2018学年高中化学苏教版选修4学业分层测评2 反应热的测量与计算 能源的充分利用 含解析

学业分层测评(二)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于能源的利用，下列说法中错误的是()
【导学号：92410025】A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要
B．能源的利用过程，实质上是能量的转化和传递过程
C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气
D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能
【解析】我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路，四种说法中，错误的是A项。

【答案】 A
2．H2是21世纪最理想的能源，其根据不正确的是()
A．生成H2的原料来源广阔
B．在等质量的可燃气体中，H2燃烧时放出的热量多
C．H2易液化，携带方便
D．燃烧时无污染
【解析】H2燃烧时放出的热量多，来源广，无污染，是理想的新能源，但是由水分解成H2和储存及运输H2等技术还有待解决。

【答案】 C
3．含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应，放出28.65 kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是() 【导学号：92410026】
A．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋28.65 kJ/mol B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－28.65 kJ/mol C．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH ＝＋57.3 kJ/mol
D ．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H 2O(l)
ΔH ＝－57.3 kJ/mol
【解析】 1 mol NaOH 与足量盐酸反应放出的热量为28.65 kJ ×40 g 20 g ＝57.3
kJ 。

【答案】 D
4．已知H ＋(aq)＋OH －(aq)===H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ/mol ，其中aq 代表稀溶液，以下四个反应方程式中，反应热ΔH ＝－57.3 kJ/mol 的是 ( )
A ．H 2SO 4(aq)＋2NaOH(aq)===Na 2SO 4(aq)＋2H 2O(l)
B.12H 2SO 4(aq)＋12Ba(OH)2(aq)===BaSO 4(s)＋H 2O(l)
C ．HCl(aq)＋NaOH(aq) ===NaCl(aq)＋H 2O(l)
D ．HCl(aq)＋NH 3·H 2O(aq)===NH 4Cl(aq)＋H 2O(l)
【解析】 由热化学方程式H ＋(aq)＋OH －(aq)===H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ/mol 可知，强酸与强碱的稀溶液反应生成1 mol H 2O 放热57.3 kJ ，故A 项放出的热量为114.6 kJ ；有沉淀生成时伴随热效应，故B 项生成1 mol 水放出的热量不再是57.3 kJ ；弱酸或弱碱的电离要吸热，故D 项生成1 mol 水放出的热量小于57.3 kJ 。

【答案】 C
5．在298 K 、100 kPa 时，已知：【导学号：92410027】
2H 2O(g)===O 2(g)＋2H 2(g) ΔH 1①
Cl 2(g)＋H 2(g)===2HCl(g) ΔH 2②
2Cl 2(g)＋2H 2O(g)===4HCl(g)＋O 2(g) ΔH 3③
则ΔH 3与ΔH 1和ΔH 2间的关系正确的是( )
A ．ΔH 3＝ΔH 1＋2ΔH 2
B ．ΔH 3＝ΔH 1＋ΔH 2
C ．ΔH 3＝ΔH 1－2ΔH 2
D ．ΔH 3＝ΔH 1－ΔH 2
【解析】 由盖斯定律知③＝①＋2×②，则有ΔH 3＝ΔH 1＋2ΔH 2。

【答案】 A
6．将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。

已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)
ΔH＝＋140.5 kJ/mol
C(石墨，s)＋1
2O2(g)===CO(g)
ΔH＝－110.5 kJ/mol
则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(石墨，s)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是() A．＋80.5 kJ/mol B．＋30.0 kJ/mol
C．－30.0 kJ/mol D．－80.5 kJ/mol
【解析】按题干顺序给两个热化学方程式编号为①、②，根据盖斯定律，①＋②×2，得到TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(石墨，s)===TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－80.5 kJ/mol。

【答案】 D
7．在25 ℃、101 kPa条件下，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的标准燃烧热(ΔH)分别为－393.5 kJ/mol、－285.8 kJ/mol、－870.3 kJ/mol，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为() 【导学号：92410028】
A．－488.3 kJ/mol B．＋488.3 kJ/mol
C．－191 kJ/mol D．＋191 kJ/mol
【解析】由题意可知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ/mol①
H2(g)＋1
2O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ/mol②
CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－870.3 kJ/mol③
①×2＋②×2－③即得：
2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)
ΔH＝－488.3 kJ/mol。

【答案】 A
8．已知2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋517.6 kJ/mol；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ/mol。

氢气和甲烷的热值比约为
()
A．1∶34 B．1∶17
C．2.3∶1 D．4.6∶1
【解析】根据已知两个反应的热化学方程式，可求得1 g氢气和1 g甲烷
完全燃烧放出的热量分别为517.6 kJ
4＝129.4 kJ和
890.3 kJ
16≈55.64 kJ，比值约是
2.3∶1。

【答案】 C
9．下列热化学方程式中，ΔH的数值能表示可燃物标准燃烧热的是()
【导学号：92410029】
A．CO(g)＋1
2O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802.3 kJ·mol－1 C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．H2(g)＋1
2O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－242 kJ·mol－1
【解析】B、D中水均为气态，不是稳定的氧化物；C中H2的物质的量不是1 mol；A项中ΔH的数值能表示CO的标准燃烧热。

【答案】 A
10．由氢气和氧气反应生成1 mol 水蒸气，放热241.8 kJ，写出该反应的热化学方程式：______________________________________________________ ________________________________________________________________。

若9 g水蒸气转化成液态水放热22 kJ，则反应H2(g)＋1
2O2(g)===H2O(l)的ΔH
＝________kJ/mol。

【解析】书写热化学方程式时注意：化学计量数改变时，ΔH也同等倍数
地改变，故生成水蒸气时的热化学方程式可写为：H2(g)＋1
2O2(g)===H2O(g)ΔH
＝－241.8 kJ/mol或2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6 kJ/mol。

18 g水蒸气变成18 g液态水时放热44 kJ，即1 mol H2燃烧生成1 mol H2O(l)时，放热241.8
kJ＋44 kJ＝285.8 kJ。

【答案】H2(g)＋1
2O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8 kJ/mol[或2H2(g)＋
O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6 kJ/mol]－285.8
11．“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向煤气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了热值高达12 500～16 000 kJ·m－3的煤炭气，其主要成分是CO和H2。

CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。

已知：【导学号：92410030】
C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH2＝－483.6 kJ·mol－1②C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH3＝＋131.3 kJ·mol－1③则反应CO(g)＋H2(g)＋O2(g)===H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝________kJ·mol－1。

标准状况下的煤炭气(CO、H2)33.6 L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移________mol e－。

【解析】由盖斯定律知，①－③得CO(g)＋H2(g)＋O2(g)===H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ·mol－1－131.3 kJ·mol－1＝－524.8 kJ·mol－1；1 mol CO生成CO2和 1 mol H2生成水转移电子数均为 2 mol，混合气体的总物质的量为n＝33.6 L
22.4 L/mol＝1.5 mol，故CO、H2共转移电子的物质的量为3 mol。

【答案】－524.8 3
12．已知C、H2、CO的标准燃烧热的数据如下表所示：
(1)写出C
____________________________________________________________________。

(2)能表示H2标准燃烧热的热化学方程式为______________________ ____________________________________________________________________。

(3)现以H2或CO为燃料来提供热能，从热能的角度考虑，你认为应该选择
________(填写序号)。

A．H2B．CO C．均可以
理由是__________________________________________________________ __________________________________________________________________。

【解析】由C和H2的标准燃烧热ΔH可书写出C完全燃烧和表示H2标准燃烧热的热化学方程式。

1 g H2完全燃烧放出的热量为285.8 kJ
2＝142.9 kJ，
而1 g CO完全燃烧放出的热量为283.0 kJ
28≈10.1 kJ。

故应选择H2。

【答案】(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ/mol
(2)H2(g)＋1
2O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8 kJ/mol
(3)A等质量的H2完全燃烧放出的热量比CO多，且H2的燃烧产物为H2O，对环境无污染
[能力提升]
13．充分燃烧一定量的丁烷气体放出的热量为Q。

完全吸收它生成的CO2气体生成正盐，需5 mol·L－1的NaOH溶液100 mL，则丁烷的标准燃烧热为
() 【导学号：92410031】A．16Q B．8Q
C．4Q D．2Q
【解析】由C4H10～4CO2～8NaOH得，
n(C4H10)＝1
8×0.1 L×5 mol·L
－1＝
1
16mol，
所以丁烷的标准燃烧热为
Q kJ
1
16mol
＝16Q kJ·mol－1。

【答案】 A
14．下列热化学方程式中，正确的是()
A．甲烷的标准燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
B．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)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
C．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
D．在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1【解析】根据标准燃烧热的概念，生成的水应该为液态，故A错误；将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中，由于此反应是可逆反应，加入的反应物不可能完全反应，故B错误；中和热表示酸、碱反应生成1 mol水时放出的热量，与反应物参加反应的量的多少或生成水的量的多少无关，故C错误。

【答案】 D
15．乙醇的标准燃烧热为ΔH1，甲醇的标准燃烧热为ΔH2，且ΔH1<ΔH2，若1 mol乙醇和甲醇的混合物完全燃烧，反应热为ΔH3，则乙醇和甲醇的物质的量之比为() 【导学号：92410032】
A.ΔH3－ΔH2
ΔH3－ΔH1 B.
ΔH2－ΔH3
ΔH3－ΔH1
C.ΔH2－ΔH3
ΔH1－ΔH3 D.
ΔH3－ΔH1
ΔH2－ΔH3
【解析】设乙醇的物质的量为x mol，则甲醇为(1－x)mol，则x·ΔH1＋(1－x)ΔH2＝ΔH3，
解得：x＝ΔH3－ΔH2ΔH1－ΔH2，
1－x＝1－ΔH3－ΔH2
ΔH1－ΔH2＝
ΔH1－ΔH3
ΔH1－ΔH2，
故乙醇与甲醇的物质的量之比为：
ΔH3－ΔH2ΔH1－ΔH3＝ΔH2－ΔH3ΔH3－ΔH1。

本题也可用十字交叉法：
乙醇：
甲醇：
ΔH3ΔH1ΔH2－ΔH3ΔH2ΔH3－ΔH1
则n 乙醇n 甲醇＝ΔH 2－ΔH 3ΔH 3－ΔH 1。

【答案】 B
16．某化学兴趣小组的同学利用如图所示的量热计完成中和反应反应热的测定实验。

实验用品：浓硫酸、0.55 mol·L －1的NaOH 溶液、蒸馏水、自制量热计(如图)、烧杯、滴管、玻璃棒、量筒等。

实验步骤：
①配制0.25 mol·L －1的硫酸溶液250 mL ；
②分别量取0.25 mol·L －1的硫酸、0.55 mol·L －1的NaOH 溶液各50 mL ，并测量其起始温度；
③将二者于自制量热计中小心混合，测出反应过程中的温度，并作好记录； ④重复②、③步骤两次；
⑤处理数据得到如图所示曲线。

据此回答下列问题：
(1)量热计的插孔A 中应插入的一种玻璃仪器是________。

(2)步骤①中除用到实验用品所列部分仪器外，还会用到的玻璃仪器是________。

(3)计算中和反应反应热ΔH 时，所使用的温度数据Δt ＝________。

(4)若实验中用60 mL 0.25 mol·L －1硫酸溶液和50 mL 0.55 mol·L －1 NaOH 溶
液进行实验，与上述实验相比，所测得的中和反应反应热⎣⎢⎡⎦⎥⎤ΔH ＝－Q n (H 2
O )________(填“相等”或“不相等”)；若用50 mL 0.50 mol·L －1醋酸溶液代替硫
酸溶液进行上述实验，测得反应前后溶液温度的变化值会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

【解析】(1)在测定中和热时，为了减少热量的损失，用环形玻璃搅拌棒搅拌。

(2)配制一定浓度的溶液时，选用容量瓶，由于容量瓶容积规格有多种，对于选定的容量瓶必须指明容积，即250 mL容量瓶。

(3)Δt＝t最末－t初始，t初始＝22.0 ℃，
t末＝25.5 ℃＋25.4 ℃＋25.3 ℃
3＝25.4 ℃(反应的最高温度为中和反应进行完
全时的温度)，
Δt＝25.4 ℃－22.0 ℃＝3.4 ℃。

(4)ΔH＝－
Q
n(H2O)
与H2O的用量无关。

用醋酸代替H2SO4时，由于弱酸电离
吸热，所测反应热ΔH偏大，Δt偏小。

【答案】(1)环形玻璃搅拌棒(2)250 mL容量瓶(3)3.4 ℃(4)相等偏小。