高考化学二轮专题提升练 第5讲 化学反应与能量（含新题含解析）

第5讲化学反应与能量一、小题对点练一、反应热和焓变的分析与判断1．(·上海，9改编)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见()。A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B．该反应中，热能转化为产物内部的能量C．反应物的总能量高于生成物的总能量D．反应的热化学方程式为NH4HCO3＋HCl=NH4Cl＋CO2＋H2OΔH＝＋QkJ·mol－1解析根据醋酸逐渐凝固说明NH4HCO3与盐酸的反应是吸热反应，则A、C错误，B正确；热化学方程式的书写要标出物质的状态，D错误。答案B2．(·深圳模拟)氯原子对O3的分解有催化作用：O3＋Cleq\o(=,\s\up7())ClO＋O2ΔH1，ClO＋Oeq\o(=,\s\up7())Cl＋O2ΔH2。大气臭氧层的分解反应是：O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2ΔH，该反应的能量变化如图所示，则下列叙述正确的是 ()。①反应O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2的ΔH＝E1－E3②反应O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2是放热反应③ΔH＝ΔH1＋ΔH2④大气层中的臭氧无法再生A．①② B．②③C．③④ D．②④解析由题图可知反应O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2为放热反应，ΔH＝－(E2－E3)；根据盖斯定律，由第一个热化学方程式＋第二个热化学方程式可得O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2；闪电会使反应3O2eq\o(=,\s\up7(放电))2O3发生，即臭氧可再生。答案B3．(·盐城调研)下列叙述正确的是 ()。A．同温同压下，4Al(s)＋3O2(g)eq\o(=,\s\up7())2Al2O3(s)在常温和点燃条件下的ΔH不同B．在某反应中，当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时，该反应放热，ΔH>0C．已知eq\f(1,2)C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(=,\s\up7())eq\f(1,2)CO2(g)ΔH＝－196.8kJ·mol－1，则碳的燃烧热是ΔH＝－196.8kJ·mol－1D．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)eq\o(=,\s\up7())NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.4kJ·mol－1，则含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的能量解析A项，反应热与反应条件无关；B项，反应放热时ΔH<0；C项，燃烧热所对应的可燃物的物质的量应为1mol；D项，20.0gNaOH的物质的量为0.5mol，发生中和反应放出的热量为0.5mol×57.4kJ·mol－1＝28.7kJ。答案D4．(·苏锡常镇一调)下列关于反应过程中能量变化的说法，正确的是()。A．右图中a、b曲线可分别表示反应CH2=CH2(g)＋H2(g)→CH3CH3(g)ΔH<0，使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化B．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)ΔH1,2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2，则ΔH1>ΔH2C．同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同D．在一定条件下，某可逆反应的ΔH＝＋100kJ·mol－1，则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100kJ·mol－1解析反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，ΔH>0，A错误；完全燃烧时释放的能量多，但是ΔH<0，则ΔH1<ΔH2，B错误；ΔH的值与反应条件无关，C错误；ΔH＝＋100kJ·mol－1，说明为吸热反应，如图：，Ea(正)为正反应活化能，Ea(逆)为逆反应活化能，D正确。答案D5．(·徐宿三模)将除去氧化膜的某金属片投入一定量的稀盐酸中，产生氢气的速率与时间的关系及反应过程中能量的变化分别如图1、图2所示。下列说法不正确的是 ()。A．图1中ab段说明反应放热使温度升高，反应速率加快B．由图1可知，不同时刻溶液中的pH关系为c>b>aC．由图2可知，无催化剂时的反应热比有催化剂时的大D．由图2可知，有催化剂时正反应的活化能为E1＋E3－E2解析金属与盐酸反应，随着反应的进行，盐酸浓度降低，使反应速率减慢，是放热反应，温度升高，使反应速率加快，图1中ab段速率加快，说明反应放热使温度升高，反应速率加快，A正确；bc段主要是因为盐酸浓度减小导致速率减慢，随着反应的进行，盐酸浓度降低，酸性减小，pH增大，即c>b>a，B正确；反应热是反应物与生成物的能量差，与催化剂无关，C错误；由图2可知，有催化剂时正反应的活化能为E1＋E3－E2。答案D6．[·浙江理综，27(3)]煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋218.4kJ·mol－1(反应Ⅰ)CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是 ()。解析反应Ⅰ吸热，产物的能量高于反应物，反应Ⅱ放热，产物的能量低于反应物；又由于反应Ⅰ速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ，则C项图符合题意。答案C二、盖斯定律的应用7．(·全国新课标Ⅱ，13)室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2，CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是 ()。A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3解析根据题意，可知①CuSO4·5H2O(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l)ΔH1>0，②CuSO4(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH2<0，③CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)ΔH3，根据盖斯定律有①＝②＋③，则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即有ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0。A项，由以上分析知，ΔH2<0，ΔH3>0，故有ΔH3>ΔH2，错误；B项，由于ΔH1>0，ΔH2<0，故有ΔH1<ΔH1－ΔH2＝ΔH3，正确；由以上分析ΔH3＝ΔH1－ΔH2，故C、D错误。答案B8．(·重庆理综，6)已知：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝akJ·mol－12C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－220kJ·mol－1H—H、O=O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1，则a为 ()。A．－332 B．－118C．＋350 D．＋130解析①C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝akJ·mol－1②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－220kJ·mol－1根据盖斯定律①×2－②得2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋(2a＋220)kJ·mol根据H—H、O=O和O—H键的键能数据，得4×462kJ·mol－1－2×436kJ·mol－1－496kJ·mol－1＝(2a＋220)kJ·mol－1，解得a答案D9．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则HCN在水溶液中电离的ΔH等于()。A．－69.4kJ·mol－1 B．－45.2kJ·mol－1C．＋45.2kJ·mol－1 D．＋69.4kJ·mol－1解析根据盖斯定律，将HCN与NaOH的反应设计为以下两步：则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3即－12.1kJ·mol－1＝ΔH2＋(－57.3kJ·mol－1)ΔH2＝＋45.2kJ·mol－1。答案C10．(·全国新课标Ⅱ，12)在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)eq\o(=,\s\up7())SO2(g)＋H2O(g)ΔH12H2S(g)＋SO2(g)eq\o(=,\s\up7())eq\f(3,2)S2(g)＋2H2O(g)ΔH2H2S(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(=,\s\up7())S(g)＋H2O(g)ΔH32S(g)eq\o(=,\s\up7())S2(g)ΔH4则ΔH4的正确表达式为 ()。A．ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝eq\f(2,3)(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)解析给题中热化学方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得3S(g)eq\o(=,\s\up7())eq\f(3,2)S2(g)，(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，故2S(g)eq\o(=,\s\up7())S2(g)ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)答案A二、大题冲关练11．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料，而氢气、二甲醚等都是很有发展前景的新能源。(1)在25℃、101kPa时，1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64kJ，则表示甲烷标准燃烧热的热化学方程式是_________________________。(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220.0kJ·mol－1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－565.14kJ·mol－1，试计算相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量的比值________(保留小数点后一位)。(3)氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－13H2(g)＋N2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1计算断裂1molN≡N键需要消耗能量________kJ，氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键________(填“强”或“弱”)，因此氢气与二者反应的条件不同。(4)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：①CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1②CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2＝－49.0kJ·mol－1水煤气变换反应：③CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.1kJ·mol二甲醚合成反应：④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5kJ·mol－1由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为________________________。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：________________________________。解析(1)标准燃烧热是指101kPa下1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量。(2)2220.0÷282.57≈7.9。(3)3H2(g)＋N2(g)=2NH3(g)中，断裂1molN≡N键和3molH－H键，形成6molN－H键，则E(N≡N)＋3E(H－H)－6E(N－H)＝－92.4kJ·mol－1，则E(N≡N)＝1173.2kJ·mol－1×2－436kJ·mol－1×3－92.4kJ·mol－1＝946kJ·mol－1。E(N≡N)>E(O＝O)，故氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键强。(4)根据盖斯定律，①×2＋④得：2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－90.1kJ·mol－1×2－24.5kJ·mol－1＝－204.7kJ·mol－1。这是一个气体分子数减小的反应，压强增大，平衡正向移动，有利于提高反应速率和二甲醚的生成。答案(1)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.24kJ·mol－1(2)7.9(3)946强(4)2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7kJ·mol－1该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大12．根据下列条件计算有关反应的焓变：(1)已知：Ti(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)ΔH＝－804.2kJ·mol－12Na(s)＋Cl2(g)=2NaCl(s)ΔH＝－882.0kJ·mol－1Na(s)=Na(l)ΔH＝＋2.6kJ·mol－1则反应TiCl4(l)＋4Na(l)=Ti(s)＋4NaCl(s)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)已知下列反应数值：反应序号化学反应反应热①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－26.7kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－50.8kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝－36.5kJ·mol－1④FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH4则反应④的ΔH4＝________kJ·mol－1。解析(1)由已知反应得：TiCl4(l)=Ti(s)＋2Cl2(g)ΔH＝＋804.2kJ·mol－1①4Na(s)＋2Cl2(g)=4NaCl(s)ΔH＝－1764.0kJ·mol－1②4Na(s)=4Na(l)ΔH＝＋10.4kJ·mol－1③根据盖斯定律，将①＋②－③得：TiCl4(l)＋4Na(l)=Ti(s)＋4NaCl(s)ΔH＝＋804.2kJ·mol－1－1764.0kJ·mol－1－10.4kJ·mol－1＝－970.2kJ·mol－1。(2)根据盖斯定律，将(①×3－②－③×2)/6得：FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)，则ΔH4＝(ΔH1×3－ΔH2－ΔH3×2)/6≈＋7.3kJ·mol－1。答案(1)－970.2(2)＋7.313．氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30MPa时，合成氨时平衡混合气体中NH3的体积分数与温度的关系如表所示：温度/℃200300400500600氨的体积分数/%89.971.047.026.413.8请回答下列问题：(1)根据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的原因：____________________________________________________________。(2)根据图写出合成氨的热化学方程式是_____________________________。(3)将1molN2(g)和3molH2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量________(填“大于”、“等于”或“小于”)92.2kJ，原因是________________________________________________________________；若加入催化剂，ΔH________(填“变大”、“不变”或“变小”)。(4)已知分别破坏1molN≡N键、1molH－H键时需要吸收的能量为946kJ、436kJ，