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- 2021-07-08 发布
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课时作业2 热化学方程式 中和热的测定
时间:45分钟 满分:100分
一、选择题(每小题4分,共44分)
1.CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示,有关两者反应的说法正确的是( B )
A.该反应为吸热反应
B.CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量
C.反应的热化学方程式为:CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=+41 kJ/mol
D.1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ的热量
解析:从图中数据可以看出:该反应的ΔH<0,为放热反应,CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)所具有的总能量,反应的热化学方程式为:CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ/mol。
2.已知:H2(g)+F2(g)===2HF(g) ΔH=-270 kJ·mol-1,下列说法正确的是( C )
A.氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应
B.1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol 液态HF放出的热量小于270 kJ
C.在相同条件下,1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF气体的能量
D.该反应中的能量变化可用如图所示曲线来表示
9
3.根据热化学方程式:S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=a kJ·mol-1(a=-297.2)。分析下列说法,其中不正确的是( D )
A.S(s)在O2(g)中燃烧的反应是放热反应
B.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH=b kJ·mol-1,则a>b
C.1 mol SO2(g)所具有的能量低于1 mol S(s)与1 mol O2(g)所具有的能量之和
D.16 g固体硫在空气中充分燃烧,可吸收148.6 kJ的热量
解析:由题中条件可知:反应的热效应ΔH=a kJ·mol-1=-297.2 kJ·mol-1,可知该反应的正向反应为放热反应,故D错误。
4.下列说法正确的是( A )
A.相同条件下,如果1 mol 氢原子所具有的能量为E1,1 mol氢分子的能量为E2,则2E1>E2
B.热化学方程式前面的化学计量数代表分子个数
C.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH1,S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH2,则ΔH1<ΔH2
D.HI(g)H2(g)+I2(s) ΔH=-26.5 kJ/mol,由此可知1 mol HI在密闭容器中分解后可以放出26.5 kJ的能量
解析:A项,原子的能量很高,原子结合成分子时会释放一部分能量,正确;B项,热化学方程式前面的化学计量数代表的是分子的物质的量,而不是个数,错误。C项,气态的硫在反应时放出的热量要比固态的硫多,因此第二个反应放出热量数值较大;但由于放热反应符号为负,因此数值较大的ΔH反而较小。因此ΔH1>ΔH2,错误。D项,这个反应是一个可逆反应,也就是说无法进行完全。但热化学方程式中给出的数据是完全反应所放出的热量。在可逆反应中,由于反应不能完全进行,所以这个热量是达不到的,错误。
5.乙醇燃料是一种清洁的能源燃料。燃烧a g乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O,放出热量为Q kJ,经测定a g乙醇与足量Na反应能生成H2 5.6 L(标准状况),则乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的是( C )
A.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH(298 K)=-Q kJ·mol-1
9
B.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH(298 K)=-Q kJ·mol-1
C.C2H5OH(l)+O2(g)===CO2(g)+H2O(l)
ΔH(298 K)=-Q kJ·mol-1
D.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH(298 K)=-Q kJ·mol-1
解析:据化学方程式:
2C2H5OH+2Na===2C2H5ONa+H2↑
2 mol 22.4 L
n(C2H5OH) 5.6 L
n(C2H5OH)=0.5 mol,即0.5 mol C2H5OH完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的反应热为ΔH=-Q kJ/mol,C项正确。
6.下列热化学方程式书写正确的是( D )
A.500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=-38.6 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)
ΔH=+57.3 kJ·mol-1
C.2NO2===O2+2NO ΔH=+116.2 kJ·mol-1
D.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1
解析:A项中可逆反应不能进行到底,19.3 kJ的热量不是0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)的反应热;B项中HCl与NaOH的反应是一个中和反应,释放能量,ΔH<0;C项中没有注明NO2、O2和NO三种物质的状态;D项正确。
7.已知稀溶液中:①H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH1=-57.3 kJ·mol-1;②Ba(OH)2(aq)+H2SO4(aq)===BaSO4(s)+H2O(l) ΔH2。
下列结论正确的是( B )
A.中和反应的ΔH=-57.3 kJ·mol-1
B.ΔH2<ΔH1
C.ΔH2>ΔH1
D.中和热的数值与实际发生反应的酸碱量有关
9
解析:中和热是指稀溶液中强酸与强碱反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量,故其数值与实际发生反应的酸碱量无关,D项错误;-57.3 kJ·mol-1只与反应“H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)”相对应,并不是所有的中和反应的ΔH均为-57.3 kJ·mol-1,A项错误;从离子反应的角度上看,反应②相对于反应①多生成了BaSO4,故反应②放出的热量多于57.3 kJ·mol-1,B项正确,C项错误。
8.某同学通过实验测出稀盐酸与稀NaOH溶液(碱稍微过量)反应的中和热ΔH=-52.3 kJ·mol-1,造成这一结果的原因不可能是( B )
A.实验装置保温、隔热效果差
B.用量筒量取盐酸时仰视读数
C.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
D.用温度计测定盐酸初始温度后,直接测定氢氧化钠溶液的温度
解析:若装置保温、隔热效果差,会造成较多的热量损失,测得的反应热偏大,A项可能;仰视读数时,实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积,会导致放出的热量变多,此种情况下测得的ΔH<-57.3 kJ·mol-1,B项不可能;C项操作会导致较多的热量损失,C项可能;D项操作会导致测得的NaOH溶液的初始温度偏高,最后计算出的反应放出的热量比实际放出的热量少,D项可能。
9.将V1 mL 1.0 mol·L-1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。下列叙述正确的是( B )
A.做该实验时环境温度为22 ℃
B.NaOH溶液的浓度约为1.5 mol·L-1
C.该实验中需要使用环形玻璃搅拌棒在水平方向轻轻转动搅拌
D.该实验可用相同物质的量的氢氧化钠固体投入盐酸中测定中和热
解析:A.由图可知,加入5 mL盐酸时混合液的温度是22 ℃,故环境的温度应低于22 ℃,故A错误;B.恰好反应时参加反应的盐酸的体积是30 mL,由V1+V2=50
9
mL可知,消耗的氢氧化钠溶液的体积为20 mL,设恰好反应时氢氧化钠溶液中溶质的物质的量是n,
HCl + NaOH===NaCl+H2O
1 1
1.0 mol·L-1×0.03 L n
则n=1.0 mol·L-1×0.03 L=0.03 mol,所以浓度是=1.5 mol·L-1,故B正确;C.该实验中需要使用环形玻璃搅拌棒在上下方向轻轻转动搅拌,故C错误;D.该实验不可用相同物质的量的氢氧化钠固体投入盐酸中测定中和热,否则因NaOH溶解放热,使得测定数值偏高,故D错误。
10.下列有关中和热的说法正确的是( C )
A.表示中和热的热化学方程式为H+(l)+OH-(l)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol
B.准确测量中和热的实验过程中,至少需测定4次温度
C.测量中和热的实验过程中,环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替,则测量出的中和热数值偏小
D.已知2NaOH(aq)+H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ/mol,则该反应的中和热为114.6 kJ/mol
11.甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气):CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g),1 g CH4(g)完全反应可释放15.46 kJ的热量,下图中能表示该反应过程的能量变化的是( D )
解析:1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量,则1 mol CH4完全反应放出的热量为247.36 kJ,只有D项符合题意。
二、非选择题(56分)
9
12.(14分)(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,生成NOx等污染大气,其中生成NO的能量变化如图1所示,则图1中三种分子最稳定的是N2,图1中对应反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1。
(2)图2是NO2与CO反应转化为CO2和NO过程中的能量变化示意图,根据图2分析,若0.5 mol CO被氧化,该过程放出的热量Q=117 kJ。若该反应是可逆反应,在相同条件下将0.5 mol CO与1 mol NO2混合,则充分反应后放出的热量<(填“>”“<”或“=”)Q kJ。
(3)仿照图2的形式,在图3的坐标中绘制出N2(g)、O2(g)反应生成NO(g)的能量变化曲线。
答案:如图所示
解析:(1)键能越小,化学键断裂越容易;键能越大,物质越稳定。由图1可知1 mol N2变成氮原子、1 mol O2变成氧原子吸收的能量与氮原子和氧原子生成1 mol NO时释放出的能量,由此可求出N2(g)+O2(g)===2NO(g)的反应热:ΔH=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1。(2)由图2知,消耗1 mol CO时放出的热量为368
9
kJ-134 kJ=234 kJ,由此可得出答案;可逆反应中反应物不可能消耗完,因此放出的热量小于Q kJ。(3)作图时注意两点:生成物的总能量比反应物的高,过渡态的能量最高。
13.(12分)已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol,回答下列问题:
(1)用含20 g NaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出28.65 kJ的热量。
(2)用含2 mol H2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反应,此反应的中和热为57.3_kJ/mol。
(3)如果将(1)反应中的稀盐酸换成稀醋酸,反应放出的热量小于(填“大于”“小于”或“等于”)原来(1)放出的热量。
解析:(1)0.5 mol NaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5 mol×57.3 kJ/mol=28.65 kJ。(2)根据中和热的定义可知,中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关,中和热为57.3 kJ/mol。(3)因醋酸为弱酸,用NaOH中和时,需不断地电离出H+,而电离过程要吸收热量,故反应放出的热量会减小。
14.(14分)(1)已知葡萄糖完全燃烧生成1 g液态水时放出的热量为26.0 kJ,则葡萄糖完全燃烧的热化学方程式是C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 808 kJ/mol。
(2)已知2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 294.8 kJ/mol。
(3)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂H2O2,当它们混合时产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热,已知0.4 mol液态肼与足量H2O2反应生成氮气和水蒸气,放出256.65 kJ的热量。
①写出热化学方程式:N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.625 kJ/mol。
②已知H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44 kJ/mol,则16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时,放出的热量是408.812_5 kJ。
解析:(1)1 mol葡萄糖C6H12O6完全燃烧生成6 mol液态水,放热:×6 mol×18 g/mol=2 808 kJ,因此热化学方程式为C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l)
ΔH=-2 808 kJ/mol。(2)1 mol C2H2燃烧生成液态水和CO2,放热:×26 g=1 294.8 kJ,热化学方程式为:C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 294.8 kJ/mol。(3)1 mol液态肼与足量H2O2反应生成氮气和水蒸气,放热:×1 mol=641.625 kJ,热化学方程式为:N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-641.625 kJ/mol,16 g液态肼的物质的量为:=0.5 mol,燃烧生成水蒸气时放热:×0.5 mol=320.812 5 kJ,生成气态水2 mol,变为液态水放热:44
9
kJ×2=88 kJ,因此共放出热量:320.812 5 kJ+88 kJ=408.812 5 kJ。
15.(16分)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50 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。回答下列问题:
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量?确保盐酸被完全中和。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是C(填序号)。
A.沿玻璃棒缓慢倒入
B.分三次少量倒入
C.一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是D(填序号)。
A.用温度计小心搅拌
B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(4)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1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为ΔH1=ΔH2<ΔH3。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
序号实验
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
9
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=-51.8_kJ·mol-1(结果保留一位小数)。
(6)不能(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸,理由是H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀,沉淀的生成热会影响反应的反应热。
解析:(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和,常常使加入的一种反应物稍微过量一些。(2)为了减小热量损失,倒入NaOH溶液时应该一次迅速倒入。(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作:用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离,它们的中和热相同,稀氨水中的溶质是弱电解质,它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量,故放出热量的数值要小一些,ΔH大一些。(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。(6)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热,故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
9
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