专题五 化学能与热能.doc

化学能与热能
A组
【1】(2010广东汕头4月)化学反应中通常伴随着能量变化，下列说法中错误的是（ ）
A．煤燃烧时将部分化学能转化为热能
B．电解熔融Al2O3时将部分化学能转化为电能
C．TNT爆炸时将部分化学能转化为动能
D．镁条燃烧时将部分化学能转化为光能
【答案】：B
【解析】：煤是重要的能源，燃烧时放出大量的热能，但这不是煤中的全部化学能，因为其主要燃烧产物CO2中仍有化学能，A项正确。电解物质时，是将电能转化为化学能，而不是化学能转化为电能，B项错误。TNT(三硝基甲苯)爆炸时，部分化学能转化成了动能，C项正确。镁条燃烧时放出大量热，产生耀眼的白光，故镁条的部分化学能转化成了光能，D项正确。本题应选B。
【评析】：本题主要考查能量的转化与利用，相对较为简单的题型。
【2】（2010广东粤西北九校4月）下列化学用语的相关表述中，其中正确的有（ ）
A．因H＋(aq)＋OH－(aq)H2O(l)D DH－a kJ·mol－1，故1 mol NaOH固体与足量的稀盐酸反应，放出热量为a kJ
B．因CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l) DH＋bkJ·mol－1，故1 mol CuSO4(s)溶于水时，放出热量bkJ
C．因氢气的燃烧热为ckJ·mol－1，故水电解的热化学方程式为：2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)D DH = ＋c kJ·mol－1
D．因N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)D DH = －d kJ·mol－1，故在某容器中投入1 mol N2与3 mol H2充分反应后，放出热量小于d kJ
【答案】：D
【解析】由于NaOH固体溶于水会放出大量的热，因此A错。选项B给出的热化学方程式是胆矾的分解，而要求的CuSO4(s)溶于水的热效应，两者无联系，B错。燃烧热的定义是1 mol燃料燃烧所放出的热量，由知可知水电解正确的热化学方程式为2H2O(l) = 2H2(g)＋O2(g)D DH = ＋2c kJ·mol－1，C错。本题应选D
【评析】：本题主要考查能量变化中的重要概念，要注意反应热的大小比较
【3】（2010广东深圳3月）甲醇广泛用作燃料电池的燃料，可用天然气来合成，已知：
①2CH4(g)＋O2(g)2CO(g)＋4H2(g) DH = －71 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l) DH = －90.5 kJ·mol－1
③CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l) DH＝－890 kJ·mol－1
下列结论错误的是（ ）
A．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) DH＞－90.5 kJ·mol－1
B．甲醇的燃烧热为764 kJ·mol－1
C．若CO的燃烧热为282.5 kJ·mol－，则H2的燃烧热为286 kJ·mol－1
D．反应②在任何温度下均能自发进行
【答案】：D
【分析】：由于CH3OH(g)转化为CH3OH(l)要放出热量，结合题给反应②可知选项A正确(要注意DH为负值)，(③×2－①)/2得：CO(g)＋2H2(g)＋3O2(g)CO2(g)＋2H2O(l) DH＝－854.5 kJ·mol－1……④，④－②得甲醇的燃烧热为DH = －764 kJ·mol－1，B正确，由热化学方程式④得CO的燃烧热＋2×H2的燃烧热854.5 kJ·mol－1，由此可得H2的燃烧热为286 kJ·mol－1，C正确。反应②是放热熵减的反应，即DH＜0，△S＜0，因此可判断反应②在低温下能自发进行，选项D错。
【评析】：本题主要考查盖斯定律的应用，对盖斯定律的理解为解题关键
【4】（2010广东东莞3月）下列说法中正确的是（ ）
A．中和热的测定实验中需要用的主要玻璃仪器有：二只大小相同的烧杯、二只大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌捧
B．可以用保温杯代替烧杯做有关中和热测定的实验
C．在测定中和热的实验中，至少需要测定并记录的温度是3次
D．测定中和热实验中，若所使用的稀NaOH溶液的物质的量稍大于稀盐酸，则会导致所测得的中和热数值偏高
【答案】;B
【解析】：本题主要考查中和热测定的原理和实验基本操作。选项A错误，为了防止散热，在中和热测定的实验中应选用一大一小两只烧杯，小烧杯和大烧杯之间应用塑料泡沫隔开。很显然，从防止散热的效果看，使用保温杯完全可以，而且防止散热效果更好，选项B正确。对于选项C作如下分析：中和热测定的原理是：首先根据公式QcmΔt求出反应过程中放出的热量，然后再根据ΔH-Q/n(H2O)计算中和热。式中Δt表示反应后的最高温度与反应前盐酸与氢氧化钠的平均温度之差，因此每次实验至少需要测定3次温度，由于中和热的测定属于定量实验，因此至少平行做二次实验才能求出其正确值，所以在整个实验过程中最少需要测定并记录温度的次数是6次，选项C错。对于选项D，在中和热测定过程中为了提高实验的正确度，须保证酸和碱完全反应，在实验中通常使一种物质稍过量一些，这是正确的操作方法，因此选项D错误。本题应选B。
【评析】：．中和热测定的实验步骤
⑴组装量热器：保温隔热效果一定要好。小烧杯口要与大烧杯口相平，以减少热量损失。烧杯间要填加隔热材料，提高保温隔热效果。
⑵量取一定量盐酸倒入小烧杯中，测定并记录盐酸温度。
①温度计上的酸要用蒸馏水冲洗干净，且冲洗液要转移到小烧杯中
②盐酸浓度宜小不宜大
⑶量取定量氢氧化钠溶液，测定并记录氢氧化钠溶液温度
①碱液要稍过量，以确保盐酸被完全中和。
②碱液浓度宜小不宜大。
⑷将氢氧化钠溶液倒入小烧杯中，搅拌，充分反应后，测定并记录混合液的最高温度
①氢氧化钠溶液要一次性快速倒入小烧杯中，且不能洒在外面。
②要用环形玻璃棒轻轻搅动溶液，使酸碱充分反应。
③实验操作时动作要快，尽量减少热量散失。重复实验两次 。
⑸计算

B组
【1】（2010广东深圳3月）下列实验现象不能说明反应放热的是（ ）
A．钾放入水中浮于水面、熔成小球
B．向包有Na2O2粉末的棉花上滴几滴水，棉花着火
C．苯与液溴的混合物中加入少量铁粉(做催化剂)，有大量溴蒸气产生
D．将混有酚酞的苏打溶液加热，红色变深
【答案】：D
【解析】：选项D说明Na2CO3水解是吸热反应，加热促进水解，溶液碱性增强，因此红色变深。
【2】．（2010广东深圳3月）
已知①NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(s) DH 1 = －176 kJ·mol－1
②NH3(g)NH3(aq) DH 2 = －35.1 kJ·mol－1
③HCl(g)HCl(aq) DH 3 = －72.3 kJ·mol－1
④NH3(aq)＋HCl(aq)NH4Cl(aq) DH 4 = －52.3 kJ·mol－1
⑤NH4Cl(s)NH4Cl(aq) DH 5
则第⑤个反应方程式中的DH5为(单位为 kJ·mol－1) （ ）
A．＋16.3 B．－16.3 C．＋335.7 D．－335.7
【答案】：A
【解析】：以NH4Cl(s)为始点，以NH4Cl(s)为终点，把中间过程中的物质都通过方程式合并法给约去——把方程式①反过来，与②、③、④相加即可：DH5DH4＋DH3＋DH2－DH1＋16.3kJ·mol－1。
【评析】：掌握好根据热化学方程式进行计算
①一般计算的方法是：将DH看作热化学方程式中的一项，再按有关化学方程式的计算步骤、格式进行计算，得出有关数据。
②盖斯定律的应用：如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。即：
若，则有：DH = DH1＋DH2。
【3】（2010广东金山3月）按要求书写热化学方程式（是离子反应的也可用离子方程式表示）。
⑴表示强酸和强碱中和反应的热化学方程式：_________________________________。
⑵火箭推进器常以气态联氨(N2H4)为燃料、液态过氧化氢为助燃剂进行热能提供。反应过程中生成的气体可参与大气循环。测得当反应过程中有1mol水蒸气生成时放出161kJ的热量。试写出反应过程中的热化学方程式：___________________________。
⑶工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3，已知该反应为一放热反应。现将2mol SO2、1mol O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，其热化学方程式可表示为____________________________。
⑷已知A、B两种气体在一定条件下可发生反应：2A+B==C+3D+4E。现将相对分子质量为M的A气体mg和足量B气体充入一密闭容器中恰好完全反应后，有少量液滴生成。在相同温度下测得反应前后压强分别为6.06×105Pa和1.01×106Pa，又测得反应共放出QkJ热量。试根据上述实验数据写出该反应的热化学方程式______________。
【答案】：⑴H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=－57.3 kJ·mol－1
⑵N2H4(g)+2H2O2(l)= N2(g)+4H2O(g) ΔH＝－644kJ·mol－1
⑶2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) △H = -196.6kJ·mol-1
⑷2A(g)+B(g)==C(g)+3D(l)+4E(g)
【解析】：略
【评析】：书写热反应方程式应注意的问题
⑴△H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用“空格”隔开。若为放热反应△H为“－”；若为吸热反应△H为“+”。△H的单位一般为 kJ·mol－1。
⑵注意反应热△H与测定条件(温度、压强等)有关。
⑶注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
⑷注意反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g)才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
⑸注意热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于△H与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应，如果化学计量数加倍，则△H也要加倍。当反应逆向进行，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
⑹△H的单位“kJ·mol－1”的含义。并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化。
⑺不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热△H表示反应进行到底（完全转化）时的能量变化。
【4】（2010广东深圳3月）在燃烧2.24LCO与O2的混和气体时，共放出akJ的热量，反应后气体的密度为原来气体密度的1.5倍。燃烧同样体积的N2O和CO的混合物，共得到3种气体产物，3种气体均能参与大气循环，反应中放出bkJ热量，并测得原来混合气体的密度是反应后混合气体密度的1倍（以上气体的体积均在标准状况下测定）。试确定：
⑴CO的燃烧热。
⑵N2O与CO所组成的混合物中气体的体积之比。
⑶由单质生成1molN2O时的焓变。
【答案】：⑴15akJ·mol－1 ⑵2:1 ⑶(15b-7.5a)kJ·mol－1
【解析】：由题意密度关系知CO和O2恰好完全反应，CO与O2的燃烧反应的热化学方程式为：
CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH= -15akJ·mol－1……①
同理可得N2O和CO的燃烧反应的热化学方程式为：
4N2O(g)+2CO(g)4N2(g)+2CO2(g)+O2(g) ΔH= -60bkJ·mol－1……②
根据盖斯定律：(①×2-②)得2N2(g)+O2(g)2N2O(g) ΔH=(30b-15a) kJ·mol－1。
【评析】：根据热化学方程式进行计算
[方式一]若有(a)A(g)＋M(g) = B(g) DH1，(b)A(l)＋M(g) = B(g) DH2
(c)A(g) = A(l) DH3，则(c) = (a)－(b)，即DH3 = DH1－DH2。
[方式二]若有(a)A(s)＋M(g) = B(s) DH1，(b)C(s)＋M(g) = D(s) DH2
(c)A(s)＋D(s) = B(s)＋C(s) DH3
则(c) = (a)－(b)，即DH3 = DH1－DH2