《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》習(xí)題及答案
一、選擇題(本題包括7小題,每小題6分,共42分)
1.(201X江蘇高考)化學(xué)與人類生活、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。下列措施有利于節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的是( )
、偌涌旎剂系拈_采與使用;②研發(fā)易降解的生物農(nóng)藥;③應(yīng)用高效潔凈的能源轉(zhuǎn)化技術(shù);④田間焚燒秸稈;⑤推廣使用節(jié)能環(huán)保材料。
A.①③⑤ B.②③⑤
C.①②④ D.②④⑤
解析:本題考查化學(xué)與STSE的聯(lián)系,意在考查考生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。加快化石燃料的開采與使用不利于節(jié)能減排,田間焚燒秸桿會(huì)污染環(huán)境,故選B.
答案:B
2.(201X上海高考)根據(jù)碘與氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
(ⅰ)I2(g)+H2(g) 2HI(g) ΔH=-9.48 kJ/mol
(ⅱ)I2(s)+H2(g) 2HI(g) ΔH=+26.48 kJ/mol
下列判斷正確的是( )
A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反應(yīng)放熱9.48 kJ
B.1 mol固態(tài)碘與1 mol氣態(tài)碘所含的能量相差17.00 kJ
C.反應(yīng)(ⅰ)的產(chǎn)物比反應(yīng)(ⅱ)的產(chǎn)物穩(wěn)定
D.反應(yīng)(ⅱ)的反應(yīng)物總能量比反應(yīng)(ⅰ)的反應(yīng)物總能量低
解析:反應(yīng)是可逆反應(yīng),反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化;利用蓋斯定律可得出1 mol 固態(tài)碘與1 mol氣態(tài)碘所含的能量相差35.96 kJ;同一種物質(zhì)的能量在相同條件下,能量一樣多。同樣利用蓋斯定律可得出選項(xiàng)D正確。
答案:D
3.已知斷開或形成1 mol化學(xué)鍵吸收或放出的能量稱為化學(xué)鍵的鍵能,如H—H鍵的鍵能為436 kJ/mol,NN鍵的鍵能為945 kJ/mol,N—H鍵的鍵能為391 kJ/mol。則下列有關(guān)工業(yè)合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是( )
解析:根據(jù)反應(yīng)熱和鍵能的關(guān)系可得,ΔH=945 kJ/mol+3×436 kJ/mol-6×391 kJ/mol=-93 kJ/mol。
答案:A
4.(201X東城模擬)下列說法正確的是( )
A.任何酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O的過程中,能量變化均相同
B.同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同
C.已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
ΔH=-a kJmol-1,
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-b kJmol-1,
則a>b
D.已知:①C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-393.5 kJmol-1,
、贑(s,金剛石)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-395.0 kJmol-1,
則C(s,石墨)===C(s,金剛石)
ΔH=+1.5 kJmol-1
解析:A項(xiàng),弱酸與弱堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O釋放的能量小于強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水釋放的能量,不正確;B項(xiàng),不論是在光照還是在點(diǎn)燃條件下的ΔH均相同,不正確;C項(xiàng),生成液態(tài)水放出的熱量多,故a<b,不正確;D項(xiàng),根據(jù)蓋斯定律,用兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減即得,正確。
答案:D
5.(201X重慶高考)SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體,分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知:1 mol S(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280 kJ,斷裂1 mol F—F、S—F鍵需吸收的能量分別為160 kJ、330 kJ。則S(s)+3F2(g)===SF6(g)的反應(yīng)熱ΔH為( )
A.-1780 kJ/mol B.-1220 kJ/mol
C.-450 kJ/mol D.+430 kJ/mol
解析:本題考查化學(xué)反應(yīng)熱計(jì)算。化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的生成,舊鍵的斷裂吸收熱量,新鍵的生成放出熱量,兩個(gè)熱量變化的總體效應(yīng)即為反應(yīng)的熱效應(yīng)。S(s)+3F2(g)===SF6(g)的反應(yīng)過程中舊鍵斷裂吸收的熱量為280 kJ+160 kJ×3=760 kJ,新鍵生成放出的熱量為330 kJ×6=1980 kJ,反應(yīng)放出1220 kJ的熱量,ΔH=-1220 kJ/mol。
答案:B
6.將1 000 mL 0.1 molL-1 BaCl2溶液與足量稀硫酸充分反應(yīng)放出a kJ熱量;將1 000 mL 0.5 molL-1 HCl溶液與足量CH3COONa溶液充分反應(yīng)放出b kJ熱量(不考慮醋酸鈉水解);將500 mL 1 molL-1 H2SO4溶液與足量(CH3COO)2Ba(可溶性強(qiáng)電解質(zhì))溶液反應(yīng)放出的熱量為( )
A.(5a-2b) kJ B.(2b-5a) kJ
C.(5a+2b) kJ D.(10a+4b) kJ
解析:依題意可得:
Ba2+(aq)+SO2-4(aq)===BaSO4(s)
ΔH=-10a kJmol-1;
CH3COO-(aq)+H+(aq)===CH3COOH(aq)
ΔH=-2b kJmol-1。
則Ba2+(aq)+SO2-4(aq)+2CH3COO-(aq)+2H+(aq)===BaSO4(s)+2CH3COOH(aq) ΔH=-(10a+4b) kJmol-1,即0.5 mol H2SO4參與反應(yīng)放出的熱量為(5a+2b)kJ。
答案:C
7.(201X海淀模擬)紅磷(P)和Cl2發(fā)生反應(yīng)生成PCl3和PCl5,反應(yīng)過程和能量的關(guān)系如下圖所示,圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)。已知PCl5分解生成PCl3和Cl2,該分解反應(yīng)是可逆反應(yīng)。下列說法正確的是( )
A.其他條件不變,升高溫度有利于PCl5的生成
B.反應(yīng)2P(s)+5Cl2(g)===2PCl5(g)對應(yīng)的反應(yīng)熱 ΔH=-798 kJ/mol
C.P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式為:2P(s)+3Cl2(g)===2PCl3(g) ΔH=-306 kJ/mol
D.其他條件不變,對于PCl5分解生成PCl3和Cl2的反應(yīng),增大壓強(qiáng),PCl5的轉(zhuǎn)化率減小,平衡常數(shù)K減小
解析:由圖可知,P和Cl2反應(yīng)生成PCl5的熱化學(xué)方程式是:P(s)+52Cl2(g)===PCl5(g) ΔH=-399 kJ/mol,則A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù),C項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度不變,平衡常數(shù)不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:B
二、非選擇題(本題包括4小題,共58分)
8.(15分)化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用。
(1)蘊(yùn)藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀象冰的甲烷水合物固體。甲烷氣體燃燒和水汽化的`熱化學(xué)方程式分別為:
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-802.3 kJmol-1,
H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJmol-1;
則356 g“可燃冰”(分子式為CH49H2O)釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水,放出的熱量為______________________________________________________________________。
(2)0.3 mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒,生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5 kJ熱量,其熱化學(xué)方程式為_________________________________________;
(3)家用液化氣中主要成分之一是丁烷。當(dāng)1 g丁烷完全燃燒并生成CO2和液態(tài)水時(shí),放出熱量50 kJ。試寫出丁烷燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____________________________。
解析:(1)356 g“可燃冰”釋放的甲烷為2 mol,根據(jù)題中的熱化學(xué)方程式寫出甲烷燃燒生成液態(tài)水的燃燒方程式可計(jì)算出放出的熱量。
(2)1 mol乙硼烷燃燒生成固態(tài)B2O3和液態(tài)水放出熱量649.5 kJ0.3=2165 kJ。
(3)1 mol丁烷質(zhì)量為58 g,從而可計(jì)算出反應(yīng)熱并寫出熱化學(xué)方程式。
答案:(1)1780.6 kJ
(2)B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH=-2165 kJ/mol
(3)C4H10(g)+132O2(g)===4CO2(g)+5H2O(l)
ΔH=-2900 kJ/mol
9.(15分)在火箭推進(jìn)器中裝有還原劑肼(N2H4)和強(qiáng)氧化劑H2O2,當(dāng)它們混合時(shí),即產(chǎn)生大量的氮?dú)夂退魵,并放出大量的熱。已?.4 mol液態(tài)肼和足量H2O2反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵鈺r(shí)放出256.64 kJ的熱量。
(1)寫出肼和H2O2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ/mol,則16 g液態(tài)肼與足量雙氧水反應(yīng)生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水時(shí),放出的熱量是____________。
(3)上述反應(yīng)應(yīng)用于火箭推進(jìn)器,除釋放出大量熱量和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個(gè)很突出的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________________________。
(4)向次氯酸鈉溶液中通入一定物質(zhì)的量的氨氣可生成肼,寫出反應(yīng)的離子方程________________________________________________________________________
__________________________________________________________,該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是________。
解析:(1)首先根據(jù)題意確定反應(yīng)物和生成物,然后寫出化學(xué)方程式:N2H4+2H2O2===N2+4H2O。0.4 mol液態(tài)肼和足量H2O2反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵鈺r(shí)放出256.64 kJ的熱量,則1 mol液態(tài)肼和足量H2O2反應(yīng)時(shí)放出熱量為:2.5×256.64 kJ=641.6 kJ,由此可寫出上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。
(2)16 g液態(tài)肼的物質(zhì)的量為0.5 mol,則與足量雙氧水反應(yīng)生成0.5 mol N2和2 mol H2O(l)時(shí)放出熱量為:0.5 mol×641.6 kJ/mol+2 mol×44 kJ/mol=408.8 kJ。
(3)反應(yīng)生成的物質(zhì)是N2和H2O,無污染。
(4)氨氣中氮元素的化合價(jià)為-3,肼分子中氮元素的化合價(jià)為-2,則氨是還原劑,次氯酸鈉是氧化劑,還原產(chǎn)物是NaCl,然后根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒以及電荷守恒即可寫出離子方程式。
答案:(1)N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-641.6 kJ/mol
(2)408.8 kJ
(3)產(chǎn)物為氮?dú)夂退,無污染
(4)2NH3+ClO-===N2H4+Cl-+H2O NaCl
10.(12分)聯(lián)合國氣候變化大會(huì)于2009年12月7~18日在哥本哈根召開。中國政府承諾到2020年,單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。
(1)有效“減碳”的手段之一是節(jié)能。下列制氫方法最節(jié)能的是________(填字母序號)。
A.電解水制氫:2H2O=====電解2H2↑+O2↑
B.高溫使水分解制氫:2H2O=====高溫2H2↑+O2↑
C.太陽光催化分解水制氫:
2H2O=====TiO2太陽光2H2↑+O2↑
D.天然氣制氫:CH4+H2O CO+3H2
(2)用CO2和氫氣合成CH3OCH3(甲醚)是解決能源危機(jī)的研究方向之一。
已知:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
ΔH=-90.7 kJmol-1
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH=-23.5 kJmol-1
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
ΔH=-41.2 kJmol-1
則CO2和氫氣合成CH3OCH3(g)的熱化學(xué)方程式為
______________________________________________________________________。
(3)在催化劑和一定溫度、壓強(qiáng)條件下,CO與H2可反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)鳩馛H3OH(g),CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,則:p1________p2(填“<”、“>”或“=”),上述反應(yīng)的ΔH________0(填“<”、“>”或“=”)。
解析:(1)太陽能是取之不盡的天然能源,用太陽能分解水最節(jié)能。
(2)利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算,將三個(gè)方程式進(jìn)行形式變換,
2CO(g)+4H2(g) 2CH3OH(g)
ΔH=-181.4 kJmol-1
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH=-23.5 kJmol-1
2CO2(g)+2H2(g) 2CO(g)+2H2O(g)
ΔH=+82.4 kJmol-1
三式相加得:
2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
ΔH=-122.5 kJmol-1
(3)由圖示可知,溫度越高,CO的轉(zhuǎn)化率越低,說明正反應(yīng)放熱,ΔH<0,該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)時(shí),平衡正向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率增大,所以p1<p2。
答案:(1)C
(2)2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
ΔH=-122.5 kJmol-1
(3)< <
11.(16分)(201X保定模擬)保護(hù)環(huán)境已成為當(dāng)前和未來的一項(xiàng)全球性重大課題。為解決目前燃料使用過程中的環(huán)境污染問題,并緩解能源危機(jī),有的專家提出利用太陽能促使燃料循環(huán)使用的構(gòu)想,如下圖所示:
過程Ⅰ可用如下反應(yīng)表示:
、2CO2=====光能 2CO+O2 ②2H2O=====光能 2H2+O2
③2N2+6H2O=====光能 4NH3+3O2 ④2CO2+4H2O――→光能 2CH3OH+3O2 ⑤2CO+H2O――→光能 ________+3O2
請回答下列問題:
(1)過程Ⅰ的能量轉(zhuǎn)化形式為:________能轉(zhuǎn)化為________能。
(2)請完成第⑤個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述轉(zhuǎn)化過程中,ΔH1和ΔH2的關(guān)系是________。
(4)斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量見下表:
共價(jià)鍵 H—N H—O N N O===O
斷裂1 mol化學(xué)鍵所需能量/kJmol-1 393 460 941 499
常溫下,N2與H2O反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)太陽 化學(xué)
(2)2CO+4H2O=====光能 2CH4+3O2
(3)ΔH1=-ΔH2
(4)2N2(g)+6H2O(l)=====光能4NH3(g)+3O2(g)
ΔH=+1189 kJ/mol
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