1、1专题突破练 6 化学反应与能量变化一、选择题(本题包括 10 个小题,每小题 6 分,共 60 分)1.(2018 北京临川育人学校高三期末)下列说法正确的是( )A.化学反应中的能量变化都表现为热量变化B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应C.反应物的总能量比生成物的总能量高,该反应为吸热反应D.向醋酸钠溶液中滴入酚酞溶液,加热后若溶液红色加深,则说明盐类水解是吸热的答案 D解析 反应中的能量变化形式有多种,主要表现为热量变化,也可以表现为其他形式的变化,如原电池中化学能转化为电能,A 项错误;放热反应有的需加热,有的不需加热。如木炭的燃烧是一个放热反应,但需要点燃,点燃的目的是使其达到
2、着火点,再如铝热反应开始时也需要加热,B 项错误;反应物的总能量比生成物的总能量高,该反应为放热反应,C 项错误;醋酸钠水解使溶液显碱性,加热时碱性增强,说明盐类水解吸热,D 项正确。2.(2018 黑龙江大庆中学高三期中)下列说法中正确的是( )A.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量多B.已知 C(石墨,s) C(金刚石,s) H0,则金刚石比石墨稳定C.Ba(OH)28H2O 与 NH4Cl 反应是氧化还原反应,且反应的焓变大于零D.含 20.0 g NaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出 28.7 kJ 的热量,则表示该反应中和热的热化学方程式为 NaOH(aq)+HCl(
3、aq) NaCl(aq)+H2O(l) H=-57.4 kJmol-1答案 D解析 等量的硫蒸气和硫固体,硫蒸气的能量高,能量越高,燃烧放出的热量越多,A 项错误;由 C(石墨,s) C(金刚石,s) H0,可知反应吸热,则金刚石的能量比石墨能量高,能量越高,越不稳定,所以石墨比金刚石稳定,B 项错误;Ba(OH) 28H2O 与 NH4Cl 反应中无元素化合价变化,属于非氧化还原反应,反应需要吸热,焓变大于零,C 项错误;含 20.0 g NaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和生成 0.5 2mol 水,放出 28.7 kJ 的热量,则中和热的热化学方程式可表示为 NaOH(aq)+HCl(aq
4、) NaCl(aq)+H2O(l) H=-57.4 kJmol-1,D 项正确。3.(2018 甘肃天水一中高三检测)下列说法正确的是( )A.在 25 、101 kPa,1 mol S(s)和 2 mol S(s)的燃烧热相等B.1 mol H2SO4(浓)与 1 mol Ba(OH)2完全中和所放出的热量为中和热C.CO 是不稳定的氧化物,它能继续和氧气反应生成稳定的 CO2,所以 CO 的燃烧反应一定是吸热反应D.101 kPa 时,1 mol H 2燃烧所放出的热量为氢气的燃烧热答案 A解析 燃烧热是指 25 、101 kPa 时,1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热
5、量,因此 A 项正确;中和热是强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成 1 mol H2O 时放出的热量,浓硫酸遇水放出热量,故 B 项错误;所有的燃烧都是放热反应,故 C 项错误;根据燃烧热的定义,101 kPa 时 1 mol 氢气燃烧产生的 H2O 是液态水时,放出的热量才是燃烧热,故 D 项错误。4.(2018 苏北四市高三一模)通过以下反应均可获取 O2。下列有关说法不正确的是( )光催化分解水制氧气:2H 2O(l) 2H2(g)+O2(g) H1=+571.6 kJmol-1过氧化氢分解制氧气:2H 2O2(l) 2H2O(l)+O2(g) H2=-196.4 kJmol-1一氧化氮分
6、解制氧气:2NO(g) N2(g)+O2(g) H3=-180.5 kJmol-1A.反应是人们获取 H2的途径之一B.反应、都是化学能转化为热能C.反应 H2O2(l) H2O(g)+ O2(g)的 H=-98.2 kJmol-112D.反应 2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(l)的 H=-752.1 kJmol-1答案 C解析 反应是通过光催化分解水制氧气的同时也得到氢气,所以是人们获取 H2的途径之一,A 项正确;反应、都是放热反应,是化学能转化为热能,B 项正确;根据盖斯定律,结合反应可知,反应H2O2(l) H2O(g)+ O2(g)的 H98.2 kJmol-1,C
7、 项错误;根据盖斯定律,由-可得反应 2H2(g)12+2NO(g) N2(g)+2H2O(l) H= H3- H1=-752.1 kJmol-1,D 项正确。5.已知一定温度下发生合成氨的化学反应:N 2+3H2 2NH3,每生成 2 mol NH3放出 92.4 kJ 的热量,在恒温、恒压的密闭容器中进行如下实验:通入 1 mol N2和 3 mol H2,达平衡时放出热量为 Q1,通入 2 mol N2和 6 mol H2,达平衡时放出热量为 Q2,则下列关系正确的是( )A.Q2=2Q1 B.Q10.5Q2C.Q1=Q2184.8 kJ D.Q1=Q292.4 kJ答案 A解析 1 m
8、ol N2(g)与 3 mol H2(g)反应生成 2 mol NH3(g)放出的热量是 92.4 kJ。该反应为可逆反应,物质不能完全反应。恒温、恒压条件下,反应前后气体的物质的量发生变化,、中开始时3n(N2) n(H2)均为 13,则二者为等效平衡,反应物的转化率相同,即中参加反应的 n(N2)是中的 2 倍,所以 Q2=2Q1184.8 kJ。6.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应进程中的能量变化如图所示。下列说法中错误的是( )A.该反应的活化能为 E1B.该反应的 H=E1-E2C.该反应一定可以设计成原电池D.图中 a 表示有催化剂时的能量变化过程答案 D解析 活化能是
9、指化学反应中,由反应物分子到达活化分子所需的最小能量,故 A 项正确;依据图像分析判断, H=E1-E2,故 B 项正确;反应物的能量高于生成物的能量是放热反应,且该反应为氧化还原反应,可设计成原电池,故 C 项正确;图中虚线、实线分别表示有催化剂和无催化剂时反应过程中的能量变化,故 D 项错误。7.已知:2C(s)+O 2(g) 2CO(g) H=-217 kJmol-1C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) H=b kJmol-1HH 键、OH 键和 O O 键的键能分别为 436 kJmol-1、462 kJmol -1和 495 kJmol-1,则 b 为( )A.+352 B
10、.+132 C.-120 D.-330答案 B解析 2C(s)+O 2(g) 2CO(g) H=-217 kJmol-1C(s)+H 2O(g) CO(g)+H2(g) H=b kJmol-1,根据盖斯定律:2-得:2H2O(g) O2(g)+2H2(g) H=2b-(-217 kJmol-1);根据键能计算该反应的 H=(4462-495-4362) kJmol-1,即 2b-(-217 kJmol-1)=(4462-495-4362) kJmol-1解得 b=+132。8.(2018 湖南师大附中高三月考)已知 25 、101 kPa 下:2Na(s)+ O2(g) Na2O(s) H1=
11、-414 kJmol-1122Na(s)+O 2(g) Na2O2(s) H2=-511 kJmol-1下列说法正确的是( )A.和产物的阴阳离子个数比不相等B.和生成等物质的量的产物,转移电子数不同C.常温下 Na 与足量 O2反应生成 Na2O,随温度升高生成 Na2O 的速率逐渐加快D.25 、101 kPa 下,Na 2O2(s)+2Na(s) 2Na2O(s) H=-317 kJmol-1答案 D4解析 氧化钠中阴阳离子个数比为 12,过氧化钠中阴阳离子个数比也为 12,故 A 项错误;生成等物质的量的产物,即消耗的 Na 的物质的量相等,则转移电子物质的量相等,故 B 项错误;温度
12、升高,钠和氧气反应生成过氧化钠,故 C 项错误;根据盖斯定律,2-可得 2Na(s)+Na2O2(s)2Na2O(s) H=(-4142+511) kJmol-1=-317 kJmol-1,故 D 项正确。9.(2018 河南豫南豫北名校高三精英联赛)N 4分子结构为正四面体(如图所示)。已知:断裂 N4(g)中1 mol NN 键吸收 193 kJ 能量,形成 N2(g)中 1 mol NN 键放出 941 kJ 能量。下列说法正确的是( )A.N4(g)比 N2(g)更稳定B.N4(g) 2N2(g) H=+724 kJmol-1C.形成 1 mol N4(g)中的化学键放出 193 kJ
13、 的能量D.l mol N2(g)完全转化为 N4(g),体系的能量增加 362 kJ答案 D解析 从结构图中可看出,一个 N4分子中含有 6 个 NN 键,根据 N4(g) 2N2(g) H,可知 H=6193 kJmol-1-2941 kJmol-1=-724 kJmol-1。根据上述分析,相同质量时 N4比 N2的能量高,即 N2比 N4稳定,故 A、B 项错误;一个 N4分子中含有 6 个 NN 键,形成 1 mol N4(g)中的化学键放出 6193 kJ 的能量,C 项错误;根据上述分析,1 mol N 2(g)完全转化为 N4(g),需要吸收 362 kJ 的热量,体系的能量增加
14、 362 kJ,D 项正确。10.(2018 河南鹤壁高三检测)叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH 3)3CCl+OH-(CH3)3COH+Cl-的能量与反应进程如图所示:下列说法正确的是( )A.该反应为吸热反应B.(CH3)3C+比(CH 3)3CCl 稳定C.第一步反应一定比第二步反应快D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率答案 D解析 由图像知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,A 项错误;由图知,(CH 3)3C+、Cl -的能量总和比(CH 3)3CCl 高,能量越高越不稳定,B 项错误;第一步反应的活化能大,相同条件下反应肯定慢,C 项错误;
15、增大反应物的浓度或升高温度,反应速率一定加快,D 项正确。5二、非选择题(本题包括 3 个小题,共 40 分)11.(10 分)已知 E1=134 kJmol-1、 E2=368 kJmol-1,请参考下列图表,按要求填空。(1)图是 1 mol NO2(g)和 1 mol CO(g)反应生成 CO2(g)和 NO(g)过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率加快, E1的变化是 (填“增大”“减小”或“不变”,下同), H 的变化是 。NO 2和 CO 反应的热化学方程式为 。 (2)下表所示是部分化学键的键能参数:化学键 PP PO OO PO键能/(kJmol-1)a
16、b c x已知白磷的燃烧热为 d kJmol-1,白磷及其完全燃烧生成的产物的结构如图所示,表中 x= (用含 a、 b、 c、 d 的代数式表示)。 (3)捕碳技术(主要指捕获 CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前 NH3和(NH 4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与 CO2可发生如下可逆反应:反应:2NH 3(l)+H2O(l)+CO2(g) (NH4)2CO3(aq) H1反应:NH 3(l)+H2O(l)+CO2(g) NH4HCO3(aq) H2反应:(NH 4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq) H3则 H3与 H1、 H2之间的
17、关系是 H3= 。 答案 (1)减小 不变 NO 2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g) H=-234 kJmol-1(2) (6a+5c+d-12b) (3)2 H2- H114解析 (1)加入催化剂能降低反应所需的活化能,则 E1和 E2都减小,但 E1-E2不变,即反应热不改变。由图知,1 mol NO 2和 1 mol CO 反应生成 CO2和 NO 放出热量 368 kJ-134 kJ=234 kJ,该反应的热化学方程式为 NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g) H=-234 kJmol-1。(2)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2 P4O10,1 mol 白磷完
18、全燃烧需断裂 6 mol PP 键、5 mol O O 键,形成 12 mol PO 键、4 mol P O 键,故 12 molb kJmol-1+4 molx kJmol-1-(6 mola kJmol-1+5 molc kJmol-1)=d kJ,解得 x= (6a+5c+d-12b)。(3)观察方程式 ,利用盖斯定律,方程式2-方程式14可得方程式,故 H3=2 H2- H1。12.(2018 河北衡水安平中学高三期中)(15 分)根据要求回答问题。6(1)如图是 1 mol NO2(g)和 1 mol CO(g)反应生成 CO2和 NO 过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化
19、剂,反应速率增大, E2的变化是 (填“增大”“减小”或“不变”,下同), H的变化是 。 (2)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO 2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO2xH2O 的液态化合物,放热 4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 。 (3)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的热化学方程式如下:CH 3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) H=+49.0 kJmol-1CH 3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2(g)12 H=-192.9 kJmol-1又知H 2O(g) H2O(l) H=-44 kJmol-1,则甲
20、醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为 。 (4)在微生物作用的条件下,N 经过两步反应被氧化成 N 。这两步的能量变化如图:+4 -3第二步反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。1 mol N (aq)全部氧化成 N (aq)的+4 -2热化学方程式为 。 答案 (1)减小 不变(2)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) TiCl4(l)+2CO(g) H=-85.6 kJmol-1(3)CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l)32 H=-764.7 kJmol-1(4)放热 N (aq)+ O2(g) N (aq)+2H+(aq)+H2O(l) H=-273 kJm
21、ol-1+4 32 -2解析 (1)加入催化剂能降低反应的活化能,则 E1和 E2都减小,催化剂不能改变反应热,因此 H 不变。(2)0.1 mol Cl2反应放热 4.28 kJ,则 2 mol Cl2反应放热 4.28 kJ =85.6 kJ,该反应的热化学20.17方程式为 2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s) TiCl4(l)+2CO(g) H=-85.6 kJmol-1;(3)利用盖斯定律进行计算,CH 3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) H=+49.0 kJmol-1,CH 3OH(g)+ O2(g) CO2(g)12+2H2(g) H=-192.9 kJ
22、mol-1,又知H 2O(g) H2O(l) H=-44 kJmol-1,依据盖斯定律,由3-2+2 可得:CH 3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=3(-192.9 kJmol-1)-32249.0 kJmol-1+(-44 kJmol-1)2=-764.7 kJmol-1,则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为 CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-764.7 kJmol-1;(4)由图可知,第二步反应反32应物能量高于生成物能量,是放热反应;由图可知,第一步反应的热化学方程式为 N (aq)+ O2(g)+4 322H+(aq)+N
23、 (aq)+H2O(l) H=-273 kJmol-1,也是 1 mol N (aq)全部氧化成 N (aq)-2 +4 -2的热化学方程式。13.(2018 黑龙江大庆中学高三期中)(15 分)为解决能源短缺问题,工业生产中应合理利用化学能。(1)25 ,1.0110 5 Pa 时,实验测得 4 g 氢气在 O2中完全燃烧生成液态水,放出 572 kJ 的热量,则表示 H2的燃烧热的热化学方程式为 。 (2)如图是某笔记本电脑使用的甲醇燃料电池的结构示意图。放电时甲醇应从 (填“a”或“b”)处通入,电池内部 H+向 (填“左”或“右”)移动。写出电池负极的电极反应式 。 (3)从化学键的角
24、度分析,化学反应的过程就是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成过程。已知:N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-93 kJmol-1,试根据表中所列键能数据计算 a 的数值: 。 化学键 HH NH NN键能/(kJmol-1)436 a 945当可逆反应中生成 NH 键物质的量为 2 mol 时,反应放热 。 (4)已知:C(s,石墨)+O 2(g) CO2(g) H1=-393.5 kJmol-12H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H2=-571.6 kJmol-12C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l) H3=-2 599 kJmol-18根
25、据盖斯定律,计算反应 2C(s,石墨)+H 2(g) C2H2(g)的 H= 。 答案 (1)H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-286 kJmol-112(2)a 右 2CH 3OH+2H2O-12e- 2CO2+12H+(3)391 31 kJ (4)+226.7 kJmol -1解析 (1)25 ,1.0110 5 Pa 时,实验测得 4 g 氢气在 O2中完全燃烧生成液态水,放出 572 kJ 的热量,即 1 mol H2在氧气中燃烧生成液态水,放出 286 kJ 热量,则 H2的燃烧热的热化学方程式为 H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-286 kJmol-1;(
26、2)原电池中电子从负极经外电路流向正极,根据电子流12向可知 a 电极为负极,甲醇在负极上发生氧化反应,氢离子移向正极,即向右移动,负极的电极反应式为 2CH3OH+2H2O-12e- 2CO2+12H+;(3)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=945 kJmol-1+436 kJmol-13-a kJmol-16=-93 kJmol-1,则 a=391;当可逆反应中生成 NH 键物质的量为 2 mol 时,即生成 mol NH3,根据反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-93 kJmol-1可知,反应放热2331 kJ;(4)C(s,石墨)+O 2(g) CO2(g) H=-393.5 kJmol-12H 2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJmol-12C 2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l) H=-2 599 kJmol-1利用盖斯定律将2+ - 可得:12 122C(s,石墨)+H 2(g) C2H2(g) H=(-393.5 kJmol-1)2+ (-571.6 kJmol-1)- (-2 12 12599 kJmol-1)=+226.7 kJmol-1。
