1.1 化学反应中的热效应 每课一练(苏教版选修4)
夯基达标
1.下列变化,属于吸热过程的是( )
A.浓H2SO4溶于水 B.甲烷燃烧
C.CaO与水反应 D.Ba(OH)2晶体与NH4Cl反应
解析:变化既包括物理变化过程,又包括化学变化过程。
答案:D
规律总结:积累常见吸、放热物理过程,熟记常见吸、放热化学反应类型。
2.下列说法不正确的是( )
A.物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量
B.热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量,不表示分子的个数
C.所有的燃烧都是放热反应
D.热化学方程式中分子式前面的化学计量数可以是分数
解析:反应热指化学反应过程中,所吸收或放出的热量,不仅仅指放出的热量。
答案:A
3.沼气是一种能源,它的主要成分是CH4,0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时,放出445 kJ的热量,则下列热化学方程式正确的是( )
A.2CH4(g)+4O2(g)====2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g) ====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g) ====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1
解析:0.5 mol CH4完全燃烧生成二氧化碳和液态水时,放出445 kJ热量,即1 mol CH4完全燃烧生成二氧化碳和液态水时,放出890 kJ热量,根据热化学方程式的有关规定,要注明聚集状态,要标出热效应,故选C。
答案:C
4.在25 ℃、101 kPa下,1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ,下列热化学方程式正确的是( )
A.CH3OH(l)+O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+725.8 kJ·mol-1
B.2CH3OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452 kJ·mol-1
C.2CH3OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-725.8 kJ·mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+1 452 kJ·mol-1
解析:CH3OH燃烧的化学方程式为2CH3OH+3O2====2CO2+4H2O,1 g CH3OH燃烧放出22.68 kJ的热量,则2 mol CH3OH燃烧放出的热量为22.68 kJ×32×2=1 451.5 kJ≈1 452 kJ。
答案:B
5.已知化学反应2C(s)+O2(g)2CO(g),2CO(g)+O2(g)2CO2(g)都是放热反应,据此判断,下列说法中不正确的是(其他条件相同)( )
A.12 g碳所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量
B.56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
C.12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量
D.将一定质量的C燃烧,生成CO2比生成CO时放出的热量多
解析:对于放热反应,反应物的总能量一定高于生成物的总能量,C和CO的燃烧反应都是放热反应,C(s)+O2(g)CO2(g)必然是放热反应,12 g碳并不是反应物的全部。由于CCO放热,COCO2放热,所以CCO2比CCO放出的热量要多。
答案:A
6.已知:(1)H2(g)+O2(g)====H2O(g) ΔH1= a kJ·mol-1
(2)2H2(g)+O2(g)====2H2O(g) ΔH2= b kJ·mol-1
(3)H2(g)+O2(g)====H2O(l) ΔH3= c kJ·mol-1
(4)2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) ΔH4= d kJ·mol-1
下列关系式正确的是( )
A.a<c<0 B.b>d>0 C.2a=b<0 D.2c=d>0
解析:H2在O2中燃烧为放热反应,所以a、b、c、d都小于0,所以B、D不正确;据(1)(3)比较,(1)生成H2O(g),(3)生成H2O(l),所以a>c,A不正确;再比较(1)(2)两个方程式的化学计量数可知,ΔH随物质的物质的量的变化而变化,所以b=2a,C正确。
答案:C
7.在相同温度和压强下,将32 g硫分别在纯氧气中和空气中完全燃烧,令前者放出热量为Q1,后者放出热量为Q2,则关于Q1和Q2的相对大小正确的判断是( )
A.Q1=Q2 B.Q1>Q2 C.Q1<Q2 D.无法判断
解析:根据初中化学中学习硫的性质可知:硫在纯氧气中燃烧比在空气中旺、反应剧烈,结果是放出热量集中,产生温度较高,于是,得到结论B,这是把温度与热量混淆的结果。再仔细一些发现,硫是相同质量、相同状态,氧气也是相同质量及相同状态, 只有反应时剧烈程度不同,放热时间不同,产生温度不同,放热数值应是相同的,于是得到结论A。事实是相同的反应具有相同的能量,相同的生成物具有相同的能量,两种环境下反应时,反应物与生成物之间能量差别也是相同的。但能量是守恒的,这些能量并不一定完全以热量形式放出,第一种情况下反应剧烈,产生的“明亮的蓝紫色火焰”与第二种情况下产生的“微弱的淡蓝色火焰”相比较以光能形式释放的能量要多。所以以热量形式放出的能量就应较在空气中放出的热量少些。
答案:C
8.氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式分别为:
H2(g)+O2(g)====H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g) ====CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
C8H18(l)+O2(g) ====8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g) ====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最少的是( )
A.H2(g) B.CO(g) C.C8H18(l) D.CH4(g)
解析:本题主要考查化学反应中的能量变化。假设其质量皆为1 g,则它们放出的热量分别为:
H2:=142.9 kJ;
CO:=10.1 kJ;
C8H18:=48.4 kJ;
CH4:=55.64 kJ,显然本题答案为B。
答案:B
9.天然气、石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的,因此①可利用电解水的方法得到H2作能源,②可用酒精作能源,③砍伐树木作能源,④应开发太阳能、核能等新的能源。上述说法正确的是( )
A.只有① B.②和④ C.②和③ D.只有④
解析:酒精可用农副产品为原料生产,所以,用酒精作能源符合可持续发展战略,积极开发太阳能、核能等新的能源也是正确的。
答案:B
10.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=-57.3 kJ·mol-1。分别向1 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液中加入:①稀醋酸、②浓H2SO4、③稀硝酸,恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,它们的关系正确的是( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH2<ΔH1<ΔH3
C.ΔH1=ΔH2=ΔH3 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
解析:等物质的量的NaOH与稀CH3COOH、浓H2SO4、稀HNO3恰好反应生成等物质的量的水,若不考虑物质的溶解热和弱电解质电离吸热,应放出相同的热量。但在实际反应中,浓H2SO4溶解放热,CH3COOH是弱电解质,电离要吸热,故选D。注意放热越多,ΔH越“负”。
答案:D
11.家用液化气中的主要成分之一是丁烷,当10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时,放出热量为5×105 kJ,试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式__________________________。
已知1 mol液态水汽化时需要吸收44 kJ的热量,则1 mol丁烷完全燃烧并生成气态水时放出的热量为_______________kJ。
解析:正确的热化学方程式有下列几个特点:
①要标明反应物和生成物的状态;
②放出热量的用“—”,吸收热量的用“+”;
③方程式里的化学计量数表示物质的物质的量。
2 mol丁烷完全燃烧放出的热量为
2×58×5×105 kJ/10×103=5.8×103 kJ
热化学方程式为
2C4H10(g)+13O2(g)====8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-5.8×103 kJ·mol-1
1 mol丁烷完全燃烧生成气态水放出的热量为
=2.680×103 kJ
答案:(1)2C4H10(g)+13O2(g)====8CO2(g)+10H2O(l) ΔH=-5.8×103 kJ·mol-1
(2)2.680×103
12.0.3 mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化硼和液态水放出649.5 kJ·mol-1热量,其热化学方程式为:_________________________;又已知H2O(l)=H2O(g) ΔH=44 kJ,则11.2 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是kJ。
解析:要求解本题,首先弄清两点:一是反应物的物质的量与热量成正比;二是标明反应物和生成物的聚集状态。据方程式中乙硼烷的物质的量计算出反应热ΔH的值并正确地表示在方程式后面,计算B2H6的燃烧热:
649.5 kJ÷0.3 mol=2 165 kJ·mol-1,所以热化学方程式表示为B2H6(g)+3O2(g)==== B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 165 kJ·mol-1。已知H2O(l)=H2O(g)吸收热量为44 kJ,据热化学方程式计算3 mol液态水吸热44 kJ×3=132 kJ,因而1 mol B2H6燃烧生成气态水时放出的热量为ΔH=-(2 165-132) kJ·mol-1=-2 033 kJ·mol-1,则标况下11.2 L B2H6完全燃烧生成气态水时放出的热量为2 033 kJ·mol-1×=1 016.5 kJ。
答案:B2H6(g)+3O2(g)====B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 165 kJ·mol-1 1 016.5
走近高考
13.(2005全国高考理综Ⅰ,13)已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是( )
A.2C2H2(g)+5O2(g)====4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-4b kJ·mol-1
B.C2H2(g)+O2(g)====2CO2(g)+H2O(l) ΔH=2b kJ·mol-1
C.2C2H2(g)+5O2(g) ====4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2b kJ·mol-1
D.2C2H2(g)+5O2(g) ====4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=b kJ·mol-1
解析:依据化学方程式意义,生成1 mol二氧化碳气体和液态水,放出热量b kJ,则生成4 mol二氧化碳和液态水,放出热量4b kJ,故选A。
答案:A
14.(2006天津高考理综,13)已知反应:①101 kPa时,2C(s)+O2(g)====2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq) ====H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
下列结论正确的是( )
A.碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol-1
B.①的反应热为221 kJ·mol-1
C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3 kJ·mol-1
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水,放出57.3 kJ热量
解析:1 mol C不完全燃烧生成CO放出热量=110.5 kJ,1 mol C完全燃烧生成CO2放出热量大于110.5 kJ,即C的燃烧热大于110.5 kJ·mol-1;反应①的反应热为-221 kJ·mol-1;稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol-1;醋酸是弱酸,与NaOH溶液中和生成1 mol水时放出的热量小于57.3 kJ。
答案:A
15.(2006江苏高考,8)下列各组热化学方程式中,化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)+O2(g)====CO2(g) ΔH1 C(s)+ O2(g) ====CO(g) ΔH2
②S(s)+O2(g) ====SO2(g) ΔH3 S(g)+O2(g) ====SO2(g) ΔH4
③H2(g)+ O2(g) ====H2O(l) ΔH5 2H2(g)+O2(g) ====2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g) ΔH7 CaO(s)+H2O(l) ====Ca(OH)2(s) ΔH8
A.① B.④ C.②③④ D.①②③
解析:碳与氧气反应放热,即ΔH1<0,ΔH2<0,CO再与O2作用时又放热,所以ΔH1<ΔH2;等量的固态硫变为气态硫蒸气时吸收热量,故在与O2作用产生同样多的SO2时,气态硫放出的热量多,即ΔH3>ΔH4;发生同样的燃烧反应,物质的量越多,放出的热量越多,故ΔH5>ΔH6;碳酸钙分解吸收热量,ΔH7>0,CaO与H2O反应放出热量,ΔH8<0,显然ΔH7>ΔH8。故本题答案为C。
答案:C
16.(2005北京高考理综,29)CO、CH4均为常见的可燃性气体。
(1)等体积的CO和CH4在相同条件下分别完全燃烧,转移的电子数之比是_____________。
(2)已知在101 kPa时,CO的燃烧热为283 kJ·mol-1。相同条件下,若2 mol CH4完全燃烧,生成液态水,所放出的热量为1 mol CO完全燃烧放出热量的6.30倍,CH4完全燃烧反应的热化学方程式是______________________________________。
(3)120 ℃、101 kPa下,a mL由CO、CH4组成的混合气体在b mL O2中完全燃烧后,恢复到原温度和压强。
①若混合气体与O2恰好完全反应,产生b mL CO2,则混合气体中CH4的体积分数为_____________(保留2位小数)。
②若燃烧后气体体积缩小了mL,则a与b关系的数学表示式是____________。
解析:(1)CO和CH4充分燃烧:
转移电子数之比为2∶8,即1∶4。
(2)1 mol CH4燃烧生成液态水,放出的热量为:=891 kJ,所以热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-891 kJ·mol-1。
(3)①设混合气体中CO、CH4的体积分别为x、y,
2CO + O2====2CO2
x x/2 x
CH4 + 2O2CO2+2H2O
y 2y y
有方程组:
求得:x=a,y=a
②CH4燃烧前后气体体积不变,则缩小mL都是由CO燃烧造成的,各物质的体积关系如下:
2CO + O2====2CO2 ΔV
2 1 1
mL mL mL
CH4 + 2O2CO2+2H2O
1 2
mL a mL
即混合气体中CO、CH4均为mL,要保证这些气体全部燃烧,至少需要O2mL,也就是b≥。
答案:(1)1∶4
(2)CH4(g)+2O2(g)==== CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-891 kJ·mol-1
(3)①0.33 ②b≥