專題突破練6化學(xué)反應(yīng)與能量變化一、選擇題(本題包括10個(gè)小題,每小題6分,共60分)1.(2018北京臨川育人學(xué)校高三期末)下列說(shuō)法正確的是()A.化學(xué)反應(yīng)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(yīng)一定是吸熱反應(yīng)C.反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)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(shuō)明鹽類水解是吸熱的答案D解析反應(yīng)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(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,A項(xiàng)錯(cuò)誤;放熱反應(yīng)有的需加熱,有的不需加熱。如木炭的燃燒是一個(gè)放熱反應(yīng),但需要點(diǎn)燃,點(diǎn)燃的目的是使其達(dá)到著火點(diǎn),再如鋁熱反應(yīng)開(kāi)始時(shí)也需要加熱,B項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;醋酸鈉水解使溶液顯堿性,加熱時(shí)堿性增強(qiáng),說(shuō)明鹽類水解吸熱,D項(xiàng)正確。2.(2018黑龍江大慶中學(xué)高三期中)下列說(shuō)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)H>0,則金剛石比石墨穩(wěn)定C.Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),且反應(yīng)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(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式為NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H=-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(xiàng)錯(cuò)誤;由C(石墨,s)C(金剛石,s)H>0,可知反應(yīng)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(xiàng)錯(cuò)誤;Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)中無(wú)元素化合價(jià)變化,屬于非氧化還原反應(yīng),反應(yīng)需要吸熱,焓變大于零,C項(xiàng)錯(cuò)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(xué)方程式可表示為NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H=-57.4 kJmol-1,D項(xiàng)正確。3.(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答案A解析燃燒熱是指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A項(xiàng)正確;中和熱是強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量,濃硫酸遇水放出熱量,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;根據(jù)燃燒熱的定義,101 kPa時(shí)1 mol氫氣燃燒產(chǎn)生的H2O是液態(tài)水時(shí),放出的熱量才是燃燒熱,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2018蘇北四市高三一模)通過(guò)以下反應(yīng)均可獲取O2。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()光催化分解水制氧氣:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H1=+571.6 kJmol-1過(guò)氧化氫分解制氧氣:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)H2=-196.4 kJmol-1一氧化氮分解制氧氣:2NO(g)N2(g)+O2(g)H3=-180.5 kJmol-1A.反應(yīng)是人們獲取H2的途徑之一B.反應(yīng)、都是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能C.反應(yīng)H2O2(l)H2O(g)+12O2(g)的H=-98.2 kJmol-1D.反應(yīng)2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(l)的H=-752.1 kJmol-1答案C解析反應(yīng)是通過(guò)光催化分解水制氧氣的同時(shí)也得到氫氣,所以是人們獲取H2的途徑之一,A項(xiàng)正確;反應(yīng)、都是放熱反應(yīng),是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,B項(xiàng)正確;根據(jù)蓋斯定律,結(jié)合反應(yīng)可知,反應(yīng)H2O2(l)H2O(g)+12O2(g)的H>98.2 kJmol-1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)蓋斯定律,由-可得反應(yīng)2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(l)H=H3-H1=-752.1 kJmol-1,D項(xiàng)正確。5.已知一定溫度下發(fā)生合成氨的化學(xué)反應(yīng):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(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):通入1 mol N2和3 mol H2,達(dá)平衡時(shí)放出熱量為Q1,通入2 mol N2和6 mol H2,達(dá)平衡時(shí)放出熱量為Q2,則下列關(guān)系正確的是()A.Q2=2Q1B.Q1<0.5Q2C.Q1=Q2<184.8 kJD.Q1=Q2<92.4 kJ答案A解析1 mol N2(g)與3 mol H2(g)反應(yīng)生成2 mol NH3(g)放出的熱量是92.4 kJ。該反應(yīng)為可逆反應(yīng),物質(zhì)不能完全反應(yīng)。恒溫、恒壓條件下,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化,、中開(kāi)始時(shí)n(N2)n(H2)均為13,則二者為等效平衡,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同,即中參加反應(yīng)的n(N2)是中的2倍,所以Q2=2Q1<184.8 kJ。6.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.該反應(yīng)的活化能為E1B.該反應(yīng)的H=E1-E2C.該反應(yīng)一定可以設(shè)計(jì)成原電池D.圖中a表示有催化劑時(shí)的能量變化過(guò)程答案D解析活化能是指化學(xué)反應(yīng)中,由反應(yīng)物分子到達(dá)活化分子所需的最小能量,故A項(xiàng)正確;依據(jù)圖像分析判斷,H=E1-E2,故B項(xiàng)正確;反應(yīng)物的能量高于生成物的能量是放熱反應(yīng),且該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),可設(shè)計(jì)成原電池,故C項(xiàng)正確;圖中虛線、實(shí)線分別表示有催化劑和無(wú)催化劑時(shí)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-217 kJmol-1C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=b kJmol-1HH鍵、OH鍵和OO鍵的鍵能分別為436 kJmol-1、462 kJmol-1和495 kJmol-1,則b為()A.+352B.+132C.-120D.-330答案B解析2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-217 kJmol-1C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=b kJmol-1,根據(jù)蓋斯定律:2-得:2H2O(g)O2(g)+2H2(g)H=2b-(-217 kJmol-1);根據(jù)鍵能計(jì)算該反應(yīng)的H=(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:2Na(s)+12O2(g)Na2O(s)H1=-414 kJmol-12Na(s)+O2(g)Na2O2(s)H2=-511 kJmol-1下列說(shuō)法正確的是()A.和產(chǎn)物的陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比不相等B.和生成等物質(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(yīng)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)H=-317 kJmol-1答案D解析氧化鈉中陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為12,過(guò)氧化鈉中陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比也為12,故A項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤;溫度升高,鈉和氧氣反應(yīng)生成過(guò)氧化鈉,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)蓋斯定律,2-可得2Na(s)+Na2O2(s)2Na2O(s)H=(-4142+511) kJmol-1=-317 kJmol-1,故D項(xiàng)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 NN鍵吸收193 kJ能量,形成N2(g)中1 mol NN鍵放出941 kJ能量。下列說(shuō)法正確的是()A.N4(g)比N2(g)更穩(wěn)定B.N4(g)2N2(g)H=+724 kJmol-1C.形成1 mol N4(g)中的化學(xué)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(gè)N4分子中含有6個(gè)NN鍵,根據(jù)N4(g)2N2(g)H,可知H=6193 kJmol-1-2941 kJmol-1=-724 kJmol-1。根據(jù)上述分析,相同質(zhì)量時(shí)N4比N2的能量高,即N2比N4穩(wěn)定,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;一個(gè)N4分子中含有6個(gè)NN鍵,形成1 mol N4(g)中的化學(xué)鍵放出6193 kJ的能量,C項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)正確。10.(2018河南鶴壁高三檢測(cè))叔丁基氯與堿溶液經(jīng)兩步反應(yīng)得到叔丁基醇,反應(yīng)(CH3)3CCl+OH-(CH3)3COH+Cl-的能量與反應(yīng)進(jìn)程如圖所示:下列說(shuō)法正確的是()A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl穩(wěn)定C.第一步反應(yīng)一定比第二步反應(yīng)快D.增大堿的濃度和升高溫度均可加快反應(yīng)速率答案D解析由圖像知,反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤;第一步反應(yīng)的活化能大,相同條件下反應(yīng)肯定慢,C項(xiàng)錯(cuò)誤;增大反應(yīng)物的濃度或升高溫度,反應(yīng)速率一定加快,D項(xiàng)正確。二、非選擇題(本題包括3個(gè)小題,共40分)11.(10分)已知E1=134 kJmol-1、E2=368 kJmol-1,請(qǐng)參考下列圖表,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=。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,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白磷完全燃燒需斷裂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=14(6a+5c+d-12b)。(3)觀察方程式,利用蓋斯定律,方程式2-方程式可得方程式,故H3=2H2-H1。12.(2018河北衡水安平中學(xué)高三期中)(15分)根據(jù)要求回答問(wèn)題。(1)如圖是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO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)速率增大,E2的變化是(填“增大”“減小”或“不變”,下同),H的變化是。(2)0.1 mol Cl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng),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(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H=+49.0 kJmol-1CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9 kJmol-1又知H2O(g)H2O(l)H=-44 kJmol-1,則甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為。(4)在微生物作用的條件下,NH4+經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)被氧化成NO3-。這兩步的能量變化如圖:第二步反應(yīng)是反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。1 mol NH4+(aq)全部氧化成NO2-(aq)的熱化學(xué)方程式為。答案(1)減小不變(2)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)H=-85.6 kJmol-1(3)CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-764.7 kJmol-1(4)放熱NH4+(aq)+32O2(g)NO2-(aq)+2H+(aq)+H2O(l)H=-273 kJmol-1解析(1)加入催化劑能降低反應(yīng)的活化能,則E1和E2都減小,催化劑不能改變反應(yīng)熱,因此H不變。(2)0.1 mol Cl2反應(yīng)放熱4.28 kJ,則2 mol Cl2反應(yīng)放熱4.28 kJ20.1=85.6 kJ,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)TiCl4(l)+2CO(g)H=-85.6 kJmol-1;(3)利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算,CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H=+49.0 kJmol-1,CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9 kJmol-1,又知H2O(g)H2O(l)H=-44 kJmol-1,依據(jù)蓋斯定律,由3-2+2可得:CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=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(xué)方程式為CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-764.7 kJmol-1;(4)由圖可知,第二步反應(yīng)反應(yīng)物能量高于生成物能量,是放熱反應(yīng);由圖可知,第一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NH4+(aq)+32O2(g)2H+(aq)+NO2-(aq)+H2O(l)H=-273 kJmol-1,也是1 mol NH4+(aq)全部氧化成NO2-(aq)的熱化學(xué)方程式。13.(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 ,1.01105 Pa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(填“a”或“b”)處通入,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)物中化學(xué)鍵的斷裂和生成物中化學(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:?；瘜W(xué)鍵HHNHNN鍵能/(kJmol-1)436a945當(dāng)可逆反應(yīng)中生成NH鍵物質(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=。答案(1)H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-286 kJmol-1(2)a右2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+(3)39131 kJ(4)+226.7 kJmol-1解析(1)25 ,1.01105 Pa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,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(xué)方程式為H2(g)+12O2(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,即向右移動(dòng),負(fù)極的電極反應(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,則a=391;當(dāng)可逆反應(yīng)中生成NH鍵物質(zhì)的量為2 mol時(shí),即生成23 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利用蓋斯定律將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。