高中化学复习知识点反应焓变与热化学方程式的关系.docx
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高中化学复习知识点反应焓变与热化学方程式的关系
高中化学复习知识点:
反应焓变与热化学方程式的关系
一、单选题
1.用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应时,每生成92g液态HCOOH放出62.4kJ的热量,下列说法正确的是()
A.图示中物质II为该反应的催化剂
B.图示中参与循环的物质只有CO2和H2
C.反应的活化能为62.4kJ·mol-1
D.该反应的热化学方程式为H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l)△H=-31.2kJ·mol-1
2.工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-50kJ·mol-1。
下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图,其中正确的是()
A.
B.
C.
D.
3.四氯化钛是乙烯聚合催化剂的重要成分,制备反应如下:
①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+175.4kJ·mol-1
②C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH2=-110.45kJ·mol-1
下列说法正确的是
A.反应①中的能量变化如右图所示
B.若反应①中使用催化剂加快反应速率,单位时间内吸收更多热量,则ΔH1变小
C.固体C的燃烧热是-110.45kJ·mol-1
D.反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)ΔH=-45.5kJ·mol-1
4.反应H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)的能量变化可用下图表示。
下列说法错误的是
A.2mol气态氢原子的能量低于1mol氢
B.氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定
C.氢气与氯气反应的热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)+183kJ
D.该反应在光照和点燃条件下的反应热效应是相同的
5.硫单质有两种常见的同素异形体:
单斜硫和正交硫。
已知常温常压下:
①S(s,单斜)+O2(g)→SO2(g)+297.16kJ;
②S(s,正交)+O2(g)→SO2(g)+296.83kJ
下列说法正确的是
A.常温常压下单斜硫比正交硫稳定
B.单斜硫转变为正交硫的能量变化可用下图表示
C.S(g)+O2(g)→SO2(g)+Q3Q3>296.83kJ
D.反应①中生成1LSO2(g)放出297.16kJ热量
6.已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下:
①2NO(g)
N2O2(g)(快)△H1<0,平衡常数K1,②N2O2(g)+O2(g)
2NO2(g)(慢)△H2<0,平衡常数K2,下列说法正确的是()
A.2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的△H=△H1+△H2
B.2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的平衡常数K=K1/K2
C.反应①的速率大小决定2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的反应速率
D.反应过程中的能量变化可用图a表示
7.根据下列物质变化,所得能量变化关系正确的是
物质变化
能量关系
A
将充满NO2的针筒置于热水中,气体颜色变深
1molN2O4(g)的能量>2molNO2(g)的能量
B
将NaOH溶液与HCl溶液混合
C
1g气态SiH4在空气中燃烧,生成SiO2(s)与液态水,放热44.6kJ
SiH4(g)+2O2(g)→SiO2(s)+2H2O(l)+44.6kJ
D
合成氨:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)+92.4kJ
反应物的总键能>生成物的总键能
A.AB.BC.CD.D
8.已知:
H2(g)+F2(g)=2HF(g)+270KJ,下列说法正确的是
A.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270KJ热量
B.2L氟化氢气体分解成1L氢气与1L氟气吸收270KJ热量
C.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量大于270KJ
D.该反应过程的能量变化可用图来表示
9.已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(Q1、Q2均为正值):
H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)+Q1
H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)+Q2
根据上述反应做出的判断正确的是( )
A.Q1>Q2
B.生成物总能量均高于反应物总能量
C.生成1molHCl(g)放出Q1热量
D.等物质的量时,Br2(g)具有的能量低于Br2(l)
10.图表示反应M(g)+N(g)
2R(g)过程中能量变化,下列有关叙述正确的是
A.由图可知,2molR的能量高于1molM和1molN的能量和
B.曲线B代表使用了催化剂,反应速率加快,M的转化率:
曲线B>曲线A
C.1molM和1molN的总键能高于2molR的总键能
D.对反应2R(g)
M(g)+N(g)使用催化剂没有意义
二、综合题
11.
(1)已知金刚石中C—C键能小于C60中C—C键能,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,认为此说法是否正确__(填“正确”或“不正确”),并闸述理由__。
(2)格式试剂RMgX(R表示烃基、X表示卤素)遇水剧烈反应,生成可燃性烃RH和__。
(3)64g自燃性气体SiH4在25℃、101Kpa下充分完全燃烧生成液态水和固态氧化物时放出akJ热量,写出该自燃性气体燃烧热的热化学方程式__。
12.氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。
研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。
(1)NO在空气中存在如下反应:
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)△H,上述反应分两步完成,其反应历程如下图所示:
回答下列问题:
①写出反应I的热化学方程式_________。
②反应I和反应Ⅱ中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。
决定2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)反应速率的是_______(填“反应I”或“反应Ⅱ”);对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是__________(反应未使用催化剂)。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:
C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)。
向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及10min和20min各物质平衡浓度如表所示:
①T℃时,该反应的平衡常数为_____________________(保留两位有效数字)。
②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是__________________________________。
③在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NO2存在如下平衡:
2NO2(g)
N2O4(g)△H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:
v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=____________;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是___,理由是________。
参考答案
1.D
【解析】
【分析】
【详解】
根据图示,发生反应CO2+H2=HCOOH,氢气和物质Ⅰ作用生成水,CO2与物质Ⅱ作用生成物质Ⅲ,物质Ⅲ和水反应生成甲酸和物质Ⅰ。
可知反应物是H2和CO2,催化剂为物质Ⅰ,其他为中间产物。
A.根据分析物质Ⅰ是催化剂,而物质Ⅱ是H2与催化剂反应生成的中间产物,A错误;
B.参与循环的物质除了CO2、H2,还有H2O,B错误;
C.该反应每生成92g液体HCOOH,即2molHCOOH,放出热量62.4kJ,而不是该反应的活化能是62.4kJ·mol-1,C错误;
D.该反应每生成92g液体HCOOH,即2molHCOOH,放出热量62.4kJ,可写出热化学方程式为H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l)△H=-31.2kJ·mol-1,D正确。
答案选D。
2.A
【解析】
【详解】
根据题目所给热化学反应方程式,工业上由CO2和H2合成气态甲醇和气态水的反应为放热反应,即反应物的总能量高于生成物的总能量,因此排除CD选项,由气态水到液态水的过程是液化的过程,会向外放热,因此液态产物的能量比气态产物的能量更低,因此选择A项。
3.D
【解析】
【分析】
A.反应①的焓变为正,为吸热反应;
B.催化剂可不改变反应的始终态;
C.C的燃烧热中生成稳定氧化物为二氧化碳;
D.由盖斯定律可知,①+②×2得到
。
【详解】
A. 反应①的焓变为正,为吸热反应,而图中为放热反应,故A错误;
B.催化剂可不改变反应的始终态,则反应①中使用催化剂加快反应速率,单位时间内吸收更多热量,但△H1不变,故B错误;
C.C的燃烧热中生成稳定氧化物为二氧化碳,由反应②不能确定C的燃烧热,故C错误;
D.由盖斯定律可知,①+②×2得到
故D正确;
故答案选:
D。
4.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.断裂化学键要吸收能量,故将1mol氢气中的H-H断开后需要吸收能量,则导致2mol氢原子的能量高于1mol氢气,故A错误;
B.H-H键的键能大于Cl-Cl键,即断开1molH-H键所需要的能量大于断开1molCl-Cl所需的能量,即氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定,故B正确;
C.反应热△H=断键吸收的能量-成键所放出的能量=(436+243)kJ/mol-2×431kJ/mol=-183kJ/mol,是放热反应,故C表达正确;
D.反应热△H的数值取决于反应物和生成物的总能量,与反应条件无关,故无论在光照还是在点燃的条件下,热效应是相同的,故D正确;
答案选A。
5.C
【解析】
【分析】
由①②,根据盖斯定律有:
S(s,单斜)→S(s,正交)+0.33kJ。
【详解】
A、能量越低越稳定,故S(正交)更稳定,故A错误;
B、该反应为放热反应,故反应物总能量高于生成物总能力,故B错误;
C、从固态到气体是吸热的,故从气态反应,放出的热量更多,故C正确;
D、应该为生成1molSO2,放出的热量,故D错误;
答案选C。
6.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据盖斯定律分析,①+②即可得到反应,2NO(g)+O2(g)
2NO2(g),故反应热为△H=△H1+△H2,故A选项正确。
B.因为反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)为①+②的结果,所以其平衡常数K=K1K2,故B选项错误。
C.反应慢的速率决定总反应速率,所以反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的反应速率,故C选项错误。
D.图a表示前者为吸热,与题中信息不符合,故D选项错误。
故答案选A。
7.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.红棕色变深,说明升高温度,平衡移动,二氧化氮的浓度增大,则说明反应2NO2=N2O4为放热反应,即2mol二氧化氮的总能量高于1mol四氧化二氮的总能量,故A错误;
B.将NaOH溶液与HCl溶液混合,此反应为放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,故B正确;
C.1g气态SiH4在空气中燃烧,生成SiO2(s)与液态水,放热44.6kJ,所以SiH4(g)+2O2(g)→SiO2(s)+2H2O(l)放热Q=32×44.6kJ=1427.2kJ,故C错误;
D.合成氨:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)+92.4kJ,此反应为放热反应,△H<0,△H=E反应物分子化学键总键能-E生成物分子化学键总键能,则反应物的总键能<生成物的总键能,故D错误;
故选B。
8.C
【解析】
【分析】
由题意可知该反应为放热反应。
【详解】
A.热化学反应方程式的化学计量数表示物质的量,不表示分子个数,A错误;
B.热化学反应方程式的化学计量数表示物质的量,不表示体积,B错误;
C.气体转化为液体是一个放热过程,故1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量大于270KJ,C正确;
D.图示为反应物的总能量小于生成物的总能量,表示吸热反应,与题目不符,D错误。
答案选C。
9.A
【解析】
【详解】
A.非金属性Cl>Br,HCl比HBr稳定,则反应①中放出的热量多,即Ql>Q2,故A正确;
B.燃烧反应为放热反应,则反应物总能量均高于生成物总能量,故B错误;
C.由反应①可知,Q1为生成2molHCl的能量变化,则生成molHCl(g)时放出热量小于Q1,故C错误;
D.同种物质气体比液体能量高,则1molHBr(g)具有的能量大于1molHBr(l)具有的能量,故D错误;
故选A。
10.C
【解析】
【详解】
A.图象中反应物能量低于生成物能量,故反应是吸热反应,生成物的总能量高于反应物的总能量,即2molR(g)的能量高于1molM(g)和1molN(g)的能量和,但A选项中未注明物质的聚集状态,无法比较,选项A错误;
B.催化剂改变化学反应速率是降低了反应的活化能,改变反应的路径,曲线B代表使用了催化剂,反应速率加快,但M的转化率:
曲线B=曲线A,选项B错误;
C.图象中反应物能量低于生成物能量,故反应是吸热反应,键能是指断开键所需的能量,1molM和1molN的总键能高于2molR的总键能,选项C正确;
D.图象分析使用催化剂能加快化学反应速率,选项D错误;
答案选C。
11.不正确C60是分子晶体,熔化时破坏的是分子间作用力,无需破坏攻共价键,而分子间作用力较弱,所需能量较低,金刚石是原子晶体,熔化时破坏共价键,C60故熔点低于金刚石Mg(OH)X或[MgX2和Mg(OH)2]SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l)ΔH=−
kJ·mol−1
【解析】
【分析】
⑴C60是分子晶体,金刚石是原子晶体。
⑵根据原子守恒和RMgX和水反应生成可燃性烃RH得另外产物。
⑶1molSiH4燃烧放出
kJ热量。
【详解】
⑴虽然金刚石中C—C键能小于C60中C—C键能,C60是分子晶体,熔化时破坏的是分子间作用力,无需破坏共价键,而分子间作用力较弱,所需能量较低,金刚石是原子晶体,熔化时破坏共价键,故C60熔点低于金刚石;故答案为:
不正确;C60是分子晶体,熔化时破坏的是分子间作用力,无需破坏共价键,而分子间作用力较弱,所需能量较低,金刚石是原子晶体,熔化时破坏共价键,故C60熔点低于金刚石。
⑵格式试剂RMgX(R表示烃基、X表示卤素)遇水剧烈反应,RMgX和水反应生成可燃性烃RH,根据原子守恒,则另外产物可能为Mg(OH)X或[MgX2和Mg(OH)2];故答案为:
Mg(OH)X或[MgX2和Mg(OH)2]。
⑶64g自燃性气体SiH4即物质的量为2mol,在25℃、101Kpa下充分完全燃烧生成液态水和固态氧化物时放出akJ热量,则1molSiH4燃烧放出
kJ热量,因此该自燃性气体燃烧热的热化学方程式SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l)ΔH=−
kJ·mol−1;故答案为:
SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l)ΔH=−
kJ·mol−1。
12.2NO(g)
N2O2(g)△H=-(E3-E4)kJ·mol-1反应Ⅱ温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢0.56减小二氧化碳浓度 【解析】 【分析】 (1)①根据△H=生成物的总能量减反应物总能量计算。 ②反应快慢主要由活化能决定,分析温度升高对两个反应的影响。 (2)①T℃时,根据平衡常数表达式进行计算。 ②分析得出NO、CO2量比原来减少,氮气比原来增加即得结论。 ③再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,根据浓度商计算得到,再与配合常数比较得出。 (3)平衡时v(NO2)正=2v(N2O4)逆代入可得到关系式,B、D点,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4),因此反应达到平衡状态。 【详解】 (1)①△H=E4kJ·mol-1-E3kJ·mol-1=-(E3-E4)kJ·mol-1,因此反应I的热化学方程式2NO(g) N2O2(g)△H=-(E3-E4)kJ·mol-1,故答案为: 2NO(g) N2O2(g)△H=-(E3-E4)kJ·mol-1。 ②活化能越大,反应速率越慢,反应Ⅱ的活化能大,因此决定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)反应速率的是反应Ⅱ;对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢,故答案为: 反应Ⅱ;温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢。 (2)①T℃时,该反应的平衡常数为 ,故答案为: 0.56。 ②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,NO、CO2量比原来减少,氮气比原来增加,则改变的条件是减小二氧化碳浓度,故答案为: 减小二氧化碳浓度。 ③在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍, ,此时反应v正 <。 (3)一定温度下,平衡时v(NO2)正=2v(N2O4)逆即k1·p2(NO2)=2k2·p(N2O4),k1=2k2·KP,因此k1、k2与平衡常数kp间的关系是k1=2k2·KP;在上图标出点中,B、D点,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4),因此能表示反应达到平衡状态的点是BD,理由是达到平衡时,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4);故答案为: 2k2·KP;BD;达到平衡时,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4)。
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