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專題突破練6　化學反應與能量變化 一、選擇題(本題包括10個小題,每小題6分,共60分) 1.(2018北京臨川育人學校高三期末)下列說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.化學反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化 B.需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 C.反應物的總能量比生成物的總能量高,該反應為吸熱反應 D.向醋酸鈉溶液中滴入酚酞溶液,加熱后若溶液紅色加深,則說明鹽類水解是吸熱的 答案D 解析反應中的能量變化形式有多種,主要表現(xiàn)為熱量變化,也可以表現(xiàn)為其他形式的變化,如原電池中化學能轉(zhuǎn)化為電能,A項錯誤;放熱反應有的需加熱,有的不需加熱。如木炭的燃燒是一個放熱反應,但需要點燃,點燃的目的是使其達到著火點,再如鋁熱反應開始時也需要加熱,B項錯誤;反應物的總能量比生成物的總能量高,該反應為放熱反應,C項錯誤;醋酸鈉水解使溶液顯堿性,加熱時堿性增強,說明鹽類水解吸熱,D項正確。 2.(2018黑龍江大慶中學高三期中)下列說法中正確的是(　　) A.等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒,后者放出熱量多 B.已知C(石墨,s)C(金剛石,s)　ΔH>0,則金剛石比石墨穩(wěn)定 C.Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應是氧化還原反應,且反應的焓變大于零 D.含20.0 g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和,放出28.7 kJ的熱量,則表示該反應中和熱的熱化學方程式為NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.4 kJmol-1 答案D 解析等量的硫蒸氣和硫固體,硫蒸氣的能量高,能量越高,燃燒放出的熱量越多,A項錯誤;由C(石墨,s)C(金剛石,s)　ΔH>0,可知反應吸熱,則金剛石的能量比石墨能量高,能量越高,越不穩(wěn)定,所以石墨比金剛石穩(wěn)定,B項錯誤;Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應中無元素化合價變化,屬于非氧化還原反應,反應需要吸熱,焓變大于零,C項錯誤;含20.0 g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和生成0.5 mol水,放出28.7 kJ的熱量,則中和熱的熱化學方程式可表示為NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.4 kJmol-1,D項正確。 3.(2018甘肅天水一中高三檢測)下列說法正確的是(　　) A.在25 ℃、101 kPa,1 mol S(s)和2 mol S(s)的燃燒熱相等 B.1 mol H2SO4(濃)與1 mol Ba(OH)2完全中和所放出的熱量為中和熱 C.CO是不穩(wěn)定的氧化物,它能繼續(xù)和氧氣反應生成穩(wěn)定的CO2,所以CO的燃燒反應一定是吸熱反應 D.101 kPa時,1 mol H2燃燒所放出的熱量為氫氣的燃燒熱 答案A 解析燃燒熱是指25 ℃、101 kPa時,1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量,因此A項正確;中和熱是強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時放出的熱量,濃硫酸遇水放出熱量,故B項錯誤;所有的燃燒都是放熱反應,故C項錯誤;根據(jù)燃燒熱的定義,101 kPa時1 mol氫氣燃燒產(chǎn)生的H2O是液態(tài)水時,放出的熱量才是燃燒熱,故D項錯誤。 4.(2018蘇北四市高三一模)通過以下反應均可獲取O2。下列有關(guān)說法不正確的是(　　) ①光催化分解水制氧氣:2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH1=+571.6 kJmol-1 ②過氧化氫分解制氧氣:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g) ΔH2=-196.4 kJmol-1 ③一氧化氮分解制氧氣:2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH3=-180.5 kJmol-1 A.反應①是人們獲取H2的途徑之一 B.反應②、③都是化學能轉(zhuǎn)化為熱能 C.反應H2O2(l)H2O(g)+12O2(g)的ΔH=-98.2 kJmol-1 D.反應2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(l)的ΔH=-752.1 kJmol-1 答案C 解析反應①是通過光催化分解水制氧氣的同時也得到氫氣,所以是人們獲取H2的途徑之一,A項正確;反應②、③都是放熱反應,是化學能轉(zhuǎn)化為熱能,B項正確;根據(jù)蓋斯定律,結(jié)合反應②可知,反應H2O2(l)H2O(g)+12O2(g)的ΔH>98.2 kJmol-1,C項錯誤;根據(jù)蓋斯定律,由③-①可得反應2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=ΔH3-ΔH1=-752.1 kJmol-1,D項正確。 5.已知一定溫度下發(fā)生合成氨的化學反應:N2+3H22NH3,每生成2 mol NH3放出92.4 kJ的熱量,在恒溫、恒壓的密閉容器中進行如下實驗:①通入1 mol N2和3 mol H2,達平衡時放出熱量為Q1,②通入2 mol N2和6 mol H2,達平衡時放出熱量為Q2,則下列關(guān)系正確的是(　　) A.Q2=2Q1 B.Q1<0.5Q2 C.Q1=Q2<184.8 kJ D.Q1=Q2<92.4 kJ 答案A 解析1 mol N2(g)與3 mol H2(g)反應生成2 mol NH3(g)放出的熱量是92.4 kJ。該反應為可逆反應,物質(zhì)不能完全反應。恒溫、恒壓條件下,反應前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化,①、②中開始時n(N2)∶n(H2)均為1∶3,則二者為等效平衡,反應物的轉(zhuǎn)化率相同,即②中參加反應的n(N2)是①中的2倍,所以Q2=2Q1<184.8 kJ。 6.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應進程中的能量變化如圖所示。下列說法中錯誤的是(　　) A.該反應的活化能為E1 B.該反應的ΔH=E1-E2 C.該反應一定可以設(shè)計成原電池 D.圖中a表示有催化劑時的能量變化過程 答案D 解析活化能是指化學反應中,由反應物分子到達活化分子所需的最小能量,故A項正確;依據(jù)圖像分析判斷,ΔH=E1-E2,故B項正確;反應物的能量高于生成物的能量是放熱反應,且該反應為氧化還原反應,可設(shè)計成原電池,故C項正確;圖中虛線、實線分別表示有催化劑和無催化劑時反應過程中的能量變化,故D項錯誤。 7.已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-217 kJmol-1 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=b kJmol-1 H—H鍵、O—H鍵和OO鍵的鍵能分別為436 kJmol-1、462 kJmol-1和495 kJmol-1,則b為(　　) A.+352 B.+132 C.-120 D.-330 答案B 解析①2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-217 kJmol-1 ②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=b kJmol-1,根據(jù)蓋斯定律:②2-①得: 2H2O(g)O2(g)+2H2(g)　ΔH=2b-(-217 kJmol-1);根據(jù)鍵能計算該反應的ΔH=(4462-495-4362) kJmol-1,即2b-(-217 kJmol-1)=(4462-495-4362) kJmol-1 解得b=+132。 8.(2018湖南師大附中高三月考)已知25 ℃、101 kPa下: ①2Na(s)+12O2(g)Na2O(s)　ΔH1=-414 kJmol-1 ②2Na(s)+O2(g)Na2O2(s)　ΔH2=-511 kJmol-1 下列說法正確的是(　　) A.①和②產(chǎn)物的陰陽離子個數(shù)比不相等 B.①和②生成等物質(zhì)的量的產(chǎn)物,轉(zhuǎn)移電子數(shù)不同 C.常溫下Na與足量O2反應生成Na2O,隨溫度升高生成Na2O的速率逐漸加快 D.25 ℃、101 kPa下,Na2O2(s)+2Na(s)2Na2O(s)　ΔH=-317 kJmol-1 答案D 解析氧化鈉中陰陽離子個數(shù)比為1∶2,過氧化鈉中陰陽離子個數(shù)比也為1∶2,故A項錯誤;生成等物質(zhì)的量的產(chǎn)物,即消耗的Na的物質(zhì)的量相等,則轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量相等,故B項錯誤;溫度升高,鈉和氧氣反應生成過氧化鈉,故C項錯誤;根據(jù)蓋斯定律,①2-②可得2Na(s)+Na2O2(s)2Na2O(s)　ΔH=(-4142+511) kJmol-1=-317 kJmol-1,故D項正確。 9.(2018河南豫南豫北名校高三精英聯(lián)賽)N4分子結(jié)構(gòu)為正四面體(如圖所示)。已知:斷裂N4(g)中1 mol N—N鍵吸收193 kJ能量,形成N2(g)中1 mol N≡N鍵放出941 kJ能量。下列說法正確的是(　　) A.N4(g)比N2(g)更穩(wěn)定 B.N4(g)2N2(g)　ΔH=+724 kJmol-1 C.形成1 mol N4(g)中的化學鍵放出193 kJ的能量 D.l mol N2(g)完全轉(zhuǎn)化為N4(g),體系的能量增加362 kJ 答案D 解析從結(jié)構(gòu)圖中可看出,一個N4分子中含有6個N—N鍵,根據(jù)N4(g)2N2(g)　ΔH,可知ΔH=6193 kJmol-1-2941 kJmol-1=-724 kJmol-1。根據(jù)上述分析,相同質(zhì)量時N4比N2的能量高,即N2比N4穩(wěn)定,故A、B項錯誤;一個N4分子中含有6個N—N鍵,形成1 mol N4(g)中的化學鍵放出6193 kJ的能量,C項錯誤;根據(jù)上述分析,1 mol N2(g)完全轉(zhuǎn)化為N4(g),需要吸收362 kJ的熱量,體系的能量增加362 kJ,D項正確。 10.(2018河南鶴壁高三檢測)叔丁基氯與堿溶液經(jīng)兩步反應得到叔丁基醇,反應(CH3)3CCl+OH-(CH3)3COH+Cl-的能量與反應進程如圖所示: 下列說法正確的是(　　) A.該反應為吸熱反應 B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl穩(wěn)定 C.第一步反應一定比第二步反應快 D.增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應速率 答案D 解析由圖像知,反應物的總能量大于生成物的總能量,該反應為放熱反應,A項錯誤;由圖知,(CH3)3C+、Cl-的能量總和比(CH3)3CCl高,能量越高越不穩(wěn)定,B項錯誤;第一步反應的活化能大,相同條件下反應肯定慢,C項錯誤;增大反應物的濃度或升高溫度,反應速率一定加快,D項正確。 二、非選擇題(本題包括3個小題,共40分) 11.(10分)已知E1=134 kJmol-1、E2=368 kJmol-1,請參考下列圖表,按要求填空。 (1)圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2(g)和NO(g)過程中的能量變化示意圖,若在反應體系中加入催化劑,反應速率加快,E1的變化是　　　　(填“增大”“減小”或“不變”,下同),ΔH的變化是　　　　。NO2和CO反應的熱化學方程式為　。 (2)下表所示是部分化學鍵的鍵能參數(shù): 化學鍵 P—P P—O OO PO 鍵能/(kJmol-1) a b c x 已知白磷的燃燒熱為d kJmol-1,白磷及其完全燃燒生成的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示,表中x=　　　　(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)。 (3)捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應: 反應Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)　ΔH1 反應Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)　ΔH2 反應Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)　ΔH3 則ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關(guān)系是ΔH3=　　　　　　　　　　　　　。 答案(1)減小　不變　NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJmol-1 (2)14(6a+5c+d-12b)　(3)2ΔH2-ΔH1 解析(1)加入催化劑能降低反應所需的活化能,則E1和E2都減小,但E1-E2不變,即反應熱不改變。由圖知,1 mol NO2和1 mol CO反應生成CO2和NO放出熱量368 kJ-134 kJ=234 kJ,該反應的熱化學方程式為NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)　ΔH=-234 kJmol-1。(2)白磷燃燒的化學方程式為P4+5O2P4O10,1 mol白磷完全燃燒需斷裂6 mol P—P鍵、5 mol OO鍵,形成12 mol P—O鍵、4 mol PO鍵,故12 molb kJmol-1+4 molx kJmol-1-(6 mola kJmol-1+5 molc kJmol-1)=d kJ,解得x=14(6a+5c+d-12b)。(3)觀察方程式,利用蓋斯定律,方程式Ⅱ2-方程式Ⅰ可得方程式Ⅲ,故ΔH3=2ΔH2-ΔH1。 12.(2018河北衡水安平中學高三期中)(15分)根據(jù)要求回答問題。 (1)如圖是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖,若在反應體系中加入催化劑,反應速率增大,E2的變化是　　　　(填“增大”“減小”或“不變”,下同),ΔH的變化是　　　　　。 (2)0.1 mol Cl2與焦炭、TiO2完全反應,生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2xH2O的液態(tài)化合物,放熱4.28 kJ,該反應的熱化學方程式為　。 (3)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應的熱化學方程式如下: ①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJmol-1 ②CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJmol-1 又知③H2O(g)H2O(l)　ΔH=-44 kJmol-1,則甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在微生物作用的條件下,NH4+經(jīng)過兩步反應被氧化成NO3-。這兩步的能量變化如圖: 第二步反應是　　　　　反應(填“放熱”或“吸熱”)。1 mol NH4+(aq)全部氧化成NO2-(aq)的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　。 答案(1)減小　不變 (2)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-85.6 kJmol-1 (3)CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7 kJmol-1 (4)放熱　NH4+(aq)+32O2(g)NO2-(aq)+2H+(aq)+H2O(l)　ΔH=-273 kJmol-1 解析(1)加入催化劑能降低反應的活化能,則E1和E2都減小,催化劑不能改變反應熱,因此ΔH不變。(2)0.1 mol Cl2反應放熱4.28 kJ,則2 mol Cl2反應放熱4.28 kJ20.1=85.6 kJ,該反應的熱化學方程式為2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)　ΔH=-85.6 kJmol-1;(3)利用蓋斯定律進行計算,①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH=+49.0 kJmol-1,②CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH=-192.9 kJmol-1,又知③H2O(g)H2O(l)　ΔH=-44 kJmol-1,依據(jù)蓋斯定律,由②3-①2+③2可得:CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=3(-192.9 kJmol-1)-249.0 kJmol-1+(-44 kJmol-1)2=-764.7 kJmol-1,則甲醇蒸氣燃燒為液態(tài)水的熱化學方程式為CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-764.7 kJmol-1;(4)由圖可知,第二步反應反應物能量高于生成物能量,是放熱反應;由圖可知,第一步反應的熱化學方程式為NH4+(aq)+32O2(g)2H+(aq)+NO2-(aq)+H2O(l)　ΔH=-273 kJmol-1,也是1 mol NH4+(aq)全部氧化成NO2-(aq)的熱化學方程式。 13.(2018黑龍江大慶中學高三期中)(15分)為解決能源短缺問題,工業(yè)生產(chǎn)中應合理利用化學能。 (1)25 ℃,1.01105 Pa時,實驗測得4 g氫氣在O2中完全燃燒生成液態(tài)水,放出572 kJ的熱量,則表示H2的燃燒熱的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)如圖是某筆記本電腦使用的甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。放電時甲醇應從　　　　(填“a”或“b”)處通入,電池內(nèi)部H+向　　　　(填“左”或“右”)移動。寫出電池負極的電極反應式　。 (3)從化學鍵的角度分析,化學反應的過程就是反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成過程。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-93 kJmol-1,試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計算a的數(shù)值:　。 化學鍵 H—H N—H N≡N 鍵能/(kJmol-1) 436 a 945 當可逆反應中生成N—H鍵物質(zhì)的量為2 mol時,反應放熱　　　　　　　　。 (4)已知:C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJmol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH2=-571.6 kJmol-1 2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2 599 kJmol-1 根據(jù)蓋斯定律,計算反應2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)的ΔH=　　　　　　。 答案(1)H2(g)+12O2(g)H2O(l)　ΔH=-286 kJmol-1 (2)a　右　2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+ (3)391　31 kJ　(4)+226.7 kJmol-1 解析(1)25 ℃,1.01105 Pa時,實驗測得4 g氫氣在O2中完全燃燒生成液態(tài)水,放出572 kJ的熱量,即1 mol H2在氧氣中燃燒生成液態(tài)水,放出286 kJ熱量,則H2的燃燒熱的熱化學方程式為H2(g)+12O2(g)H2O(l)　ΔH=-286 kJmol-1;(2)原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極,根據(jù)電子流向可知a電極為負極,甲醇在負極上發(fā)生氧化反應,氫離子移向正極,即向右移動,負極的電極反應式為2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+;(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=945 kJmol-1+436 kJmol-13-a kJmol-16=-93 kJmol-1,則a=391;當可逆反應中生成N—H鍵物質(zhì)的量為2 mol時,即生成23 mol NH3,根據(jù)反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-93 kJmol-1可知,反應放熱31 kJ;(4)①C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJmol-1 ②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJmol-1 ③2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-2 599 kJmol-1 利用蓋斯定律將①2+②12-③12可得: 2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)　ΔH=(-393.5 kJmol-1)2+12(-571.6 kJmol-1)-12(-2 599 kJmol-1)=+226.7 kJmol-1。