課時(shí)規(guī)范練16化學(xué)反應(yīng)與能量變化一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.(2019甘肅甘谷縣第一中學(xué)高三檢測(cè))“長(zhǎng)征二號(hào)”系列火箭用的燃料是液態(tài)的偏二甲肼(C2H8N2),氧化劑是液態(tài)的N2O4,已知1.5 g偏二甲基肼完全燃燒生成N2、CO2和液態(tài)H2O放出50 kJ熱量。下列說(shuō)法不正確的是()A.燃料在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒是將化學(xué)能主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蜋C(jī)械能B.液態(tài)N2O4汽化時(shí)共價(jià)鍵沒(méi)被破壞C.依題可知C2H8N2的燃燒熱為50 kJmol-1D.偏二甲基肼在N2O4中燃燒時(shí)的化學(xué)方程式為C2H8N2+2N2O42CO2+3N2+4H2O2.(2018甘肅天水一中高三檢測(cè))下列說(shuō)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(yīng)生成穩(wěn)定的CO2,所以CO的燃燒反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)D.101 kPa時(shí),1 mol H2燃燒所放出的熱量為氫氣的燃燒熱3.(2019陜西西安長(zhǎng)安區(qū)第五中學(xué)高三期中)已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H1,CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H2下列推斷正確的是()A.若CO的燃燒熱為H3,則H2的燃燒熱為H3-H1B.反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的H=H2-H1C.若反應(yīng)的反應(yīng)物總能量低于生成物總能量,則H2<0D.若等物質(zhì)的量的CO和H2完全燃燒生成氣態(tài)產(chǎn)物時(shí)前者放熱更多,則H1>04.下列熱化學(xué)方程式正確的是()選項(xiàng)已知條件熱化學(xué)方程式AH2的燃燒熱為a kJmol-1H2+Cl22HClH=-a kJmol-1B1 mol SO2、0.5 mol O2完全反應(yīng)后,放出熱量98.3 kJ2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-98.3 kJmol-1CH+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3 kJmol-1H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)H=-114.6 kJmol-1D31 g白磷比31 g紅磷能量多b kJP4(白磷,s)4P(紅磷,s)H=-4b kJmol-15.(2018山東濰坊高三期中)已知:1 g C(s)燃燒生成一氧化碳放出9.2 kJ的熱量;氧化亞銅與氧氣反應(yīng)的能量變化如圖所示。下列敘述正確的是()A.碳C(s)的燃燒熱H為-110.4 kJmol-1B.1 mol CuO分解生成Cu2O放出73 kJ的熱量C.反應(yīng)2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)的活化能為292 kJmol-1D.足量炭粉與CuO反應(yīng)生成Cu2O的熱化學(xué)方程式為:C(s)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO(g)H=+35.6 kJmol-16.已知298 K時(shí),2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197 kJmol-1,在相同溫度下,向密閉容器中通入2 mol SO2和1 mol O2,達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q1 kJ;向另一體積相同的密閉容器中通入1 mol SO2和1 mol O2,達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q2 kJ。則下列關(guān)系正確的是()A.2Q2=Q1B.2Q2<Q1C.Q2<Q1<197D.Q2=Q1<1977.(2018河北邢臺(tái)期末考試)一種生產(chǎn)和利用氫能的途徑如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.氫能屬于二次能源B.圖中能量轉(zhuǎn)化的方式至少有6種C.太陽(yáng)能電池的供電原理與燃料電池相同D.太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能都屬于新能源8.(2019湖南、湖北八市十二校高三調(diào)研聯(lián)考)下列說(shuō)法不正確的是()A.已知冰的熔化熱為6.0 kJ mol-1,冰中氫鍵鍵能為20 kJ mol-1,假設(shè)1 mol冰中有2 mol氫鍵,且熔化熱完全用于破壞冰的氫鍵,則最多只能破壞冰中15%的氫鍵B.已知一定溫度下,醋酸溶液的物質(zhì)的量濃度為c,電離度為,電離常數(shù)Ka=(c)2c(1-)。若加水稀釋,則CH3COOHCH3COO-+H+平衡向右移動(dòng),增大,Ka不變C.甲烷的燃燒熱H=-890.3 kJ mol-1,則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ mol-1D.500 、30 MPa下,將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉的容器中充分反應(yīng)生成NH3(g),放熱19.3 kJ,其熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-38.6 kJmol-1二、非選擇題(本題共3小題,共44分)9.(14分)已知圖中E1=134 kJmol-1、E2=368 kJmol-1,請(qǐng)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(yīng)生成CO2(g)和NO(g)過(guò)程中的能量變化示意圖,若在反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)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(yīng)的熱化學(xué)方程式為。(2)下表所示是部分化學(xué)鍵的鍵能參數(shù):化學(xué)鍵PPPOOOPO鍵能/(kJmol-1)abcx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(yīng)。反應(yīng):2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反應(yīng):NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反應(yīng):(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3則H3與H1、H2之間的關(guān)系是H3=。10.(2018黑龍江大慶中學(xué)高三期中)(15分)為解決能源短缺問(wèn)題,工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)合理利用化學(xué)能。(1)25 ,1.01105Pa時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)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(xué)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(shí)甲醇應(yīng)從處通入(填“a”或“b”)。電池內(nèi)部H+向(填“左”或“右”)移動(dòng)。寫(xiě)出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式。(3)從化學(xué)鍵的角度分析,化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程就是反應(yīng)物的化學(xué)鍵的破壞和生成物的化學(xué)鍵的形成過(guò)程。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-93 kJmol-1,試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算a的數(shù)值。化學(xué)鍵HHNHNN鍵能/(kJmol-1)436a945當(dāng)可逆反應(yīng)中凈生成NH物質(zhì)的量為2 mol時(shí),反應(yīng)放熱。(4)已知:C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2=-571.6 kJmol-12C2H2(g)+ 5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H3=-2 599 kJmol-1根據(jù)蓋斯定律,計(jì)算反應(yīng)2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)的H=。11.(15分)(1)在一定條件下N2與H2反應(yīng)生成NH3,請(qǐng)回答:若反應(yīng)物的總能量為E1,生成物的總能量為E2,且E1>E2,則該反應(yīng)為(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。已知拆開(kāi)1 mol HH鍵、1 mol NH鍵、1 mol NN鍵分別需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為。(2)N2H4和H2O2混合可作火箭推進(jìn)劑,已知:16 g液態(tài)N2H4和足量氧氣反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l),放出310.6 kJ的熱量;2H2O2(l)O2(g)+2H2O(l)H=-196.4 kJmol-1。反應(yīng)N2H4(g)+O2(g)N2(g) +2H2O(l)的H= kJmol-1。N2H4和H2O2反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式為。(3)實(shí)驗(yàn)室用50 mL 0.50 molL-1鹽酸與50 mL某濃度的NaOH溶液在如圖所示裝置中反應(yīng),通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱。該裝置有一處明顯的錯(cuò)誤,該處錯(cuò)誤是缺少一種玻璃儀器,該儀器的名稱為;實(shí)驗(yàn)室提供了0.50 molL-1和0.55 molL-1兩種濃度的NaOH溶液,應(yīng)選擇molL-1的溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(4)“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星使用液態(tài)四氧化二氮和液態(tài)偏二甲肼(C2H8N2)作推進(jìn)劑。N2O4與偏二甲肼反應(yīng)的產(chǎn)物只有CO2(g)、H2O(g)和N2(g),并放出大量的熱,已知10.0 g液態(tài)偏二甲肼與液態(tài)四氧化二氮完全燃燒可放出425 kJ熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。(5)已知:H2(g)H2(l)H=-0.92 kJmol-1O2(g)O2(l)H=-6.84 kJmol-1H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJmol-1H2(g)+ O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1請(qǐng)寫(xiě)出液氫與液氧反應(yīng)生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:。課時(shí)規(guī)范練16化學(xué)反應(yīng)與能量變化1.C火箭用的燃料是液態(tài)的偏二甲基肼,燃料燃燒是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和機(jī)械能,A項(xiàng)正確;液態(tài)N2O4汽化時(shí)屬于物理變化,共價(jià)鍵沒(méi)被破壞,B項(xiàng)正確;已知1.5 g偏二甲基肼完全燃燒生成N2、CO2和液態(tài)H2O放出熱量50 kJ,因此C2H8N2的燃燒熱不是50 kJmol-1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;已知反應(yīng)物和生成物,據(jù)原子守恒和得失電子守恒可書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式為C2H8N2+2N2O42CO2+3N2+4H2O,D項(xiàng)正確。2.A燃燒熱指25 、101 kPa時(shí),1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量,因此S的燃燒熱相等,故A項(xiàng)正確;中和熱是稀強(qiáng)酸與稀強(qiáng)堿溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量,濃硫酸稀釋會(huì)放出熱量,且反應(yīng)生成BaSO4沉淀也會(huì)放出熱量,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;所有的燃燒都是放熱反應(yīng),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;燃燒熱要求生成穩(wěn)定的氧化物,即101 kPa時(shí)1 mol氫氣燃燒產(chǎn)生的H2O是液態(tài)時(shí),放出的熱量才是燃燒熱,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.B氫氣的燃燒熱是指1 mol氫氣完全燃燒生成液體水時(shí)放出的熱量,而反應(yīng)中的水是氣體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的H=H2-H1,B項(xiàng)正確;若反應(yīng)的反應(yīng)物總能量低于生成物總能量,則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),H2>0,C項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于放熱反應(yīng),焓變是負(fù)值,則放出的熱量越多,焓變?cè)叫?所以若等物質(zhì)的量的CO和H2完全燃燒生成氣態(tài)產(chǎn)物時(shí)前者放熱更多,結(jié)合蓋斯定律可推出H1<0,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.D選項(xiàng)A中符合已知條件的應(yīng)是H2和O2反應(yīng),A錯(cuò)誤;根據(jù)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù),H應(yīng)為-196.6 kJmol-1,B錯(cuò)誤;選項(xiàng)C中由于生成了BaSO4沉淀,則放出的熱量大于114.6 kJ,C錯(cuò)誤。5.D因1 g C(s)燃燒全部生成CO時(shí)放出熱量9.2 kJ,則12 g C(s)燃燒生成一氧化碳放熱110.4 kJ,而燃燒熱指的是1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)圖像可知,由CuO分解生成Cu2O需要吸收熱量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)的活化能為348 kJmol-1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)圖像書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)H=-292 kJmol-1;再根據(jù)1 g C(s)燃燒全部生成CO時(shí)放出熱量9.2 kJ,可得熱化學(xué)方程式為:2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220.8 kJmol-1,根據(jù)蓋斯定律,-得4CuO(s)+2C(s)2CO(g)+2Cu2O(s)H=+71.2 kJmol-1,則2CuO(s)+C(s)CO(g)+Cu2O(s)H=+35.6 kJmol-1,D項(xiàng)正確。6.C根據(jù)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197 kJmol-1,可知在題給條件下反應(yīng)生成2 mol SO3氣體放熱197 kJ。向容器中加入2 mol SO2和1 mol O2反應(yīng)生成SO3的量小于2 mol,所以Q1<197,1 mol SO2和1 mol O2相當(dāng)于在2 mol SO2和1 mol O2達(dá)平衡的基礎(chǔ)上,減少反應(yīng)物的濃度,平衡逆向移動(dòng),即Q2<Q1,綜上可得:Q2<Q1<197。7.C氫能是利用太陽(yáng)能等產(chǎn)生的,故屬于二次能源,A項(xiàng)正確;圖中涉及的能量轉(zhuǎn)化方式有太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能轉(zhuǎn)化為電能,電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化,電能與光能、熱能的轉(zhuǎn)化等,B項(xiàng)正確;太陽(yáng)能電池的供電原理是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,而燃料電池的供電原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,所以二者是不相同的,C項(xiàng)錯(cuò)誤;太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能都屬于新能源,D項(xiàng)正確。8.D1 mol冰中有2 mol氫鍵,鍵能和為40 kJ,1 mol冰的熔化熱對(duì)應(yīng)的熱量為6.0 kJ,則6 kJ40 kJ100%=15%,故A項(xiàng)正確;一定溫度下,弱電解質(zhì)的濃度越小,電離程度越大,但電離平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),故B項(xiàng)正確;已知甲烷的燃燒熱H=-890.3 kJ mol-1,則表示1 mol甲烷完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物所放出的熱量為890.3 kJ,故C項(xiàng)正確;由于合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng),無(wú)法確定轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾牧?故其焓變無(wú)法確定,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.答案 (1)減小不變NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)H=-234 kJmol-1(2)14(6a+5c+d-12b)(3)2H2-H1解析 (1)加入催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能,則E1和E2都減小,但E1-E2不變,即反應(yīng)熱不改變。由圖知,1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成CO2和NO放出熱量368 kJ-134 kJ=234 kJ,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)H=-234 kJmol-1。(2)白磷燃燒的化學(xué)方程式為P4+5O2P4O10,1 mol白磷完全燃燒需拆開(kāi)6 mol PP鍵、5 mol OO鍵,形成12 mol PO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= (6a+5c+d-12b)。(3)觀察方程式,利用蓋斯定律,由2-可得方程式,故H3=2H2-H1。10.答案 (1)H2(g)+ O2(g)H2O(l)H=-286 kJmol-1(2)a右2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+(3)39131 kJ(4)H=+226.7 kJmol-1解析 (1)25 、1.01105Pa時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)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,2 g即1 mol H2在氧氣中燃燒生成液態(tài)水,應(yīng)放出286 kJ熱量,則表示H2的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g)+ O2(g)H2O(l)H=-286 kJmol-1;(2)原電池中電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極,根據(jù)電子流向可知a電極為負(fù)極,甲醇在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),氫離子移向正極右側(cè),負(fù)極電極反應(yīng)式為2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+;(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=945 kJmol-1+436 kJmol-13-a kJmol-16=-93 kJmol-1,解得a=391;當(dāng)可逆反應(yīng)中凈生成NH鍵的物質(zhì)的量為2 mol時(shí),即生成mol NH3,根據(jù)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-93 kJmol-1可知,反應(yīng)放熱31 kJ;(4)C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-12C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H=-2 599 kJmol-1利用蓋斯定律,由2+12-12可得:2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)H=(-393.5 kJmol-1)2+12(-571.6 kJmol-1)-12(-2 599 kJmol-1)=+226.7 kJmol-1。11.答案 (1)放熱N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92 kJmol-1(2)-621.2N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l)H=-817.6 kJmol-1(3)環(huán)形玻璃攪拌棒0.55(4)C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)H=-2 550.0 kJmol-1(5)H2(l)+12O2(l)H2O(g)H=-237.46 kJmol-1解析 (1)若反應(yīng)物的總能量為E1,生成物的總能量為E2,且E1>E2,則H=E2-E1<0,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,已知拆開(kāi)1 mol HH鍵、1 mol NH鍵、1 mol NN鍵分別需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,則N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=946 kJmol-1+3436 kJmol-1-23391 kJmol-1=-92 kJmol-1。(2)16 g液態(tài)N2H4和足量氧氣反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l),放出310.6 kJ的熱量,故N2H4(l)和足量氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)H=-621.2 kJmol-1。已知:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)H=-621.2 kJmol-1a,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)H=-196.4 kJmol-1b,根據(jù)蓋斯定律,由a+b得:N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l)H=-817.6 kJmol-1。(3)由題圖可知該裝置缺少的儀器是環(huán)形玻璃攪拌棒,應(yīng)加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液以保證鹽酸反應(yīng)完全,故應(yīng)選擇0.55 molL-1的溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(4)N2O4與偏二甲肼反應(yīng)的產(chǎn)物為CO2、N2和氣態(tài)水,1 mol C2H8N2(l)與N2O4完全燃燒放出的熱量為425 kJ10.0 g60 g=2 550.0 kJ。熱化學(xué)方程式為C2H8N2 (l)+2N2O4(l)2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)H=-2 550.0 kJmol-1。(5)根據(jù)蓋斯定律,由+-得:H2(l)+ O2(l)H2O(g)H=-237.46 kJmol-1。