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第33讲　反应热的测定及计算
(说明:选择题每小题3分)
层次1基础性
1.中和反应是放热反应,下列关于中和反应反应热测定的说法错误的是(　　)
A.等温条件下,在试管中进行的中和反应,反应体系向空气中释放的热量就是反应的热效应
B.测定中和反应反应热时,需要快速将两种溶液混合
C.测定中和反应反应热时,最重要的是要保证实验装置的隔热效果
D.不同的酸碱反应生成1 mol液态水释放的热量可能不相同
2.(2024·北京石景山区统考)下列关于盖斯定律的说法不正确的是(　　)
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则右图中ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.根据盖斯定律,几个热化学方程式中ΔH直接相加即可得目标反应的反应热
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关
3.在同温同压下,下列各组热化学方程式中ΔH2>ΔH1的是(　　)
A.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH1　2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH2
B.S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH1　S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH2
C.C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH1　C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH2
D.2HCl(g)H2(g)+Cl2(g)　ΔH1　H2(g)+Cl2(g)HCl(g)　ΔH2
4.(2024·黑龙江齐齐哈尔统考)已知:
①S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH1;
②S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH2;
③2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l)　ΔH3;
④2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l)　ΔH4;
⑤SO2(g)+2H2S(g)3S(s)+2H2O(l)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.ΔH1<ΔH2 B.ΔH3<ΔH4
C.ΔH5=ΔH3-ΔH2 D.2ΔH5=3ΔH3-ΔH4
5.(2024·浙江金华十校联考)下列关于反应的ΔH判断正确的是(　　)
①C(aq)+H+(aq)HC(aq)　ΔH1
②C(aq)+H2O(l)HC(aq)+OH-(aq)　ΔH2
③OH-(aq)+H+(aq)H2O(l)　ΔH3
④OH-(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H2O(l)　ΔH4
A.ΔH1<0　ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0　ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4
6.(2024·湖南岳阳检测)甲醇是一种重要的化工原料,广泛应用于化工生产,也可以直接用作燃料。已知:
CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)　ΔH1=-443.64 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
下列说法或热化学方程式正确的是(　　)
A.CO的燃烧热ΔH=-566.0 kJ·mol-1
B.2 mol CO和1 mol O2的总能量比2 mol CO2的总能量低
C.完全燃烧20 g CH3OH(l),生成CO2(g)和H2O(g)时放出的热量为908.3 kJ
D.2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 453.28 kJ·mol-1
7.氢卤酸的能量关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.已知HF气体溶于水放热,则HF(aq)的ΔH1<0
B.相同条件下,HCl(g)的ΔH2比HBr(g)的小
C.相同条件下,HCl(g)的ΔH3+ΔH4比HI(g)的大
D.一定条件下,气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量,则该条件下ΔH2=+a kJ·mol-1
8.(10分)利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下:
简易量热计
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒中,盖上杯盖,插入温度计,测出盐酸的温度;②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液,并用同一温度计(已洗净擦干)测出其温度;③打开杯盖,将NaOH溶液倒入量热计的内筒中,立即盖上杯盖,设法使之混合均匀,测得混合溶液的最高温度。
回答下列问题:
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是　　　　　　(填字母)。
A.沿玻璃棒缓慢倒入
B.分三次倒入
C.一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是　　　　　　(填字母)。
A.用温度计小心搅拌
B.揭开杯盖用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别与1 L 1 mol·L-1的稀盐酸在量热计中恰好完全反应,其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为　　　　　　。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。为了计算中和反应反应热,某学生实验记录数据如下:
实验序号 起始温度t1/℃ 最高温度t2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.5 20.6 23.6
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=　　　　(结果保留一位小数)。
(6)　　　　　　(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
层次2综合性
9.(2024·北京丰台区统考)测定中和反应的反应热的简易装置如图所示,下列有关该实验的说法不正确的是 (　　)
简易量热计示意图
A.测定中和反应的反应热时,不能选用NaOH溶液和浓硫酸
B.相同条件下,NaOH溶液与盐酸、硝酸反应的反应热不相同
C.实验需要记录反应前初始温度及反应后溶液达到的最高温度
D.用玻璃搅拌器上下搅拌有助于反应充分,隔热层起保温作用
10.(2024·浙南名校联盟联考)根据图中各物质间的能量循环,分析下列说法正确的是(　　)
A.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8
B.ΔH5<0,ΔH7>0,ΔH8<0
C.Br(g)的ΔH6小于Cl(g)的ΔH6
D.ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8<ΔH2
11.(2024·北京朝阳二模)土壤中的微生物可将大气中的H2S经两步反应氧化成S,两步反应的能量变化如图。
下列说法不正确的是(　　)
A.O的非金属性大于S,推知热稳定性:H2O>H2S
B.两步反应中化学键断裂吸收的总能量均小于化学键形成释放的总能量
C.H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq)　ΔH=-364.01 kJ·mol-1
D.结合S(s)的燃烧热,可求算2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)的ΔH
12.(2023·河南豫北名校联考)如图1、图2分别表示1 mol H2O和1 mol CO2分解时的能量变化情况(单位:kJ)。下列说法错误的是(　　)
　　　　图1　1 mol H2O(g)分解时的能量变化　　　　图2　1 mol CO2(g)分解时的能量变化
A.CO的燃烧热ΔH=-285 kJ·mol-1
B.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+134 kJ·mol-1
C.OO的键能为494 kJ·mol-1
D.无法求得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的反应热
13.(2022·重庆卷)“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得ΔH4/(kJ·mol-1)为(　　)
A.+533 B.+686 C.+838 D.+1 143
层次3创新性
14.(1)(2分)乙烯是现代工业的重要原材料,中科院设计完成了在催化剂作用下CO2氧化C2H6制取C2H4的新路径,发生的主要化学反应有:
Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)　ΔH1=+177 kJ·mol-1
Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)3H2(g)+4CO(g)　ΔH2=+430 kJ·mol-1
根据盖斯定律,反应C2H6(g)+2CO(g)+3H2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)的ΔH=　　　 kJ·mol-1。
(2)(4分)氮元素的化合物种类繁多,性质也各不相同。请回答下列问题:
已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180.5 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1
③N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1
则反应:④4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。根据RlnKp=-+C(C为常数),由图中的数据可推知,该反应的反应热为　　　　 kJ·mol-1(保留小数点后2位),图中表示的热化学方程式是　　　　　(填序号)。
第33讲　反应热的测定及计算
1.A　解析:等温条件下,在试管中进行的中和反应,反应体系向环境中释放的热量就是反应的热效应,环境是指与体系相互影响的其他部分,如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等,A错误;测定中和反应反应热时要快速混合,防止热量散失,B正确;若用的是弱酸或弱碱,弱酸或弱碱电离需吸收一部分热量,D正确。
2.B　解析:根据盖斯定律可知,不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5,A正确;应用盖斯定律求反应热时可能涉及几个热化学方程式的四则运算,而不是几个热化学方程式中ΔH直接相加即可得目标反应的反应热,B错误;有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到,C正确;反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关,D正确。
3.B　解析:等量的H2(g)完全燃烧生成H2O(l)放出的热量比生成H2O(g)放出的热量多,则有ΔH1>ΔH2,A错误;等量的S(g)具有的能量高于S(s)具有的能量,等量的S(g)反应放出的热量比S(s)反应放出的热量多,则有ΔH2>ΔH1,B正确;等量的C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出的热量比生成CO(g)放出的热量多,则有ΔH1>ΔH2,C错误;HCl(g)分解生成H2(g)和Cl2(g)是吸热反应,H2(g)和Cl2(g)生成HCl(g)是放热反应,则有ΔH1>ΔH2,D错误。
4.B　解析:等量的S具有的能量:S(g)>S(s),则等量时S(g)完全燃烧生成SO2(g)放出的热量多,故有ΔH1<ΔH2,A正确;等量的H2S(g)完全燃烧生成SO2(g)放出的热量比不完全燃烧生成S(s)放出的热量多,则有ΔH3>ΔH4,B错误;根据盖斯定律,由③-②可得⑤,则有ΔH5=ΔH3-ΔH2,C正确;根据盖斯定律,由③×3-⑤×2可得④,则有2ΔH5=3ΔH3-ΔH4,D正确。
5.B　解析:反应①[C(aq)+H+(aq)HC(aq)]的逆向过程为HC的电离,电离吸热,故ΔH1<0,反应②[C(aq)+H2O(l)HC(aq)+OH-(aq)]属于水解反应,一般为吸热反应,故ΔH2>0,A错误;由A项分析可知,ΔH1<0,ΔH2>0,则有ΔH1<ΔH2,B正确;反应③[H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)]属于中和反应,属于放热反应,则有ΔH3<0,反应④[OH-(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H2O(l)]属于中和反应,则有ΔH4<0,C错误;反应④比反应③多了CH3COOH的微弱电离过程,电离过程吸热,则反应④放出的热量小于反应③,则有ΔH4>ΔH3,D错误。
6.D　解析:根据题意及燃烧热的定义可知,CO的燃烧热ΔH=-283 kJ·mol-1,A错误;放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,所以2 mol CO和1 mol O2的总能量比2 mol CO2的总能量高,B错误;已知:①CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)　ΔH1=-443.64 kJ·mol-1,②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=-566.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律①+②×得CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-726.64 kJ·mol-1,20 g CH3OH(l)的物质的量为0.625 mol,则放出的热量为0.625 mol×726.64 kJ·mol-1=454.15 kJ,C错误;由C项知:CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-726.64 kJ·mol-1,则2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 453.28 kJ·mol-1,D正确。
7.D　解析:已知HF气体溶于水放热,则HF气体溶于水的逆过程吸热,即HF(aq)的ΔH1>0,A项错误;由于HCl(g)比HBr(g)稳定,所以相同条件下HCl(g)的ΔH2比HBr(g)的大,B项错误;ΔH3+ΔH4代表H(g)H+(aq)的焓变,与其他物质无关,C项错误;一定条件下,气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量,则断开1 mol H—X形成气态原子吸收a kJ的能量,即ΔH2=+a kJ·mol-1,D项正确。
8.答案 (1)确保盐酸被完全中和
(2)C
(3)D
(4)ΔH1=ΔH2<ΔH3
(5)-51.8 kJ·mol-1
(6)不能　H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀,沉淀的生成热会影响中和反应的反应热的测定结果
解析:(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离,它们的中和反应反应热相同,稀氨水中的NH3·H2O是弱电解质,NH3·H2O电离要吸收热量,故反应放热更少,因ΔH是负值,故ΔH1=ΔH2<ΔH3。
9.B　解析:浓硫酸被稀释时放出大量的热,选用NaOH溶液和浓硫酸进行实验,反应放出的热量偏高,A正确;盐酸、硝酸都是强酸,这两种酸与NaOH溶液反应的实质都是OH-+H+H2O,故反应热相同,B错误;实验需要记录反应前初始温度及反应后溶液达到的最高温度,根据Q=cmΔt计算反应热,C正确;用玻璃搅拌器上下搅拌,使溶液充分混合,有助于反应充分,隔热层起保温、隔热的作用,可防止热量散失,D正确。
10.D　解析:根据盖斯定律可以计算出该反应的反应热,即ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH8或ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8,A错误。钠原子失去电子吸热,即ΔH5>0;Na+(g)与Cl-(g)结合生成NaCl(g)放热,即ΔH7<0;物态变化中气态到液态、液态到固态均放热,即ΔH8<0,B错误。Br的非金属性比Cl的弱,得电子能力比Cl的弱,则放出的热量比Cl的少,故Br(g)的ΔH6大于Cl(g)的ΔH6,C错误。Cl2(g)Cl(g)吸热,即ΔH3>0,固态钠变为气态钠吸热,即ΔH2>0,又ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8<0,所以有ΔH2>ΔH5+ΔH6+ΔH7+ΔH8,D正确。
11.C　解析:非金属性越强的元素简单氢化物的稳定性越强,O的非金属性强于S,可推知热稳定性H2O>H2S,A正确;由图可知两步反应均为放热反应,所以反应物化学键断裂吸收的能量小于生成物化学键形成放出的能量,B正确;由图可知,第一步热化学方程式为H2S(g)+O2(g)S(s)+H2O(g)　ΔH=-221.19 kJ·mol-1,第二步热化学方程式为S(s)+O2(g)+H2O(g)S(aq)+2H+(aq)　ΔH=-585.20 kJ·mol-1,根据盖斯定律两步反应式相加可得H2S(g)+2O2(g)S(aq)+2H+(aq)　ΔH=-806.39 kJ·mol-1,C错误;结合S(s)的燃烧热可得到代表S(s)的燃烧热的热化学方程式,再结合第一步热化学方程式和盖斯定律,可求算2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)的ΔH,D正确。
12.D　解析:由图2可知,CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-285 kJ·mol-1,A正确;由图1可得①H2O(g)H2(g)+O2(g)　ΔH=+243 kJ·mol-1,由图2可得②C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-109 kJ·mol-1,根据盖斯定律①+②得,C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+134 kJ·mol-1,B正确;由图1或图2均可得出OO的键能为494 kJ·mol-1,C正确;CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-285 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1=-42 kJ·mol-1,D错误。
13.C　解析:①NH4Cl(s)N(g)+Cl-(g)　ΔH1=+698 kJ·mol-1;②NH4Cl(s)N(aq)+Cl-(aq)　ΔH2=+15 kJ·mol-1;③Cl-(g)Cl-(aq)　ΔH3=-378 kJ·mol-1;④(NH4)2SO4(s)N(g)+(g)　ΔH4;⑤(NH4)2SO4(s)N(aq)+(aq)　ΔH5=+3 kJ·mol-1;⑥(g)(aq)　ΔH6=-530 kJ·mol-1;根据盖斯定律,由⑤+①-⑥-②+③得④,则ΔH4=+838 kJ·mol-1,C正确。
14.答案 (1)-76　(2)-905　-92.45　③
解析:(1)已知反应Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)　ΔH1=+177 kJ·mol-1,反应Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)3H2(g)+4CO(g)　ΔH2=+430 kJ·mol-1,则目标反应C2H6(g)+2CO(g)+3H2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)可由2×Ⅰ-Ⅱ得到,根据盖斯定律,反应C2H6(g)+2CO(g)+3H2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)的ΔH=2ΔH1-ΔH2=2×(+177 kJ·mol-1)-(+430 kJ·mol-1)=-76 kJ·mol-1。
(2)依据盖斯定律可知,反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)可由①×2+②×3-③×2得到,则焓变ΔH=2×(+180.5 kJ·mol-1)+3×(-483.6 kJ·mol-1)-2×(-92.4 kJ·mol-1)=-905 kJ·mol-1;由图像数据(单位省略)代入RlnKp=-+C,-3.710=-2.113ΔH+C,-61.678=-1.486ΔH+C,二式联立可得ΔH≈-92.45,即该反应的反应热为-92.45 kJ·mol-1;依据反应热可知,图中表示的方程式是③。
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