【创新设计】2021高考化学(江西专用)二轮专题提升练：第6讲-化学反应与能量(含新题及解析)

第6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推断1．(2021·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，反应猛烈，醋酸渐渐凝固。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 解析依据醋酸渐渐凝固说明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．由右图分析，有关叙述正确的是 ()。 A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸取或放出的能量不相等 B．A→B＋C是放热反应 C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和 D．A→B＋C是吸热反应，则B＋C→A必定是放热反应 解析由图可知，B和C的能量总和高于A的能量，则反应B＋C→A肯定是放热反应；反之，A→B＋C则是吸热反应。依据能量守恒定律，两反应的反应热的确定值相等，符号相反。 答案D3．已知反应： ①101kPa时，2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221kJ·mol－1 ②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l) ΔH＝－57.3kJ·mol－1。 下列结论正确的是 ()。 A．碳的燃烧热大于110.5kJ·mol－1 B．反应①的反应热为221kJ·mol－1C．98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水的中和热为－57.3kJ·mol－1 D．稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量 解析燃烧热是指在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。反应①中的碳不是1mol，而且产物CO也不是碳燃烧生成的最稳定氧化物，CO可以连续燃烧放热，故碳的燃烧热应大于反应①放出热量的一半；B项中反应①的反应热为－221kJ·mol－1；C项中描述的是中和热，数据前不应带“－”号，由于浓H2SO4溶解放热，故放出的热量应大于57.3kJ；D项中的反应热包括H＋与OH－反应放出的热量和稀醋酸电离吸取的热量，所以放出的热量要小于57.3kJ。 答案A二、热化学反应方程式的正误推断4．已知25℃、101kPa时，1molH2与溴蒸气完全反应生成气态溴化氢放出QkJ能量，则下列热化学方程式书写正确的是 A．H2(g)＋Br2(g)=2HBr(g) ΔH＝－2QkJ·mol－1 B．H2(g)＋Br2(l)=2HBr(g)ΔH＝－QkJ·mol－1 C.eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)Br2(g)=HBr(g) ΔH＝＋eq\f(Q,2)kJ·mol－1 D．HBr(g)=eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)Br2(g) ΔH＝＋eq\f(Q,2)kJ·mol－1 解析要留意ΔH的“＋”、“－”号及ΔH和化学计量数的关系。 答案D5．(2022·贵阳质检)已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下： ①C2H2(g)＋eq\f(5,2)O2(g)→2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－1300kJ·mol－1 ②C6H6(g)＋eq\f(15,2)O2(g)→6CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－3295kJ·mol－1 下列说法正确的是 ()。 A．1molC2H2(g)完全燃烧生成气态水时放出的热量大于1300kJ B．1molC6H6(l)完全燃烧生成液态水时放热大于3295kJ C．相同条件下，等质量的C2H2(g)与C6H6(g)完全燃烧，C6H6(g)放热更多 D．C2H2(g)三聚生成C6H6(g)的过程属于放热反应 解析液态水生成气态水要吸热，则A中放热应小于1300kJ，错误；液态苯的能量比气态苯的能量低，则B中放出热量应小于3295kJ，B错误；通过计算可知等质量的两者完全燃烧时乙炔放热多，C错误；依据盖斯定律，由3×①－②得：3C2H2(g)=C6H6(g)ΔH＝－605kJ·mol－1，D正确。 答案D6．25℃57.3kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5518kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是 ()。 A．2H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)=BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1 B．KOH(aq)＋eq\f(1,2)H2SO4(aq)=eq\f(1,2)K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1 C．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g) ΔH＝－5518kJ·mol－1 D．2C8H18(g)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－5518kJ·mol－1 解析A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1molH2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应的热效应会有所变化，生成1molH2O(l)时产生的热量不再是57.3kJ，A项错误；B项正确；C项，燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，这时产物中的水应为液态水，C项错误；D项，当2mol液态辛烷完全燃烧时，产生的热量为11036kJ，D项错误。 答案B三、反应热的计算及其大小比较7．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－1 C．＋45.2kJ·mol－1 D．＋69.4kJ·mol－1 解析依据盖斯定律，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C8．已知298K时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在相同条件下向密闭容器中加入1molN2和3molH2，达到平衡时放出的热量为Q1；向另一容积相同的密闭容器中通入0.95molN2、2.85molH2和0.1molNH3，达到平衡时放出的热量为Q2。则下列关系正确的是 ()。 A．Q1＝Q2＝92.4kJ B．Q1<Q2＝92.4kJ C．Q2<Q1<92.4kJ D．Q1＝Q2<92.4kJ 解析可逆反应中的反应热是指化学反应进行到底时的反应热，1molN2和3molH2反应不行能生成2molNH3，所以Q1<92.4kJ；本题中的两个反应互为等效平衡[等效是指两个反应达到平衡时各物质的百分含量(物质的量、物质的量浓度)是相同的]，但两个反应放出的热量是不相同的。由于后一反应一开头投入了生成物NH3，所以后一反应中由N2和H2反应生成的NH3比前一反应少，放出的热量Q2<Q1。 答案C9．已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸取热量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸取热量为 ()。 A．920kJ B．557kJ C．436kJ D．188kJ 解析由题意可知H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－484kJ·mol－1，由化学键与反应的关系可知：2E(H－H)＋496kJ·mol－1－463kJ·mol－1×4＝－484kJ·mol－1，则E(H－H)＝436kJ·mol－1。 答案C10．下列各组变化中，前者小于后者的是 ()。 ①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1 CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2 ②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH1 H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH2 ③t℃时，在肯定条件下，将1molSO2和1molO2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中，达到平衡状态时分别反应放出的热量。 ④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH1 CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s)ΔH2 A．①②③ B．②④ C．②③④ D．③④ 解析①由于H2O(g)=H2O(l)，放出热量，则ΔH1<ΔH2。②ΔH1＝2ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH2。③该反应是气体体积减小的反应，故恒压条件下SO2的转化率比恒容时SO2的转化率大，即恒压条件下反应放出的热量多。④碳酸钙分解是吸热反应，ΔH1>0；CaO与水的反应是放热反应，ΔH2<0，则ΔH1>ΔH2。 答案A二、大题冲关练11．能源是国民经济进展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料，而氢气、二甲醚等都是很有进展前景的新能源。 (1)在25℃、101kPa时，1gCH4 (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－1 3H2(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－1 ②CO2(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________________________。依据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：______________________________________。 解析(1)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)依据盖斯定律，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该反应分子数削减，压强上升使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强上升使CO和H2浓度增加，反应速率增大12．依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－1 2Na(s)＋Cl2(g)=2NaCl(s)ΔH＝－882.0kJ·mol－1 Na(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－1① 4Na(s)＋2Cl2(g)=4NaCl(s)ΔH＝－1764.0kJ·mol－1② 4Na(s)=4Na(l)ΔH＝＋10.4kJ·mol－1③ 依据盖斯定律，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)依据盖斯定律，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)依据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的缘由：______________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)依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，缘由是__________________________________________________； 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键时需要吸取的能量为946kJ、436kJ，则破坏1molN—H键需要吸取的能量为________kJ。 (5)N2H4可视为NH3分子中的H被－NH2取代的产物。放射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化