人教版高中化学选修四高二化学课时训练：第一章化学反应与能量过关检测Word版含解析

第一章过关检测
(时间:45分钟满分:100分)
知识点分布表
考查知识点题号
反应热与物质能量的关系2、3、11
焓变与化学键键能的关系7、9
热化学方程式的意义及书
4、5、13
写
中和热的测定15
燃烧热的判断与计算13
能源的开发与利用1、13
反应热的计算12、13、14
盖斯定律及其应用6、8、13、14
反应热的大小比较10、14
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分。

每小题只有一个选项符合题意)
1.能源是当今社会发展的三大支柱之一,有专家指出:如果对燃料燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能让它们重新组合,使之能够实现下图所示循环,那么不仅可以消除燃烧产物对大气的污染,还可以节约燃料,缓解能源危机。

在此构想的物质循环中太阳能最终转化为()
A.化学能
B.热能
C.生物质能
D.电能
解析:从题图中可看出:太阳能→化学能→热能。

答案:B
2.下列说法不正确的是()
①在热化学方程式中无论是反应物还是生成物都必须标明状态②所有的化学反应都伴随着能量变化
③放热反应发生时不必加热④吸热反应在加热后才能发生⑤化学反应的热效应数值只与参加反应的物质的多少有关⑥一般来说,吸热反应在一定条件下也能发生⑦依据盖斯定律,反应焓变的大小与反应的途径有关
A.②③⑥⑦
B.③④⑤⑦
C.④⑤⑦
D.③④⑦
解析:放热反应有时需要加热才能实现,如燃烧反应,③错误;有些吸热反应不需要加热就能发生,如NH4Cl与研细后的Ba(OH)2·8H2O晶体混合就能反应,④错误;化学反应的热效应不仅与反应物的多少有关,还与物质的状态有关,⑤错误;从盖斯定律来看,反应焓变的大小与途径无关,故⑦错误。

答案:B
3.下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()
A.生成物总能量一定低于反应物总能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.根据盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件的ΔH不同
解析:生成物的总能量低于反应物的总能量的反应,是放热反应,若相反则是吸热反应,故A项错;反应速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系,故B项错;C项是盖斯定律的重要应用,正确;根据ΔH=生成物的焓-反应物的焓,可知,焓变与反应条件无关,故D项错。

答案:C
4.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,则反应物总能量大于生成物总能量
B.若一定条件下,A BΔH<0,说明A物质比B物质稳定
C.101 kPa时,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6 kJ·mol-1,则H2的燃烧热为571.6 kJ·mol-1
D.H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3 kJ·mol-1,含1 mol NaOH的溶液与含0.5 mol H2SO4的浓硫酸混合后放出57.3 kJ的热量
解析:ΔH<0,说明该反应为放热反应,A项正确;物质所具有的能量越低其稳定性越好,B物质更稳定,B项错误;燃烧热是101kPa下,1mol该物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量,C项错误;在稀溶液中的强酸和强碱反应生成1molH2O和可溶性盐才放出57.3kJ 热量,D项错误。

答案:A
5.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.碳与二氧化碳的反应既是吸热反应,又是化合反应
C.热化学方程式中化学计量数可表示分子个数
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
解析:中和热是指稀溶液中酸和碱反应生成1molH2O放出的热量,A项错;热化学方程式中化学计量数只表示物质的量,C项错;101kPa下,1molCH4燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量才是甲烷的燃烧热,D项错。

答案:B
6.已知:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1
CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH2
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH3
4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)ΔH4
3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s)ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是()
A.ΔH1>0,ΔH3<0
B.ΔH2>0,ΔH4>0
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
解析:根据反应特点,碳燃烧放热,ΔH1<0;二氧化碳和碳反应吸热,ΔH2>0;CO燃烧放
热,ΔH3<0;铁和氧气反应放热,ΔH4<0;CO还原氧化铁放热,ΔH5<0;由盖斯定律知ΔH1=ΔH2+ΔH3,3ΔH3=ΔH4+2ΔH5,C项正确,D项错误。

答案:C
7.标准状况下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。

已知H—H、H—O和O O 键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1、495 kJ·mol-1,下列热化学方程式正确的是()
A.H2O(g)H2(g)+1
O2(g)ΔH=-485 kJ·mol-1
2
O2(g)ΔH=+485 kJ·mol-1
B.H2O(g)H2(g)+1
2
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=+485 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-485 kJ·mol-1
解析:根据“H—H、H—O和O O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol-1、463kJ·mol-1、495kJ·mol-1”,可以计算出2molH2和1molO2完全反应生成2molH2O(g)产生的焓变是436kJ·mol-1×2+495kJ·mol-1×1-463kJ·mol-1×4=-485kJ·mol-1,所以该过程的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-485kJ·mol-1,D项正确。

答案:D
8.室温下,将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。

则下列判断正确的是()
A.ΔH2>ΔH3
B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2
D.ΔH1+ΔH2=ΔH3
解析:CuSO4·5H2O(s)溶于水使溶液温度降低,该过程为吸热过程:CuSO4·5H2O(s)Cu2+(aq)+S O42-(aq)+5H2O(l)ΔH1>0;
CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,该过程为放热过程:CuSO4(s)Cu2+(aq)+S O42-(aq)ΔH2<0;
CuSO4·5H2O(s)受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)ΔH3
根据盖斯定律可知:ΔH3=ΔH1-ΔH2>0。

根据上述分析,ΔH2<0,ΔH3>0,所以A项错误;ΔH3=ΔH1-ΔH2(ΔH2<0),所以ΔH3>ΔH1,B项正确;ΔH3=ΔH1-ΔH2,C项错误;ΔH1+ΔH2<ΔH3,D项错误。

答案:B
9.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=a kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-220 kJ·mol-1
H—H、O O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1,则a 为()
A.-332
B.-118
C.+350
D.+130
解析:设两个热化学方程式分别为①②,根据盖斯定律②-①×2得:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=-(220+2a)kJ·mol-1,则有:2×436+496-4×462=-(220+2a),则a=+130,答案选D。

答案:D
10.根据以下三个热化学方程式:2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l)ΔH=-Q1 kJ·mol-1;2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l)ΔH=-Q2
kJ·mol-1;2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(g)ΔH=-Q3 kJ·mol-1。

判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是()
A.Q1>Q2>Q3
B.Q1>Q3>Q2
C.Q3>Q2>Q1
D.Q2>Q1>Q3
解析:S(s)+O2(g)SO2(g)放热,Q1>Q2;H2O(g)H2O(l)放热,Q2>Q3。

答案:A
11.利用含碳化合物合成新燃料是发展低碳经济的重要方法,已知CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)过程能量情况如下图所示,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。

下列判断正确的是()
A.该反应的ΔH=+91 kJ·mol-1
B.加入催化剂,该反应的ΔH变小
C.反应物的总能量大于生成物的总能量
D.如果该反应生成液态CH3OH,则ΔH增大
解析:由图示可知该反应反应物的总能量大于生成物的总能量,故ΔH应为负值,A项错,C 项正确;加入催化剂改变反应历程不改变始态和终态物质的能量,ΔH不变,B项错;如果生成液态CH3OH,放出的能量增多,ΔH减小,D项错。

答案:C
12.已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6 kJ·mol-1,CO(g)+1
2
O2(g)CO2(g)ΔH=-282.8 kJ·mol-1,现有CO、H2和CO2组成的混合气体112.0 L(标准状况),经完全燃烧后放出的总热量为851.4 kJ,并生成18 g液态水。

则燃烧前混合气体中CO的体积分数为()
A.80%
B.40%
C.60%
D.20%
解析:由题意H2(g)~H2O(l),则反应前V(H2)=18g
18g·mol-1
×22.4L·mol-1=22.4L,H2燃烧放出的热量
Q=571.6×1
2kJ=285.8kJ,则V(CO)=(851.4-285.8) kJ
282.8kJ·mol-1
×22.4L·mol-1=44.8L,故CO的体积分数
=44.8L
112.0L
×100%=40%。

答案:B
二、非选择题(本题共3小题,共40分)
13.(14分)能源危机是当前全球性的问题,“开源节流”是应对能源危机的重要举措。

(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是(填序号)。

a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料
d.减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,氧气充足时
燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。

①在通常状况下,金刚石和石墨中(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为。

②12 g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36 g,该过程放出的热量为。

(3)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1。

N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=180.0 kJ·mol-1。

NO分子中化学键的键能为kJ·mol-1。

(4)综合上述有关信息,请写出CO和NO反应的热化学方程式:。

解析:(2)①石墨的能量更低,更稳定。

石墨的燃烧热指101kPa下1mol石墨完全燃烧生成CO2时放出的热量。

②12g石墨和24g氧气反应,即1molC和0.75molO2反应,则生成0.5molCO和0.5molCO2,放出热量0.5mol×110.5kJ·mol-1+0.5mol×393.5kJ·mol-1=252.0kJ。

(3)ΔH=E(N2键能)+E(O2键能)-2E(NO键能),2E(NO键能)=946kJ·mol-1+497kJ·mol-1-180.0kJ·mol-1,E(NO键能)=631.5kJ·mol-1。

(4)已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-566.0kJ·mol-1,N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=180.0kJ·mol-1,目标反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)可由前者减后者获得,则ΔH=-746.0kJ·mol-1。

答案:(1)acd
(2)①石墨393.5 kJ·mol-1②252.0 kJ
(3)631.5
(4)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.0 kJ·mol-1
14.(12分)(1)甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。

向反应体系中
化学方程式焓变
ΔH/(kJ·mol-1)
甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH1 CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)-322.0
蒸汽重整CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)206.2 CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)165.0
①反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH=kJ·mol-1。

②1 mol甲烷完全燃烧的反应热为ΔH2,则ΔH2(填“>”“<”或“=”)ΔH1。

(2)物质(t-BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应:(t-BuNO)22(t-BuNO)ΔH。

实验测得该反应的ΔH=+50.5 kJ·mol-1,活化能E a=90.4 kJ·mol-1。

下列能量关系图合理的是。

(3)汽车尾气中主要含有CO、NO2、SO2、CO2,目前采用的是在汽车排气装置中安装一个净化器可以有效地将尾气中的有害气体转化。

如:CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g)ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
则用标准状况下的3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中放出的热量为(用含有a和b的代数式表示) kJ。

解析:(1)①由蒸汽重整的两个反应可知,利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的反应热为ΔH=(165.0-206.2)kJ·mol-1=-41.2kJ·mol-1。

②1mol甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH2。

生成液态水比生成气态水释放出的热量多,故ΔH2<ΔH1。

(2)由实验测得该反应的反应热ΔH=+50.5kJ·mol-1,可知该反应是吸热反应,则反应物的总能量低于生成物的总能量,可排除能量关系图B和C。

又依据活化能E a=90.4kJ·mol-1,E a-ΔH<50.5kJ·mol-1,能量关系图A中,E a-ΔH>50.5kJ·mol-1,E a与ΔH的比例不对。

而能量关系图D是合理的,故选D。

(3)CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g)ΔH=-a kJ·mol-1乘以2得2CO(g)+2NO2(g)2NO(g)+2CO2(g)ΔH=-2a kJ·mol-1与2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-b kJ·mol-1相加即得4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)
ΔH=-(2a+b)kJ·mol-1,n(CO)=3.36L
22.4L·mol-1=0.15mol,所以放出的热量为0.15
4
×(2a+b)kJ。

答案:(1)①-41.2②<
(2)D
(3)3(2a+b)
80
15.(14分)某化学兴趣小组要完成中和热的测定。

(1)实验桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒、0.5 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1NaOH溶液,实验尚缺少的玻璃用品是、。

(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒?(填“能”或“否”),其原因是。

(3)实验用品
溶液温度
中和热 t 1
t 2
ΔH
① 50 mL 0.55 mol·L -1 NaOH 溶液 50 mL 0.5 mol·L -1 HCl 溶液
20 ℃ 23.3 ℃
② 50 mL 0.55 mol·L -1 NaOH 溶液
50 mL 0.5 mol·L -1 HCl 溶液
20 ℃ 23.5 ℃ 已知:Q =cm (t 2-t 1),反应后溶液的比热容c 为4.18 kJ·℃-1·kg -1,各物质的密度均为1 g·cm -3。

①计算完成上表。

②根据实验结果写出NaOH 溶液与HCl 溶液反应的热化学方程式: 。

(4)若用KOH 代替NaOH,对测定结果 (填“有”或“无”)影响;若用醋酸代替HCl 做实验,对测定结果 (填“有”或“无”)影响。

解析:(1)中和热测定的关键是减少热量损失,需要的仪器除题目中的仪器外,还需量取液体体积的仪器量筒。

测量液体温度的仪器温度计。

(2)否;铜丝易传导热,会增大热量散失。

(3)①由题意知:①中t 2-t 1=23.3℃-20℃=3.3℃。

②中t 2-t 1=23.5℃-20℃=3.5℃
故Δt =
3.3℃+3.5℃
2
=3.4℃。

由Q =cm (t 2-t 1)=4.18kJ·℃-1·kg -1×0.1kg×3.4℃=1.42kJ 则ΔH =-Q
0.025mol =-1.42kJ
0.025mol =-56.8kJ·mol -1
②NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H 2O(l) ΔH =-56.8kJ·mol -1
(4)KOH 、NaOH 都是强碱,对结果无影响。

而用CH 3COOH 代替HCl,由于CH 3COOH 为弱酸,电离需吸热,故对测定结果有影响。

答案:(1)量筒 温度计
(2)否 金属易导热,热量散失多,导致误差偏大 (3)①-56.8 kJ·mol -1 ②NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H 2O(l) ΔH =-56.8 kJ·mol -1
(4)无 有。