2025届高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第15讲化学反应与能量变化练习含解析新人教版

PAGEPAGE8第15讲化学反应与能量变更A组基础必做题(40分)一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)1．(2024·河北保定高三检测)工业合成三氧化硫的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1，反应过程可用下图模拟(代表O2分子，代表SO2分子，代表催化剂)。下列说法正确的是(D)A．过程Ⅰ和过程Ⅳ确定了整个反应进行的程度B．过程Ⅱ为放热反应，过程Ⅲ为吸热反应C．催化剂可降低整个反应的活化能，且可使ΔH减小D．1molSO2和1molO2反应，放出的热量小于99kJ[解析]本题考查化学反应与能量，考查的化学核心素养是证据推理与模型认知、变更观念与平衡思想。由题图可知过程Ⅱ是旧键的断裂，过程Ⅲ是新键的生成，则过程Ⅱ和过程Ⅲ确定了整个反应进行的程度，A项错误；过程Ⅱ是旧键的断裂，是吸热过程，过程Ⅲ是新键的生成，是放热过程，B项错误；催化剂可降低反应的活化能，但不影响ΔH，C项错误；该反应为可逆反应，1molSO2和1molO2不能完全反应，故放出的热量小于99kJ，D项正确。[点拨]本题题干中－198kJ·mol－1是指2mol二氧化硫与1mol氧气完全反应生成2molSO3放出198kJ的热量，而实际反应中，该反应可逆，不能完全转化。2．(2024·安徽合肥质量检测)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程中的能量变更如图1所示。在以Fe2O3为催化剂的条件下可能发生的反应过程如图2所示(铁元素以离子的形式表示)。下列说法正确的是(C)A．上述脱硝的总反应为4NH3(g)＋6NO(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂))5N2(g)＋6H2O(g)B．催化剂的存在，使该脱硝的总反应成为放热反应C．过程2中NO被还原D．O2的作用主要是汲取产生的H＋生成水[解析]本题考查化学反应过程与能量变更，主要考查考生分析问题和解决问题的实力。由题图2可知，脱硝的反应中有NH3、NO和O2三种反应物，脱硝的总反应的化学方程式为4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂))4N2(g)＋6H2O(g)，A项错误；由题图1可知，生成物能量低于反应物能量，该脱硝的总反应为放热反应，但是催化剂不能变更反应的热效应，B项错误；过程2中，NO转化为N2，N的化合价由＋2降低为0，NO被还原，C项正确；O2的主要作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，实现Fe3＋的循环利用，D项错误。3．(2024·湖北武汉模拟)下列热化学方程式正确的是(D)A．CH4的燃烧热为890kJ·mol－1：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890kJ·mol－1B．中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1：CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)=H2O(l)＋CH3COONa(aq)ΔH＝－57.3kJ·mol－1C．肯定条件下，0.5molN2与1.5molH2充分反应后放出35.5kJ的热量：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－71kJ·mol－1D．96gO2的能量比96gO3的能量低bkJ：3O2(g)2O3(g)ΔH＝＋bkJ·mol－1[解析]表示燃烧热时，生成的水必需为液态，A错误；强酸强碱的稀溶液反应生成1mol液态水时放出的热量叫中和热，醋酸为弱酸，B错误；可逆反应不能彻底，0.5molN2与1.5molH2充分反应后放出35.5kJ的热量，则1molN2与3molH2充分反应后生成2molNH3，放出的热量比71kJ要大，C错误；反应热与化学计量数成正比关系，反应物总能量比生成物低则为吸热反应，3O2(g)2O3(g)ΔH＝＋bkJ·mol－1，D正确。4．(2024·湖北黄冈模拟)肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，200℃时在Cu表面分解的机理如图1。已知200℃时：反应Ⅰ：3N2H4(g)=N2(g)＋4NH3(g)ΔH1＝－32.9kJ·mol－1反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)=2NH3(g)ΔH2＝－41.8kJ·mol－1下列说法不正确的是(A)A．图1所示过程①、②都是放热反应B．反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示C．断开3molN2H4(g)中的化学键汲取的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化学键释放的能量D．200℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝＋50.7kJ·mol－1[解析]过程①是N2H4分解生成N2和NH3，已知热化学方程式Ⅰ中ΔH为负值，所以图示过程①为放热反应，过程②由盖斯定律可知(Ⅰ)－2×(Ⅱ)得N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝－32.9kJ·mol－1－2×(－41.8kJ·mol－1)＝＋50.7kJ·mol－1，为吸热反应，A错误；反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)=2NH3(g)ΔH2＝－41.8kJ·mol－1，反应为放热反应，图中反应物能量高于生成物，二者一样，B正确；反应Ⅰ中ΔH1＝－32.9kJ·mol－1，反应为放热反应，断开3molN2H4(g)中的化学键汲取的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化学键释放的能量，C正确；依据盖斯定律：(Ⅰ)－2×(Ⅱ)得N2H4(g)＝N2(g)＋2H2(g)ΔH＝－32.9kJ·mo－1－2×(－41.8kJ·mol－1)＝＋50.7kJ·mol－1，D正确。二、非选择题(本题包括2小题，共24分)5．(2024·广东广州一模)乙烯是重要的化工原料。用CO2催化加氢可制取乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH<0。(1)若该反应体系的能量随反应过程变更关系如图所示，则该反应的ΔH＝－2(b－a)kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)(2)几种化学键的键能如下表所示，试验测得上述反应的ΔH＝－152kJ·mol－1，则表中的x＝620。化学键C=OH—HC=CC—HO—H键能/(kJ·mol－1)803436x414463[解析](1)ΔH等于正反应的活化能与逆反应的活化能的差。由题图可知反应2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)为放热反应，ΔH＝－2(b－a)kJ·mol－1。(2)ΔH＝(4×803＋6×436－4×414－x－8×463)kJ·mol－1＝－152kJ·mol－1，解得x＝620。6．(2024·山东滨州高三检测)(1)室温下，2g苯(C6H6)完全燃烧生成液态水和CO2，放出83.6kJ的热量，写出1molC6H6燃烧的热化学方程式：C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=3H2O(l)＋6CO2(g)ΔH＝－3260.4kJ·mol－1。若1g水蒸气转化成液态水时放出2.44kJ的热量，则室温下1molC6H6完全燃烧生成水蒸气时的ΔH为－3128.64kJ·mol－1。(2)已知：Fe2O3(s)＋eq\f(3,2)C(s)=eq\f(3,2)CO2(g)＋2Fe(s)ΔH＝＋234.1kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1则2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)的ΔH为－824.35kJ·mol－1。(3)已知下列两个热化学方程式：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220.0kJ·mol－1①试验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积之比约为1︰1。②已知：H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44.0kJ·mol－1，求丙烷燃烧生成CO2和气态水的ΔH为－2_044.0_kJ·mol－1。[解析](1)C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=3H2O(l)＋6CO2(g)ΔH＝－83.6kJ÷eq\f(2g,78g·mol－1)＝－3260.4kJ·mol－1。若1g水蒸气转化成液态水时放出2.44kJ的热量，则H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋2.44kJ÷eq\f(1g,18g·mol－1)＝43.92kJ·mol－1，故1molC6H6完全燃烧生成水蒸气时的ΔH＝－3260.4kJ·mol－1＋3×43.92kJ·mol－1＝－3128.64kJ·mol－1。(2)由其次个热化学方程式×eq\f(3,2)－第一个热化学方程式得2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(g)ΔH＝eq\f(3,2)×(－393.5kJ·mol－1)－(＋234.1kJ·mol－1)＝－824.35kJ·mol－1。(3)①设氢气和丙烷的物质的量分别为xmol和ymol，则有eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝5,285.8x＋2220.0y＝6262.5))，解得x≈2.5，y≈2.5，故x︰y≈1︰1。②H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44.0kJ·mol－1，C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220.0kJ·mol－1，依据盖斯定律，由上面第一个热化学方程式×4＋上面其次个热化学方程式可得出丙烷燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－2044.0kJ·mol－1。B组实力提升题(60分)一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)1.(2024·广深珠三校第一次联考)多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发觉T℃时，甲醇(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下：反应Ⅰ：CH3OH(g)=CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝akJ·mol－1反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1(b>0)总反应：CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1反应过程中的能量变更如图所示。下列有关说法正确的是(C)A．反应Ⅰ是放热反应B．1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量大于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量C．c>0D．优良的催化剂可降低反应的活化能，并削减ΔH3，节约能源[解析]本题考查化学反应与能量，考查的核心素养是变更观念与平衡思想。依据题图可知反应Ⅰ中生成物总能量大于反应物总能量，因此反应Ⅰ为吸热反应，A项错误；依据题图可知1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量，B项错误；由题图知，总反应是吸热反应，因此c>0，C项正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，但焓变不变，焓变由反应物和生成物的总能量确定，D项错误。2．(2024·重庆南川中学月考)肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，T℃时在Cu表面分解的机理如图。已知200℃时：反应Ⅰ：3N2H4(g)=N2(g)＋4NH3(g)ΔH1＝－akJ·mol－1(a>0)反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)=2NH3(g)ΔH2＝bkJ·mol－1总反应为N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH3下列说法不正确的是(D)A．图示过程①是放热反应B．b<0C．3molN2H4(g)的总能量大于1molN2(g)和4molNH3(g)的总能量D．ΔH3＝(a＋2b)kJ·mol－1[解析]本题考查化学反应的机理、吸热反应和放热反应、盖斯定律的应用等。图示过程①中N2H4分解生成N2和NH3，已知a>0，故该反应是放热反应，A正确；由图可知，反应Ⅱ中反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，该反应是放热反应，则b<0，B正确；反应Ⅰ是放热反应，则3molN2H4(g)的总能量高于1molN2(g)和4molNH3(g)的总能量，C正确；依据盖斯定律，由Ⅰ－Ⅱ×2可得：N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH3＝(－akJ·mol－1)－2×bkJ·mol－1＝－(a＋2b)kJ·mol－1，D错误。3.(2024·浙江1月选考)在肯定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变更如图。下列说法正确的是(D)A．Ea为逆反应活化能，E′a为正反应活化能B．该反应为放热反应，ΔH＝E′a－EaC．全部活化分子的平均能量高于或等于全部分子的平均能量D．温度上升，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移[解析]视察题给能量变更图知，Ea为正反应活化能，E′a为逆反应活化能，A错误；该反应为放热反应，ΔH＝Ea－E′a，B错误；全部活化分子的平均能量高于全部分子的平均能量，C错误；温度上升，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆向移动，D正确。4．(2024·浙江高三检测)关于下列ΔH的推断正确的是(B)COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)=HCOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH1COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)ΔH2OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)ΔH3OH－(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COO－(aq)＋H2O(l)ΔH4A．ΔH1<0ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2C．ΔH3<0ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4[解析]①：HCOeq\o\al(－,3)(aq)COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H＋(aq)为HCOeq\o\al(－,3)的电离，电离吸热，可得ΔH1<0，②：COeq\o\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq\o\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)属于水解过程，水解一般吸热，故ΔH2>0，A项错误，B项正确；④：OH－(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COO－(aq)＋H2O(l)属于中和反应，故ΔH4<0，C项错误；④－③可得⑤：CH3COOH(aq)CH3COO－(aq)＋H＋(aq)ΔH5，电离吸热，故ΔH5>0，ΔH4－ΔH3＝ΔH5>0，故ΔH4>ΔH3，D项错误。二、非选择题(本题包括2小题，共36分)5．(2024·河北石家庄模拟)碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：(1)有机物M经过太阳光照耀可转化成N，转化过程如下：该反应的ΔH＝＋88.6kJ·mol－1。则M、N相比，较稳定的是M。(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5kJ·mol－1，CH3OH(l)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－akJ·mol－1，则a<(填“>”“<”或“＝”)726.5。(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1molCl2参加反应时释放出145kJ热量，写出该反应的热化学方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)=4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290kJ·mol－1。(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按肯定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)=2Al2O3(s)＋3TiC(s)ΔH＝－1176kJ·mol－1，反应过程中，每转移1mol电子放出的热量为98kJ。[解析](1)有机物M经过太阳光照耀可转化成N，该反应的ΔH＝＋88.6kJ·mol－1，是吸热反应，N在暗处转化为M，是放热反应，物质的能量越低越稳定，说明M较稳定。(2)燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量小于燃烧热。(3)已知有1molCl2参加反应时释放出145kJ热量，则2mol氯气参加反应放热290kJ，故Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层发生反应的热化学方程式为2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)=4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290kJ·mol－1。(4)由4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)=2Al2O3(s)＋3TiC(s)ΔH＝－1176kJ·mol－1，可知转移12mol电子放热1176kJ，则反应过程中，每转移1mol电子放热98kJ。6．(2024·江西九江模拟)已知E1＝134kJ·mol－1、E2＝368kJ·mol－1，请参考题中图表，按要求填空：(1)图甲是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)