ⅰ.用CO处理氮氧化物
反应原理:CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g)
(1)在催化剂的作用下,反应分两步进行。
第一步:;
第二步反应为 。
(2)反应的速率方程表达式:v=kc(N2O),k为速率常数,与温度、活化能有关。为提高反应速率,可采取的措施是 AC (不定项)。
A.升温
B.恒容时,再充入CO
C.改用更高效催化剂
D.恒压时,再充入Ar
Ⅱ.用CO2制备尿素
反应原理:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l)
(3)反应过程中的能量变化如图。下列说法正确的是 A 。
A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B.恒压,降低氨碳比,反应Ⅰ中NH3的平衡转化率会降低
C.反应Ⅰ、Ⅱ都是放热反应
D.平衡时移走产物CO(NH2)2,平衡向正反应方向移动
(4)若向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2合成尿素,下列能说明反应已经达到平衡状态的是 AD (不定项)。
A.CO2的体积分数不再变
B.化学平衡常数K不变
C.2v正(NH3)=v逆(CO2)
D.体系中气体的密度不变
在Haber﹣Bosch工艺开发前,Frank于1908年开发了一种通过碳化钙合成氨的方法。
ΔH=557.8kJ mol﹣1
CaC2(s)+N2(g)=CaCN2(s)+C(s) ΔH=﹣288.4kJ mol﹣1
CaCN2(s)+3H2O(l)=2NH3(g)+CaCO3(s) ΔH=﹣94.2kJ mol﹣1
(5)写出以N2、H2O和C为原料合成NH3的反应热化学方程式 ΔH=+175.2kJ/mol 。
(6)根据热化学方程式,说明碳化钙合成氨的方法的缺点 该反应为吸热反应,能耗高 。
【答案】(1);
(2)AC;
(3)A;
(4)AD;
(5)ΔH=+175.2kJ/mol;
(6)该反应为吸热反应,能耗高。
【分析】(1)根据反应原理和催化剂的作用进行分析;
(2)根据速率方程和影响反应速率的因素进行分析;
(3)根据反应过程中的能量变化和反应的热效应进行分析;
(4)根据化学平衡状态的判断方法进行分析;
(5)根据盖斯定律进行分析;
(6)根据反应的热效应进行分析。
【解答】解:(1)观察知,总反应等于两步反应的加和,那么用总反应方程式减去第一步反应的方程式可得到第二步反应的方程式,所以第二步反应为,
故答案为:;
(2)A.升温,速率常数变大,反应速率加快,故A正确;
B.由反应的速率方程表达式知,恒容时,再充入CO,不影响反应速率,故B错误;
C.改用高效催化剂,速率常数变大,反应速率加快,故C正确;
D.恒压时,再充入Ar,容器的体积增大,c(N2O)减小,反应速率减小,故D错误;
故答案为:AC;
(3)A.NH2COONH4开始不存在,中间过程存在,最后不存在,说明它是合成尿素反应的中间产物,故A正确;
B.恒压,降低氨碳比,可视为增大CO2的量带来的影响,那么反应I中NH3的平衡转化率会升高,故B错误;
C.由图知,反应Ⅰ的反应物总能量高于生成物总能量,反应I是放热反应,而反应Ⅱ都是吸热反应,故C错误;
D.CO(NH2)2是固体,平衡时移走产物CO(NH2)2,平衡不移动,故D错误;
故答案为:A;
(4)A.由于容器中初始加入了等物质的量的NH3和CO2,结合方程式中二者的计量数知,CO2的体积分数是变量,当其体积分数不再变化,能说明达到平衡状态,故A正确;
B.化学平衡常数K只和温度有关,恒温恒容时K不变不能说明达到平衡状态,故B错误;
C.达到平衡时正逆反应速率相等,结合方程式中二者的计量数知,2v正(NH3)=v逆(CO2)不能说明正逆反应速率相等,v正(NH3)=2v逆(CO2)才能说明正逆反应速率相等,故C错误;
D.恒容条件下,体积为定值,结合反应方程式知,在达到平衡之前,气体总质量一直在减小,则气体的密度是变量,当体系中气体的密度不变时,说明反应达到了平衡状态,故D正确;
故答案为:AD;
(5)将已知反应依次编号:CaC2(s)+N2(g)=CaCN2(s)+C(s)②;CaCN2(s)+3H2O(l)=2NH3(g)+CaCO3(s)③,由盖斯定律可知,反应①+②+③得到反应,则反应ΔH=(+557.8kJ/mol)+(—288.4 kJ/mol)+(—94.2 kJ/mol)=+175.2kJ/mol,则反应的化学方程式为ΔH=+175.2kJ/mol,
故答案为:ΔH=+175.2kJ/mol;
(6)由热化学方程式可知,与合成氨反应相比,碳化钙合成氨的方法的缺点是该反应是吸热反应,耗能大,
故答案为:该反应为吸热反应,能耗高。
【点评】本题主要考查热化学方程式等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
22.(2025春 北京校级月考)完成下列问题。
(1)氢能源是最具应用前景的能源之一,氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气过程涉及的键能如表所示:
化学键种类 H—H O=O O—H
键能(kJ mol﹣1) 436 498 463.4
计算:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH= ﹣483.6 kJ mol﹣1。
(2)高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:1,甲烷和水蒸气反应的方程式是 CH4+2H2OCO2+4H2 。
②已知反应器中还存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
ⅲ.CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用 C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g) 反应的ΔH。
③用CaO可以去除CO2、H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率 降低 (填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因: CaO+CO2=CaCO3,生成的CaCO3覆盖在CaO的表面,减少了CaO与CO2的接触面积,导致吸收效率降低,甚至失效 。
(3)图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为 H2S(g)=H2(g)+S(s)ΔH=+20kJ/mol ;制得等量H2所需能量较少的是 H2S 分解法(填化学式)。
【答案】(1)﹣483.6;
(2)①CH4+2H2OCO2+4H2;
②C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g);
③降低;CaO+CO2=CaCO3,生成的CaCO3覆盖在CaO的表面,减少了CaO与CO2的接触面积,导致吸收效率降低,甚至失效;
(3)H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol;H2S。
【分析】(1)根据键能计算反应热ΔH,反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和;
(2)①根据反应物和生成物的物质的量之比写出化学方程式;
②根据盖斯定律,利用已知反应的ΔH计算目标反应的ΔH;
③根据CaO去除CO2的反应原理和图像分析CaO的消耗率变化;
(3)根据热化学循环系统原理,写出制备氢气的热化学方程式,并比较两种方法制备等量氢气所需能量。
【解答】解:(1)反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔH=反应物的总键能﹣生成物的总键能=2×436kJ mol﹣1+498kJ mol﹣1﹣4×463.4kJ mol﹣1=﹣483.6kJ mol﹣1,
故答案为:﹣483.6;
(2)①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:1,根据得失电子守恒和原子守恒配平甲烷和水蒸气反应的方程式是CH4+2H2OCO2+4H2,
故答案为:CH4+2H2OCO2+4H2;
②根据盖斯定律,ⅰ式+ⅱ式可得:CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH1+ΔH2,则(ⅰ式+ⅱ式)﹣ⅲ式可得:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH;ⅰ式﹣ⅱ式可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH1﹣ΔH2,则(ⅰ式﹣ⅱ式)﹣ⅲ式可得:C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH。因此,要求反应ⅲ式的ΔH3,还必须利用反应C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g)的ΔH,
故答案为:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g);
③由题给图像可以看出,从t1时开始CaO消耗率曲线斜率明显减小,故单位时间CaO的消耗率降低。由于CaO+CO2=CaCO3,生成的CaCO3覆盖在CaO的表面,减少了CaO与CO2的接触面积,导致吸收效率降低,甚至失效,
故答案为:降低;CaO+CO2=CaCO3,生成的CaCO3覆盖在CaO的表面,减少了CaO与CO2的接触面积,导致吸收效率降低,甚至失效;
(3)由盖斯定律可知,将系统(Ⅱ)三个反应相加可得H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH =ΔH2+ΔH3+ΔH4=﹣151kJ/mol+110kJ/mol+61kJ/mol=+20kJ/mol;①+②+③,整理可得系统(I)的热化学方程式H2O(l)=H2(g)O2(g)ΔH=+286 kJ/mol;②+③+④,整理可得系统(II)的热化学方程式H2S (g)=H2(g)+S(s)ΔH=+20 kJ/mol。根据系统I、系统II的热化学方程式可知:每反应产生1mol氢气,后者吸收的热量比前者少,所以制取等量的H2所需能量较少的是H2S分解法,
故答案为:H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol;H2S。
【点评】本题主要考查用盖斯定律进行有关反应热的计算等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
23.(2025春 长沙校级期末)通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 温度计 。
(2)如果改用铜质搅拌器,求得的中和热ΔH 偏小 (填“偏大”,“偏小”或“无影响”,下同);若将NaOH溶液分多次加入到盐酸中求得的中和热ΔH 偏小 。
(3)实验中改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热 相等 (填“相等”“不相等”),简述理由: 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1mol H2O所放出的能量,与酸碱的用量无关 。
(4)若两溶液的密度都是1g/mL,中和后所得溶液的比热容c=4.18J/(g ℃),三次平行操作测得终止温度与起始温度差(t2﹣t1)分别为:①3.2℃②2.2℃③3.0℃,写出表示盐酸与NaOH溶液反应的中和热的热化学方程式 H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣51.8kJ/mol (小数点后保留一位小数)。
【答案】(1)温度计;
(2)偏小;偏小;
(3)相等;因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量,与酸碱的用量无关;
(4)H+(aq)+OH﹣ (aq)=H2O(l) ΔH=﹣51.8 kJ/mol。
【分析】(1)根据实验装置的功能和实验目的,判断缺少的仪器;
(2)根据铜的导热性以及分次加入溶液对热量散失的影响,判断中和热的测定结果;
(3)根据中和热的定义,判断不同用量的酸碱对中和热的影响;
(4)根据实验数据计算反应放出的热量,并写出热化学方程式。
【解答】解:(1)该实验需要测定反应放出的热量,缺少的一种玻璃仪器是温度计,
故答案为:温度计;
(2)如果改用铜质搅拌器,部分热量经铜导热而损耗,求得的中和热ΔH偏小,分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中,导致有部分热量散失,测定的最高温度偏小,温度差偏小,测定ΔH偏小,
故答案为:偏小;偏小;
(3)改用60mL 0.50mol/L盐酸跟50mL 0.55mol/LNaOH溶液进行反应,生成水的量增多,所放出的热量偏高,但是中和热的均是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热,中和热相等,
故答案为:相等;因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量,与酸碱的用量无关;
(4)三次平行操作测得终止温度与起始温度差(t2﹣t1)分别为:①3.2℃②2.2℃③3.0℃,第②组舍去,温度差的平均值为3.1℃,50mL 0.50mol/L盐酸与50mL 0.55mol/LNaOH溶液进行中和反应生成水的物质的量为0.05L×0.5mol/L×2=0.025mol,溶液的质量为100mL×1g/mL=100g,则生成0.025mol水放出的热量为Q=m c △T=100g×4.18J/(g ℃)×3.1℃=1259.8J,即1.2598kJ,所以实验测得的中和热ΔH51.8kJ/mol,该反应的热化学方程式:H+(aq)+OH﹣ (aq)=H2O(l) ΔH=﹣51.8 kJ/mol,
故答案为:H+(aq)+OH﹣ (aq)=H2O(l) ΔH=﹣51.8 kJ/mol。
【点评】本题主要考查了中和热的测定实验、实验装置的分析、实验误差的分析以及热化学方程式的书写。解题时,需要从实验原理出发,结合实验数据进行计算,并注意实验操作对结果的影响。
24.(2025春 芙蓉区校级期末)Ⅰ.已知下列热化学方程式:①H2(g)O2(g)=H2O(l)ΔH=﹣285kJ mol﹣1,
②H2(g)O2(g)=H2O(g)ΔH=﹣241.8kJ mol﹣1,
③C(s)O2(g)=CO(g)ΔH=﹣110.5kJ mol﹣1,
④2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)ΔH=﹣787kJ mol﹣1,回答下列问题:
(1)写出C燃烧热的热化学方程式 C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=﹣393.5kJ mol﹣1 ;
Ⅱ.中和热是一类重要的反应热,也是化学研究的重要课题。已知强酸稀溶液与强碱稀溶液发生反应的热化学方程式为H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH1=﹣57.3kJ mol﹣1。
(2)下列各组试剂混合发生反应的离子方程式为H++OH﹣=H2O的是 AD (填序号)。
A.盐酸与氢氧化钠溶液 B.稀硫酸与氢氧化钡溶液
C.醋酸与氢氧化钠固体 D.硫酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液
E.氢氧化镁溶于稀盐酸
(3)若稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1mol H2O(l),则反应放出的热量 大于 (填“大于”“等于”或“小于”)57.3kJ,原因是 氢氧化钠固体溶解放热 。
Ⅲ.如图所示,某反应在不同条件下的反应历程分别为a、b。
(4)据图可判断出反应物的总键能 < (填“>”“<”或“=”,下同)生成物的总键能,则该反应的反应热ΔH < 0。
【答案】(1)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=﹣393.5kJ mol﹣1;
(2)AD;
(3)大于;氢氧化钠固体溶解放热;
(4)<;<。
【分析】(1)根据燃烧热的定义和已知热化学方程式,计算碳的燃烧热;
(2)根据中和热的定义和强酸强碱反应的特点分析;
(3)根据氢氧化钠固体溶解放热的性质,判断反应放出的热量与57.3 kJ的关系;
(4)根据反应历程图,判断反应物和生成物的键能关系,ΔH=反应物的总键能﹣生成物的总键能,进而判断反应热ΔH的正负。
【解答】解:(1)燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,故C燃烧热的热化学方程式为C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=﹣393.5kJ mol﹣1,
故答案为:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=﹣393.5kJ mol﹣1;
(2)A.HCl和NaOH均为强电解质,反应生成强电解质NaCl和水,可以用H++OH﹣=H2O表示,故A正确;
B.稀硫酸和氢氧化钡反应时除了生成水还生成硫酸钡沉淀,故B错误;
C.醋酸为弱酸,不能写成离子,故C错误;
D.硫酸氢钠在水溶液中电离得到、H+和Na+,与氢氧化钠反应生成水和强电解质硫酸钠,可以用H++OH﹣=H2O表示,故D正确;
E.氢氧化镁难溶于水,不能写成离子,故E错误;
故答案为:AD;
(3)氢氧化钠固体溶于水时也会放热,所以稀硫酸与氢氧化钠固体反应生成1mol H2O(l),反应放出的热量大于57.3kJ,
故答案为:大于;氢氧化钠固体溶解放热;
(4)据图可知该反应为放热反应,即ΔH<0,又因ΔH=反应物的总键能﹣生成物的总键能,故反应物的总键能<生成物的总键能,
故答案为:<;<。
【点评】本题主要考查了热化学方程式的书写、中和热的概念、反应热的计算以及反应历程图的分析。完成此题需要从题干中抽取有用的信息,结合已有的化学知识进行解题。掌握燃烧热、中和热的定义以及反应热与键能的关系是解题的关键。
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