高二化学人教版选修4第一章化学反应与能量综合练习（含详解）

高二选修四化学周练
1．已知：2H2(g) +O2(g)＝2H2O(g) ΔH =－483.6 kJ?mol-1

下列说法不正确的是(　 　)
A．该反应可作为氢氧燃料电池的反应原理 B．破坏1mol H-O键需要的能量是463.4 kJ
C．H2O(g)＝H2(g) +1/2O2(g) ΔH = +241.8 kJ?mol-1 D．H2(g)中的H-H键比H2O(g)中的H-O键牢固
2．已知：2H2(g)＋ O2(g)=2H2O(l) ΔH＝－572 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3 695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　 　)
A．1∶2 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3
3．化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198?P—O：360?O=O：498，则反应P4(白磷)＋3O2=P4O6的反应热ΔH为 ( )

A．－1638 kJ·mol－1 B．＋ 638 kJ·mol－ C．－126 kJ·mol－1 D．＋126 kJ·mol－1
4．某有机物的结构简式为，则下列说法错误的是（　　 ）
A．该有机物的分子式为C12H12O4
B．1mol该有机物最多能与4mol H2反应
C．该有机物可与碳酸氢钠溶液反应放出CO2，生成2.24L CO2（标况下）需要0.1mol该有机物
D．该有机物可发生氧化、取代、加成和还原反应
5．反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(s)在2 L密闭容器中进行，经过4min，B减少了0.4 mol，则0～4min内此反应的平均速率为（　　 ）
A．v(A)=0.15 mol·L?1 B．v(B)=0.05 mol·L?1·s?1 C．v(C)=0.10 mol·L?1·min?1 D．v(D)=0.10 mol·L?1·min?1
6．100 mL 6 mol·L－1H2SO4跟过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的（　　 ）
A．碳酸钠固体 B．醋酸钠固体 C．硫酸钾固体 D．硝酸钠固体
7．已知：①H2O(g)=H2O(l)　 ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1
②C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1
③C2H5OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝－Q3 kJ·mol－1
若使23 g液态无水酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（　　 ）(单位：kJ)
A．Q1＋Q2＋Q3 B．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3
C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3 D．0.5(Q1＋Q2＋Q3)
8．按要求完成下列问题：
(1)在1.01×105 Pa时，4 g氢气在O2中完全燃烧生成液态水，放出572 kJ的热量，则H2的燃烧热的ΔH=__________。
(2)在1.01×105 Pa时，16 g S在足量的氧气中充分燃烧生成二氧化硫，放出148.5 kJ的热量，则S燃烧的热化学方程式为_________________________________________________________________。
(3)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和水。已知室温下1 g甲硅烷自燃放出44.6 kJ热量，其热化学方程式为____________________________________________________________。
9．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：

①用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；
②用另一量筒量取50mL0.55mol/L NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度；
③将NaOH溶液倒入小烧杯中，混合均匀，测得混合液最高温度。
回答下列问题：
(1) 写出该反应的热化学方程式（已知生成lmol液态水的反应热为－57.3kJ/mol）
________________________________________________________________________。
(2)现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________________________。
(3)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3，又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)，为了计算中和热，某学生实验记录数据如表：

实验序号 起始温度 终止温度
盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 20.0 20.2 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.4 20.6 23.6
4 20.1 20.3 26.9
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热?H____?????_____(结果保留一位小数)。
(4)如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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”)，所求中和热__________(填“相等、不相等”)。
(5)利用简易量热计测量室温下盐酸与氢氧化钠溶液中和反应的反应热，下列措施不能提高实验精度的是（ ）
A．利用移液管(精确至0.01 mL)代替量筒(精确至0.1 mL)量取反应液
B．快速将两溶液混合，匀速搅拌并记录最高温度
C．在内、外筒之间填充隔热物质，防止热量损失
D．用量程为500℃的温度计代替量程为100℃的温度
10．氮及其化合物在人们的生活经常出现
(1)汽车尾气中NO生成过程的能量变化示意图如下：

该条件下，1mol N2和1molO2完全反应生成NO，会_______________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
(2)一定温度下，在体积为0.5 L的恒容密闭容器中，氮的气态氧化物X和Y之间反应过程中各物质的物质的量与时间的关系如右图所示。
①该反应的化学反应方程式：____________________________________________________________。
②在0～3 min内，用Y表示的反应速率为___________________。
③下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是_____________(填字母)。
a．容器内压强不再发生变化 b．X的体积分数不再发生变化
c．容器内原子总数不再发生变化 d．相同时间内消耗nmolY的同时生成2nmol X
④反应达到平衡后，若降低温度，则υ(正)______，υ(逆)________。(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)反应 A(g)+3B(g)═2C(g)+3D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为：
①υ (A)=0.015mol (L?s)﹣1 ②υ (B)=0.09mol (L?s)﹣1
③υ (C)=2.4mol (L?min )﹣1 ④υ (D)=0.045mol (L?s)﹣1
该反应在四种不同情况下速率由大到小的顺序为(用序号填空)__________________________。
11．甲醇作为燃料，在化石能源和可再生能源时期均有广泛的应用前景。
I. 甲醇可以替代汽油和柴油作为内燃机燃料。
（1）汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知：25℃、101 kPa时，1 mol C8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出5518 kJ热量。该反应的热化学方程式为_________________________________________。
（2）已知：25℃、101 kPa时，CH3OH(l) + 3/2 O2(g) = CO2 (g) + 2H2O(l) Δ H＝-726.5 kJ/mol。相同质量的甲醇和辛烷分别完全燃烧时，放出热量较多的是_________。
（3）某研究者分别以甲醇和汽油做燃料，实验测得在发动机高负荷工作情况下，汽车尾气中CO的百分含量与汽车的加速性能的关系如右所示。





根据图信息分析，与汽油相比，甲醇作为燃料的优点是______________________________________________。
II. 甲醇的合成
（4）以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应的能量变化如下图所示。

① 补全上图：图中A处应填入______。
② 该反应需要加入铜－锌基催化剂。加入催化剂后，该反应的ΔH______（填“变大”“变小”或“不变”）。
（5）已知： CO(g)＋1/2 O2(g) = CO2(g) ΔH1＝-283 kJ/mol
H2(g)＋1/2 O2(g) = H2O(g) ΔH2＝-242 kJ/mol
CH3OH(g) + 3/2 O2(g) = CO2 (g) + 2H2O(g) ΔH3＝-676 kJ/mol
以CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇的反应为CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) 。该反应的ΔH为_________ kJ/mol。
高二化学周练一参考答案
1. 【答案】D 【解析】A. 该反应是氧化还原反应，可以用作氢氧燃料电池的原理，A正确；
B. 根据题中的热化学方程式得：ΔH=2EH-H+EO-O-4EH-O，EH-O==463.4kJ·mol-1，B正确；
C. 根据盖斯定律得：H2O(g)＝H2(g) + 1/2O2(g) ΔH = +241.8 kJ?mol-1，C正确；
D. 由题知，H-H键键能为436 kJ·mol-1，H-O键键能为463.4 kJ·mol-1，H-O键 键能更大，所以H-O键更牢固，D错误；
故合理选项为D。
2. 【答案】B 【详解】H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，其物质的量为5mol，其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，实验测得反应放热3 695 kJ。设H2与CH4的物质的量分别为x和（5mol-x），则0.5x572 kJ·mol－1+（5mol-x）890 kJ·mol－1=3 695 kJ，解之得，x=1.25mol，（5mol-x）=3.75mol，原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是1∶3，故选B。
3. 【答案】A 【详解】各化学键键能为：P-P 198kJ?mol-1、P-O 360kJ?mol-1、O=O 498 kJ?mol-1，
反应热的焓变：△H=反应物总键能-生成物总键能，则反应P4（白磷）+3O2=P4O6的反应热为：△H=6×198kJ?mol-1+3×498kJ?mol-1-12×360kJ?mol-1=-1638kJ?mol-1，
答案选A。
4. 【答案】B 【解析】A．由结构简式可知有机物的分子式为C12H12O4，故A正确；
B．能与氢气发生加成反应的为碳碳双键、苯环和醛基，则1mol该有机物最多能与5mol H2反应，故B错误；
C．只有羧基与碳酸氢钠反应，则0.1mol有机物可生成0.1mol二氧化碳，体积为2.24L，故C正确；
D．含有碳碳双键、醛基，可发生加成、氧化、还原反应，含有羧基，可发生取代反应，故D正确。
故选：B。
5. 【答案】C 【解析】反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(s)在2 L密闭容器中进行，经过4min，B减少了0.4 mol，则用物质B表示0～4min内此反应的平均速率为。
【详解】
A. 化学反应速率的单位为或，故A错误；
B. 由分析可知，，故B错误；
C. ，故C正确；
D. D为固体，无法计算其浓度，故无法用其表示化学反应速率，故D错误；
故答案选C。
6. 【答案】B 【解析】根据反应的实质为Zn+2H+═Zn2++H2↑，Zn过量时，为了减缓反应速率，但又不影响生成氢气的总量，则减小氢离子的浓度但不能改变氢离子的物质的量。
A项、碳酸钠与稀硫酸反应生成CO2、水和硫酸钠，减少了溶液中氢离子的物质的量和浓度，反应速率降低，但生成的氢气也减少，故A错误；
B项、醋酸钠与稀硫酸反应生成醋酸和硫酸钠，醋酸为弱酸，溶液中氢离子浓度减小，反应速率降低，但与锌反应的氢离子物质的量没有变化，生成氢气的总量没有变化，故B正确；
C项、硫酸钾固体溶于稀硫酸，溶液中氢离子的物质的量和浓度均不变，反应速率和生成氢气的总量都没有变化，故C错误；
D项、加入硝酸钠固体，NO3-在酸性条件下表现强氧化性，与锌反应生成一氧化氮得不到氢气，故D错误；
故选B。
7. 【答案】B 【解析】由盖斯定律，①×3+③-②得到反应C2H5OH（l）+3O2（g）＝2CO2（g）+3H2O（l），则△H=3ΔH1+ΔH3—ΔH2＝－（3Q1-Q2+ Q3）kJ/mol，23g酒精物质的量为=0.5mol，则23g酒精完全燃烧生成液态水放出的热量为（1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3） kJ，故选B。
8. 【答案】-286 kJ·mol-1 S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-297 kJ·mol-1 SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)　ΔH=-1 427．2 kJ·mol-1
【解析】根据燃烧热的概念计算燃烧热；根据题干信息书写热化学方程式。
(1)燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，4 g氢气放出572 kJ的热量，则1molH2的燃烧放出的热量为572 kJ/2=286kJ，所以ΔH=-286 kJ·mol-1，
故答案为：-286 kJ·mol-1；
(2)16 g S燃烧放出148.5 kJ的热量，则1molS燃烧放出的热量为148.5 kJ×2=297 kJ，则S燃烧的热化学方程式为：S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-297 kJ·mol-1，
故答案为：S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-297 kJ·mol-1；
(3)1 g甲硅烷自燃放出44.6 kJ热量，则1mol甲硅烷自燃放出44.6 kJ×32=1 427.2 kJ 热量,其热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)　ΔH=-1 427.2 kJ·mol-1，
故答案为：SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)　ΔH=-1 427.2 kJ·mol-1。
9. 【答案】HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol △H1=△H2＜△H3 -51.8kJ/mol 不相等 相等 D
【解析】
（1）稀强酸、稀强碱反应生成1mol液态水时放出57.3kJ的热量，反应的热化学方程式为：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol；
(2)NaOH、Ca（OH）2都属于强碱，一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和1L 1mol?L-1的稀盐酸恰好完全反应放热57.3kJ；一水合氨是弱电解质，存在电离平衡，电离过程是吸热程，稀氨水和1L 1mol?L-1的稀盐酸恰好完全反应放热小于57.3kJ，放热反应的?H<0，所以△H1=△H2＜△H3；
(3)第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.1℃，反应后温度为：23.2℃，反应前后温度差为：3.1℃；第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.3℃，反应后温度为：23.4℃，反应前后温度差为：3.1℃；第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.5℃，反应后温度为：23.6℃，反应前后温度差为：3.1℃；第4次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.2℃，反应后温度为：26.9℃，反应前后温度差为：6.7℃，误差太大，舍去；则实验中平均温度差为3.1℃，50mL的0.50mol/L盐酸与50mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液的质量和为m=100mL×1g/cm3=100g，c=4.18J/(g?℃)，代入公式Q=cm△t得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J/(g?℃)×100g×3.1℃=12958J=1.2958kJ，即生成0.025mol的水放出热量为：1.2958kJ，所以生成1mol的水放出热量为1.2958kJ×=51.8kJ，即该实验测得的中和热△H=-51.8kJ/mol；
（4）如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，生成水的量增多，所放出的热量增多，但是中和热是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热，与酸碱的用量无关，测得中和热数值相等，故答案为：不相等；相等；
（5）A、提高所用试剂量的准确度可提高测量反应热的精确度；
B、能减少热量散失，可提高实验精度；
C、能减少热量散失，可提高实验精度；
D、温度计用500℃量程，最小刻度变大，测定温度不准确，使实验精度降低。
答案选D。
10. 【答案】吸收 183 2X?Y 0.2mol/(L·min) ab 减小 减小 ②>③>①=④
【解析】(1)若断键吸收的总能量大于成键放出的总能量为吸热反应，反之为放热反应；
(2) ①反应物的物质的量逐渐减少，生成物的物质的量逐渐增多，根据物质的量的变化判断计量数之间的关系；
②根据 计算以气体Y表示的平均反应速率；
③根据平衡标志判断是否达到平衡状态。
④降低温度反应速率一定减小；
(3)根据反应速率之比等于化学计量数之比判断。
【详解】
(1)根据图示，断键吸收的总能量是945 kJ +498 kJ =1443kJ，成键放出的总能量为2mol×630 kJ/mol=1260 kJ，放出的能量小于吸收的能量，所以1mol N2和1molO2完全反应生成NO，会吸收1443kJ-1260kJ=183kJ的能量；
(2) ①由图象可知， Y的物质的量逐渐增多，X的物质的量逐渐减少，则X为反应物，Y为生成物，在相等的时间内X、Y的物质的量变化之比为0.6:0.3=2:1，所以反应方程式应为：2X?Y；
②根据0.2mol/(L·min)；
③a．2X?Y反应前后气体物质的量是变量，在恒容容器中总压强是变量，总压强不再发生变化一定平衡，故选a；
b．X的体积分数不再发生变化，说明X的浓度不再变化，一定达到平衡状态，故选b；
c．根据质量守恒，原子总数是恒量，容器内原子总数不再发生变化，不一定平衡，故不选c；
d．相同时间内消耗nmolY的同时生成2nmol X，都是逆反应速率，不能推出正逆反应速率相等，不一定平衡，不选d；
④降低温度反应速率减小，所以反应达到平衡后，若降低温度，则υ(正)减小，υ(逆)减小；
(3) ①υ (A) ÷1=0.015mol (L?s)﹣1÷1=0.015mol (L?s)﹣1；
②υ (B) ÷3=0.09mol (L?s)﹣1÷3=0.03mol (L?s)﹣1
③υ (C) ÷2=2.4mol (L?min )﹣1÷2=1.2mol (L?min )﹣1=0.02 mol (L?s)﹣1
④υ (D) ÷3=0.045mol (L?s)﹣1÷3=0.015mol (L?s)﹣1；速率由大到小的顺序为②>③>①=④。
11. 【答案】C8H18(l) ＋ 25/2O2(g)＝8CO2(g) ＋ 9H2O(l) ΔH＝-5518 kJ/mol C8H18 汽车的加速性能相同的情况下，CO排放量低，污染小 1 mol CO2(g) + 3 mol H2(g) 不变 -91
【解析】
(1)根据书写热化学反应方程式的方法书写；
(2)假设质量均为1g，计算出1g CH3OH和1g辛烷完全燃烧放出的热量，再判断；
(3)根据图像可知，甲醇作为燃料时，根据汽车的加速性能与 CO排放量的关系分析解答；
(4)①CO2(g)和H2(g)为原料生成1mol甲醇和1mol水，根据质量守恒分析解答；②根据催化剂与焓变的关系判断；
(5)根据盖斯定律分析解答。
【详解】
(1)在25℃、101 kPa时，1 mol C8H18(l)完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，放出5518 kJ热量，所以其热化学反应方程式为：C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=-5518 kJ?mol-1，故答案为：C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=-5518 kJ?mol-1；
(2)假设质量均为1g，则1g CH3OH完全燃烧放出的热量==22kJ，1g辛烷完全燃烧放出的热量==48kJ，相同质量的甲醇和辛烷分别完全燃烧时，放出热量较多的是C8H18(或辛烷)，故答案为：C8H18(或辛烷)；
(3)根据图像可知，汽车的加速性能相同的情况下，甲醇作为燃料时CO排放量低，污染小，故答案为：汽车的加速性能相同的情况下，CO排放量低，污染小；
(4)①以CO2(g)和H2(g)为原料合成甲醇，反应生成1mol甲醇和1mol水，根据质量守恒，需要1mol二氧化碳和3mol氢气，因此图中A处应填入1 mol CO2(g) + 3 mol H2(g)，故答案为：1 mol CO2(g) + 3 mol H2(g)；
②加入催化剂，不能改变反应的焓变，因此Δ H不变，故答案为：不变；
(5)①CO(g)＋1/2 O2(g) =CO2(g) Δ H1＝-283 kJ/mol ，②H2(g)＋1/2 O2(g) = H2O(g) Δ H2＝-242 kJ/mol，③CH3OH(g) + 3/2 O2(g) =CO2 (g) + 2H2O(g) Δ H3＝-676 kJ/mol，根据盖斯定律，将①+②×2-③，得：CO(g) + 2H2(g) =CH3OH(g) ΔH=(-283 kJ/mol)+(-242 kJ/mol)×2-(-676 kJ/mol)=-91 kJ/mol，故答案为：-91。