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文档介绍
高考章节测试化学反应与能量的变化
第一节 化学反应与能量的变化 1. 下列既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是( ) A.铝片与稀盐酸反应 B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C.灼热的炭与水蒸气的反应 D.甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应 2.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 B.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 452 kJ/mol C.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-725.8 kJ/mol D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+1 452 kJ/mol 3.下列有关热化学方程式的叙述正确的是( ) A.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol,则氢气的燃烧热为241.8 kJ/mol B.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定 C.含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,则表示该反应中和热的化学方程式为: NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ/mol D.已知2C(s)+2O2(g)===2CO2(g) ;ΔH1,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ;ΔH2,则ΔH1>ΔH2 4.已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-571.6 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∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3 5.已知相同条件下: 4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) ΔH1 2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) ΔH2 SiO2(s)+CaO(s)===CaSiO3(s) ΔH3 4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)===3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) ΔH 用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH,ΔH= ________________________________________________________________________。 解析:设题中4个方程式按顺序分别为①②③④根据盖斯定律可知④=①+3×②+ 18×③,则推知:ΔH=ΔH1+3ΔH2+18ΔH3。 答案:ΔH1+3ΔH2+18ΔH3 6.将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+ H2O(g)CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为: C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol-1 CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1 请回答: (1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式: _______________________。 (2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多 的热量”;乙同学根据盖斯定律作出下列循环图: 并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。 请分析:甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”);判断的理由是 _______。 (3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点 __________。 (4)水煤气不仅是优良的气体燃料,也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下 可以合成:①甲醇 ②甲醛 ③甲酸 ④乙酸。试分析当CO和H2按1∶1的体积比 混合反应,合成上述________(填序号)物质时,可以满足“绿色化学”的要求,完全利 用原料中的原子,实现零排放 一、选择题 1.下列对化学反应的认识错误的是( ) A.会引起化学键的变化 B.会产生新的物质 C.必然引起物质状态的变化 D.必然伴随着能量的变化 2.化学反应中的能量变化,通常表现为热量的变化,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 要吸收热量,在化学上叫做吸热反应。其原因是( ) A.反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量 B.反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量 C.在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应 D.在化学反应中需要降温的反应就是放热反应 3.已知25℃、101 kPa时,乙烯和乙炔(C2H2)燃烧的热 化学方程式分别为C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411 kJ·mol-1 2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-2 600 kJ·mol-1 又知燃烧时火焰的温度乙炔高于乙烯。据此,下列说法不正确的是( ) A.物质的燃烧热越大,火焰温度越高 B.相同条件下等体积乙烯和乙炔完全燃烧时,乙炔放热较少 C.25℃、101 kPa时,1 mol乙烯完全燃烧生成气态产物时,放出的热量小于1 411 kJ D.乙炔的燃烧热为1 300 kJ·mol-1 4. 下列关于热化学反应的描述中正确的是( ) A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1 B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+ 2×283.0 kJ·mol-1 C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 5.下列有关H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol的离子反应的说法正确的 是( ) A.代表所有的酸碱中和反应 B.反应物一定是强酸与强碱 C.强酸与强碱的中和反应都可以这样表示 D.代表稀的强酸与稀的强碱反应生成1 mol液态水时,放出热量57.3 kJ 6.已知下列热化学方程式:Zn(s)+O2(g)===ZnO(s) ΔH1 Hg(l)+O2(g)===HgO(s) ΔH2,则Zn(s)+HgO(s)===Hg(l)+ZnO(s) ΔH3,ΔH3的值为( ) A.2ΔH2-ΔH1 B.2ΔH1-ΔH2 C.ΔH1-ΔH2 D.ΔH2-ΔH1 7.化学反应N2+3H2===2NH3的能量变化如右图所示, 该反应的热化学方程式是( ) A.N2(g)+3H2(g)===2NH3(l) ΔH=2(a-b-c)kJ·mol-1 B.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=2(b-a)kJ·mol-1 C. N2(g)+H2(g)===NH3(l) ΔH=(b+c-a)kJ·mol-1 D. N2(g)+H2(g)===NH3(g) ΔH=(a+b)kJ·mol-1 8.已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ, 且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ,水蒸气中1 mol H—O键形成时 放出热量463 kJ,则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为( ) A.920 kJ B.557 kJ C.436 kJ D.188 kJ 9. 白磷与氧气可发生如下反应:P4+5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量 分别为:P—P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、P=O c kJ·mol-1、O=O d kJ·mol-1。 根据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是( ) A.(6a+5d-4c-12b)kJ·mol-1 B.(4c+12b-6a-5d)kJ·mol-1 C.(4c+12b-4a-5d)kJ·mol-1 D.(4a+5d-4c-12b)kJ·mol-1 10.已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol Na2O2(s)+CO2(g)===Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-226 kJ/mol 根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是( ) A.CO的燃烧热为283 kJ B.右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系 C.2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-452 kJ/mol D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时,电子转移数为6.02×1023 二、非选择题 11.如果1个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反 应热是相同的,这个规律称为盖斯定律。据此回答下列问题: (1)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯 (C3H6)。 丙烷脱氢可得丙烯。 已知:C3H8(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g) ΔH1=+156.6 kJ·mol-1 CH3CH=CH2(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g) ΔH2=+32.4 kJ·mol-1 则相同条件下,丙烷脱氢得丙烯的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)已知:Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)+10H2O(g) ΔH1=+532.36 kJ·mol-1 Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g) ΔH2=+473.63 kJ·mol-1 写出Na2CO3·H2O(s)脱水反应的热化学方程式 ________________________________________________________________________。 12.美国东部时间2009年2月10日上午11时55分,美 国“铱星33”卫星与俄罗斯已报废的“宇宙2251”卫星在西伯利亚上空发生相撞。 美方称,卫星相撞时,燃烧罐中装有的约453 kg联氨(N2H4)可能发生泄漏,对太空 造成污染。 (1)联氨是航天飞船常用的高能燃料。可用氨和次氯酸钠按一定物质的量之比混合反 应 生成联氨、氯化钠和水,该反应的氧化产物是________。也可以采用尿素[CO(NH2)2] 为原料制取联氨,方法是在高锰酸钾催化剂存在下,尿素和次氯酸钠、氢氧化钠溶液 反应生成联氨、另外两种盐和水,写出其反应的化学方程式 _______________________________________________________________________。 (2)火箭推进器中分别装有联氨和过氧化氢,当它们混合时即产生气体,并放出大量的 热。已知:12.8 g液态联氨与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气,放出256.65 kJ 的热量。 H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1。 2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.4 kJ·mol-1。 则表示联氨燃烧热的热化学方程式为___________________________________________。 13.已知下列热化学方程式: (1)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJ/mol (2)3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJ/mol (3)Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19 kJ/mol 写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式__________________________________________。 14.红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图 中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。 根据上图回答下列问题: (1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是 _______________________________________; (2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是___________________________________; 上述分解反应是一个可逆反应。温度T1时,在密闭容器中加入0.80 mol PCl5,反应达 平衡时PCl5还剩0.60 mol,其分解率α1等于________;若反应温度由T1升高到T2, 平衡时PCl5的分解率为α2,α2________α1(填“大于”、“小于”或“等于”) (3)工业上制备PCl5通常分两步进行,先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3,然后降温, 再和Cl2反应生成PCl5。原因是 ______________________________________________。 (4)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3=________,P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4________ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”); (5)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸,其化学方程式是 _______________________。 1. 解析:铝片与稀盐酸之间的置换反应、甲烷(CH4)在O2中的燃烧反应既是氧化还原反 应,又是放热反应;灼热的炭与水蒸气发生的氧化还原反应是吸热反应;Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl之间发生的复分解反应是吸热反应。 答案:C 2. 解析:本题考查热化学方程式的书写及有关的计算。因1 mol甲醇燃烧生成CO2和液 态水,放出22.68 kJ·g-1×32 g=725.8 kJ热量,所以2 mol甲醇燃烧生成CO2和液态 水的ΔH=-1451.6 kJ·mol-1。 答案:B 3. 解析:A中表示燃烧热时生成的水应为液态;B中由热化学方程式知金刚石具有的能量 高,金刚石不如石墨稳定;D中忽视了放热反应的ΔH为负值。 答案:C 4. 解析:设H2和CH4的物质的量分别是x和y,则x+y=112/22.4,+890y=3 695, 解得x=1.25 mol,y=3.75 mol,故原混合气体中H2与CH4物质的量之比是1∶3。 答案:B 5. 解析:设题中4个方程式按顺序分别为①②③④根据盖斯定律可知④=①+3×②+ 18×③,则推知:ΔH=ΔH1+3ΔH2+18ΔH3。 答案:ΔH1+3ΔH2+18ΔH3 6. 解析:根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+ 131.5 kJ·mol-1,由此可知煤转化成水煤气是吸热反应,而甲正是忽略了这个问题,才 误认为“煤转化成水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量。”CO和H2按1∶1反应合成 物质时,达到零排放,符合“绿色化学”的要求,则合成的物质的最简式应满足CH2O, ②、④符合。 答案:(1)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5 kJ·mol-1 (2)乙 甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1=ΔH2+ΔH3且ΔH2>0) (3)①减少污染,②燃烧充分,③方便运输(答两点即可) (4)②④ 一、选择题 1. 解析:化学变化的本质是旧化学键的断裂、新化学键的形成,化学变化中会产生新的 物质并伴随能量变化,但物质状态不一定发生变化,如:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。 答案:C 2. 解析:反应放热还是吸热与反应物和生成物具有的总能量的相对大小有关,当反应物 的总能量大于生成物的总能量时为放热反应,反之为吸热反应。化学反应是放热还是 吸热与外界条件没有必然联系,故A、C、D错误,答案选B。 答案:B 3. 解析:C2H4的燃烧热为1 411 kJ·mol-1,C2H2的燃烧热为1 300 kJ·mol-1,而乙炔燃 烧的火焰温度高于乙烯,A项错误。 答案:A 4. 解析:中和热是指强酸与强碱的稀溶液完全反应生成1 mol H2O所放出的热量,所以 H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热也为ΔH=-57.3 kJ·mol-1,A错误;B中CO燃烧是 放热反应,则2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)为吸热反应,且生成2 mol CO,ΔH =+ 2×283.0 kJ·mol-1,B正确;需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如铝热反 应、碳的燃烧等,C不正确;燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所 放出的热量,D中甲烷燃烧生成气态水不属于稳定的氧化物,D错误。 答案:B 5. 解析:有弱酸或弱碱参加的反应离子方程式不能这样表示;强酸的酸式盐与强碱反应 也可用这个离子方程式表示,但硫酸与Ba(OH)2的反应不能用该离子方程式表示,故 A、B、C项错误,ΔH=-57.3 kJ/mol是中和热。 答案:D 6. 解析:用第一式减去第二式即得第三式。 答案:C 7. 解析:mol N2(g)与mol H2(g)完全反应生成1 mol NH3(g)时放热:(b-a)kJ。生成1 mol NH3(l)时放热:(b+c-a)kJ。 答案:A 8. 解析:根据能量守恒,拆开旧键所需的能量等于新键形成释放出的能量加吸收的能量 (或减放出的能量)463 kJ×4-121 kJ×4=496 kJ+2ΔH(H—H),求出ΔH(H—H)值为 436 kJ,故答案为C。 答案:C 9. 解析:化学键断裂吸收的能量为(6a+5d)kJ,化学键生成放出的能量为(12b+4c)kJ。而 反应热=反应物中总键能-生成物中总键能,所以ΔH=(6a+5d)-(12b+4c)=(6a+5d -4c-12b)kJ/mol。 答案:A 10. 解析:A错,燃烧热的单位应是kJ/mol。B项,图中没有标注物质的物质的量。C项, 由CO2(s)===CO2(g) ΔH>0及盖斯定律可知C项正确。D项,当反应放出509 kJ热 量时,参加反应的CO为1 mol,电子转移数为2×6.02×1023。 答案:C 二、非选择题 11. 解析:(1)由C3H8(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g) ΔH1=+156.6 kJ·mol-1① CH3CH===CH2(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g) ΔH=+32.4 kJ·mol-1② ①-②可以得到 C3H8(g)―→CH3CH===CH2(g)+H2(g); ΔH=ΔH1-ΔH2=+156.6 kJ·mol-1-32.4 kJ·mol-1=+124.2 kJ·mol-1 (2)根据盖斯定律,将题中反应①-②得: Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH=+58.73 kJ·mol-1 答案:(1)C3H8(g)―→CH3CH=CH2(g)+H2(g) ΔH=+124.2 kJ/mol (2)Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH=+58.73 kJ/mol 12. 解析:(1)氨气中氮元素的化合价为-3,联氨中氮元素化合价为-2,化合价升高,所 以联氨是氧化产物。利用尿素来制备联氨的反应中,推测另外两种盐为NaCl和 Na2CO3,则可写出化学方程式。(2)联氨与过氧化氢反应的化学方程式为:N2H4+ 2H2O2===N2+4H2O,再根据盖斯定律求出联氨燃烧的热化学方程式,注意此题的要求 是联氨的化学计量数为1,因为是表示燃烧热。 答案:(1)N2H4 CO(NH2)2+NaClO+2NaOHN2H4+NaCl+Na2CO3+H2O (2)N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l) ΔH=-621.23 kJ·mol-1 13. 解析:依据盖斯定律:化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。 我们可从题目中所给的有关方程式分析:从方程式(3)与方程式(1)可以看出有我们需要 的有关物质。但方程式(3)必须通过方程式(2)有关物质才能和方程式(1)结合在一起。 将方程式(3)×2+方程式(2) 得:2Fe3O4(s)+2CO(g)+3Fe2O3(s)+CO(g)===6FeO(s)+2CO2(g)+2Fe3O4(s)+CO2(s) ΔH=+19 kJ/mol×2+(-47 kJ/mol) 整理得(4): Fe2O3(s)+CO(g)===2FeO(s)+CO2(g) ΔH=-3 kJ/mol 将(1)-(4)得 2CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)-2FeO(s)-CO2(g) ΔH=-25 kJ/mol-(-3 kJ/mol) 整理得:FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ/mol 答案:FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ/mol 14. 解析:(1)、(2)中ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,不难写出两个热化学方程 式。分解率α1=×100%=25%;升温,化学平衡向吸热反应方向移动,因 PCl5的分解要吸热,故升温,分解率增大,α2>α1。 (3)降温、化学平衡向放热反应方向移动。 (4)根据盖斯定律:一个化学反应不论是一步完成还是多步完成,其热效应总是相同的。 (5)PCl5和水的反应为水解反应。 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 25% 大于 (3)两步反应均为放热反应,降温有利于第二步反应平衡正向移动,从而提高产率,防 止产物分解 (4)-399 kJ·mol-1 等于 (5)PCl5+4H2O===H3PO4+5HCl查看更多