2023届新高考化学一轮课时跟踪练第19讲化学反应与热能.docx

课时跟踪练19一、选择题1(2021·四川南充高级中学月考)下列说法错误的是()A水能、风能、生物质能是可再生能源，煤、石油、天然气是不可再生能源B“冰，水为之，而寒于水”，说明相同质量的水和冰相比较，冰的能量低C同温同压下，4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)在常温和点燃条件下的H不同D反应物和生成物具有的总能量的高低，决定了该反应是放热还是吸热反应解析：可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能、地热能等，这些能源在自然界可以循环再生，不可再生能源在短期内无法恢复且随着开发利用储量越来越少，包括煤、石油、天然气、核能等，A项正确；相同质量的冰转化为水需要吸热，所以相同质量的水和冰相比较，冰的能量低，B项正确；对一个确定的化学反应而言，反应条件与反应热无关，同温同压下，4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)在常温和点燃条件下的H相同，C项错误；反应物大于生成物具有的总能量，为放热反应，反之为吸热反应，所以反应物和生成物具有的总能量的高低，决定了该反应是放热还是吸热反应，D项正确。答案：C2已知几种共价键的键能如下。下列说法错误的是()化学键HNNNClClHCl键能/(kJ·mol1)391946328431A键能：NNN=NNNBH(g)Cl(g)=HCl(g)该过程会放出431 kJ热量CHN键能小于HCl键能，所以NH3的沸点高于HClD2NH3(g)3Cl2(g)=N2(g)6HCl(g)该反应为放热反应，说明反应物具有的能量比生成物高解析：三键键长小于双键键长小于单键键长，键长越短，键能越大，所以键能NNN=NNN，故A项正确；键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，表中数据HCl键能为431 kJ·mol1，即H(g)Cl(g)=HCl(g)该过程会放出431 kJ热量，故B项正确；NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键，而HCl不能，故C项错误；2NH3(g)3Cl2(g)=N2(g)6HCl(g)为放热反应，这说明反应物具有的总能量比生成物具有的总能量高，故D项正确。答案：C3(2021·无锡太湖高级中学月考)我国科学家研究了活性炭催化条件下煤气中H2S和Hg的协同脱除，部分反应机理如图所示(吸附在催化剂表面的物质用标注)，下列说法不正确的是()AH2S解离成氢原子和硫原子的过程释放能量B反应中H2S转化为H2O、H2、S、SO2、CS2等物质C反应过程中既有HS的断裂，又有HS的形成，脱除率小于100%D该过程生成的S单质能与Hg反应生成HgS，实现H2S和Hg的协同脱除解析：H2S解离成氢原子和硫原子的过程有化学键的断裂，化学键断裂需要吸收能量，故A项错误；分析题图中箭头的指向及有关物质可知，反应中H2S转化为H2O、H2、S、SO2、CS2等物质，故B项正确；分析题图可知，反应过程中既有HS的断裂，又有HS的形成，硫化氢分解生成的氢气和硫会再次化合成硫化氢，所以硫化氢的脱除率小于100%，故C项正确；该过程生成的S单质在常温下就能与Hg反应生成HgS，可实现H2S和Hg的协同脱除，故D项正确。答案：A4(2021·河北邯郸二中月考)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图1，研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图2。下列说法不正确的是()ANH3催化还原NO为放热反应B过程中NO为氧化剂，Fe2为还原产物C过程中反应的离子方程式为4Fe2O24H=4Fe32H2OD脱硝的总反应为4NH34NOO2=4N26H2O解析：由题图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以NH3催化还原NO为放热反应，A项正确；过程中NO转化为N2，化合价降低，为氧化剂，Fe2在反应前后的化合价没有发生变化，因此不是还原产物，B项错误；过程中反应的离子方程式为4Fe2O24H=4Fe32H2O，C项正确；将三个过程加和，可以得出总反应方程式， D项正确。答案：B5(2021·福建三明一中月考)中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法不正确的是()A通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化B反应中涉及OH键的断裂和HH、OO键的形成C反应为2H2O22H2OO2D通常情况下水难以分解成H2和O2，是因为H2O分子间作用力解析：该过程是利用太阳光实现高效分解水，所以该反应中太阳能转化为化学能，A项正确；反应是水反应生成H2与H2O2，故反应中涉及OH键的断裂和HH、OO键的形成，B项正确；反应是过氧化氢分解产生H2O与O2，反应过程可表示为2H2O22H2OO2，C项正确；通常情况下水难以分解成H2和O2，是因为H2O分子中的HO键的键能大，结合力强，断裂该化学键消耗很高能量，与分子之间的作用力大小无关，D项错误。答案：D6(2021·湖南怀化三中月考)理论研究表明，在101 kPa和298 K下HCNHNC异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是()AHNC比HCN稳定B该异构化反应的H59.3 kJ·mol1C正反应的活化能小于逆反应的活化能D使用催化剂，可以改变该反应的反应热解析：由题图可知，HCN比HNC的能量低，故HCN比HNC稳定，A项错误；HNC的相对能量比HCN的高59.3 kJ·mol1，故该异构化反应的H59.3 kJ·mol1，B项正确；正反应的活化能为186.5 kJ·mol1，逆反应的活化能为127.2 kJ·mol1，正反应的活化能大于逆反应的活化能，C项错误；使用催化剂，不能改变反应物、生成物的相对能量，不能改变反应的反应热，D项错误。答案：B7(2021·厦门双十中学月考)我国科学家利用GaN催化CO2直接加氢得到二甲醚，助力实现“碳中和”。催化剂GaN催化CO2直接加氢制甲醚的反应机理如图a，在GaN(110)界面上的反应历程如图b，其反应为CO2(g)H2(g)HCOOH，在GaN(100)界面上发生的反应为CO2(g)4H2(g)CH3H2H2O(g)。下列说法不正确的是()AHCOO中含有键和键BH22H过程放热，CO2CO2过程放热C图b表示的反应历程中，决速步骤为HCO2monoHCOOD(100)/(110)交界面上的总反应为CH3HCOO2HH2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)解析：HCOO中含有CO、CH、OO三种键和CO 键，故A项正确；H22H过程拆开化学键，中间状态能量变高吸热，CO2CO2过程中间状态能量变低放热，故B项错误；图b表示的反应历程中，决速步骤为HCO2monoHCOO，该步活化能最高，故C项正确；在GaN(110)界面上的反应为CO2(g)H2(g)HCOOH，在GaN(100)界面上发生的反应为CO2(g)4H2(g)CH3H*2H2O(g)，根据盖斯定律，得2CO2(g)5H2(g)HCOOCH32H2H2O(g)，H2(g)可得2CO2(g)6H2(g)HCOOCH32H2H2O(g)H2(g)，故可知(100)/(110)交界面上的总反应为CH3HCOO2HH2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)，故D项正确。答案：B8(2021·东莞中学松山湖学校月考)氢气和氧气发生反应的过程，可用如下模型表示(“”表示化学键)，下列说法不正确的是()A过程是吸热过程B该反应为放热反应C状态a的总能量大于状态d的总能量D该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行解析：过程分子化学键断裂形成原子，属于吸热过程，选项A正确；该反应为氢气与氧气反应，属于燃烧反应，为放热反应，选项B正确；氢气燃烧放热，则a的总能量大于d的总能量，选项C正确；该反应可通过燃料电池，实现化学能到电能的转化，不一定只能以热能的形式进行，选项D不正确。答案：D9(2021·咸宁鄂南高级中学月考)亚硝酰氯在有机合成中有重要应用。2NO(g)Cl2(g)=2NOCl(g)的反应历程如图所示。下列说法错误的是()A催化剂能提高反应物的相对能量B相对曲线，曲线表示加入催化剂C曲线的正反应活化能为15.5 kJ·mol1D2NO(g)Cl2(g)=2NOCl(g)H77.1 kJ·mol1解析：催化剂降低“过渡态”物质的相对能量，使活化能降低，A项错误；曲线表示加入催化剂，B项正确；正反应活化能等于过渡态相对能量与反应物相对能量之差，E1(196180.5) kJ·mol115.5 kJ·mol1，C项正确；反应热等于产物总能量与反应物总能量之差等于(103.4180.5) kJ·mol177.1 kJ·mol1，D项正确。答案：A10(2021·衡水枣强中学月考)我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF(CH3)2NCHO转化为三甲胺N(CH3)3。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(已知NA表示阿伏加德罗常数的值)，下列说法不正确的是()A该历程中最大能垒的化学方程式为N(CH3)3OHH=N(CH3)3H2OB增大DMF的浓度能增大反应速率，并增大DMF的平衡转化率C该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)2H2(g)=N(CH3)3(g)H2O(g)H1.02NA eV·mol1D该历程中最小能垒(活化能)为0.22 eV解析：由上述分析可知，该历程中最大能垒为1.19 eV，其化学方程式为N(CH3)3OHH=N(CH3)3H2O，故A项正确；由(CH3)2NCHO2H2N(CH3)3H2O可知，增大DMF的浓度即增大反应物的浓度，反应速率增大，但DMF的平衡转化率下降，故B项错误；由题中图示可知，该反应的总反应是由(CH3)2NCHO(g)转化为N(CH3)3(g)，但1.02 eV为单个(CH3)2NCHO(g)反应时放出的热量，H1.02NA eV·mol1，所以热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)2H2(g)=N(CH3)3(g)H2O(g)H1.02NA eV·mol1，故C项正确；由题图分析可知，该历程中最小能垒(活化能)为0.22 eV，故D项正确。答案：B11(2021·茂名高州中学月考)某些过氧自由基可以将NO氧化为NO2，反应为自由基型链反应，反应机理如图所示，已知：标注的为自由基。下列说法错误的是()A1个C3H7中含有25个电子B该历程中能体现C3H7OO的氧化性CX的分子式为C3H6ODHO2可由H2O2电离产生解析：每个C含有6个电子，每个H含有1个电子，C3H7是自由基，不显电性，则1个C3H7中含有25个电子，A项正确；由题图可知，C3H7OO与NO反应生成C3H7O和NO2，体现了C3H7OO的氧化性，B项正确；由原子守恒可知，X的分子式为C3H6O，C项正确；H2O2能够发生微弱电离，其电离方程式为H2O2HHO、HOHO，电离过程不能产生HO2，D项错误。答案：D12(2021·廊坊三河一中月考)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。下列说法正确的是()A该反应中钛氧键断裂会释放能量B该反应中，光能和热能转化为化学能C使用TiO2作催化剂可降低反应热，从而提高化学反应速率DCO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H30 kJ·mol1解析：断键化学键需要吸收能量，则过程中钛氧键断裂会吸收能量，故A项错误；该图中以TiO2为催化剂、光和热条件下分解CO2反应生成CO和氧气，根据能量守恒定律知，该反应中，光能和热能转化为化学能，故B项正确；催化剂降低反应所需活化能，不影响反应热，反应热与反应物和生成物总能量的差有关，故C项错误；二氧化碳分解生成CO和氧气，且该反应焓变反应物总能量生成物总能量，焓变与其方程式计量数成正比，则热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H(1 598×21 072×2496) kJ·mol1556 kJ·mol1，故D项错误。答案：B二、非选择题13氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究特点。.已知：4HCl(g)O2(g) 2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJ·mol1H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184 kJ·mol1(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是_。(2)断开1 mol HO键所需能量为_kJ。.已知：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H1206.2 kJ·mol1，CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H2247.4 kJ·mol1，又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol1。(3)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：_。(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_。(5)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是_，等物质的量的A、H2化学能较低的物质是_。解析：.(1)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×2可得2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H115.6 kJ·mol1(184 kJ·mol1)×2483.6 kJ·mol1。(2)反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)过程中断裂2 mol HH键和1 mol O=O键，形成4 mol HO键，则2E(HH)E(O=O)4E(HO)483.6 kJ·mol1，E(HO) kJ·mol1462.9 kJ·mol1，即断开1 mol HO键所需能量为462.9 kJ。.(3)由CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ·mol1。(4)根据盖斯定律，由×2可得：CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165.0 kJ·mol1。(5)观察图象信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量，故等物质的量时化学能较低的物质是氢气分子。答案：.(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJ·mol1(2)462.9.(3)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ·mol1(4)CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165.0 kJ·mol1(5)H、O(或氢原子、氧原子)H214根据信息书写热化学方程式。(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。已知：AX3的熔点和沸点分别为93.6 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。(2)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(3)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式：_。(4)化学反应N23H22NH3的能量变化如图所示，试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：_。(5)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。解析：(1)室温时AX3为液态(l)，AX5为固态(s)。(2)根据碳原子守恒有C2H5OH2CO22CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。(3)1 mol N2完全反应放出的热量为 kJ4Q kJ，故N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJ·mol1。(4)根据箭头的指向可知a、b、c均为正值。(5)消耗1 mol NaBH4(s)放热21.6× kJ216 kJ。答案：(1)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJ·mol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJ·mol1(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJ·mol1(4)N2(g)3H2(g)2NH3(l)H2(abc)kJ·mol1(5)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216 kJ·mol115(1)人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1 mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成_(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。2HCHO(g)O2(g)=2CO(g)2H2O(g)H_。(2)反应A(g)B(g)C(g)D(g)过程中的能量变化如图2所示：该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，E2_。反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？_，原因是_。(3)若甲醇的燃烧热为H3，根据图3和图4中信息，试用H1、H2、H3表示CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)的H_。若H1285.8 kJ·mol1，H2283.0 kJ·mol1，某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ能量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为_。(4)以CH4和H2O为原料，通过下列反应也可以制备甲醇。：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206.0 kJ·mol1；：CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H129.0 kJ·mol1。CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_。解析：(1)使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越大，生成HCHO的活化能最低。根据题图1可知2HCHO(g)O2(g)=2CO(g)2H2O(g)中反应物能量高，生成物能量低，故该反应为放热反应，然后依据题图1中给出数据可得H(676158283)×2 kJ·mol1470 kJ·mol1。(2)反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应。反应体系中加入催化剂，降低反应所需的活化能，所以E1、E2均减小，但H不变。 (3)由题图3可得，反应 H2(g)O2(g)=H2O(l)H1，由题图4可得，反应CO2(g)=CO(g)O2(g)H2，由甲醇的燃烧热可得CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3，根据盖斯定律，×2可得目标热化学方程式，故H2H1H2H3。由H1、H2可知H2、CO的燃烧热分别为285.8 kJ·mol1、283.0 kJ·mol1，混合气体完全燃烧生成3.6 g液态水，n(H2O)0.2 mol，n(H2)0.2 mol，H2燃烧放出的热量Q0.2 mol×285.8 kJ·mol157.16 kJ，则混合气体中CO燃烧放出的热量为113.74 kJ57.16 kJ56.58 kJ，则混合气体中n(CO)0.2 mol。(4)依据盖斯定律，得到：CH4(g)H2O(g)=CH3OH(g)H2(g)H(206.0129.0) kJ·mol177.0 kJ·mol1。答案：(1)HCHO470 kJ·mol1(2)放热减小减小否反应物和生成物的能量差是不变的(3)2H1H2H311(4)CH4(g)H2O(g)=CH3OH(g)H2(g)H77.0 kJ·mol116(1)图1是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式(H的数值用含字母Q1、Q2的式子表示)：_。 (2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应。已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ·mol1，则2N2(g)6H2O(l)4NH3(g)3O2(g)H_。(3)臭氧可用于净化空气，饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：6Ag(s)O3(g)=3Ag2O(s)H235.8 kJ·mol1。已知2Ag2O(s)=4Ag(s)O2(g)H62.2 kJ·mol1，则O3转化为O2的热化学方程式为_。(4)饮用水中的NO主要来自于NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如图2和图3：1 mol NH全部被氧化成NO的热化学方程式为_。(5)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ·mol1，2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJ·mol1，TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H141 kJ·mol1，则TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H_。解析：(1)注意题图1是表示生成1 mol NH3过程中能量变化。(2)根据盖斯定律，前式×2后式×3即得。(3)首先写出所求反应的化学方程式2O3(g)=3O2(g)，由盖斯定律前式×2后式×3既得。(4)首先写出NH(aq)2O2(g)=NO(aq)2H(aq)H2O(l)，然后依据题图3、题图4写出NH(aq)O2(g)=NO(aq)2H(aq)H2O(l)H1273 kJ·mol1、NO(aq)O2(g)=NO(aq)H173 kJ·mol1，根据盖斯定律，即得。(5)对已知热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，×2即可得所求方程式，所以141 kJ·mol1(566 kJ·mol1)(393.5 kJ·mol1)×280 kJ·mol1。答案：(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H2(Q1Q2) kJ·mol1(2)1 530.0 kJ·mol1(3)2O3(g)=3O2(g)H285.0 kJ·mol1(4)NH(aq)2O2(g)=NO(aq)2H(aq)H2O(l)H346 kJ·mol1(5)80 kJ·mol1