2021版高考化学一轮复习核心素养测评二十一化学反应的热效应含解析鲁科版.doc

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1、化学反应的热效应一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)1.(2020北京平谷区模拟)中国研究人员研制一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,主要过程如图所示:下列说法不正确的是()A.整个过程实现了光能向化学能的转化B.过程放出能量并生成了OO键C.总反应2H2O2H2+O2D.过程属于分解反应也是吸热反应【解析】选D。A.由图可知,利用太阳光在催化剂表面实现水分解为氢气和氧气,光能转化为化学能,故A正确;B.过程生成了OO键,释放能量,故B正确;C.该过程的总反应是水分解为氢气和氧气,故C正确;D.由图可知,过程既有OH键断裂,也有HH键形成,由能量高、不稳定的

2、H2O2,转化为能量低、稳定的H2、O2,释放能量,故D错误。2.(新题预测)已知断裂1 mol 化学键所需的能量(kJ):NN为942、OO为500、NN为154,OH为452.5,则断裂1 mol NH所需的能量(kJ)是()A.194B.391C.516D.658【解析】选B。H=反应物的总键能-生成物的总键能,由图可知N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-534 kJmol-1。设断裂1 mol NH所需能量为x kJ,则154 kJ+4x kJ+500 kJ-(942+22452.5) kJ=-534 kJ,可求得x=391,答案选B。3.(2020乌鲁木齐模拟)

3、下列热化学方程式正确的是()A.CH4的燃烧热为890 kJmol-1:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)H=-890 kJmol-1B.中和热H=-57.3 kJmol-1:CH3COOH(aq)+NaOH(aq)H2O(l)+CH3COONa(aq)H=-57.3 kJmol-1C.一定条件下,0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出35.5 kJ的热量: N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-71 kJmol-1D.96 g O2的能量比96 g O3的能量低b kJ:3O2(g)2O3(g)H=+b kJmol-1【解析】选D。表示燃烧热时,生

4、成的水必须为液态, A错误;强酸强碱的稀溶液反应只生成1 mol液态水时放出的热量叫中和热,醋酸为弱酸, B错误;可逆反应不能彻底,0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出35.5 kJ的热量,则1 mol N2与3 mol H2充分反应后放出的热量比71 kJ要大,C错误;反应热与化学计量数成正比关系,反应物总能量比生成物低则为吸热反应,3O2(g)2O3(g)H=+b kJmol-1, D正确。4.(2020临沂模拟)Li/Li2O体系的能量循环图如图所示。下列说法正确的是()A.H3H5D.H1+H2+H3+H4+H5+H6=0【解析】选C。断裂化学键吸收能量,氧气断裂化

5、学键变为氧原子过程中吸热, H30, A错误;由盖斯定律分析可知:反应一步完成与分步完成的热效应相同,H1+H2+H3+H4+H5=H6, B错误;由能量转化关系和盖斯定律的计算可知,反应一步完成与分步完成的热效应相同,H1+H2+H3+H4+H5 =H6,H6H5, C正确;由盖斯定律计算得到,反应过程中的焓变关系为H1+H2+H3+H4+H5=H6,D错误。二、非选择题(本题包括2小题,共26分)5.(12分)(1)室温下,2 g苯(C6H6)完全燃烧生成液态水和CO2,放出83.6 kJ的热量,写出1 mol C6H6燃烧的热化学方程式:_。若1 g水蒸气转化成液态水时放出2.44 kJ

6、的热量,则室温下1 mol C6H6完全燃烧生成水蒸气时的H为_。(2)已知:Fe2O3(s)+C(s)CO2(g)+2Fe(s)H=+234.1 kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g) H=-393.5 kJmol-1则2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)的H为_。(3)已知下列两个热化学方程式:H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) H=-2 220.0 kJmol-1实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol,完全燃烧生成液态水时放热6 262.5 kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积之

7、比约为_。已知:H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJmol-1,求丙烷燃烧生成CO2和气态水的H为_。【解析】(1)C6H6(l)+O2(g)3H2O(l)+6CO2(g)H=-83.6 kJ= -3 260.4 kJmol-1。若1 g水蒸气转化成液态水时放出2.44 kJ的热量,则H2O(l)H2O(g)H=+2.44 kJ=43.92 kJmol-1,故1 mol C6H6完全燃烧生成水蒸气时的H=-3 260.4 kJmol-1+343.92 kJmol-1=-3 128.64 kJmol-1。(2)由第二个热化学方程式-第一个热化学方程式得2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(

8、g)H=(-393.5 kJmol-1)-(+234.1 kJmol-1)=-824.35 kJmol-1。(3)设氢气和丙烷的物质的量分别为x mol和y mol,则有,解得x2.5,y2.5,故xy11。H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJmol-1,C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H=-2 220.0 kJmol-1,根据盖斯定律,由上面第一个热化学方程式4+上面第二个热化学方程式可得出丙烷燃烧生成CO2和H2O(g)的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)H=-2 044.0 kJmol-1。答案:(1)C6H6(l)

9、+O2(g)3H2O(l)+6CO2(g)H=-3 260.4 kJmol-1-3 128.64 kJmol-1(2)-824.35 kJmol-1(3)11-2 044.0 kJmol-16.(14分)(2020九江模拟)已知E1=134 kJmol-1、E2=368 kJmol-1,请参考题中图表,按要求填空:(1)图甲是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率加快,E1的变化是_ (填“增大”“减小”或“不变”,下同),H的变化是_。请写出NO2和CO反应的热化学方程式: _。(2)捕碳技术

10、(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:反应:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反应:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3则H3与H1、H2之间的关系是H3=_。(3)下表所示是部分化学键的键能参数。化学键PPPOOOPO键能/kJmol-1abcx已知P4(g)+5O2(g)P4O10(g)H=-d kJmol-1,P4及P4O10的结构如

11、图乙所示。表中x=_ kJmol-1。(用含a、b、c、d的代数式表示)【解析】(1)加入催化剂,降低反应的活化能,即E1减小,反应的焓变不变。由图示知,1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)反应的焓变H=E1-E2=-234 kJmol-1,由此可写出反应的热化学方程式。(2)由盖斯定律知,反应=2反应-反应,故H3=2H2-H1。(3)P4(g)+5O2(g)P4O10(g)H=-d kJmol-1,由“反应焓变=反应物键能之和生成物键能之和”可得-d=6a+5c-(12b+4x),解得x=(d+6a+5c-12b)。答案:(1)减小不变NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO

12、(g)H=-234 kJmol-1(2)2H2-H1(3)(d+6a+5c-12b)一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)1.(2020余姚模拟)已知在 25,1.01105 Pa 下,1 mol H2O 分解生成 H2(g)和 O2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是()A.甲为气态水,乙为液态水B.甲、乙、丙、丁中物质所具有的能量大小关系为丙丁乙甲C.H2 的标准燃烧热为 245 kJmol-1D.形成 1 mol H2O(g)中的化学键需吸收 930 kJ 的能量【解析】选B。乙聚集状态变为甲聚集状态放热,水蒸气变为液态水为液化放热,所以甲为液态水,乙为气态水, A错误;

13、甲为液态水,乙为气态水,气态水比液态水的能量高,具有的总能量大小关系为乙甲,形成新键释放能量,由图可知,具有的总能量大小关系为丙丁,由乙到丙,断裂化学键吸收能量,所以,甲、乙、丙、丁物质所具有的总能量大小关系为丙丁乙甲, B正确;焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量,则热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=(436 kJmol-12+249 kJmol-12-930 kJmol-12)=-490 kJmol-1,H2的标准燃烧热是完全燃烧1 mol 物质生成最稳定的化合物为液态水,标准燃烧热应大于为245 kJmol-1, C错误;图示可知,形成 1 mol H2O

14、(g)中的化学键需放出 930 kJ 的能量,D错误。2.相同温度下,容积相同的甲、乙、丙3个恒容密闭容器中均发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197 kJmol-1实验测得有关数据如下表所示:容器编号起始各物质的物质的量/mol达到平衡时体系能量的变化/kJSO2O2SO3甲210Q1乙1.80.90.2Q2丙002Q3下列判断中正确的是()A.197Q2Q1B. 若升高温度,反应的热效应不变C.Q3=197D. 生成1 mol SO3(l)时放出的热量大于98.5 kJ【解析】选D。 由题干所给热化学反应方程式可知,2 mol SO2气体和1 mol O2完全反应生成

15、2 mol SO3气体放热197 kJ,故可做出甲、乙、丙三个体系反应的能量图:A.由分析中的能量图可知,197Q1Q2,A项错误;B.升高温度,平衡向左移动,反应的热效应发生变化,B项错误;C.由分析中的能量图可知,Q3197,C项错误;D.由所给热化学反应方程式可知生成1 mol SO3气体放热98.5 kJ,又因为SO3(g)SO3(l)是放热过程,故生成1 mol SO3(l)时放出的热量大于98.5 kJ,D项正确。3.查阅资料:Na2CO3(aq)与盐酸反应过程中的能量变化示意图如图。(注:碳酸钠与碳酸氢钠的溶解过程的热效应忽略不计)下列说法错误的是()A.H1HC【解析】选C。由

16、C(aq)+H+(aq)HC(aq)H10HC(aq)+H+(aq)H2CO3(aq)H20则有H10,是一个吸热反应,因该反应的熵增效应大于吸热效应,故该反应在常温常压下能够自发进行,B项正确;+可得:C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l)H=(H1+H2+H3) kJmol-1,C项错误;C(aq)与H+(aq)需两步反应产生二氧化碳,而HC(aq)与H+(aq)只需一步即可生成二氧化碳,相同条件下,C结合H+的能力强,D项正确。【加固训练】下列图示与对应的叙述相符的是()A.图甲中的H1H2B.图乙表示可逆反应A(s)+3B(g)2C(g)H0C.图丙表示充满NO2气体的试

17、管,倒置于水槽中,向其中缓慢通入氧气直至试管中全部充满水,假设溶质不扩散,溶质的物质的量浓度与通入氧气的体积关系D.由图丁可说明烯烃与H2的加成反应是放热反应,虚线表示在有催化剂的条件下进行【解析】选C。H1、H2、H3均小于零,且H1=H2+H3,故A错误;平衡常数不会随压强的改变而改变,故B错误;试管中发生的总反应为4NO2+O2+2H2O4HNO3,所以随氧气通入,溶质的物质的量浓度不变,故C正确;催化剂会降低反应的活化能,故D错误。二、非选择题(本题包括2小题,共32分)4.(16分)(2019石家庄模拟)碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答

18、下列问题:(1)有机物M经过太阳光照射可转化成N,转化过程如下:该反应的H=+88.6 kJmol-1。则M、N相比,较稳定的是_。(2)已知CH3OH(l)的燃烧热H=-726.5 kJmol-1,CH3OH(l)+O2(g)CO2(g) +2H2(g)H=-a kJmol-1,则a_(填“”“”或“=”)726.5。(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:_。(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s)

19、+ 3TiO2(s)+3C(s) 2Al2O3(s)+3TiC(s)H=-1 176 kJmol-1,反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为_。【解析】(1)有机物M经过太阳光照射可转化成N,该反应的H=+88.6 kJmol-1,是吸热反应,N在暗处转化为M,是放热反应,物质的能量越低越稳定,说明M较稳定。(2)燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量小于燃烧热。(3)已知有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,则2 mol氯气参与反应放热290 kJ,故Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层

20、发生反应的热化学方程式为2Cl2(g) +2H2O(g) +C(s)4HCl(g) +CO2(g)H=-290 kJmol-1。(4)由4Al(s) +3TiO2(s) +3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s)H=-1 176 kJmol-1,可知转移12 mol电子放热1 176 kJ,则反应过程中,每转移1 mol电子放热98 kJ。答案:(1)M(2)(3)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g) +CO2(g)H=-290 kJmol-1(4)98 kJ5.(16分) (1)下列三个反应在某密闭容器中进行:反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)H1=

21、a kJmol-1反应:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)H2=b kJmol-1反应:2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)H3=_ kJmol-1(用含a、b的代数式表示)。(2)焦炭与CO、CO2、H2均是重要的化工原料,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.58 kJmol-1反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.19 kJmol-1反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H3则反应的H3=_ kJmol-1。(3)一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定下

22、来,但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,相关的热化学方程式如下:CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)H1=+210.5 kJmol-1CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)H2=-47.3 kJmol-1反应:CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g)的H=_ kJmol-1。【解析】(1)分析反应和,根据盖斯定律,由2+可得2Fe(s)+O2(g) 2FeO(s),则有H3=2H1+H2=2a kJmol-1+b kJmol-1=(2a+b) kJmol-1。(2)分析反应、及,根据盖斯定律,由反应-可得反应,则有H3=H1-H2=(-49.58 kJmol-1)-(+41.19 kJmol-1)=-90.77 kJmol-1。(3)根据盖斯定律,由4-可得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g),则有H=4H2-H1=(-47.3 kJmol-1)4-(+210.5 kJmol-1)=-399.7 kJmol-1。答案:(1)(2a+b)(2)-90.77(3)-399.7- 10 -