高考化学二轮复习 专题能力训练3 化学反应与能量（含解析）-人教版高三化学试题

专题能力训练3化学反应与能量(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(共7小题,每小题6分,共42分。每小题只有1个选项符合题意)1.下列说法或表示方法正确的是()A.反应物的总能量低于生成物的总能量时,该反应一定不能发生B.强酸跟强碱反应放出的热量就是中和热C.大多数化合反应发生时,断键时吸收的热量小于成键时放出的热量D.在101kPa、25℃时,12gC完全燃烧生成CO,放出110.35kJ热量,则C的燃烧热为110.35kJ·mol-1答案:C解析:反应物的总能量低于生成物的总能量即吸热反应,可以发生,A错误;中和热是指强酸强碱的稀溶液完全中和生成1mol水时放出的热量,B错误;大多数化合反应是放热反应,C正确;1mol可燃物充分燃烧,生成稳定的氧化物时所放出的热量才是燃烧热,D错误。2.(2019浙江4月选考)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):M2+(g)+CO32-(g)M2+(g)+O2-(g)+COMCO3(s)MO(s)+CO2(g)已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是()A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3答案:C3.下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能答案:A解析:B项、C项属于电化学反应,一定有电子转移,一定发生氧化还原反应;D项营养物质为人类提供能量的过程,是被O2氧化的过程,发生了氧化还原反应;A项光能转化成电能的过程没有新物质生成,没有发生化学反应,故选A。4.下列有关叙述正确的是()A.CO(g)的燃烧热是283.0kJ·mol-1,则CO2分解的热化学方程式为:2CO2(g)2CO(g)+O2(g)ΔH=+283.0kJ·mol-1B.向1L0.5mol·L-1的NaOH溶液中加入下列物质:①稀醋酸②浓硫酸③稀硝酸恰好完全反应,其焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是:ΔH1<ΔH3<ΔH2C.一定条件下,将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-38.6kJ·mol-1D.已知氯气、溴蒸气分别与氢气的反应可表示为(Q1、Q2的值均大于零):H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)ΔH=-Q1kJ·mol-1H2(g)+Br2(g)2HBr(g)ΔH=-Q2kJ·mol-1则Q1>Q2答案:D解析:燃烧热是指1mol可燃物充分燃烧,生成稳定的氧化物所放出的热量,所以CO2分解的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g)ΔH=+566.0kJ·mol-1,A错误;醋酸是弱电解质,电离时吸热,浓硫酸溶于水时放热,放热多少排序为浓硫酸>稀硝酸>稀醋酸,又因为放热反应中ΔH为负值,故ΔH2<ΔH3<ΔH1,B错误;因为N2和H2的反应为可逆反应,0.5molN2(g)和1.5molH2(g)只能部分反应,无法计算焓变,C错误;氢气与氯气反应放出的热量多,D正确。5.下图为两种途径制备硫酸的过程,反应条件略。下列说法不正确的是()A.途径②增大O2浓度可提高SO2转化率B.含1molH2SO4的浓溶液与足量NaOH反应,放出的热量即为中和热C.途径②中SO2和SO3均属于酸性氧化物D.若ΔH1<ΔH2+ΔH3,则2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)为放热反应答案:B解析:增大一种反应物的浓度,可以提高另一种反应物的转化率,A正确;在稀溶液中,酸和碱完全反应生成1molH2O时释放出的热量是中和热,B错误;SO2、SO3均为酸性氧化物,C正确;由盖斯定律可知,D正确。6.亚硝酸氯(结构式为)是有机合成中的重要试剂。它可由Cl2与NO反应制得,反应方程式为2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。已知几种化学键的键能数据如下表所示:化学键Cl—ClCl—NNO键能/(kJ·mol-1)243200607630当Cl2与NO反应生成ClNO的过程中转移了5mol电子,理论上放出的热量为()A.175.5kJB.275.5kJC.177.5kJD.277.5kJ答案:D7.现有三个热化学方程式:(1)CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-870.3kJ·mol-1(2)C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-1(3)H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH3=-285.8kJ·mol-1则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为()A.-488.3kJ·mol-1B.+488.3kJ·mol-1C.-2228.9kJ·mol-1D.+191kJ·mol-1答案:A解析:运用盖斯定律解题时先观察方程式2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的化学计量数,然后利用盖斯定律进行整合叠加。由(2)×2+(3)×2-(1)得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)ΔH=(-393.5kJ·mol-1)×2+(-285.8kJ·mol-1)×2-(-870.3kJ·mol-1)=-488.3kJ·mol-1,选A。二、非选择题(共4小题,共58分)8.(8分)(1)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。已知拆开1molH2、1molO2和液态水中1molO—H键使之成为气态原子所需的能量分别为436kJ、496kJ和462kJ;CH3OH(g)的燃烧热为627kJ·mol-1。则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)ΔH=kJ·mol-1。

(2)甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:化学方程式ΔH/(kJ·mol-1)甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-802.6CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)ΔH2=-322.0蒸气重整CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3=+206.2CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)ΔH4=+165.0已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=kJ·mol-1。

答案:(1)-93(2)-41.2解析:(1)根据题意,可得①H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=(436+496×12-462×2)kJ·mol-1=-240kJ·mol②CH3OH(g)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-627kJ·mol-1,则所求热化学方程式可由①×3-②得到,根据盖斯定律,ΔH=-93kJ·mol-1。(2)将已知热化学方程式依次编号为①、②、③、④,则所求热化学方程式可由④-③得到,根据盖斯定律,ΔH=-41.2kJ·mol-1。9.(15分)(1)已知:①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH=+86.89kJ·mol-1②CH3OH(g)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-638.51kJ·mol-1由上述热化学方程式可知:CH3OH的燃烧热(填“大于”“等于”或“小于”)638.51kJ·mol-1。

已知水的汽化热为44kJ·mol-1,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为。

(2)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知:①2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)ΔH=-159.5kJ·mol-1②NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH=+116.5kJ·mol-1③H2O(l)H2O(g)ΔH=+44.0kJ·mol-1写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式。

答案:(1)大于H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1(2)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH=-87.0kJ·mol-1解析:(1)表示燃烧热的热化学方程式中应生成液态水,气态水变为液态水放出热量,故1mol甲醇完全燃烧生成液态水释放的热量应大于638.51kJ·mol-1。①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH=+86.89kJ·mol-1②CH3OH(g)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-638.51kJ·mol-1③H2O(l)H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1根据盖斯定律,13(②-①)得④H2(g)+12O2(g)H2ΔH=-241.8kJ·mol-1,④-③得H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1。(2)根据盖斯定律,①+②-③:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)ΔH=-87.0kJ·mol-1。10.(2018全国Ⅲ)(15分)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应的化学方程式。

(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)ΔH1=48kJ·mol-13SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)ΔH2=-30kJ·mol-1则反应4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH为kJ·mol-1。

(3)对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率α=%。平衡常数K343K=(保留2位小数)。

②在343K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有、。

③比较A、B处反应速率大小:vA(填“大于”“小于”或“等于”)vB。反应速率v=v正-v逆=k正xSiHCl32-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,答案:(1)2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl(2)114(3)①220.02②及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)③大于1.3解析:(1)SiHCl3与H2O反应生成(HSiO)2O为非氧化还原反应,由原子守恒配平:2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl。(2)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)ΔH1=48kJ·mol-1①3SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)ΔH2=-30kJ·mol-1②根据盖斯定律:①×3+②即可得4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)ΔH=114kJ·mol-1。(3)①由图根据“先拐先平速率大”可知A点所在曲线温度较高,则343K时平衡转化率为22%;设SiHCl3起始物质的量为1mol,则有 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)起始物质的量/mol 1 0 0转化物质的量/mol 0.22 0.11 0.11平衡物质的量/mol 0.78 0.11 0.11平衡常数K343K=0.③A处反应相当于在B处反应的基础上升高温度,反应速率vA大于vB;达平衡时v正、v逆相等,k正xSiHCl32k正k逆=A处SiHCl3转化率为20%,设起始时SiHCl3物质的量为1mol,则有: 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)起始物质的量/mol 1 0 0转化物质的量/mol 0.2 0.1 0.1a点物质的量/mol 0.8 0.1 0.1此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1,v正11.(2017北京理综)(20分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:钛精矿粗TiCl4纯TiCl4资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/℃58136181(升华)3161412熔点/℃-69-25193304714在TiCl4中的溶解性互溶—微溶难溶(1)氯化过程:TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+175.4kJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH2=-220.9kJ·mol-1①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:。

②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据下图判断:CO2生成CO反应的ΔH0(填“>”“<”或“=”),判断依据:。

③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是。

④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有。(2)精制过程:粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下:物质a是,T2应控制在。

答案:(1)①TiO2(s)