化學反應及能量變化試卷

第一章 化學反應及能量變化測評卷（B卷）

(時間：90分鐘 滿分：100分)

第Ⅰ卷(選擇題，共45分)

一、選擇題(每小題3分，共45分)

1．下列説法不正確的是( )

A．在指定狀態下各物質的焓值都是確定且是唯一的

B．當同一個化學反應以不同的過程完成時，反應的焓變是不同的

C．如果一個化學方程式通過其他幾個化學方程式相加減而得到，則該反應的焓變為相關化學反應的焓變的代數和

D．對於一個化學反應，無論經過哪些步驟從反應物變成生成物，反應的焓變是一樣的

解析：本題主要考查對蓋斯定律的理解。由於在指定狀態下各物質的焓值是確定且是唯一的，因此無論經過哪些步驟從反應物變成生成物，反應焓變是一樣的，即反應的焓變只與起始和終了狀態有關，而與過程無關。由蓋斯定律知一個化學方程式是由其他幾個方程式相加減得到，則該反應的焓變為幾個化學方程式相加減得到，則該反應的焓變為幾個化學方程式焓變的代數和。

答案：B

2．已知1 mol白磷(s)轉化成1 mol紅磷(s)，放出18.39 kJ熱量，又知：

4P(白，s)＋5O2(g)===2P2O5(g) ΔH1

4P(紅，s)＋5O2(g)===2P2O5(g) ΔH2

則ΔH1和ΔH2的關係正確的是( )

A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1＞ΔH2

C．ΔH1＜ΔH2 D．無法確定

解析：由題意知P(白，s)===P(紅，s) ΔH＝－18.39 kJ/mol，由蓋斯定律知此方程式可由4P(白，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1與4P(紅，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2相減除以4得到，即－18.39 kJ/mol＝ΔH1－ΔH24，ΔH1－ΔH2＜0，得ΔH1＜ΔH2。

答案：C

3．科學家發現，不管化學反應是一步完成還是分幾步完成，該反應的熱效應是相同的。已知在25℃，105 Pa時，1 mol石墨和1 mol一氧化碳完全燃燒生成二氧化碳時的放熱分別是ΔH＝－393.5 kJ/mol和ΔH＝－283 kJ/mol，下列説法或方程式正確的是( )

A．在相同條件下：2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－110.5 kJ/mol

B．1 mol石墨不完全燃燒，生成CO2和CO混合氣體時，放熱504.0 kJ

C．在相同條件下，C(石墨，s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝＋172.5 kJ/mol

D．已知金剛石不如石墨穩定，則石墨轉變為金剛石需要吸熱

解析：由題意知，①C(石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol，

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ/mol。A項，①×2－②得2C(石墨)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ/mol；B項，1 mol石墨不完全燃燒，生成CO2和CO混合氣體時，CO2和CO的相對量的不同，放出的熱量不同；C項，①－②得C(石墨)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝＋172.5 kJ/mol；D項，由題意知C(石墨)===C(金剛石) ΔH＞0，由石墨轉變為金剛石需要吸熱。

答案：CD

4．在中和熱的測定實驗中，使用下列用品不是為了減少實驗誤差的是( )

A．碎泡沫塑料 B．環形玻璃攪拌棒

C．底部墊紙條 D．兩個量筒

解析：A、C兩項的目的是減少熱量的損失。B項目的是使溶液中熱量傳遞均勻，最終準確測定温度。

答案：D

5．“搖搖冰”是一種即用即冷的飲料，飲用時將飲料罐隔離層中的化學物質和水混合後搖動即會製冷，該化學物質是( )

A．氯化鈉 B．固體硝酸銨

C．固體氫氧化鈉 D．生石灰

解析：氧化鈉溶於水產生的熱效應不明顯；固體硝酸銨溶於水吸收較多熱量，使水温下降；固體NaOH溶於水放熱；生石灰(CaO)與水反應放出大量熱。

答案：B

6．下列熱化學方程式書寫正確的是(ΔH的絕對值均正確)( )

A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) X k b 1 . c o m

ΔH＝－1 367.0 kJ/mol(燃燒熱)

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝＋57.3 kJ/mol(中和熱)

C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.8 kJ/mol(反應熱)

D．2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2 kJ/mol(反應熱)

解析：選項A，H2O呈氣態時不穩定，不是表示燃燒熱的熱化學方程式。選項B，中和反應為放熱反應，ΔH＜0，ΔH＝－57.3 kJ/mol，B錯誤。選項C，S燃燒生成SO2的反應是放熱反應，ΔH＜0，同時表明了物質的聚集狀態等，C正確。選項D，未註明物質的聚集狀態，D錯誤。

答案：C

7．下列説法或表示法正確的是( )

A．氫氣與氧氣反應生成等量的水蒸氣和液態水，前者放出熱量多

B．需要加熱的反應説明它是吸熱反應

C．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol，若將含0.5 mol H2SO4的濃硫酸與含1 mol NaOH的溶液混合，放出的熱量大於57.3 kJ

D．1 mol S完全燃燒放熱297.3 kJ，其熱化學方程式：S＋O2===SO2，ΔH＝－297.3 kJ/mol

解析：濃硫酸溶於水時要放出熱量。

答案：C

8．已知熱化學方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJ/mol和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ/mol，當1 g液態水變為氣態水時，其熱量變化是①放出；②吸收；③2.44 kJ；④4.88 kJ；⑤88 kJ中的( )

A．②和⑤ B．①和③ C．②和④ D．②和③

解析：根據已知的兩個熱化學方程式：

2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.6 kJ/mol ①

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ/mol ②

(①＋②)×12後可得：H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol

故當1 g液態水變為氣態水時，吸收的熱量：4418＝2.44 kJ。

答案：D

9．參照反應Br＋H2―→HBr＋H的能量對反應歷程的示意圖，下列敍述中正確的是( )

A．正反應為吸熱反應

B．正反應為放熱反應

C．加入催化劑，該化學反應的反應熱增大

D．從圖中可看出，該反應的反應熱與反應途徑有關

解析：該反應中反應物Br＋H2的總能量低於生成物HBr＋H的總能量，故正反應為吸熱反應，A正確；ΔH＝117－42 kJ/mol＝75 kJ/mol，反應熱只與反應體系的始態與終態有關，與反應途徑、是否使用催化劑無關。

答案：A

10．已知熱化學方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1＝－483 kJ/mol，則對於熱化學方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH2＝b，下列説法正確的是( )

A．熱化學反應方程式中化學計量數表示分子個數

B．該反應的ΔH2＝－483 kJ/mol

C．|ΔH2|＜|ΔH1|

D．|ΔH2|＞|ΔH1|

解析：水由氣態轉化為液態要放出熱量，－ΔH2＝ΔH1－Q＝－483－Q(Q＞0)，故|ΔH2|＞|ΔH1|。

答案：D

11．下列燃燒反應的反應熱是燃燒熱的是( )

A．H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH1

B．C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2

C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3

D．H2S(g)＋12O2(g)===S(s)＋H2O(l) ΔH4

解析：本題要嚴格按燃燒熱的概念來分析。在“25℃、101 kPa時，1 mol純物質完全燃燒生成穩定的化合物所放出的熱量叫燃燒熱”。A、B、C、D均滿足“1 mol”的要求，但A生成的H2O是氣態，不是25℃、101 kPa下的穩定產物，B生成的CO可繼續燃燒生成CO2，D生成的S亦可繼續燃燒生成SO2，而SO2則不能再燃燒了，故C是正確的。

答案：C

12．下列關於熱化學反應的描述中正確的是( )

A．HCl和NaOH反應的中和熱ΔH＝－57.3 kJ/mol，則H2SO4和Ca(OH)2反應的中和熱ΔH＝2×(－57.3) kJ/mol

B．CO(g)的燃燒熱是283.0 kJ/mol，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反應的ΔH＝2×283.0 kJ/mol

C．需要加熱才能發生的反應一定是吸熱反應

D．1 mol甲烷燃燒生成氣態水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱

解析：選項A中中和熱是指在一定條件下強酸與強鹼的稀溶液反應生成1 mol H2O所放出的熱量，與酸和鹼的元數無關；選項C中加熱是化學反應的條件，與反應為是否放熱和吸熱無關，如：Fe＋S=====△ FeS，它屬於放熱反應；選項D中燃燒熱是指1 mol的物質完全燃燒生成穩定的化合物所放出的熱量，這裏的.穩定化合物包含兩層意思，一是化合物穩定，如C燃燒可生成CO和CO2，其中CO2比CO穩定，二是化合物的狀態穩定，如氣態的水就不如液態的水穩定。

答案：B

13．人類對於能源的利用大致可以分為三個時代，柴草能源、化石能源、多能源時代。以下説法正確的是( )

A．原始社會人類學會利用火，他們以天然氣取暖，吃熟食，從事生產活動

B．目前我國廣大農村生火做飯使用的都是化石燃料

C．多能源時代指的是新能源時代，包括有核能、太陽能、氫能

D．化石燃料的燃燒都帶來了很多大氣污染物

解析：原始社會人類還不能很好的利用天然氣；目前我國農村的燃料不僅有化石燃料，還有其他類的燃料，如植物秸稈等等；並不是 所有的燃料燃燒時能產生污染，如天然氣燃燒時的產物只有二氧化碳和水。

答案：C

14．已知Na2SO410H2O鳩艤艤穹湃任熱Na2SO4nH2O＋(10－n)H2O，有人將裝有芒硝(Na2SO410H2O)的密閉聚乙烯管安裝在房屋的外牆內以達到白天蓄熱使室內保持恆温，晚上把白天所蓄熱量放出，使室內保持温暖的目的。以下説法正確的是( )

A．白天將太陽能轉化為化學能

B．白天將化學能轉化為太陽能

C．晚上將化學能轉化為熱能

D．晚上將熱能轉化為化學能

解析：白天蓄熱使室內保持恆温，為吸熱反應，使太陽能轉化為化學能，晚上放出熱量使室內保持温暖，為放熱反應，使化學能轉化為熱能。

答案：AC

15．已知熱化學方程式：

SO2(g)＋12O2(g)鳩馭O3(g) ΔH＝－98.32 kJ/mol，在容器中充入2 mol SO2和1 mol O2充分反應，最終放出的熱量為( )

A．196.64 kJ B．196.64 kJ/mol

C．＜196.64 kJ D．＞196.64 kJ

解析：二氧化硫與氧氣反應為可逆反應，放出熱量比理論計算的反應熱少。

答案：C

第Ⅱ卷(非選擇題，共55分)

二、非選擇題

16．(8分)能源可劃分為一級能源和二級能源。自然界中以現成形式提供的能源稱為一級能源；需要靠其他能源的能量間接製取的能源稱為二級能源。氫氣是一種高效無污染的二級能源，它可以由自然界大量存在的水來製取：

2H2O(l)=====通電2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋517.6 kJ/mol

試回答下列問題：

(1)下列敍述正確的是__________(選填序號)。

A．電能是二級能源

B．水力是二級能源

C．天然氣是一級能源

D．水煤氣是一級能源

(2)關於用水製取二級能源H2，以下研究方向不正確的是__________(選填序號)。

A．構成水的氫和氧都是可燃燒的物質，因此可以研究在水不分解的情況下，使氫氣成為二級能源

B．設法將太陽光聚焦，產生高温使水分解產生H2

C．尋找高效催化劑，使水分解產生H2，同時釋放能量

D．尋找特殊化學物質，用以開發廉價能源，以分解水製取H2

(3)2 g氫氣燃燒時約放出熱量286 kJ，而每千克汽油燃燒時約放熱46 000 kJ，氫氣被公認為21世紀替代礦物燃料的理想能源。試簡述氫氣作為能源的三個主要優點：

①__________________________________；

②__________________________________；

③__________________________________。

解析：(1)自然界中沒有現成的電能，要麼用火力發電，要麼用水力發電，或者用風能等其他形式發電，所以電能是二級能源，A正確；水力可直接提供能源原，應為一級能源，B錯；天然氣燃燒放熱，可直接應用，為一級能源，C正確；水煤氣由煤和水在高温條件下反應制得：C＋H2O(g)=====高温 CO＋H2所以水煤氣是二級能源，D錯。

(2)A選項，構成水的氫和氧為化合態，不是遊離態，不能燃燒；B選項，太陽能為最廉價的、取之不盡的一級能源，故可設法利用；C選項，水分解只能吸收熱量，不能釋放能量；D選項，尋找特殊化學物質，如催化劑，可降低水分解的條件。

(3)氫氣可由水分解制得，所以H2來源廣泛，1 gH2燃燒時放熱2862 kJ＝143 kJ，而1 g汽油燃燒放熱，僅為46 0001 000 kJ。H2燃燒只生成水，無污染，而汽油燃燒還可能產生CO等有毒氣體。

答案：(1)AC (2)AC (3)①來源豐富 ②單位質量的H2燃燒時放出熱量大 ③燃燒後不產生污染物

17．(8分)如圖是某同學設計的放熱反應的觀察裝置。其實驗順序是：

①按圖所示將實驗裝置連接好。

②在U形管內加入少量紅墨水溶液或品紅。打開T形螺旋夾，使U形管內兩邊的液麪處於同一水平面，再夾緊螺旋夾。

③在中間的試管裏盛1 g氧化鈣，當滴入2 mL左右的蒸餾水後，即可觀察。

試回答：

(1)實驗中觀察到的現象是______________________________ __________________________________________________________。

(2)該實驗中必須進行的一步實驗操作是___________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。

(3)該實驗的原理是_____________________________________。

(4)實驗中進行的化學反應方程式是_____________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。

(5)説明CaO和H2O的能量與Ca(OH)2能量之間的關係________________________________。

解析：由於CaO和H2O的反應為放熱反應，使温度升高，使大試管內氣體壓強增大，U形管中兩端液體，左管下降，右管上升。

答案：(1)U形玻璃管裏的紅黑水會沿開口端上升

(2)檢查裝置氣密性

(3)CaO和水反應放出熱量，使大試管中的空氣膨脹，引起U形管中的紅墨水柱不再相平

(4)CaO＋H2O===Ca(OH)

(5)CaO和H2O的能量和大於Ca(OH)2的能量

18．(8分)已知1 mol CO氣體完全燃燒生成CO2氣體放出283 kJ的熱量；1 mol H2完全燃燒生成液態水放出286 kJ熱量；1 mol CH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態水放出890 kJ熱量。

(1)寫出CH4燃燒的熱化學方程式_______________________ _________________________________________________________。

(2)若1 mol CH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸氣，放出的熱量__________(填“＞”、“＜”或“＝”)890 kJ。

(3)若將a mol CH4、CO、H2的混合氣體完全燃燒，生成CO2氣體和液態水時，則放出的熱量(Q)的取值範圍是__________。

解析：(1)1 mol CH4完全燃燒生成CO2和液態水時放出890 kJ的熱量，反應的熱化學方程式為：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ/mol。

(2)由液態水轉化為水蒸氣需要吸收熱量，因此，1 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O(g)時放出的熱量小於890 kJ。

(3)若a mol氣體全部是CO，則放出283a kJ的熱量。若a mol氣體全部是CH4，則放出890a kJ的熱量。

因此，混合氣體放出的熱量Q的取值範圍為：283a kJ＜Q＜890a kJ。

答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ/mol (2)＜ (3)283a kJ＜Q＜890a kJ

19．(8分)“西氣東輸”是西部大開發的重點工程，這裏的“氣”指天然氣，其主要成分為甲烷。

(1)工業上將炭與水在高温下反應制得水煤氣，水煤氣的主要成分是CO和H2，它們的體積比約為1∶1。已知：

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/mol

2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－572 kJ/mol

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ/mol

若不考慮水煤氣中其他成分，相同狀況下要獲得相等的熱量，所需甲烷與水煤氣的體積比約為__________，它們燃燒生成的CO2的物質的量之比約為__________。以甲烷代替水煤氣作民用燃氣，其優點之一是__________。

(2)某化工生產中用甲烷和水蒸氣反應得到CO和H2為主的混合氣，這種混合氣可用於生產甲醇或合成氨，對甲烷而言，有如下兩個主要反應：

①CH4(g)＋1/2O2(g)===CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝－36 kJ/mol

②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋216 kJ/mol

由反應①②推出總反應熱為零的總反應方程式為________________________________；求進料氣中空氣(O2的體積分數為21%)與水蒸氣的體積比為__________。

解析：(1)1 mol水煤氣即CO和H2各0.5 mol，則知0.5 mol CO放熱141.5 kJ,0.5 mol H2放熱143 kJ，共放熱284.5 kJ，而1 mol CH4放熱890 kJ，即得1∶3(或569∶1 780)；根據CO～CO2的關係式，3 mol水煤氣燃燒生成(0.5×3) mol CO2，根據CH4～CO2的關係式，1 mol CH4燃燒生成1 mol CO2，從而得到2∶3(或569∶890)。

(2)根據蓋斯定律：n1ΔH1＋n2ΔH2＝ΔH3＝0，所以有：

n1n2＝－ΔH2ΔH1＝－216 kJ/mol－36 kJ/mol＝6

總反應熱為零的反應方程式為6×①＋②，即

7CH4(g)＋3O2(g)＋H2O(g)===7CO(g)＋15H2(g) ΔH3＝0

從方程式可知：進料氣中V(O2)∶V[H2O(g)]＝3∶1，則

V空氣V水蒸氣＝VO2/0.21V[H2Og]＝3/0.211＝14.3∶1。

以甲烷代替水煤氣作民用燃氣的優點是：燃燒值高(或用氣量少；經濟實惠；節省投資；減少碳氧化合物排放量；減少燃煤用量；有利於保護環境；提高使用安全性；使煤更多地得以綜合利用)。

答案：(1)1∶3(或569∶1 780) 2∶3(或569∶890) 燃燒值高 (2)7CH4(g)＋3O2(g)＋H2O(g)===7CO(g)＋15H2(g) ΔH3＝0 14.3∶1

20．(8分)由甲、乙兩人組成的實驗小組，在同樣的實驗條件下，用同樣的實驗儀器和方法步驟進行兩組中和熱測定的實驗，實驗試劑及其用量如下表。

反應物 起始温度

T1/℃ 終了温度

T2/℃ 中和熱

kJ/mol

①1.0 mol/L HCl溶液50 mL、1.1 mol/L NaOH溶液50 mL 13.0 ΔH1

②1.0 mol/L HCl溶液50 mL、1.1 mol/L NH3H2O溶液50 mL 13.0 ΔH2

(1)實驗中鹼液過量的目的是________________________。

(2)甲在實驗之前預計ΔH1＝ΔH2，他的根據是_____________ _________________________；乙在實驗之前預計ΔH1≠ΔH2，他的根據是__________________________________________。

(3)實驗測得的温度是：①的起始温度13.0℃、終了温度19.8℃；②的起始温度13.0℃、終了温度19.3℃。設充分反應後溶液的比熱容c＝4.18 J/(g℃)，忽略實驗儀器的比熱容，則ΔH1＝__________；ΔH2＝__________(已知溶液密度均為1 g/cm3)。

解析：(1)中和熱的測定屬於定量實驗，發生反應的酸和鹼必須有一方是過量的。在由兩種或多種物質構成的化學反應中，欲使某一種物質完全反應，讓其他物質過量是有效措施之一。

(2)在上表的信息中，除了NaOH和NH3H2O的鹼性強弱程度不同外，其他都相同。

(3)ΔH＝－mc(T2－T1)/n(H2O)，n(H2O)＝0.050 mol。

答案：(1)保證酸完全反應，減小實驗誤差

(2)①②中酸與鹼的元數、物質的量濃度、溶液體積都相同NaOH是強鹼，NH3H2O是弱鹼

(3)－56.9 kJ/mol －52.7 kJ/mol

21．(9分)寫出温度為298K時，下列反應的熱化學方程式：

(1)3 mol NO2(g)與1 mol H2O(l)反應生成HNO3(aq)和NO(g)，放熱138 kJ。

_______________________________________________________

(2)用CO還原1 mol Fe2O3，放熱24.8 kJ。

_______________________________________________________

(3)1 mol HgO(s)分解為液態汞和氧氣，吸熱90.7 kJ。

_______________________________________________________

答案：(1)3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g) ΔH＝－138 kJ/mol

(2)3CO(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－24.8 kJ/mol

(3)2HgO(s)===2Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋181.4 kJ/mol

22．(6分)1 mol氣態鈉離子和1 mol氣態氯離子結合生成1 mol氯化鈉晶體釋放出的熱能為氯化鈉晶體的晶格能。

(1)下列熱化學方程式中，能直接表示出氯化鈉晶體晶格能的是__________。

A．Na＋(g)＋Cl－(g)===NaCl(s) ΔH

B．Na(s)＋12Cl2(g)===NaCl(s) ΔH1

C．Na(s)===Na(g) ΔH2

D．Na(g)－e－===Na＋(g) ΔH3

E.12Cl2(g)===Cl(g) ΔH4

F．Cl(g)＋e－===Cl－(g) ΔH5

(2)寫出ΔH1與ΔH、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之間的關係式

_______________________________________________________

答案：(1)A

(2)ΔH1＝ΔH＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5