专题2化学基本理论第2讲 化学反应与能量变化提能力.docx

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专题2化学基本理论第2讲化学反应与能量变化提能力

1．据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。

下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是（　　）

解析：

分解水属于吸热反应，催化剂可以降低活化能。

答案：

B

2．下列与化学反应能量变化相关的说法不正确的是（　　）

A．任何化学反应都伴随着热量的变化

B．一个反应是吸热反应还是放热反应要看反应物和生成物具有总能量的相对大小

C．化学键的断裂一定吸收能量，化学键的形成一定释放能量

D．化学反应过程的能量变化除热能外，也可以是光能、电能等

解析：

任何化学反应都伴随着能量的变化，但不一定是热量的变化，A错。

答案：

A

3．[双选题]已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，判断下列叙述中不正确的是（　　）

A．每生成2分子AB吸收bkJ热量

B．该反应热ΔH＝＋（a－b）kJ·mol－1

C．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量

D．断裂1molA—A和1molB—B键，放出akJ能量

解析：

观察题给图像可以得到，上述反应的反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH＝＋（a－b）kJ·mol－1。

化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。

答案：

AD

4．肼（N2H4）是火箭发动机的燃料，它与N2O4反应时，N2O4为氧化剂，生成氮气和水蒸气。

已知：

N2（g）＋2O2（g）===N2O4（g）　ΔH＝＋8.7kJ/mol，N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－534.0kJ/mol，

下列表示肼跟N2O4反应的热化学方程式，正确的是（　　）

A．2N2H4（g）＋N2O4（g）===3N2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－542.7kJ/mol

B．2N2H4（g）＋N2O4（g）===3N2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－1059.3kJ/mol

C．2N2H4（g）＋N2O4（g）===3N2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－1076.7kJ/mol

D．N2H4（g）＋

N2O4（g）===

N2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－1076.7kJ/mol

解析：

N2（g）＋2O2（g）===N2O4（g）　

ΔH＝＋8.7kJ/mol①，

N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－534.0kJ/mol②，

将热化学方程式②×2－①就可以得到肼与N2O4反应的热化学方程式，则ΔH＝－534.0kJ/mol×2－8.7kJ/mol＝－1076.7kJ/mol，选项C正确。

答案：

C

5．甲醇是人们开发和利用的一种新能源。

已知：

①2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH1＝－571.8kJ/mol；

②CH3OH（g）＋1/2O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）

ΔH2＝－192.9kJ/mol。

（1）甲醇蒸气完全燃烧的热化学反应方程式为________________________________

________________________________________________________________________。

（2）反应②中的能量变化如图所示，则ΔH2＝________kJ/mol（用E1、E2表示）。

（3）H2（g）的燃烧热为________。

（4）请你分析H2（g）作为能源比甲醇蒸气作为能源的优点：

____________________（写出

两点即可）。

解析：

（1）根据盖斯定律，反应①＋反应②可得甲醇蒸气完全燃烧的热化学方程式为：

CH3OH（g）＋3/2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－764.7kJ/mol。

（2）反应的最终能量变化只与始态、终态能量有关，与中间状态无关，故ΔH2＝E1－E2。

（3）根据燃烧热的定义可知，

H2（g）的燃烧热为ΔH＝－285.9kJ/mol。

（4）比较H2（g）和CH3OH（g）完全燃烧的热化学方程式，H2（g）燃烧产物为H2O，其对环境无任何影响，CH3OH（g）燃烧会产生对环境有影响的温室气体CO2，且等质量的H2（g）燃烧比CH3OH（g）燃烧放出的热量多。

答案：

（1）CH3OH（g）＋3/2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－764.7kJ/mol

（2）E1－E2　（3）－285.9kJ/mol

（4）H2燃烧的产物对环境无任何污染；等质量的H2完全燃烧放出的热量比CH3OH（g）的高（其他合理答案也可）

（限时45分钟，满分100分）

一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）

1．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关。

下列措施有利于节能减排、保护环境的是（　　）

①加快化石燃料的开采与使用；②研发易降解的生物农药；③应用高效洁净的能源转化技术；④田间焚烧秸秆；⑤推广使用节能环保材料。

A．①③⑤B．②③⑤

C．①②④D．②④⑤

解析：

本题考查化学与STSE的联系，意在考查考生运用化学知识解决实际问题的能力。

加快化石燃料的开采与使用不利于节能减排，田间焚烧秸杆会污染环境，故选B.

答案：

B

2．根据碘与氢气反应的热化学方程式

（ⅰ）I2（g）＋H2（g）

2HI（g）　ΔH＝－9.48kJ/mol　

（ⅱ）I2（s）＋H2（g）

2HI（g）　ΔH＝＋26.48kJ/mol

下列判断正确的是（　　）

A．254gI2（g）中通入2gH2（g），反应放热9.48kJ

B．1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJ

C．反应（ⅰ）的产物比反应（ⅱ）的产物稳定

D．反应（ⅱ）的反应物总能量比反应（ⅰ）的反应物总能量低

解析：

反应是可逆反应，反应物不能完全转化；利用盖斯定律可得出1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差35.96kJ；同一种物质的能量在相同条件下，能量一样多。

同样利用盖斯定律可得出选项D正确。

答案：

D

3．已知断开或形成1mol化学键吸收或放出的能量称为化学键的键能，如H—H键的键能为436kJ/mol，NN键的键能为945kJ/mol，N—H键的键能为391kJ/mol。

则下列有关工业合成氨反应的热化学方程式正确的是（　　）

解析：

根据反应热和键能的关系可得，ΔH＝945kJ/mol＋3×436kJ/mol－6×391kJ/mol＝－93kJ/mol。

答案：

A

4．[双选题]下列说法正确的是（　　）

A．任何酸与碱发生中和反应生成1molH2O的过程中，能量变化均相同

B．同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH相同

C．已知：

①2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）

ΔH＝－akJ·mol－1，

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－bkJ·mol－1，

则a>b

D．已知：

①C（s，石墨）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－393.5kJ·mol－1，

②C（s，金刚石）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－395.0kJ·mol－1，

则C（s，石墨）===C（s，金刚石）

ΔH＝＋1.5kJ·mol－1

解析：

A项，弱酸与弱碱发生中和反应生成1molH2O释放的能量小于强酸与强碱发生中和反应生成1mol水释放的能量，不正确；B项，不论是在光照还是在点燃条件下的ΔH均相同，正确；C项，生成液态水放出的热量多，故a

答案：

BD

5．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。

已知：

1molS（s）转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。

则S（s）＋3F2（g）===SF6（g）的反应热ΔH为（　　）

A．－1780kJ/molB．－1220kJ/mol

C．－450kJ/molD．＋430kJ/mol

解析：

本题考查化学反应热计算。

化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，旧键的断裂吸收热量，新键的生成放出热量，两个热量变化的总体效应即为反应的热效应。

S（s）＋3F2（g）===SF6（g）的反应过程中旧键断裂吸收的热量为280kJ＋160kJ×3＝760kJ，新键生成放出的热量为330kJ×6＝1980kJ，反应放出1220kJ的热量，ΔH＝－1220kJ/mol。

答案：

B

6．将1000mL0.1mol·L－1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量；将1000mL0.5mol·L－1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出bkJ热量（不考虑醋酸钠水解）；将500mL1mol·L－1H2SO4溶液与足量（CH3COO）2Ba（可溶性强电解质）溶液反应放出的热量为（　　）

A．（5a－2b）kJB．（2b－5a）kJ

C．（5a＋2b）kJD．（10a＋4b）kJ

解析：

依题意可得：

Ba2＋（aq）＋SO

（aq）===BaSO4（s）

ΔH＝－10akJ·mol－1；

CH3COO－（aq）＋H＋（aq）===CH3COOH（aq）　

ΔH＝－2bkJ·mol－1。

则Ba2＋（aq）＋SO

（aq）＋2CH3COO－（aq）＋2H＋（aq）===BaSO4（s）＋2CH3COOH（aq）　ΔH＝－（10a＋4b）kJ·mol－1，即0.5molH2SO4参与反应放出的热量为（5a＋2b）kJ。

答案：

C

7．[双选题]红磷（P）和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量的关系如下图所示，图中的ΔH表示生成1mol产物的数据。

已知PCl5分解生成PCl3和Cl2，该分解反应是可逆反应。

下列说法正确的是（　　）

A．其他条件不变，升高温度有利于PCl5的生成

B．反应2P（s）＋5Cl2（g）===2PCl5（g）对应的反应热　ΔH＝－798kJ/mol

C．P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为：

2P（s）＋3Cl2（g）===2PCl3（g）　ΔH＝－306kJ/mol

D．其他条件不变，对于PCl5分解生成PCl3和Cl2的反应，增大压强，PCl5的转化率减小，平衡常数K不变

解析：

由图可知，P和Cl2反应生成PCl5的热化学方程式是：

P（s）＋

Cl2（g）===PCl5（g）　ΔH＝－399kJ/mol，则A项错误，B项正确；图中的ΔH表示生成1mol产物的数据，C项错误；温度不变，平衡常数不变，D项正确。

答案：

BD

二、非选择题（本题包括4小题，共58分）

8．（15分）化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。

（1）蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观象冰的甲烷水合物固体。

甲烷气体燃烧和水汽化的热化学方程式分别为：

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－802.3kJ·mol－1，

H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝＋44kJ·mol－1；

则356g“可燃冰”（分子式为CH4·9H2O）释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出的热量为______________________________________________________________________。

（2）0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为_________________________________________；

（3）家用液化气中主要成分之一是丁烷。

当1g丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出热量50kJ。

试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式____________________________。

解析：

（1）356g“可燃冰”释放的甲烷为2mol，根据题中的热化学方程式写出甲烷燃烧生成液态水的燃烧方程式可计算出放出的热量。

（2）1mol乙硼烷燃烧生成固态B2O3和液态水放出热量

＝2165kJ。

（3）1mol丁烷质量为58g，从而可计算出反应热并写出热化学方程式。

答案：

（1）1780.6kJ

（2）B2H6（g）＋3O2（g）===B2O3（s）＋3H2O（l）　

ΔH＝－2165kJ/mol

（3）C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）

ΔH＝－2900kJ/mol

9．（15分）在火箭推进器中装有还原剂肼（N2H4）和强氧化剂H2O2，当它们混合时，即产生大量的氮气和水蒸气，并放出大量的热。

已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应生成氮气和水蒸气时放出256.64kJ的热量。

（1）写出肼和H2O2反应的热化学方程式_______________________________________

________________________________________________________________________。

（2）已知H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝＋44kJ/mol，则16g液态肼与足量双氧水反应生成氮气和液态水时，放出的热量是____________。

（3）上述反应应用于火箭推进器，除释放出大量热量和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是__________________________________________________________。

（4）向次氯酸钠溶液中通入一定物质的量的氨气可生成肼，写出反应的离子方程式

________________________________________________________________________

__________________________________________________________，该反应的还原产物

是________。

解析：

（1）首先根据题意确定反应物和生成物，然后写出化学方程式：

N2H4＋2H2O2===N2＋4H2O。

0.4mol液态肼和足量H2O2反应生成氮气和水蒸气时放出256.64kJ的热量，则1mol液态肼和足量H2O2反应时放出热量为：

2.5×256.64kJ＝641.6kJ，由此可写出上述反应的热化学方程式。

（2）16g液态肼的物质的量为0.5mol，则与足量双氧水反应生成0.5molN2和2molH2O（l）时放出热量为：

0.5mol×641.6kJ/mol＋2mol×44kJ/mol＝408.8kJ。

（3）反应生成的物质是N2和H2O，无污染。

（4）氨气中氮元素的化合价为－3，肼分子中氮元素的化合价为－2，则氨是还原剂，次氯酸钠是氧化剂，还原产物是NaCl，然后根据电子转移守恒以及电荷守恒即可写出离子方程式。

答案：

（1）N2H4（l）＋2H2O2（l）===N2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－641.6kJ/mol

（2）408.8kJ

（3）产物为氮气和水，无污染

（4）2NH3＋ClO－===N2H4＋Cl－＋H2O　NaCl

10．（12分）联合国气候变化大会于2009年12月7～18日在哥本哈根召开。

中国政府承诺到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。

（1）有效“减碳”的手段之一是节能。

下列制氢方法最节能的是________（填字母序号）。

A．电解水制氢：

2H2O

2H2↑＋O2↑

B．高温使水分解制氢：

2H2O

2H2↑＋O2↑

C．太阳光催化分解水制氢：

2H2O

2H2↑＋O2↑

D．天然气制氢：

CH4＋H2O

CO＋3H2

（2）用CO2和氢气合成CH3OCH3（甲醚）是解决能源危机的研究方向之一。

已知：

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）

ΔH＝－90.7kJ·mol－1

2CH3OH（g）

CH3OCH3（g）＋H2O（g）

ΔH＝－23.5kJ·mol－1

CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）

ΔH＝－41.2kJ·mol－1

则CO2和氢气合成CH3OCH3（g）的热化学方程式为

______________________________________________________________________。

（3）在催化剂和一定温度、压强条件下，CO与H2可反应生成甲醇：

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，则：

p1________p2（填“<”、“>”或“＝”），上述反应的ΔH________0（填“<”、“>”或“＝”）。

解析：

（1）太阳能是取之不尽的天然能源，用太阳能分解水最节能。

（2）利用盖斯定律进行计算，将三个方程式进行形式变换，

2CO（g）＋4H2（g）

2CH3OH（g）

ΔH＝－181.4kJ·mol－1

2CH3OH（g）

CH3OCH3（g）＋H2O（g）

ΔH＝－23.5kJ·mol－1

2CO2（g）＋2H2（g）

2CO（g）＋2H2O（g）

ΔH＝＋82.4kJ·mol－1

三式相加得：

2CO2（g）＋6H2（g）

CH3OCH3（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－122.5kJ·mol－1

（3）由图示可知，温度越高，CO的转化率越低，说明正反应放热，ΔH<0，该反应的正反应为气体体积减小的反应，增大压强时，平衡正向移动，CO的转化率增大，所以p1

答案：

（1）C　

（2）2CO2（g）＋6H2（g）

CH3OCH3（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－122.5kJ·mol－1

（3）<　<

11.（16分）保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题。

为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想，如下图所示：

过程Ⅰ可用如下反应表示：

①2CO2

2CO＋O2　②2H2O

2H2＋O2

③2N2＋6H2O

4NH3＋3O2　④2CO2＋4H2O

2CH3OH＋3O2　⑤2CO＋H2O

________＋3O2

请回答下列问题：

（1）过程Ⅰ的能量转化形式为：

________能转化为________能。

（2）请完成第⑤个反应的化学方程式：

_____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）上述转化过程中，ΔH1和ΔH2的关系是________。

（4）断裂1mol化学键所需的能量见下表：

共价键

H—N

H—O

NN

O===O

断裂1mol化学键所需能量/kJ·mol－1

393

460

941

499

常温下，N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）太阳　化学

（2）2CO＋4H2O

2CH4＋3O2

（3）ΔH1＝－ΔH2

（4）2N2（g）＋6H2O（l）

4NH3（g）＋3O2（g）

ΔH＝＋1189kJ/mol