1.1 化学反应中的热效应 第2课时 每课一练(苏教版选修4)
基础达标
1.丙烷是液化石油气的主要成分,常温下,1 mol C3H8燃烧放出的热量为2 217.8 kJ,则下列热化学方程式,正确的是( )
A.C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=+2 217.8 kJ·mol-1
B.C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 217.8 kJ·mol-1
C.C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 217.8 kJ·mol-1
D.15C3H8(g)+O2(g)CO2(g)+45H2O(l) ΔH=-443.6 kJ·mol-1
解析:1 mol C3H8在常温下燃烧放出热量2 217.8 kJ,此时生成的H2O为液态,即可知道该反应的热化学方程式为
C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2 217.8 kJ·mol-1,因而C正确。当方程式左右均除以5时,所得热化学方程式为
C3H8(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)
ΔH=-443.6 kJ·mol-1。因此D也正确。
答案:CD
2.已知2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;
CO(g)+ O 2(g) ====CO2(g) ΔH=-282.9 kJ·mol-1。
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量,同时生成3.6 g液态水,则原混合气体的H2和CO的物质的量之比( )
A.2∶1 B.1∶2 C.1∶1 D.2∶3
解析:设H2和CO的物质的量分别为x、y。
①x==0.2 mol
②y×282.9 kJ·mol-1+mol×571.6 kJ·mol-1=113.74 kJ。
由①②可知:
x∶y=1∶1,即y=0.2 mol。
答案:C
3.已知CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q1 kJ·mol-1
H2(g)+O 2(g)====H2O(g) ΔH=-Q2 kJ·mol-1
H2(g)+O 2(g)====H2O(l) ΔH=-12Q3 kJ·mol-1
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况),经完全燃烧后恢复到室温,则放出的热量为( )
A.0.4 Q1+0.05 Q3 B.0.4 Q1+0.05 Q3
C.0.4 Q1+0.1 Q3 D.0. 4 Q1+0.2 Q2
解析:设甲烷和氢气的物质的量分别为x、y,则①x∶y=4∶1;②(x+y)==0.5 mol。
则:x=0.4 mol y=0.1 mol。又因室温时,生成的H2O为液态。则放出的热量为
0.4Q1kJ+0.1 ×Q3 kJ=(0.4 Q1+0.05 Q3) kJ。
答案:B
4.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为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<ΔΗ3
C.ΔH1=ΔH2=ΔH3 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
解析:当稀醋酸电离时吸收热量,当浓硫酸稀释时放出热量,所以中和相同量的碱液时,放出的热量的关系是②>③>①。反应放热时,ΔH<0,且ΔH值越大放热越多,而ΔH越小放热越少。因此ΔH2<ΔH3<ΔH1。
答案:D
5.已知在25 ℃、101 kPa下,1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A.C8H18(l)+O2(g)====8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-48.40 kJ·mol-1
B.C8H18(l)+O2(g) ====8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol-1
C.C8H18(l)+O2(g) ====8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=+5 518 kJ·mol-1
D.C8H18(l)+O2(g) ====8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-48.40 kJ·mol-1
解析:据已知条件可知,在25 ℃ 1 大气压下燃烧1 mol C8H18放出的热量为114×48.40 kJ=5 518 kJ。因此、A、D被排除。又因在上述条件下,得液态水,放出热量ΔH<0,应选择B。
答案:B
6.现在CO、H2和CO2组成的混合气体116.8 L(标准状况),经完全燃烧后放出的总能量为867.9 kJ,并生成18 g液态水。已知2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;2CO(g)+O2(g) ====2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1。则燃烧以前混合气体中CO的体积分数最接近于 ( )
A.80% B.60% C.40% D.20%
解析:混合气体中H2的体积为
×22.4 L·mol-1=22.4 L
则n(CO)==2.06 mol
V(CO)=2 .06 mol×22.4 L·mol-1
CO的体积分数为≈40 %。
答案:C
7.已知H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。以下四个化学方程式其中反应热为57.3 kJ·mol-1的是( )
①H2SO4(aq)+2NaOH(aq) ====Na2SO4(aq)+2H2O(l) ②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) ==== BaSO4(s)+2H2O(l) ③HCl(aq)+NH3·H2O(aq) ====NH4Cl(aq)+H2O(l) ④CH3COOH(aq)+ NH3·H2O(aq) ====CH3COONH4(aq)+H2O(l)
A.①和② B.③ C.④ D.以上都不对
解析:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3 kJ·mol-1的含义是:在稀溶液中1 mol H+与1 mol OH-完全中和生成的H2O(l)为1 mol 时,放出热量57.3 kJ。所以题中所述四个反应均不符合条件。
答案:D
8.在25 ℃时1 g乙醇完全燃烧生成CO2和液态水时放热29.7 kJ,下列热化学方程式正确的是( )
A.CH3CH2OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=+1 367 kJ·mol-1
B.2CH3CH2OH(l)+6O2(g) ====4CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2 734 kJ·mol-1
C.2CH3CH2OH(l)+6O2(g)====4CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-1 367 kJ·mol-1
D.2CH3CH2OH(l)+6O2(g)====4CO2(g)+6H2O(l)ΔH=+2 734 kJ·mol-1
解析:乙醇燃烧是放热反应,ΔH<0,故A、D均不正确,当2 mol 乙醇完全燃烧时放出的热量为2×46 g×29.7 kJ·g-1=2 734 kJ。因此C错,B正确。
答案:B
综合运用
9.已知25 ℃、101 kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨)+O2(g)====CO2(g)
ΔH=-393.51 kJ·mol-1
C(金刚石)+O2(g)====CO2(g)
ΔH=-395.41 kJ·mol-1
据此判断,下列说法中正确的是 ( )
A.由石墨制备金刚石是吸热反应;石墨的能量比金刚石的低
B.由石墨制备金刚石是吸热反应;石墨的能量比金刚石的高
C.由石墨制备金刚石是放热反应;石墨的能量比金刚石的低
D.由石墨制备金刚石是放热反应;石墨的能量比金刚石的高
解析:由盖斯定律得石墨制金刚石的反应为C(石墨)+O2(g)====CO2(g)减去C(金刚石)+O2(g)====CO2(g),即C(石墨)====C(金刚石) ΔH=(-393.51 kJ·mol-1)-(-395.41 kJ·mol-1)=+1.91 kJ·mol-1因此反应是吸热反应,说明金刚石能量高于石墨的能量,石墨更稳定一些。A是正确的。
答案:A
10.溶质为11.2 g的KOH稀溶液与0.1 L 1.0 mol·L-1的H2SO4溶液反应可放出11.46 kJ的热量。下列能表示中和热的热化学方程式为( )
A.KOH(aq)+H2SO4(aq)====K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-11.46 kJ·mol-1
B.2KOH(aq)+H2SO4(aq) ====K2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=-114.6 kJ·mol-1
C.2KOH(aq)+H2SO4(aq) ====K2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=+114.6 kJ·mol-1
D.KOH(aq)+H2SO4(aq)====K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
解析:由题中条件可知,参加反应的n(KOH)==0.2 mol,n(H2SO4)=1.0 mol·L-1×0.1 L=0.1 mol。因而当2 mol KOH和1 mol H2SO4完全中和时,生成2 mol H2O放出热量为114.6 kJ·mol-1,故生成1 mol 水时放出57.3 kJ的热量,即中和热的数值。因此D选项正确。
答案:D
11.由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气,放热241.8 kJ。写出该反应的热化学方程式__________________。若1 g水蒸气转化成液态水放热2.5 kJ,则反应H2(g)+O 2(g) ====H2O(1)的ΔH=______________kJ·mol-1。
解析:本题主要考查热化学方程式的书写及燃烧热的求算。书写热化学方程式时注意:计量数改变时,ΔH也同等倍数地改变,故生成水蒸气时的热化学方程式写为
H2(g)+O2(g)====H2O(g)ΔH=-241.8 kJ·mol-1或2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)ΔH=-483.6 kJ·mol-1等多种形式。生成液态水时,ΔH变为-(241.8+2.5×18 kJ·mol-1)=-286 kJ·mol-1。
答案:H2(g)+O2(g)====H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1 -286 kJ·mol-1
12.50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液在如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中和热,回答下列问题:
中和热的测定
(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_______________________。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值_____________。(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸进行反应,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”),简述理由:________________________________________________________________________。
(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会_____________(填“偏大”“偏小”“无影响”)。
解析:(2)大烧杯上如不盖硬纸板,则会造成热量损失,测得的中和热数值偏小;(3)反应物的用量改变,放出的热量改变,但中和热数值不变(中和热指稀强酸和稀强碱反应生成1 mol H2O放出的热量,是定值);(4)氨水是弱碱,电离吸热,必然使放出的热量减少。
答案:(1)减小热量散失 (2)偏小 (3)不等 相等 因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O放出的热量,与酸碱的用量无关 (4)偏小
拓展探究
13.某石油液化气由丙烷和丁烷组成,其质量分数分别为80 %和20 %。C3H8(g)+5O2(g)====3CO2(g)+4H2O(g) ΔH(298 K)=-2 200 kJ·mol-1,2C4H10(g)+13 O2(g)====8CO2(g)+10 H2O(g) ΔH(298 K)=-5 800 kJ·mol-1。现有一质量为0.80 kg、容积为4.0 L的铝壶,将一壶20 ℃的水烧开需消耗0.056 kg石油液化气,试计算该燃烧的利用率。已知水的比热容为4.2 kJ·(kg·℃)-1,铝的比热容为0.88 kJ·(kg·℃)-1。
解析:由热化学方程式可知, 1 mol C3H8燃烧放出热量为2 200 kJ·mol-1,1 mol C4H10燃烧放出热量为2 900 kJ·mol-1,故可先计算液化气燃烧放出的热量。
Q放=×2 200 kJ·mol-1+×2 900 kJ·mol-1 =2 800 kJ。
再根据热量计算公式:Q吸=mcΔt=[4.0 L×1 kg·L-1×4.2 kJ·(kg·℃)-1+0.80 kg×0.88 kJ·(kg·℃)-1]×(100 ℃-20 ℃)=1 400 kJ。
所以,该燃烧利用率为×100%=50%。
答案:50%