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- 2021-07-05 发布
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课时分层作业(四)
(建议用时:40分钟)
[基础达标练]
1.下列关于反应热的说法正确的是( )
A.当ΔH为“-”时,表示该反应为吸热反应
B.已知C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热为-110.5 kJ·mol-1,说明C的燃烧热为110.5 kJ/mol
C.反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关
D.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关
D [A中ΔH为“+”时,反应为吸热反应,错误;B中生成物为CO,不是C的燃烧热,错误;C中反应热的大小与反应物和生成物的能量有关,错误;D为盖斯定律,正确。]
2.液态水分解生成H2和O2可通过下列途径来完成:
已知:氢气的燃烧热为286 kJ/mol,则ΔH2为( )
A.+330 kJ/mol B.-330 kJ/mol
C.+242 kJ/mol D.-242 kJ/mol
C [由盖斯定律可知ΔH1+ΔH2=+286 kJ/mol,ΔH2=+286 kJ/mol-ΔH1=+286 kJ/mol-(+44 kJ/mol)=+242 kJ/mol。]
3.肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示。
已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、O===O 为500、N—N为154,则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )
A.194 B.391
C.516 D.658
B [由图知N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH1=-534 kJ·mol-1,设断裂1 mol N—H键所需的能量为x kJ,则ΔH1=ΔH3+ΔH2,ΔH3=ΔH1-ΔH2=-534 kJ·mol-1+2 752 kJ·mol-1=+2 218 kJ·mol-1,即N2H4(g)+O2(g)===2N(g)+4H(g)+2O(g)需要吸收2 218 kJ能量,1 mol N2H4中含有1 mol N—N键和4 mol N—H键,故154 kJ+4x kJ+500 kJ=2 218 kJ,得x=391,B项正确。]
6
4.S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。
已知:①S(单斜,s)+O2(g)===SO2(g)
ΔH1=-297.16 kJ·mol-1
②S(正交,s)+O2(g)===SO2(g)
ΔH2=-296.83 kJ·mol-1
③S(单斜,s)===S(正交,s) ΔH3
下列说法正确的是( )
A.ΔH3=+0.33 kJ·mol-1
B.单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应
C.S(单斜,s)===S(正交,s) ΔH3<0,正交硫比单斜硫稳定
D.S(单斜,s)===S(正交,s) ΔH3>0,单斜硫比正交硫稳定
C [根据盖斯定律得③=①-②,则ΔH3=ΔH1-ΔH2=-0.33 kJ·mol-1,说明反应③为放热反应,单斜硫的能量比正交硫高,正交硫更稳定。]
5.已知葡萄糖的燃烧热是2 804 kJ/mol,当它氧化生成1 g水时放出的热量是( )
A.26.0 kJ B.51.9 kJ
C.155.8 kJ D.467.3 kJ
A [ kJ≈26.0 kJ。]
6.已知:Fe2O3(s)+C(s)===CO2(g)+2Fe(s) ΔH1=+234.1 kJ/mol
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ/mol
则2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是( )
A.-824.4 kJ/mol B.-627.6 kJ/mol
C.-744.7 kJ/mol D.-169.4 kJ/mol
A [根据盖斯定律,由第二个方程式乘以再减去第一个方程式可得2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s),则ΔH=ΔH2-ΔH1=-824.4 kJ/mol。]
7.相同温度时,下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示,则( )
①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1;
②2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2=+Q2 kJ·mol-1
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2
C.2Q10,故Q2>2Q1。]
6
8.① CH4(g) +4NO2(g) ===4NO(g) +CO2(g) +2H2O(g);ΔH = -574 kJ·mol-1;
②CH4(g) +4NO(g) ===2N2(g) +CO2(g) +2H2O(g);ΔH = - 1 160 kJ·mol-1。 下列错误的是( )
A.等物质的量的CH4在反应①、②中转移电子数相同
B.由反应①可知:CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l);ΔH>-574 kJ·mol-1
C.4NO2(g)+2N2(g)===8NO(g);ΔH=+586 kJ·mol-1
D.若用标准状况下4.48 L CH4把NO2还原为N2,整个过程中转移的电子总数为1.6 mol
B [等物质的量的甲烷参加反应都转化成CO2,因此转移电子物质的量相等,故说法A正确;气态水转化成液态水是放热过程,因此ΔH<
-574 kJ·mol-1,故说法B错误;①-②得出:4NO2(g)+2N2(g)===8NO(g) ΔH=1160-574 kJ·mol-1=+586 kJ·mol-1,故说法C正确;①+②得出:CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),转移电子物质的量为4.48×8/22.4 mol=1.6 mol,故说法D正确。]
9.已知:Cu(s)+2H+(aq)===Cu2++H2(g) ΔH=+64.39 kJ·mol-1,2H2O2(l) ===2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ·mol-1,H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.84 kJ·mol-1。在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于( )
A.-319.68 kJ·mol-1 B.-417.91 kJ·mol-1
C.+546.69 kJ·mol-1 D.-448.46 kJ·mol-1
A [给已知三个热化学方程式分别编号为①、②、③,由盖斯定律①+×②+③得:Cu(s)+2H+(aq)+H2O2(l)===Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH=+64.39
kJ·mol-1-×196.46 kJ·mol-1-285.84 kJ·mol-1=-319.68 kJ·mol-1,A项正确。]
10.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量变化示意图,请写出N2和H2反应的热化学方程式:___________________________________。
(2)已知化学键键能是形成或断裂1 mol化学键放出或吸收的能量,单位为kJ·mol-1。已知:
化学键
H—H
N≡N
6
键能/kJ·mol-1
435
943
试根据表中及(1)的图中数据计算N—H键的键能为________kJ·mol-1。
(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。例如:
4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)
ΔH1=-a kJ·mol-1 ①
N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH2=-b kJ·mol-1 ②
若1 mol NH3还原NO至N2,则该反应过程中的反应热ΔH3=________ kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。
[解析] (1)由图像可知,该反应为放热反应,且生成1 mol NH3(g)时,放出的热量为(300-254)kJ=46 kJ,故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。
(2)设N—H键的键能为x,故反应热ΔH=-92 kJ·mol-1=(3×435+943)kJ·mol-1-6x,x=390 kJ·mol-1。
(3)利用盖斯定律,由①-②×3可得:4NH3(g)+6NO(g)===5N2(g)+6H2O(g),故其反应热ΔH=(3b-a)kJ·mol-1,故1 mol NH3还原NO至N2,反应热ΔH3=(3b-a)/4 kJ·mol-1。
[答案] (1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
(2)390 (3)(3b-a)/4
[能力提升练]
11.室温下将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1>ΔH3
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
C [虚拟路径为,故ΔH1=ΔH2+ΔH3。]
12.CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。已知:
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)
ΔH2=b kJ·mol-1
③2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则反应CO2(g)+CH4(g)===2CO(g)+2H2(g)的ΔH可表示为( )
6
A.(a+2b-c)kJ·mol-1
B.(a+b-2c)kJ·mol-1
C.(2a+2b-c)kJ·mol-1
D.(a+2b-2c)kJ·mol-1
D [根据盖斯定律,①+2×②-2×③可得:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=(a+2b-2c) kJ·mol-1。]
13.已知:①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-Q1;
②H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH2=-Q2;
③H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH3=-Q3。
常温下取体积比为4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(已折合成标准状况),经完全燃烧恢复到常温,放出的热量是 ( )
A.0.4Q1+0.05Q2 B.0.4Q1+0.1Q2
C.0.4Q1+0.05Q3 D.0.4Q1+0.1Q3
D [标准状况下,11.2 L混合气体中,n(CH4)=×0.5 mol=0.4 mol,则n(H2)=0.1 mol,由于完全燃烧恢复到常温时,水为液体,因此H2燃烧放出的热量应按反应③进行计算,结果为0.4Q1+0.1Q3。]
14.氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol-1 ①
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol-1 ②
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1。
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法,CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_________________________________。
(2)若在相同温度下,1 mol H2O按下列两种途径转化为氢原子与氧原子。
则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者之间的关系是________。
[解析] (1)由①×2-②即可得出CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ·mol-1。(2)由盖斯定律可知ΔH3=ΔH1+ΔH2。
[答案] (1)CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ·mol-1
(2)ΔH3=ΔH1+ΔH2
15.红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g),反应过程中的能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol 产物的数据)。
6
根据图像回答下列问题:
(1)P(s)和Cl2(g)反应生成PCl3(g)的热化学方程式是
_____________________________________________________________。
(2)PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2(g)的热化学方程式是
______________________________________________________________。
(3)P(s)和Cl2(g)分两步反应生成1 mol PCl5(g)的ΔH3=________,P(s)和Cl2(g)一步反应生成1 mol PCl5(g)的ΔH4________(填“大于”“小于”或“等于”)ΔH3。
[解析] (1)联系图像找出生成1 mol PCl3(g)时放出的热量为306 kJ。(2)联系图像分析出PCl3(g)和Cl2(g)生成1 mol PCl5(g)时放出93 kJ的热量,则1 mol PCl5(g)分解为PCl3(g)和Cl2(g)时应吸收93 kJ的热量。(3)根据盖斯定律可知由P(s)和Cl2(g)生成1 mol PCl5(g)的ΔH3=ΔH1+ΔH2=-399 kJ·mol-1,不管该反应是一步完成还是分几步完成,反应的热效应不变。
[答案] (1)Cl2(g)+P(s)===PCl3(g) ΔH=-306 kJ·mol-1 (2)PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93 kJ·mol-1 (3)-399 kJ·mol-1 等于
6
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