1、1考点规范练 16 化学反应与能量变化(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2018 北京理综)我国科研人员提出了由 CO2和 CH4转化为高附加值产品 CH3COOH 的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是( )A.生成 CH3COOH 总反应的原子利用率为 100%B.CH4 CH3COOH 过程中,有 CH 键发生断裂C. 放出能量并形成了 CC 键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率2.在催化剂作用下,H 2O2发生分解,其反应能量随反应的进程变化如图:下列说法正确的是
2、( )A.H2O2分解反应的 H0B.催化剂的加入使反应的热效应减小C.催化剂的加入提高了 H2O2的分解率D.催化剂通过改变反应进程、降低反应的活化能来提高 H2O2分解速率3.下列说法正确的是( )A.氢气的燃烧热为 H=-285.8 kJmol-1,则电解水时水分解的热化学方程式 2H 2O(l) 2H2(g)+O2(g) H=+285.8 kJmol-1B.反应 SO2(g)+2H2S(g) 3S(s)+2H2O(l)在常温下能自发进行,则该反应的 HcB.甲烷的燃烧热为 H=-b kJmol-1C.2CH3OH(g) 2CH4(g)+O2(g) H=2(b-a) kJmol-1D.当
3、甲醇和甲烷物质的量之比为 12,完全燃烧生成 CO2(g)和 H2O(l)时,放出的热量为 Q kJ,则该混合物中甲醇的物质的量为 molQ(a+2b)8.已知 HCN(aq)与 NaOH(aq)反应生成 1 mol 正盐的 H=-12.1 kJmol-1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热 H=-57.3 kJmol-1。则 HCN 在水溶液中电离的 H 等于( )A.-69.4 kJmol-1 B.-45.2 kJmol-1C.+69.4 kJmol-1 D.+45.2 kJmol-19.根据表中的信息判断下列说法错误的是( )物质 外 观 熔点 燃烧热 H/(kJmol-1)金刚石 无色,透
4、明固体 ? -395.4石墨 灰黑,不透明固体 ? -393.5A.由表中信息可得如图所示的图像B.由表中信息知 C(石墨,s) C(金刚石,s) H=+1.9 kJmol-1C.由表中信息可推知相同条件下金刚石的熔点低于石墨的熔点3D.表示石墨燃烧热的热化学方程式为 C(石墨,s)+ O2(g) CO(g) H=-393.5 kJmol-11210.(2018 河南中原名校第五次联考)已知:1 mol 晶体硅中含有 2 mol SiSi 键。Si(s)+O 2(g)SiO2(s) H,其反应过程与能量变化如图所示。化学键 SiO O O SiSi断开 1mol 共价键所需能量/kJ 460
5、500 176下列说法中正确的是( )A.晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能B.二氧化硅的稳定性小于硅的稳定性C. H=-988 kJmol-1D. H=(a-c) kJmol-1二、非选择题(本题共 3 个小题,共 50 分)11.(15 分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点;氢气也是重要的化工原料。(1)纳米级的 Cu2O 可作为太阳能分解水的催化剂。一定温度下,在 2 L 密闭容器中加入纳米级 Cu2O并通入 0.10 mol 水蒸气发生反应:2H 2O(g) 2H2(g)+O2(g) H=+484 kJmol-1,不同时段产生O2的量见表格:时间/min 20
6、40 60 80n(O2)/mol 0.001 0 0.001 6 0.002 0 0.002 0上述反应过程中能量转化形式为光能转化为 能,达平衡过程中至少需要吸收光能 kJ(保留三位小数)。 (2)氢气是合成氨工业的原料,合成塔中每产生 2 mol NH3,放出 92.2 kJ 热量。已知:则 1 mol NH 键断裂吸收的能量约等于 。 (3)已知:2H 2(g)+O2(g) 2H2O(g) H=-483.6 kJmol-1N 2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H=+67.7 kJmol-1则 H2还原 NO2生成水蒸气和氮气反应的热化学方程式是 。 12.(2018 福建百所重点
7、校联合考试)(20 分)乙烯可用作合成纤维、合成橡胶、塑料的原料。回答下列问题:(1)实验室用乙醇和五氧化二磷制取乙烯的过程如下:P2O5+3H2O 2H3PO4;H3PO4+C2H5OH C2H5OPO(OH)2(磷酸单乙酯)+H 2O;170200 时,C 2H5OPO(OH)2会分解生成乙烯和磷酸。C 2H5OPO(OH)2分解反应的化学方程式为 。 (2)用 CrO3作催化剂,CO 2重整 C2H6制乙烯的反应过程如下:C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) H1;3H2(g)+2CrO3(s) 3H2O(g)+Cr2O3(s) H2;4Cr2O3(s)+3CO2(g) 3CO(g
8、)+2CrO3(s) H3。反应 C2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的 H= (用含 H1、 H2、 H3的代数式表示)。 已知部分化学键的键能数据如下表所示,则 H1= kJmol -1。 化学键 CC C C CH HH键能/(kJmol -1) 348 615 413 43613.(15 分)人类研究氢能源从未间断过,而热化学循环分解水制 H2是在水反应体系中加入一种中间物,经历不同的反应阶段,最终将水分解为 H2和 O2,这是一种节约能源、节省反应物料的技术,图 1是热化学循环制氢气的流程:图 1(1)实验测得,1 g H 2燃烧生成液态水放出 14
9、2.9 kJ 的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 。 (2)整个流程参与循环的物质是 和 (填化学式),最难进行的反应是 (填序号)。 (3)汞虽然有毒,但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂,可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气:CaBr 2+2H2O Ca(OH)2+2HBr;HgBr 2+Ca(OH)2 CaBr2+HgO+H2O;2HgO 2Hg+O2。反应的化学方程式为 。 (4)合成氨用的 H2可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图 2 所示,则 CH4(g)与 H2O(g)反应生成 CO(g)和 H2(g)的热化学方程式为 。 图 25考点规范练 16 化学反
10、应与能量变化1.D A 项,由示意图可知反应的化学方程式为 CO2+CH4 CH3COOH,反应中原子的利用率为 100%,正确;B 项,由示意图可知 CH4在催化剂作用下发生 CH 键断裂,正确;C 项,的总能量高于的总能量, 转化过程放出热量,并形成了 CC 键,正确 ;D 项,催化剂不能改变平衡的移动方向,不能提高反应物的转化率,错误。2.D 由题图可知,反应物 H2O2具有的能量高于生成物具有的能量,则该反应为放热反应, Hb,A 项错误;甲烷的燃烧热是指1molCH4完全燃烧生成 CO2气体和液态 H2O 时放出的热量,反应中生成的是气态 H2O,故 H=-bkJmol-1不是甲烷的
11、燃烧热,B 项错误;2-2 可得 2CH3OH(g) 2CH4(g)+O2(g) H=2(b-a)kJmol-1,C 项正确;-+得 CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-(a+c-b)kJmol-1,若32设甲醇的物质的量为 x,则 CH4的物质的量为 2x,根据和有( a+c-b)kJmol-1x+2xkJmol-1c=QkJ,x= mol,即混合物中甲醇的物质的量为 mol,D 项错误。Qa-b+3c Qa+3c-b8.D 由题意可写出热化学方程式:HCN(aq)+OH -(aq) CN-(aq)+H2O(l) H=-12.1kJmol-1;H +(aq)+
12、OH-(aq) H2O(l) H=-57.3kJmol-1,由- 可得 HCN(aq) CN-(aq)+H+(aq) H=(-12.1kJmol-1)-(-57.3kJmol-1)=+45.2kJmol-1,D 项正确。9.D 由表中信息可得:C(金刚石,s)+O 2(g) CO2(g) H=-395.4kJmol-1C(石墨,s)+O 2(g) CO2(g) H=-393.5kJmol-1根据盖斯定律,由-得:C(金刚石,s) C(石墨,s) H=-1.9kJmol-1,A 项正确 ;C(石墨,s) C(金刚石,s) H=+1.9kJmol-1,B 项正确;由表中信息可知等质量的石墨所具有的
13、能量低于等质量的金刚石所具有的能量,物质所具有的能量越低越稳定,而石墨的层内共价键键长比金刚石的共价键键长短,作用力更大,破坏石墨中化学键需要更多的能量,所以石墨的熔点比金刚石的高,C 项正确;式表示石墨燃烧热的热化学方程式,D 项错误。10.C 晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能,A 项错误;根据化学键的键能判断,断裂 1mol 二氧化硅中的 SiO 键需要的能量为 4460kJ=1840kJ,断裂 1mol 晶体硅中的 SiSi 键需要的能量为2176kJ=352kJ,故二氧化硅的稳定性大于硅的稳定性,B 项错误;Si(s)+O 2(g) SiO2(s) H=(1762+500-4604)
14、kJmol-1=-988kJmol-1,C 项正确;根据图中信息可知, H=-ckJmol-1,D项错误。611.答案(1)化学 0.968 (2)391 kJ(3)4H2(g)+2NO2(g) N2(g)+4H2O(g) H=-1 034.9 kJmol-1解析(1)题述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能,达平衡时,生成氧气 0.002mol,至少需要吸收的光能为 0.002mol484kJmol-1=0.968kJ。(2)3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),反应的焓变=反应物断裂化学键吸收的能量 -生成物形成化学键放出的能量=3436kJ mol-1+945.8kJmol-1-
15、6E(NH)=-92.2kJmol-1,E(NH)=391kJmol-1。(3)反应 4H2(g)+2NO2(g) N2(g)+4H2O(g)可以由2- 得到,故 H=(-483.6kJmol-1)2-67.7kJmol-1=-1034.9kJmol-1。12.答案(1)C 2H5OPO(OH)2 CH2 CH2+H 3PO4(2) +1233 H1+ H2+ H33解析(1)170200时,C 2H5OPO(OH)2会分解生成乙烯和磷酸,则 C2H5OPO(OH)2分解反应的化学方程式为C2H5OPO(OH)2 CH2 CH2+H 3PO4。(2)将题述热化学方程式分别用 a、 b、 c 表
16、示, 得:C 2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+CO(g)3a+b+c3+H2O(g) H= 。3 H1+ H2+ H33 H=反应物键能之和-生成物键能之和,则 H1=(6413+348-4413-615-436)kJmol-1=+123kJmol-1。13.答案(1)H 2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJmol-112(2)SO2 I 2 (3)Hg+2HBr HgBr2+H2(4)CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H=+161.1 kJmol-1解析(1)1g 氢气燃烧生成液态水放出 142.9kJ 热量,则 2g 氢气即 1mol
17、 氢气燃烧生成液态水放出285.8kJ 的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为 H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-12285.8kJmol-1。(2)反应为二氧化硫、碘单质与水的反应:SO 2+I2+2H2O H2SO4+2HI,反应为硫酸分解生成二氧化硫、氧气、水:2H 2SO4 2SO2+O 2+2H 2O,反应 为碘化氢分解:2HI H2+I2,整个流程参与循环的物质是 SO2、I 2,最难进行的反应是。(3)根据反应知反应有 HgBr2生成,根据 HgBr2知反应的产物 HBr 参与反应,所以反应为 Hg+2HBr HgBr2+H2。(4)由题图可写出相应的热化学方程式:CO(g)+ O2(g) CO2(g) H=-282kJmol-112H2(g)+ O2(g) H2O(g) H=-241.8kJmol-112CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) H=-846.3kJmol-1由盖斯定律-(+3)得所求反应的 H=+161.1kJmol-1,则热化学方程式为 CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H=+161.1kJmol-1。
