高考化学江苏专用二轮专题提升练第5讲 化学反.docx
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高考化学江苏专用二轮专题提升练第5讲化学反
第5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判断
1.(2013·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,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。
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+H2O ΔH=+QkJ·mol-1
解析 根据醋酸逐渐凝固说明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 B
2.(2014·深圳模拟)氯原子对O3的分解有催化作用:
O3+Cl
ClO+O2 ΔH1,ClO+O
Cl+O2 ΔH2。
大气臭氧层的分解反应是:
O3+O
2O2 ΔH,该反应的能量变化如图所示,则下列叙述正确的是( )。
①反应O3+O
2O2的ΔH=E1-E3 ②反应O3+O
2O2是放热反应 ③ΔH=ΔH1+ΔH2 ④大气层中的臭氧无法再生
A.①②B.②③
C.③④D.②④
解析 由题图可知反应O3+O
2O2为放热反应,ΔH=-(E2-E3);根据盖斯定律,由第一个热化学方程式+第二个热化学方程式可得O3+O
2O2,则ΔH=ΔH1+ΔH2;闪电会使反应3O2
2O3发生,即臭氧可再生。
答案 B
3.(2014·盐城调研)下列叙述正确的是( )。
A.同温同压下,4Al(s)+3O2(g)
2Al2O3(s)在常温和点燃条件下的ΔH不同
B.在某反应中,当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时,该反应放热,ΔH>0
C.已知
C(s)+
O2(g)
CO2(g)
ΔH=-196.8kJ·mol-1,则碳的燃烧热是ΔH=-196.8kJ·mol-1
D.已知NaOH(aq)+HCl(aq)
NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ·mol-1,则含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的能量
解析 A项,反应热与反应条件无关;B项,反应放热时ΔH<0;C项,燃烧热所对应的可燃物的物质的量应为1mol;D项,20.0gNaOH的物质的量为0.5mol,发生中和反应放出的热量为0.5mol×57.4kJ·mol-1=28.7kJ。
答案 D
4.(2014·苏锡常镇一调)下列关于反应过程中能量变化的说法,正确的是( )。
A.右图中a、b曲线可分别表示反应CH2===CH2(g)+H2(g)―→CH3CH3(g) ΔH<0,使用和未使用催化剂时,反应过程中的能量变化
B.已知2C(s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
C.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
D.在一定条件下,某可逆反应的ΔH=+100kJ·mol-1,则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100kJ·mol-1
解析 反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,ΔH>0,A错误;完全燃烧时释放的能量多,但是ΔH<0,则ΔH1<ΔH2,B错误;ΔH的值与反应条件无关,C错误;ΔH=+100kJ·mol-1,说明为吸热反应,如图:
,
Ea(正)为正反应活化能,Ea(逆)为逆反应活化能,D正确。
答案 D
5.(2014·徐宿三模)将除去氧化膜的某金属片投入一定量的稀盐酸中,产生氢气的速率与时间的关系及反应过程中能量的变化分别如图1、图2所示。
下列说法不正确的是( )。
A.图1中ab段说明反应放热使温度升高,反应速率加快
B.由图1可知,不同时刻溶液中的pH关系为c>b>a
C.由图2可知,无催化剂时的反应热比有催化剂时的大
D.由图2可知,有催化剂时正反应的活化能为E1+E3-E2
解析 金属与盐酸反应,随着反应的进行,盐酸浓度降低,使反应速率减慢,是放热反应,温度升高,使反应速率加快,图1中ab段速率加快,说明反应放热使温度升高,反应速率加快,A正确;bc段主要是因为盐酸浓度减小导致速率减慢,随着反应的进行,盐酸浓度降低,酸性减小,pH增大,即c>b>a,B正确;反应热是反应物与生成物的能量差,与催化剂无关,C错误;由图2可知,有催化剂时正反应的活化能为E1+E3-E2。
答案 D
6.[2014·浙江理综,27(3)]煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境。
采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。
但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。
相关反应的热化学方程式如下:
CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)
ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)
ΔH2=-175.6kJ·mol-1(反应Ⅱ)
假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是( )。
解析 反应Ⅰ吸热,产物的能量高于反应物,反应Ⅱ放热,产物的能量低于反应物;又由于反应Ⅰ速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ,则C项图符合题意。
答案 C
二、盖斯定律的应用
7.(2014·全国新课标Ⅱ,13)室温下,将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2,CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为:
CuSO4·5H2O(s)
CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。
则下列判断正确的是( )。
A.ΔH2>ΔH3B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
解析 根据题意,可知①CuSO4·5H2O(s)===Cu2+(aq)+SO
(aq)+5H2O(l) ΔH1>0,②CuSO4(s)===Cu2+(aq)+SO
(aq) ΔH2<0,③CuSO4·5H2O(s)
CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH3,根据盖斯定律有①=②+③,则ΔH1=ΔH2+ΔH3,即有ΔH3=ΔH1-ΔH2>0。
A项,由以上分析知,ΔH2<0,ΔH3>0,故有ΔH3>ΔH2,错误;B项,由于ΔH1>0,ΔH2<0,故有ΔH1<ΔH1-ΔH2=ΔH3,正确;由以上分析ΔH3=ΔH1-ΔH2,故C、D错误。
答案 B
8.(2014·重庆理综,6)已知:
C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=akJ·mol-1
2C(s)+O2(g)===2CO(g)ΔH=-220kJ·mol-1H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol-1,则a为( )。
A.-332 B.-118
C.+350D.+130
解析 ①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=akJ·mol-1
②2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220kJ·mol-1
根据盖斯定律①×2-②得 2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+(2a+220)kJ·mol-1
根据H—H、O===O和O—H键的键能数据,得
4×462kJ·mol-1-2×436kJ·mol-1-496kJ·mol-1=(2a+220)kJ·mol-1,解得a=130,A、B、C错误;D正确。
答案 D
9.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-1B.-45.2kJ·mol-1
C.+45.2kJ·mol-1D.+69.4kJ·mol-1
解析 根据盖斯定律,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 C
10.(2013·全国新课标Ⅱ,12)在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+
O2(g)
SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)
S2(g)+2H2O(g)ΔH2
H2S(g)+
O2(g)
S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)
S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )。
A.ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
B.ΔH4=
(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
D.ΔH4=
(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
解析 给题中热化学方程式依次编号为①、②、③、④,①+②-③×3得3S(g)
S2(g),(ΔH1+ΔH2-3ΔH3),故2S(g)
S2(g) ΔH4=
(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
答案 A
二、大题冲关练
11.能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料,而氢气、二甲醚等都是很有发展前景的新能源。
(1)在25℃、101kPa时,1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64kJ,则表示甲烷标准燃烧热的热化学方程式是_________________________。
(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________________________。
根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响:
________________________________。
解析
(1)标准燃烧热是指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)根据盖斯定律,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 该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2的转化率增大,CH3OCH3产率增加;压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大
12.根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
①
Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)
ΔH1=-26.7kJ·mol-1
②
3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH2=-50.8kJ·mol-1
③
Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g)
ΔH3=-36.5kJ·mol-1
④
FeO(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
根据盖斯定律,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)根据盖斯定律,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)+7.3
13.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/℃
200
300
400
500
600
氨的体积分数/%
89.9
71.0
47.0
26.4
13.8
请回答下列问题:
(1)根据表中数据,结合化学平衡移动原理,说明合成氨反应是放热反应的原因:
____________________________________________________________。
(2)根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,原因是________________________________
________________________________;
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键时需要吸收的能量为946kJ、436kJ,则破坏1molN—H键需要吸收的能量为________kJ。
(5)N2H4可视为NH3分子中的H被-NH2取代的产物。
发射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化剂,二者反应生成N2和H2O(g)。
已知:
N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)
ΔH1=+67.7kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)
ΔH2=-534kJ·mol-1
则1molN2H4与NO2完全反应的热化学方程式为_____________________。
解析
(1)、
(2)见答案。
(3)合成氨的热化学方程式表示1mol氮气与3mol氢气完全反应生成2molNH3时放出92.2kJ的热量,而合成氨的反应是可逆反应,1molN2(g)和3moLH2(g)不可能完全反应生成2mol的NH3(g),故测得反应放出的热量小于92.2kJ。
(4)设破坏1molN-H键需吸收的能量为xkJ,946+436×3-6x=-92.2,x≈391。
(5)首先依信息[反应物为N2H4(g)和NO2(g),生成物为N2(g)和H2O(g)]写出方程式并配平得N2H4(g)+NO2(g)===
N2(g)+2H2O(g),依据盖斯定律可得此反应的ΔH=ΔH2-
ΔH1=-567.85kJ·mol-1。
答案
(1)温度升高,氨在混合气体中的体积分数减小,平衡向吸热反应方向移动,故正反应是放热反应
(2)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·mol-1
(3)小于 由于该反应是可逆反应,反应物不能全部转化为生成物 不变
(4)391 (5)N2H4(g)+NO2(g)===
N2(g)+2H2O(g) ΔH=-567.85kJ·mol-1
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