《2024年新编高中同步作业高中化学选修1人教版》

3. 在实验室进行中和反应反应热的测定实验，下列有关叙述错误的是 （ ）
A. 简易量热计中间有隔热层，目的是减少热量损失
B. 测量终止温度时，应当记录混合溶液的最高温度
C. 为了使酸碱充分反应，应当缓慢分次倒入NaOH溶液并搅拌
D. 可用塑料材质的环形搅拌器代替环形玻璃搅拌器

答案： 3. C 解析：简易量热计中间有隔热层，目的是减少热量损失，减小测量误差，故A正确；充分反应，放出热量最多时，温度最高，测量终止温度时，应当记录混合溶液的最高温度，故B正确；为了使酸碱充分反应，应当快速一次倒入NaOH溶液并搅拌，防止热量散失，故C错误；塑料材质的环形搅拌器导热能力差，可用塑料材质的环形搅拌器代替环形玻璃搅拌器，故D正确。

4. 下表是断裂部分化学键所需的能量数据，白磷(P₄)、P₄O₆、P₄O₁₀的结构如图所示。

|化学键|P—P|P—O|O=O|P=O|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|所需能量/kJ|198|360|498|x|
(1)1 mol白磷固体(P₄)与3 mol O₂完全反应生成1 mol固态P₄O₆，反应热ΔH = ________kJ·mol⁻¹。
(2)已知1 mol白磷固体与5 mol O₂完全燃烧生成1 mol固态P₄O₁₀的反应热ΔH = -2 982 kJ·mol⁻¹，则上表中x = ________。
任务总结
中和反应反应热测定实验产生误差的原因
(1)量取溶液的体积不准确。
(2)温度计读数有误(如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度)。
(3)实验过程中有液体溅出。
(4)混合酸、碱溶液时，动作缓慢。
(5)隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。
(6)测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。
(7)酸碱选用错误，或浓度过大，或一方未过量。
(8)没有进行重复实验。

答案： 4. 解析：
(1)1 mol白磷(P₄)与O₂完全反应生成固态P₄O₆[P₄(s)+3O₂(g)═P₄O₆(s)]的ΔH=(198×6 + 498×3) kJ·mol⁻¹-(360×12) kJ·mol⁻¹=-1 638 kJ·mol⁻¹。
(2)根据P₄(s)+5O₂(g)═P₄O₁₀(s)和ΔH = 断裂反应物的化学键吸收的总能量 - 形成生成物的化学键放出的总能量可得：(198×6 + 498×5) kJ·mol⁻¹-(360×12 + 4x) kJ·mol⁻¹=-2 982 kJ·mol⁻¹，解得x = 585。

任务二 从微观角度认识反应热产生的原因
[探究活动]
中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，可利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如下图所示。

已知几种物质中化学键的键能：H₂O中H—O 463 kJ·mol⁻¹，O₂中O=O 498 kJ·mol⁻¹，H₂中H—H 436 kJ·mol⁻¹，H₂O₂中O—O 138 kJ·mol⁻¹，H₂O₂中O—H 463 kJ·mol⁻¹。
活动1 根据图示写出此过程的总反应。
活动2 过程Ⅰ是吸热过程还是放热过程？
活动3 通过计算判断过程Ⅲ属于放热过程还是吸热过程？

答案： [探究活动]
1. 提示：总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的方程式为2H₂O$\stackrel{光照}{=}$2H₂↑ + O₂↑。
2. 提示：过程Ⅰ为2 mol H₂O分子变成2 mol氢原子和2 mol羟基(—OH)的过程，旧键断裂吸收能量，过程Ⅰ是吸热过程。
3. 提示：过程Ⅲ为1 mol过氧化氢变成1 mol氧气和1 mol氢气，断开1 mol H₂O₂中2 mol H—O和1 mol O—O，形成1 mol O₂中O═O和1 mol H₂中H—H，吸收的能量 = 463 kJ×2 + 138 kJ = 1 064 kJ，放出的能量 = 498 kJ + 436 kJ = 934 kJ，吸收的能量大于放出的能量，该过程为吸热过程。

[评价活动]
1. NO是近年来发现的一种新的细胞信使，其结构简单、化学性质活泼、广泛存在于生物体内各组织器官。根据如图所示的N₂(g)和O₂(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误的是 （ ）

A. 直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
B. 2 mol气态氧原子结合生成O₂(g)时，能放出498 kJ能量
C. 断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收632 kJ能量
D. 1 mol N₂(g)和1 mol O₂(g)生成2 mol NO(g)的反应热ΔH = -180 kJ·mol⁻¹

答案： [评价活动]
1. D 解析：根据焓变 = 反应物键能之和 - 生成物键能之和，则N₂(g)+O₂(g)═2NO(g)的ΔH = 946 kJ·mol⁻¹ + 498 kJ·mol⁻¹ - 2×632 kJ·mol⁻¹ = +180 kJ·mol⁻¹，故化学反应吸热，说明反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，A项正确；图中1 mol O₂(g)断裂为O原子，吸收498 kJ能量，则2 mol气态氧原子结合生成O₂(g)时，能放出498 kJ能量，B项正确；图中形成1 mol NO(g)放出632 kJ热量，则断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收632 kJ能量，C项正确；根据计算可知ΔH = +180 kJ·mol⁻¹，D项错误。

2. (2023·新课标卷)根据下图数据计算反应$\frac{1}{2}$N₂(g)+$\frac{3}{2}$H₂(g)=NH₃(g)的ΔH = ________kJ·mol⁻¹。

答案： 2. 解析：在化学反应中，断开化学键要消耗能量，形成化学键要释放能量，反应的焓变等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差，因此，由图数据可知，反应21​N₂(g)+23​H₂(g)═NH₃(g)的ΔH=(473 + 654 - 436 - 397 - 339)kJ·mol⁻¹=-45 kJ·mol⁻¹。
答案：-45