第九单元 化学反应与能量
(90分钟 100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 Be 9 C 12 O 16
第Ⅰ卷 (选择题 共45分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.右图为新型电池——染料敏化太阳能电池(简称DSC),DSC工作时类似叶绿素的染料吸收太阳光,产生电子,电子再被电极收集,然后通过外电路,回到反电极产生光电流。该过程中的能量转化为
A.太阳能化学能 B.太阳能电能
C.化学能电能 D.电能化学能
2.下列反应的能量变化与其他三项不相同的是
A.锌片与稀硫酸反应 B.镁条燃烧
C.碳与二氧化碳反应 D.盐酸与氢氧化钠溶液反应
3.H2与O2发生反应的过程用如下模型图示表示(“—”表示化学键),下列说法不正确的是
A.过程Ⅰ是吸热过程
B.过程Ⅲ一定是放热过程
C.该反应过程所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键
D.该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行
4.已知反应:CH3CHO(g)+aO2(g)X+bH2O(l) ΔH,X为下列何种物质时ΔH最小
A.CH3COOH(l) B.CH3COOH(g)
C.CO(g) D.CO2(g)
5.生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的12000~20000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,以下是几种化学键的键能:
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化学键 |
N≡N |
F—F |
N—F |
|
键能/kJ·mol-1 |
941.7 |
154.8 |
283.0 |
下列说法中正确的是
A.过程:N2(g)2N(g)放出能量
B.过程:N(g)+3F(g)NF3(g)放出能量
C.反应:N2(g)+3F2(g)2NF3(g)的ΔH>0
D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,仍可能发生化学反应
6.航天燃料从液态变为固态,是一项重要的技术突破。铍是高效率的火箭材料,燃烧时能放出巨大的能量,已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式是
A.Be+O2BeO ΔH=-564.3 kJ·mol-1
B.Be(s)+O2(g)BeO(s) ΔH=+564.3 kJ·mol-1
C.Be(s)+O2(g)BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
D.Be(s)+O2(g)BeO(g) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
7.X、Y、Z、W有如图所示的转化关系,已知焓变:ΔH=ΔH1+ΔH2,则X、Y可能是
①C、CO ②AlCl3、Al(OH)3 ③Fe、Fe(NO3)2 ④Na2CO3、NaHCO3
A.①②③④ B.①②
C.③④ D.①②③
8.物质(t-BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应:(t-BuNO)22(t-BuNO) ΔH=+50.5 kJ·mol-1。实验测得该反应的活化能Ea=90.4 kJ·mol-1。下列能量关系图合理的是
9.已知反应:
C2H2(g)+H2(g)C2H4(g) ①
2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ②
在降低温度时①式平衡向右移动,②式平衡向左移动,则下列三个反应:
C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-Q1Ⅰ
C(s)+H2(g)C2H2(g) ΔH=-Q2Ⅱ
C(s)+H2(g)C2H4(g) ΔH=-Q3Ⅲ
若Q1、Q2、Q3均为正值,则下列对“Q值”大小比较正确的是
A.Q1>Q3>Q2 B.Q1>Q2>Q3
C.Q2>Q1>Q3 D.Q3>Q1>Q2
10.已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1452 kJ·mol-1
H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
下列说法正确的是
A.H2(g)的燃烧热为571.6 kJ·mol-1
B.同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧,H2(g)燃烧放出的热量多
C.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
D.3H2(g)+CO2(g)CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=+135.9 kJ·mol-1
11.某反应由两步反应A→B→C构成,它的反应能量曲线如图(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是
A.A→B为吸热反应,B→C为放热反应
B.三种化合物中B最稳定
C.加入催化剂会改变反应的焓变
D.整个反应的ΔH=E1-E2
12.下列关于反应能量的说法正确的是
A.Zn(s)+CuSO4(aq)ZnSO4(aq)+Cu(s) ΔH=-216 kJ·mol-1,E生成物>E反应物
B.4CuO(s)2Cu2O(s)+O2(g)在室温下不能自发进行,说明该反应ΔH<0
C.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
D.ΔH值与反应物用量无关
13.已知一定温度下合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,在相同温度,相同体积的密闭容器中进行如下实验:①通入1 mol N2和3 mol H2达到平衡时放热为Q1;②通入2 mol N2和6 mol H2达到平衡时放热为Q2。则下列关系正确的是
A.Q2=2Q1 B.Q1>
C.2Q1<Q2<184.8 kJ D.Q1=Q2<92.4 kJ
14.金属铝分别和O2、O3发生反应生成Al2O3,反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。下列有关说法中不正确的是
A.Al(s)与O3(g)反应生成Al2O3(s)的热化学方程式为2Al(s)+O3(g)Al2O3(s) ΔH=-1559.5 kJ·mol-1
B.等质量的O2比O3的能量低
C.1 mol O2完全转化为O3,需吸收142 kJ的热量
D.给3O2(g)2O3(g)的平衡体系加热,有利于O3的生成
15.已知:6 g 碳不完全燃烧所得产物中,CO与CO2的体积比为2∶3,且:
C(s)+ O2(g)CO(g) ΔH=-110.35 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-282.57 kJ·mol-1
与6 g碳完全燃烧相比,损失的热量为
A.282.57 kJ B.110.35 kJ
C.196.46 kJ D.56.51 kJ
第Ⅱ卷 (非选择题 共55分)
二、非选择题(本题包括6小题,共55分)
16.(10分)某实验小组在同样的实验条件下,用同样的实验仪器和方法步骤进行两组中和热测定的实验,实验试剂及其用量如表所示。
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反应物 |
起始温度/℃ |
终了温度/℃ |
中和热/kJ·mol-1 |
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硫酸 |
碱溶液 |
|||
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①0.5 mol·L-1 H2SO4溶液50 mL、1.1 mol·L-1 NaOH溶液50 mL |
25.1 |
25.1 |
|
ΔH1 |
|
②0.5 mol·L-1 H2SO4溶液50 mL、1.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液50 mL |
25.1 |
25.1 |
|
ΔH2 |
(1)实验①中碱液过量的目的是 。
(2)甲同学预计 ΔH1≠ΔH2,其依据是 。
(3)若实验测得①中终了温度为31.8 ℃,则该反应的中和热ΔH1= (已知硫酸、NaOH溶液密度近似为1.0 g·cm-3,中和后混合液的比热容c=4.18×10-3 kJ·g-1·℃-1)。
(4)在中和热测定实验中,若测定硫酸的温度计未用水洗涤就直接测量碱溶液的温度,则测得的中和热ΔH (填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。
(5)若实验①中硫酸用盐酸代替,且中和反应时有少量HCl挥发,则测得中和反应过程中放出的热量Q 。
17.(8分)甲醛是一种重要的化工产品, 可利用甲醇催化脱氢制得:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) ΔH,如图表示该反应过程中的能量变化:
请回答下列问题:
(1)曲线Ⅰ中反应的活化能为 kJ·mol-1,该反应的反应热ΔH= 。
(2)图中曲线 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示使用了催化剂。
(3)升高温度, 曲线Ⅰ中反应的活化能 (填“增大”“减小”或“不变”,下同), 反应的反应热ΔH 。
(4)增大压强,该反应的反应热ΔH 。
18.(9分)能源是国民经济发展的重要基础,如何合理利用现有能源以及开发新能源一直是研究的重点课题。
(1)在25 ℃、101 kPa时,8 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是445.0 kJ。在直接以甲烷为燃料电池时,电解质溶液为酸性,负极的反应式为 。理想状态下,该燃料电池消耗1 mol甲烷所能产生的最大电能为756.5 kJ,则该燃料电池的理论效率(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)为 。
(2)将煤转化为水煤气的方法是通过化学高温方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要反应为C+H2O(g)CO+H2。有关物质的燃烧热数据如下表所示:
|
物质 |
C |
H2 |
CO |
|
ΔH/kJ·mol-1 |
-393.5 |
-285.8 |
-283.0 |
已知:1 mol H2O(g)转化为1 mol H2O(l)放出44.0 kJ的热量。
①写出C完全燃烧的热化学方程式: 。
②相同条件下,相同体积的氢气与一氧化碳完全燃烧,放出热量较多的是 。
③写出煤转化为水煤气的主要反应的热化学方程式: 。
19.(10分)热力学标准态(298 K、101 kPa)下,由稳定单质发生反应生成1 mol 化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。
如图为ⅥA族元素(O、S、Se、Te)氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题:
(1)①写出ⅥA族元素中含有18e-的两种氢化物的电子式: 、 。
②请你归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系: 。
③硒化氢在上述条件下发生分解反应的热化学方程式为 。
(2)M原子的质子数比S原子少2个,在25 ℃、101 kPa下,M的最简单气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ,该反应的热化学方程式是 。
20.(10分)乙醇用途广泛,常用作溶剂、饮料、燃料等。
(1)实验测得,1 g液态乙醇在足量氧气中充分燃烧生成二氧化碳和液态水时放出29.7 kJ热量,试写出乙醇燃烧的热化学方程式: 。
(2)已知+H2O(g)CH3CH2OH(g) ΔH=-34 kJ·mol-1,则每消耗1 g乙烯放出的热量为 (保留一位小数)。
(3)如图为乙烯水化法制乙醇时,化学反应的能量随反应过程的变化。
①乙烯水化法制乙醇时,使用催化剂对该反应的反应热影响是 (填“增大”“减小”或“无影响”,下同),对图中ΔH1的影响是 。
②已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):H—O键为463、C—C键为347、C—H键为414,则断裂1 mol C—O键所需的能量是 。
21.(8分)合成气(CO和H2为主的混合气体)不但是重要的燃料也是重要的化工原料,右图中曲线Ⅰ和Ⅱ是两种合成CO和H2反应的能量变化曲线。
(1)氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为 。
(2)现有1 mol 由H2O(g)与O2组成的混合气,且H2O(g)与O2的物质的量之比为x,将此混合气与足量CH4充分反应。
①若x=4,则反应Ⅰ放出(或吸收)的能量为 (放热用“-”,吸热用“+”,下同)kJ。
②若x=1,则反应Ⅰ与Ⅱ放出(或吸收)的总能量为 kJ。
③若反应Ⅰ与Ⅱ放出(或吸收)的总能量为0,则此混合气中H2O(g)的物质的量为 (保留三位小数)mol。
2015年