专题升级训练3 物质的组成、分类及化学反应中的能量变化
(时间：45分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分，每小题只有一个选项符合题意)
1．(2012安徽马鞍山二检，10)已知：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1 Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋1/2O2(g) ΔH＝－226 kJ·mol－1。下列表述正确的是(NA代表阿伏加德罗常数的数值)( )
A．1 mol CO燃烧时放出的热量为283 kJ·mol－1
B．Na2O2和Na2CO3中阴阳离子个数比不同
C．Na2O2(s)与CO2(g)反应放出226 kJ热量时电子转移数为2NA
D．Na2O2(s)＋CO(g)===Na2CO3(s) ΔH＝－509 kJ·mol－1
2．红磷(P)和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量关系如下图所示，图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据。已知PCl5分解生成PCl3和Cl2，该分解反应是可逆反应。下列说法正确的是( )
A．其他条件不变，升高温度有利于PCl5的生成
B．反应2P(s)＋5Cl2(g)===2PCl5(g)对应的反应热ΔH＝－798 kJ·mol－1
C．P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为：
2P(s)＋3Cl2(g)===2PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·mol－1
D．其他条件不变，对于PCl5分解生成PCl3和Cl2反应，升高温度，PCl5的转化率减小，平衡常数K减小
3．(2012北京东城期末，12)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
根据上述反应，下列说法正确的是( )
A．反应①中的能量变化如下图所示
B．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
C．1 mol CH3OH充分燃烧放出的热量为192.9 kJ
D．可推知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.8 kJ· mol－1
4．(2012江西南昌调研，15)下列说法正确的是( )
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．氢氧燃料电池发电，比氢气直接在空气中燃烧发电能量转换率高
C．FeCl3和NaOH的浓溶液反应制备的分散系具有丁达尔效应
D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
5．(2012北京朝阳期末，5)已知一定条件下断裂或生成某些化学键的能量关系如下表：
断裂或生成的化学键
能量数据
断裂1 mol H2分子中的化学键
吸收能量436 kJ
断裂1 mol Cl2分子中的化学键
吸收能量243 kJ
形成1 mol HCl分子中的化学键
释放能量431 kJ
对于反应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列说法正确的是( )
A．该反应的反应热ΔH＞0
B．生成1 mol HCl时反应放热431 kJ
C．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更牢固
D．相同条件下，氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量
6．(2012安徽宿州一检，5)下图是298 K、101 kPa时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是( )
A．该反应的热化学方程式为：
N2＋3H22NH3 ΔH＝－92 kJ·mol－1
B．a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C．加入催化剂，该化学反应的反应热改变
D．在温度、体积一定的条件下，通入1 mol N2和3 mol H2反应后放出的热量为Q1 kJ，若通入2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ，则184＞Q2＞2Q1
7．向足量硫酸溶液中加入100 mL 0.4 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L－1HCl溶液时，放出的热量为2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为( )
A．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－2.92 kJ·mol－1
B．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－0.72 kJ·mol－1
C．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－73 kJ·mol－1
D．Ba2＋(aq)＋SO(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－18 kJ·mol－1
二、简答题(本题包括4小题，共58分)
8．(13分)“嫦娥一号”登月成功，实现了中国人“奔月”的梦想。
(1)“嫦娥一号”使用的推进剂是液氢和液氧，这种推进剂的优点是____________________________；________________________。(请写两条)
(2)下列是298 K时，氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式：
H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
C(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
C8H18(l)＋25/2O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是__________。
(3)已知：H2(g)===H2(l) ΔH＝－0.92 kJ·mol－1
O2(g)===O2(l) ΔH＝－6.84 kJ·mol－1
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝44.0 kJ·mol－1
结合上题所给信息，请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：__________________。
9．(14分)Ⅰ．图甲是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式(ΔH的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)：
甲
Ⅱ．(1)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应：
已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，
则2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝______；
(2)饮用水中的NO主要来自于NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：
1 mol NH全部被氧化成NO的热化学方程式为______________。
10．(改编自2012湖北黄冈八校联考，27)(16分)随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。
(1)下图为C及其氧化物的变化关系图，若①变化是置换反应则其化学方程式可为_________________；图中变化过程哪些是吸热反应______(填序号)。
(2)甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用如下方法合成甲醇：
方法一 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
方法二 CO2(g) ＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
在25 ℃、101 kPa下，1克甲醇完全燃烧放热22.68 kJ，写出甲醇完全燃烧的热化学方程式：______________；某火力发电厂CO2的年度排放量是2 200万吨，若将此CO2完全转化为甲醇，则理论上由此获得的甲醇完全燃烧放热约是______ kJ(保留三位有效数字)。
(3)金属钛冶炼过程中其中一步反应是将原料金红石转化：TiO2(金红石)＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO
已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1
TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g) ΔH＝＋141 kJ·mol－1
则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝________。
(4)臭氧可用于净化空气，饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)＋O3(g)===3Ag2O(s) ΔH＝－235.8 kJ·mol－1，
已知：2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g) ΔH＝＋62.2 kJ·mol－1，
则O3转化为O2的热化学方程式为____________________________________________。
11．(15分)某种优质燃油由甲、乙两种有机物混合而成，甲、乙两种物质含有C、H、O三种元素中的两种或三种。已知甲、乙及CO、H2的燃烧热如下：
物质
甲
乙
CO
H2
燃烧热/(kJ·mol－1)
1 366
5 518
283
286
取甲、乙按不同比例混合的燃油23 g，在足量的O2中燃烧时，放出的热量Q与混合物中乙的物质的量分数x的关系如图所示。试求：
(1)乙的相对分子质量Mr(乙)＝________。
(2)160 g由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在347.2 L O2中恰好完全燃烧，得492.8 L气体，冷却到室温时，还剩余224 L(气体体积均在标准状况下测定)。由此可求得混合物中，C、H、O的原子个数比为______。甲、乙的分子式为：甲______；乙______。
(3)1 mol由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在一定量的O2中燃烧，放出热量2 876 kJ，则反应中生成CO________mol。
参考答案
一、选择题
1．D 解析：A中单位错误，应为kJ；B中Na2O2和Na2CO3中阴阳离子个数比均为1∶2；C中转移电子数为NA；运用盖斯定律，(－566 kJ·mol－1)/2 ＋(－226 kJ·mol－1)＝－509 kJ·mol－1，故D正确。
2．B 解析：依据图像及图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据可知P(s)＋Cl2(g)===PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·mol－1、P(s)＋Cl2(g)===PCl5(g) ΔH＝－399 kJ·mol－1、PCl3(g)＋Cl2(g)===PCl5(g) ΔH＝－93 kJ·mol－1，B正确、C错误；升高温度，平衡向吸热方向移动，A错误；PCl5分解为吸热反应，升温平衡右移，PCl5的转化率增大，K增大，D错误。
3．D 解析：①为吸热反应，A错误；CH3OH充分燃烧应该生成水，由②可知B、C错误；(②－①)×2得2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝(－192.9 kJ·mol－1－49.0 kJ·mol－1)×2＝－483.8 kJ·mol－1，正确。
4．B 解析：中和热是强酸与强碱在稀溶液中反应生成1 mol水放出的热量，A选项错误；C选项制备的不是胶体，而是氢氧化铁沉淀，错误；D中ΔH与反应条件无关。
5．C 解析：依据H—H＋Cl—Cl===2H—Cl可知ΔH＝(436＋243－431×2)kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，A、B选项错误；D选项没有说明物质的量，且用化学键的键能也无法比较能量高低，错误。
6．D 解析：A中热化学方程式未注明物质的状态，错误；B中b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线；C中加入催化剂，该化学反应的反应热不会改变；D根据化学平衡移动知识可知热量Q1＜92,184＞Q2＞2Q1，正确。
7．D 解析：根据题目中的叙述，可以得到如下热化学方程式：2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－128 kJ·mol－1,2H＋(aq)＋2OH－(aq)===2H2O(l) ΔH＝－110 kJ·mol－1；根据盖斯定律得到SO(aq)＋Ba2＋(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－18 kJ· mol－1。
二、简答题
8．答案：(1)相同质量时，氢气放出的热量多 产物为水，无污染
(2)H2
(3)H2(l)＋1/2O2(l)===H2O(g) ΔH＝－237.46 kJ·mol－1
解析：(3)由H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1…………①
H2(g)===H2(l) ΔH＝－0.92 kJ·mol－1……②
O2(g)===O2(l) ΔH＝－6.84 kJ·mol－1……③
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1…④
由①－②－×③＋④可得：H2(l)＋1/2O2(l)===H2O(g) ΔH＝－237.46 kJ·mol－1。
9．答案：Ⅰ．N2 (g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝2(Q1－Q2)kJ·mol－1
Ⅱ．(1)1 530 kJ· mol－1
(2)NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol－1。
解析：Ⅰ．注意图甲是表示生成1 mol NH3过程中能量变化；Ⅱ．(1)前式×2－后式×3即得；(2)首先写出NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋2H2O(l)，然后依据图像写出①NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－273 kJ·mol－1、②NO(aq)＋O2(g)===NO(aq) ΔH1＝－73 kJ·mol－1，①＋②即得。
10．答案：(1)C＋H2OH2＋CO (合理即可，如与CuO、FeO、SiO2等反应) ①③
(2)CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76 kJ·mol－1 3.63×1014
(3)－80 mol·L－1
(4)2O3(g)===3O2(g) ΔH＝－285 kJ·mol－1
解析：(1)由信息可知反应①是置换反应，所以应为吸热反应；(2)1 mol甲醇燃烧放出热量22.68 kJ×32＝725.76 kJ，依据信息生成物水为液态；依据碳原子守恒n(CH3OH)＝n(CO2)＝＝5×1011 mol，放出热量725.76 kJ· mol－1×5×1011 mol＝3.63×1014 kJ；(3)对已知热化学方程式编号从前到后分别为①②③，③－②＋①×2即可得所求方程式，所以＋141 kJ·mol－1－(－566 kJ·mol－1)＋(－393.5 kJ·mol－1)×2；(4)首先写出所求反应的化学方程式2O3(g)===3O2(g)，前式×2＋后式×3。
11．答案：(1)114 (2)10∶24∶1 C2H6O C8H18 (3)2
解析：(1)当x＝1.0时，燃油全部是乙，
n(乙)＝＝0.201 7 mol，则Mr(乙)＝＝114。当x＝0时，同理可得Mr(甲)＝46。
(2)160 g混合物燃烧生成n(CO2)＝＝10 mol，
n(H2O)＝＝12 mol，根据CO2和H2O中的氧元素之和与消耗氧气的差值求得原混合物中含n(O)＝1 mol，所以C、H、O的原子个数比为10∶24∶1。
设160 g混合物的物质的量为n mol，则
114n＋46n＝160，解得n＝1。
所以甲的分子式为C2H6O，乙的分子式为C8H18。
(3)1 mol混合物完全燃烧应放出热量kJ＝3 442 kJ，实际放出热量2 876 kJ，所以生成CO的物质的量为＝2 mol。
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