第6講化學反應與能量限時50分鐘，滿分70分一、選擇題(包括7個小題，每小題5分，共35分)1(2016牡丹江模擬)美國研究人員將CO和O附著在一種釕催化劑表面，用激光脈沖將其加熱到2 000 K，成功觀察到CO與O形成化學鍵生成CO2的全過程。下列說法不正確的是ACO2屬于酸性氧化物BCO與O形成化學鍵的過程中放出能量 C釕催化劑可以改變該反應的焓變 DCO與O形成化學鍵的過程中有電子轉移解析A、二氧化碳和堿反應生成鹽和水，說明二氧化碳是酸性氧化物，正確，不選A；B、形成化學鍵時放出熱量，正確，不選B；C、催化劑只改變反應速率，不改變反應的焓變，錯誤，選C；D、一氧化碳轉化為二氧化碳時碳的化合價升高，所以一氧化碳和氧形成化學鍵過程中有電子轉移，正確，不選D。答案C2(2016三亞模擬)已知丙烷的燃燒熱H=2 215 kJmol1，若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8 g水，則放出的熱量約為A. 55 kJB220 kJC550 kJ D1 108 kJ解析丙烷分子式是C3H8,1 mol丙烷燃燒會產生4 mol水，則丙烷完全燃燒產生1.8 g水，消耗丙烷的物質的量是n(C3H8)=mM=1.8 g18 gmol1=0.1 mol，所以反應放出的熱量是Q=(2 215 kJmol14 mol)0.1=55.375 kJ，因此大于數值與選項A接近。答案A3(2015上海高考)已知H2O2在催化劑作用下分解速率加快，其能量隨反應進程的變化如下圖所示。下列說法正確的是A加入催化劑，減小了反應的熱效應B加入催化劑，可提高H2O2的平衡轉化率CH2O2分解的熱化學方程式：H2O2=H2OO2H<0D反應物的總能量高于生成物的總能量解析加入催化劑，減小了反應的活化能，使反應在較低的溫度下發(fā)生，但是反應的熱效應不變，A項錯誤；加入催化劑，可提高H2O2的分解的反應速率，但不能改變平衡狀態(tài)，對轉化率無影響，B項錯誤；熱化學方程式要符合質量守恒定律，且要注明聚集狀態(tài)，C項錯誤；根據圖示可知反應物的總能量高于生成物總能量，該反應是放熱反應，D項正確。答案D4(2015海淀模擬)H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應：H2(g)I2(g)2HI(g)H=a kJmol1已知：（a、b、c均大于零）下列說法不正確的是A反應物的總能量高于生成物的總能量B斷開1 mol HH鍵和1 mol II鍵所需能量大于斷開2 mol HI鍵所需能量C斷開2 mol HI鍵所需能量約為(cba) kJD向密閉容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反應后放出的熱量小于2a kJ解析該反應的H0，為放熱反應，故反應物的總能量高于生成物的總能量，A項正確；該反應為放熱反應，則斷開1 mol HH鍵和1 mol II鍵所需的能量小于斷開2 mol HI鍵所需的能量，B項錯誤；H=E(HH)E(II)2E(HI)=a kJmol1，故斷開2 mol HI鍵所需的能量約為(cba) kJ，C項正確；H2和I2的反應為可逆反應，2 mol H2和2 mol I2不可能完全反應生成4 mol HI，因此放出的熱量小于2a kJ，D項正確。答案B5已知斷開或形成1 mol化學鍵吸收或放出的能量稱為化學鍵的鍵能，如HH鍵的鍵能為436 kJmol1，NN鍵的鍵能為945 kJmol1，NH鍵的鍵能為391 kJmol1。則下列有關工業(yè)合成氨反應的熱化學方程式正確的是A.N2(g)3H2(g)2NH3(g)H=93 kJmol1BN2(g)3H2(g) 2NH3(g)H=1 471 kJmol1CN2(g)3H2(g) 2NH3(g)H=93 kJmol1DN2(g)3H2(g) 2NH3(g)H=1 471 kJmol1解析根據反應熱和鍵能的關系可得，H=945 kJmol13436 kJmol16391 kJmol1=93 kJmol1。答案A6(2016閘北模擬)下列關于如圖所示轉化關系(X代表鹵素)的說法錯誤的是AQ30BQ1=Q2Q3C.按Cl、Br、I的順序，Q2依次增大DQ1越大，HX越穩(wěn)定解析A原子形成化學鍵過程中放熱，則反應2H(g)2X(g)=2HX(g)的Q30，故A正確；B根據蓋斯定律可知，途徑生成HX的反應熱與途徑無關，所以Q1=Q2Q3 ，故B正確；CCl、Br、I的原子半徑依次增大，Cl2、Br2、I2斷裂化學鍵需要能量減小，所以途徑按Cl、Br、I的順序，吸收的熱量Q2依次減小，故C錯誤；DQ1為氫氣和鹵素單質形成HX的過程，該反應中Q1越大，說明放出的熱量越多，則生成的HX具有能量越低，HX越穩(wěn)定，故D正確。答案C7(2016江蘇高考)通過以下反應均可獲取H2。下列有關說法正確的是太陽光催化分解水制氫：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H1=571.6 kJmol1焦炭與水反應制氫：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2=131.3 kJmol1甲烷與水反應制氫：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H3=206.1 kJmol1A反應中電能轉化為化學能 B反應為放熱反應C反應使用催化劑，H3減小 D反應CH4(g)=C(s)2H2(g)的H=74.8 kJmol1解析反應是太陽能轉化為化學能，A不正確；反應中H20，是吸熱反應，B不正確；反應使用催化劑不能改變反應的焓變，H不變，C不正確；D項中，由蓋斯定律，反應可得CH4(g)=C(s)2H2(g)H=74.8 kJmol1，正確。答案D二、非選擇題(包括4個小題，共35分)8(8分)已知E1=134 kJmol1、E2=368 kJmol1，請參考題中圖表，按要求填空：(1)圖是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)，H的變化是_。NO2和CO反應的熱化學方程式為_。(2)捕碳技術(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：2NH3(l)H2O(l)CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反應：NH3(l)H2O(l)CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反應：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3則H3與H1、H2之間的關系是： H3=_。(3)下表所示是部分化學鍵的鍵能參數：化學鍵PPPOO=OP=O鍵能/kJmol1abcx已知白磷的燃燒熱為d kJmol1，白磷及其完全燃燒生成的產物的結構如圖所示，表中x=_kJ mol1(用含a、b、c、d的代數式表示)。 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E2E1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368134=234 kJ，該反應的熱化學方程式為NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g)H=234 kJmol1；(2)觀察方程式，利用蓋斯定律，2得方程式，故H3=2H2H1；(3)白磷燃燒的化學方程式為P45O2=P4O10,1 mol白磷完全燃燒需拆開6 mol PP、5 mol O=O，形成12 mol PO、4 mol P=O，故12 molb kJmol14 molx kJmol1(6 mola kJmol15 molc kJmol1)=d kJmol1，解得x=(6a5cd12b)kJmol1。答案(1)減小不變NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H=234 kJmol1(2)2H2H1(3)(d6a5c12b)9(9分)碳是形成化合物種類最多的元素，其單質及化合物是人類生產生活的主要能源物質。請回答下列問題：(1)有機物M經過太陽光光照可轉化成N，轉化過程如下：H=88.6 kJmol1則M、N相比，較穩(wěn)定的是_。(2)已知CH3OH(l)的燃燒熱H=238.6 kJmol1，CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H=a kJmol1，則a_238.6(填“>”、“<”或“=”)。(3)使Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，當有1 mol Cl2參與反應時釋放出145 kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：_。(4)火箭和導彈表面的薄層是耐高溫物質。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒，所得物質可作耐高溫材料，4Al(s)3TiO2(s)3C(s)=2Al2O3(s)3TiC(s)H=1 176 kJmol1，則反應過程中，每轉移1 mol電子放出的熱量為_。解析(1)M轉化為N是吸熱反應，所以N的能量高，不穩(wěn)定。(2)甲醇燃燒生成CO2(g)和H2(g)屬于不完全燃燒，放出的熱量少，故a<238.6。(3)反應的化學方程式為2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)，當有2 mol Cl2參與反應時釋放出290 kJ熱量，所以該反應的熱化學方程式為2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)H=290 kJmol1。(4)所給反應中轉移12個電子，故每轉移1 mol電子放出的熱量為1 176 kJ12=98 kJ。答案(1)M(2)<(3)2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)H=290 kJmol1(4)98 kJ10(9分)(1)新的環(huán)境空氣質量標準(GB 30952012)將于2016年1月1日在我國全面實施。據此，環(huán)境空氣質量指數(AQI)日報和實時報告包括了NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等指標，為公眾提供健康指引，引導當地居民合理安排出行和生活。汽車排出的尾氣中含有CO和NO等氣體，用化學方程式解釋產生NO的原因_。汽車排氣管內安裝的催化轉化器，可使汽車尾氣中的主要污染物轉化為無毒的大氣循環(huán)物質。已知：N2(g)O2(g)=2NO(g)H=180.5 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H=221.0 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H=393.5 kJmol1則反應2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)的H=_ kJmol1。(2)直接排放氮氧化物會形成酸雨、霧霾，催化還原法和氧化吸收法是常用的處理方法。利用NH3和CH4等氣體除去煙氣中的氮氧化物。已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1=a kJmol1；欲計算反應CH4(g)4NO(g)= CO2(g)2H2O(l)2N2(g)的焓變H2，則還需要查詢某反應的焓變H3，當反應中各物質的化學計量數之比為最簡整數比時，H3=b kJmol1，該反應的熱化學方程式是_，據此計算出H2=_ kJmol1(用含a、b的式子表示)。(3)合成氨用的氫氣可以由甲烷為原料制得。有關化學反應的能量變化如圖所示，則CH4(g)與H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為_。解析(1)按題干順序給3個熱化學方程式編號，由蓋斯定律2得2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)的H=393.52180.5(221.0)kJmol1=746.5 kJmol1。(2)根據蓋斯定律將已知的兩個熱化學方程式相減可得熱化學方程式為2N2(g)2O2(g)=4NO(g)H=a kJmol1H2=2b kJmol1，則H2=(a2b) kJmol1，同時將上面的方程式及H都除以2可得熱化學方程式。(3)按題干順序給圖像中的3個熱化學方程式編號，根據蓋斯定律，3得CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H=846.3(241.8)3(282.0) kJmol1=161.1 kJmol1。答案(1)N2O22NO746.5(2)N2(g)O2(g)=2NO(g)H3=b kJmol1a2b(3)CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H=161.1 kJmol111(9分)已知單質硫在通常條件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸氣狀態(tài)時，含有S2、S4、S6及S8等多種同素異形體，其中S4、S6和S8具有相似的結構特點，其結構如下圖所示：在一定條件下，S8(s)和O2(g)發(fā)生反應依次轉化為SO2(g)和SO3(g)。反應過程和能量關系可用下圖簡單表示(圖中的H表示生成1 mol產物的數據)。 (1)寫出表示S8燃燒熱的熱化學方程式_。(2)寫出SO3分解生成SO2和O2的熱化學方程式_。(3)化學上規(guī)定，拆開或形成1 mol化學鍵吸收或放出的能量稱為該化學鍵的鍵能，單位kJmol1。若已知硫氧鍵的鍵能為d kJmol1，氧氧鍵的鍵能為e kJmol1，則S8分子中硫硫鍵的鍵能為_。解析(1)燃燒熱指的是1 mol燃料完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量，因此根據定義先寫出化學方程式S8(s)8O2(g)=8SO2(g)，又由于題干中給出的焓變是指生成1 mol產物的數據，因此該反應的熱化學方程式為S8(s)8O2(g)=8SO2(g)H=8a kJmol1。(2)可根據題中圖示直接寫出熱化學方程式。(3)設S8分子中硫硫鍵的鍵能為x kJmol1，由于反應熱等于反應物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，結合可得8x8e16d=8a，解得x=2dae。答案(1)S8(s)8O2(g)=8SO2(g)H=8a kJmol1(2)2SO3(g)=2SO2(g)O2(g)H=2b kJmol1(3)(2dae) kJmol1