专题06 化学反应与能量.docx

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专题06化学反应与能量

专题06化学反应与能量

一、选择题（本题包括16个小题，每小题3分，共48分）

1．参照反应Br＋H2―→HBr＋H的能量对反应历程的示意图，下列叙述中正确的是（　　）

A．正反应为吸热反应

B．正反应为放热反应

C．加入催化剂，该化学反应的反应热增大

D．从图中可看出，该反应的反应热与反应途径有关

解析：

该反应中反应物Br＋H2的总能量低于生成物HBr＋H的总能量，正反应为吸热反应，A正确；ΔH＝117kJ/mol－42kJ/mol＝75kJ/mol，反应热只与反应的始态与终态有关，与反应途径、是否使用催化剂无关．

答案：

A

2．已知Zn（s）＋H2SO4（aq）===ZnSO4（aq）＋H2（g）　ΔH＜0；则下列关于该反应的叙述不正确的是

A．该反应中旧键断裂需吸收能量，新键形成需放出能量，所以总能量不变

B．上述热化学方程式中的ΔH的值与反应物的用量无关

C．该反应的化学能可以转化为电能

D．反应物的总能量高于生成物的总能量

解析：

任何一个化学反应，其反应前后都有能量的变化；在所给反应中，反应放热，则反应物的总能量高于生成物的总能量．

答案：

A

3．（2012·广州检测）下列化学反应属于吸热反应的是（　　）

A．碘的升华

B．生石灰溶于水

C．镁与稀盐酸反应

D．熟石灰与NH4Cl晶体混合制氨

解析：

在题中给出的四个选项里，吸热的是A、D，但A是物理变化，所以答案为D.

答案：

D

4．（2012·华南师大附中模拟）下列各组变化中，化学反应的热量变化前者小于后者的一组是（　　）

①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH1；

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH2

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH1；

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH2

③t℃时，在一定条件下，将1molSO2和1molO2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中，达到平衡状态时放出的热量分别为Q1、Q2

④CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）　ΔH1；

CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（s）　ΔH2

A．①②③　　　　　　　　B．②④

C．②③④D．③④

解析：

①中，CH4燃烧生成液态水时放出的热量多，则ΔH1＜ΔH2；②中ΔH1＝2ΔH2，ΔH1、ΔH2均为负值，则ΔH1＜ΔH2；③中，1molSO2和1molO2反应时恒容条件下比恒压条件下转化率小，放出的热量少，故Q1＜Q2，④中，CaCO3分解为吸热反应ΔH1＞0，CaO和H2O反应为放热反应ΔH2＜0，故ΔH1＞ΔH2.①②③符合题意．

答案：

A

5．已知在一定条件下，CO的燃烧热为283kJ/mol，CH4的燃烧热为890kJ/mol，由1molCO和3molCH4组成混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为（　　）

A．2912kJB．2953kJ

C．3236kJD．3867kJ

解析：

1molCO完全燃烧放出的热量：

1mol×283kJ/mol＝283kJ，3molCH4完全燃烧放出的热量：

3mol×890kJ/mol＝2670kJ，共释放的热量为：

283kJ＋2670kJ＝2953kJ.

答案：

B

6．下列说法正确的是（　　）

A．1mol硫酸与1molBa（OH）2完全中和所放出的热量为中和热

B．25℃、101kPa时，1molS和2molS的燃烧热相等

C．CO是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定的CO2，所以CO的燃烧反应一定是吸热反应

D．101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热

解析：

中和热是在稀溶液里强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时所释放出的热量，而1molH2SO4和1molBa（OH）2完全中和时生成2molH2O，而且有BaSO4生成，A错误；燃烧热指在25℃、101kPa时1mol该物质完全燃烧生成稳定的化合物时，所放出的热量，与实际燃烧的硫的物质的量无关，B正确；CO燃烧的反应是放热反应，C错误；燃烧热与温度和压强有关，不同温度下测得的反应热是不同的，故未指明温度谈燃烧热无意义，且若碳不完全燃烧所放出的热量也不能称为燃烧热，D错误．

答案：

B

7．已知25℃、101kPa条件下：

4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）ΔH＝－2834.9kJ/mol

4Al（s）＋2O3（g）===2Al2O3（s）ΔH＝－3119.1kJ/mol

由此得出的正确结论是（　　）

A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应

B．等质量的O2比O3能量高，由O2变O3为吸热反应

C．O3比O2稳定，由O2变O3为放热反应

D．O2比O3稳定，由O2变O3为吸热反应

解析：

上式减下式得3O2（g）===2O3（g）　ΔH＝284.2kJ/mol，可知，同为6mol氧原子，O3的能量高于O2，则O3不稳定，由O2变为O3是吸热反应．

答案：

D

8．有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，使之能够实现如图转化，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机．在此构想的物质循环中太阳能最终转化为（　　）

A．化学能B．热能

C．生物能D．电能

解析：

关键信息是CO2、H2O、N2利用太阳能使它们重新组合，根据图示可知组合成可燃物，而可燃物燃烧后转化为产物并放出热量，产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环可知太阳能最终转化为热能．

答案：

B

9．已知：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）ΔH＝－566kJ/mol

Na2O2（s）＋CO2（g）===Na2CO3（s）＋

O2（g）ΔH＝－226kJ/mol

根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是（　　）

A．CO的燃烧热为283kJ

B．右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系

C．2Na2O2（s）＋2CO2（s）===2Na2CO3（s）＋O2（g）　ΔH>－452

kJ/mol

D．CO（g）与Na2O2（s）反应放出509kJ热量时，电子转移数为

6.02×1023

解析：

A错，燃烧热的单位应是kJ/mol.B项，图中没有标注物质的系数．C项，由CO2（s）===CO2（g）　ΔH>0及盖斯定律可知C项正确．D项，当反应放出509kJ热量时，参加反应的CO为1mol，电子转移数为2×6.02×1023.

答案：

C

10．已知下列热化学方程式：

Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）

ΔH＝－24.8kJ/mol

Fe2O3（s）＋

CO（g）===

Fe3O4（s）＋

CO2（g）

ΔH＝－15.73kJ/mol

Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）

ΔH＝＋640.4kJ/mol

则14gCO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2气体时对应的ΔH约为（　　）

A．－218kJ/molB．－109kJ/mol

C．＋218kJ/molD．＋109kJ/mol

解析：

该问题可以转化为

CO（g）＋

FeO（s）===

Fe（s）＋

CO2（g）　ΔH＝？

所以应用盖斯定律，若把已知给出的3个热化学方程式按照顺序编号为①、②、③，那么[（①－②）×

－③]×

即可．

答案：

B

11．2008年北京奥运会“祥云”奥运火炬所用环保型燃料为丙烷，悉尼奥运会所用火炬燃料为65%丁烷和35%丙烷，已知丙烷的燃烧热为2221.5kJ/mol；正丁烷的燃烧热为2878kJ/mol；异丁烷的燃烧热为2869.6kJ/mol；下列有关说法正确的是

A．丙烷燃烧的热化学方程式为：

C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－2221.5kJ/mol

B．相同质量的正丁烷和异丁烷分别完全燃烧，前者需要的氧气多，产生的热量也多

C．正丁烷比异丁烷稳定

D．奥运火炬燃烧时主要是将化学能转变为热能和光能

解析：

A项中，水为气态，不正确；正丁烷和异丁烷互为同分异构体，等质量燃烧时需要氧气的量相同．根据正丁烷和异丁烷的燃烧热可推知，C4H10（正）===C4H10（异）　ΔH＝－8.4kJ/mol，因此，异丁烷比正丁烷稳定．

答案：

D

12．将V1mL1.00mol/LHCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50mL）．下列叙述正确的是

A．做该实验时环境温度为22℃

B．该实验表明化学能可能转化为热能

C．NaOH溶液的浓度约为1.0mol/L

D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

解析：

中和反应为放热反应，B正确；分析表中数据，当加入盐酸5mL、NaOH溶液45mL时，反应后温度为22℃，故实验时环境温度低于22℃，A错误；加入HCl溶液30mL时反应放热最多，此时酸碱正好完全中和，c（NaOH）＝1.0mol/L×30mL÷20mL＝1.5mol/L，C错误；有水生成的反应不一定是放热反应，如H2＋CuO△,H2O＋Cu是吸热反应，D错误．

答案：

B

13．通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能．键能的大小可用于估算化学反应的反应热（ΔH），化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差.

化学键

H—H

Cl—Cl

H—Cl

生成1mol化学键时放出的能量

436kJ/mol

243kJ/mol

431kJ/mol

则下列热化学方程式不正确的是（　　）

A.

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）ΔH＝－91.5kJ/mol

B．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－183kJ/mol

C.

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）ΔH＝＋91.5kJ/mol

D．2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）　ΔH＝＋183kJ/mol

解析：

由反应热与键能的关系：

ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，计算反应A的反应热，ΔH＝

×436kJ/mol＋

×243kJ/mol－431kJ/mol＝－91.5kJ/mol，A正确，并由此推知B、D正确，C错误．

答案：

C

14．某实验小组学生用50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应．通过测定反应过程中所放出的热量计算反应热．下列说法正确的是

A．如图条件下实验过程中没有热量损失

B．图中实验装置缺少环形玻璃搅拌棒

C．烧杯间填满碎纸条的作用是固定小烧杯

D．若改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/L的NaOH溶液进行反应，从理论上说所求反应热相等

解析：

图中小烧杯与大烧杯之间有很大空隙未填满碎纸条，会有较多的热量散失，A错误；烧杯间碎纸条的主要作用是隔热保温，C错误；D项中所求中和热相同，但反应物的物质的量不同，所以反应热不同，D错误．

答案：

B

15．在密闭容器中充入4molSO2和3molO2，一定条件下建立平衡：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－QkJ/mol测得SO2的转化率为90%，则在此条件下，反应放出的热量为

A．1.8QkJB．2QkJ

C．QkJD．0.9QkJ

解析：

热化学方程式的含义是指2molSO2完全反应放出QkJ热量，现有4molSO2，且转化率为90%，则产生的热量与反应物的量相对应，放出的热量为

×QkJ×90%＝1.8QkJ.

答案：

A

16．用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染，例如：

①CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－574kJ/mol

②CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－1160kJ/mol

下列说法不正确的是（　　）

A．由反应①可推知：

CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＞－574kJ/mol

B．反应①②转移的电子数相同

C．若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2同时生成气态水，放出的热量为173.4kJ

D．若用标准状况下4.48LCH4还原NO2到N2，整个过程中转移电子1.60mol

解析：

水蒸气冷凝为液态水需要释放能量，所以CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＜－574kJ/mol.

答案：

A

二、非选择题（本题包括6个小题，共52分）

17．（8分）按要求写热化学方程式：

（1）已知稀溶液中，1molH2SO4与NaOH溶液恰好完全反应时，放出114.6kJ热量，写出表示H2SO4与NaOH反应的中和热的热化学方程式______________________________________________________.

（2）25℃、101kPa条件下充分燃烧一定量的丁烷气体放出热量为QkJ，经测定，将生成的CO2通入足量澄清石灰水中产生25g白色沉淀，写出表示丁烷燃烧热的热化学方程式________________________________________________________．

（3）已知下列热化学方程式：

①CH3COOH（l）＋2O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH1＝－870.3kJ/mol

②C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH2＝－393.5kJ/mol

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）ΔH3＝－285.8kJ/mol

写出由C（s）、H2（g）和O2（g）化合生成CH3COOH（l）的热化学方程式________________________．

解析：

（1）由中和热的定义可知，1molNaOH与

molH2SO4反应生成1mol水时放热57.3kJ.

（2）CO2通入澄清石灰水中产生25g白色沉淀，即n（CO2）＝0.25mol，则n（C4H10）＝

mol,1mol丁烷完全燃烧放出热量16QkJ.

（3）合成CH3COOH的反应为：

2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）

根据盖斯定律，②×2＋③×2－①得，

ΔH＝（－393.5kJ/mol）×2＋（－285.8kJ/mol）×2－（－870.3kJ/mol）＝－488.3kJ/mol.

答案：

（1）

H2SO4（aq）＋NaOH（aq）===

Na2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol

（2）C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）ΔH＝－16QkJ/mol

（3）2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）

ΔH＝－488.3kJ/mol

18．（6分）已知：

在热力学标准态（298K、1.01×105Pa）下，由稳定的单质发生反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热（ΔH）．如图所示为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图．试回答下列问题：

（1）写出氧族元素中含有18e－的两种氢化物的电子式：

___________________________________________________________________.

（2）请你归纳：

非金属元素氢化物的稳定性与其反应热ΔH的关系

_____________________________________________________．

（3）写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学反应式：

________________________________________________________________________.

解析：

（1）氧族元素包括O、S、Se、Te，含18e－的氢化物有H2O2和H2S，它们的电子式分别为HH，HH.

（2）据生成热的数据示意图知，ΔH越小，说明生成对应的氢化物时放出热量越多，生成的氢化物越稳定，所以a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧．

（3）因生成1molH2Se时吸收81kJ的热量，那么当1molH2Se分解时放出81kJ的热量，其热化学方程式可表示为H2Se（g）===Se（s）＋H2（g）　ΔH＝－81kJ/mol.

答案：

（1）HH、HH

（2）非金属元素氢化物越稳定，ΔH越小，反之亦然

（3）H2Se（g）===Se（s）＋H2（g）　ΔH＝－81kJ/mol

19．（9分）反应A（g）＋B（g）=C（g）＋D（g）过程中的能量变化如图所示，回答下列问题：

（1）该反应是______________________反应（填“吸热”“放热”）．

（2）当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率________（填“增大”“减小”“不变”），原因是________________________________________，________________________________.

（3）反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？

______原因是

__________________________________________________________________.

（4）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：

E1________，E2________（填“增大”“减小、”“不变”）．

解析：

由图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应是放热反应．催化剂是通过降低活化能（E）提高活化分子的百分含量来加快化学反应速率的，但不影响化学平衡状态（或化学平衡不移动）．

答案：

（1）放热

（2）减小　根据勒夏特列原理，升高温度有利于反应向吸热反应方向移动，因而该反应中A的转化率减小

（3）没有　催化剂只能改变化学反应的速率和途径，不能改变化学反应的始态和终态的能量，因此对反应热没有影响

（4）减小　减小

20．（10分）磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物3.1g的单质磷（P）在3.2g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出XkJ热量．

（1）通过计算确定反应产物的组成（用化学式表示）是________________，其相应的质量（g）为______________________________________________________________．

（2）已知单质磷的燃烧热为YkJ/mol，则1molP与O2反应生成固态P2O3的反应热ΔH＝________________________________________________________________.

（3）写出1molP与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式：

________________________________________________________________________.

解析：

根据题意由质量守恒定律设反应生成P2O3xmol，P2O5ymol，则有

，解得：

所以反应生成P2O3：

0.025mol×110g/mol＝2.75g

P2O5：

0.025mol×142g/mol＝3.55g

根据燃烧热的概念，可知燃烧生成0.5molP2O5放热YkJ，所以生成0.025molP2O3.放出热量为：

XkJ－

×0.025＝（X－0.05Y）kJ，由此可推算出其余问题的答案．

答案：

（1）P2O3、P2O5　2.75g、3.55g

（2）－（20X－Y）kJ/mol

（3）P（s）＋

O2（g）===

P2O3（s）

ΔH＝－（20X－Y）kJ/mol

21．（10分）近年来，由CO2催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注．该方法既可解决CO2废气的利用问题，又可开发生产甲醇的新途径，具有良好的应用前景．已知4.4gCO2气体与H2经催化加氢生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量．

（1）该反应的热化学方程式为：

__________________________________________.

（2）在270℃、8MPa和适当催化剂的条件下，CO2的转化率达到22%，则4.48m3（已折合为标准状况）的CO2能合成CH3OH气体的物质的量是________，此过程中能放出热量________kJ.

（3）又已知H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44kJ/mol，则22gCO2气体与H2反应生成CH3OH气体和液态水时放出热量为________．

（4）根据该反应特点，有利于甲醇合成的条件是________．

A．高压高温B．低压高温

C．高压低温D．低压低温

解析：

（1）4.4gCO2气体完全合成CH3OH和水蒸气放热4.95kJ，则1molCO2完全合成CH3OH和水蒸气放热49.5kJ，热化学方程式为CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－49.5kJ/mol.

（2）n（CH3OH）＝n（CO2）＝

×22%＝44mol，每生成1molCH3OH（g）放热49.5kJ，则此过程中放热为：

（44×49.5）kJ＝2178kJ.

（3）由H2O（g）===H2O（l）　ΔH＝－44kJ/mol以及

（1）中的热化学方程式可知，1molCO2完全合成CH3OH并生成液态水时放热为44kJ＋49.5kJ＝93.5kJ.则22gCO2即0.5molCO2与H2反应时，放热为93.5kJ÷2＝46.75kJ.

（4）该反应正反应放热，低温有利于CO2合成CH3OH，又因正反应为体积减小的反应，高压有利于CO2合成CH3OH.

答案：

（1）CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）

ΔH＝－49.5kJ/mol

（2）44mol　2178

（3）46.75kJ　（4）C

22．（9分）某反应过程中的能量变化如图所示：

（1）写出该反应的热化学方程式：

_________________________________________

_______________________________________________________________.

（2）在溶液中进行化学反应中的物质，其状态标为“aq”，已知0.5molH2SO4在溶液中与足量氢氧化钠反应放出57.3kJ的热量，用离子方程式写出该反应的热化学方程式：

____________________________________________________________

________________________________________________________________________.

（3）合成氨反应的热化学方程式：