2025版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第20講反應(yīng)熱及計(jì)算提能訓(xùn)練

第20講反應(yīng)熱及計(jì)一、選擇題：本題共10小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。1．(2024·河北衡水高三檢測(cè))在25℃，101kPa下，1mol的白磷(化學(xué)式為P4)完全燃燒放出的熱量比4mol的紅磷(化學(xué)式為P)完全燃燒放出的熱量多，化學(xué)方程式分別為P4(s)＋5O2(g)=P4O10(s)；4P(s)＋5O2(g)=P4O10(s)。由此推斷，下列說法正確的是(D)A．由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應(yīng)，等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷高B．由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應(yīng)，等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷低C．由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應(yīng)，等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷高D．由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應(yīng)，等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷低[解析]白磷和紅磷燃燒的生成物相同，但白磷釋放的熱量較多，說明等質(zhì)量的白磷具有較高的能量，白磷轉(zhuǎn)化為紅磷要放熱，反之要吸熱。2．(2024·福建莆田檢測(cè))為探究NaHCO3、Na2CO3與鹽酸(濃度為1mol·L－1)反應(yīng)過程中的熱效應(yīng)，試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表所示：序號(hào)35mL試劑固體混合前溫度/℃混合后溫度/℃①水2.5gNaHCO320.018.5②水3.2gNa2CO320.024.3③鹽酸2.5gNaHCO320.016.2④鹽酸3.2gNa2CO320.025.1由此得出的結(jié)論正確的是(C)A．Na2CO3固體與鹽酸的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B．NaHCO3固體與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)C．20.0℃時(shí)，含3.2gNa2CO3的飽和溶液和35mL鹽酸混合后的溫度將低于25.1℃D．20.0℃時(shí)，含2.5gNaHCO3的飽和溶液和35mL鹽酸混合后的溫度將低于16.2℃[解析]由表中數(shù)據(jù)可知，3.2gNa2CO3加入鹽酸中，包括溶解和反應(yīng)兩個(gè)過程，其中溶解使溫度上升到24.3℃，最終溫度為25.1℃，說明Na2CO3與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；2.5gNaHCO3加入鹽酸中，包括溶解和反應(yīng)兩個(gè)過程，其中溶解使溫度降低到18.5℃，最終溫度為16.2℃，說明NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；20.0℃時(shí)，含3.2gNa2CO3的飽和溶液和35mL鹽酸混合，與固體相比較由于缺少溶解的過程，則混合后的溫度將低于25.1℃，故C正確；NaHCO3溶于水的過程為吸熱過程，20.0℃時(shí)，含2.5gNaHCO3的飽和溶液和35mL鹽酸混合，與固體相比較，缺少溶解吸熱的過程，混合后的溫度將高于16.2℃，故D錯(cuò)誤。3．下列熱化學(xué)方程式中ΔH的數(shù)值表示可燃物燃燒熱的是(A)A．CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802.3kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1D．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184.6kJ·mol－1[解析]A項(xiàng)，符合燃燒熱的概念，正確；B項(xiàng)，生成物中的水是氣體，不屬于穩(wěn)定氧化物，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，熱化學(xué)方程式中是2mol氫氣燃燒放熱，不符合燃燒熱的概念，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，HCl不是指定產(chǎn)物，不符合燃燒熱的概念，錯(cuò)誤。4．(2024·北京豐臺(tái)區(qū)綜合練習(xí))依據(jù)圖示關(guān)系，下列說法不正確的是(B)A．ΔH2>0B．1molS(g)完全燃燒釋放的能量小于2968kJC．ΔH2＝ΔH1－ΔH3D．16gS(s)完全燃燒釋放的能量為1484kJ[解析]硫固體轉(zhuǎn)化為硫蒸氣的過程為吸熱過程，則焓變?chǔ)2>0，故A正確；硫蒸氣的能量高于硫固體的，則1mol硫蒸氣完全燃燒釋放的能量大于2968kJ，故B錯(cuò)誤；由蓋斯定律可知，焓變?chǔ)2＋ΔH3＝ΔH1，則焓變?chǔ)2＝ΔH1－ΔH3，故C正確；由圖可知，16g硫固體完全燃燒釋放的能量為eq\f(16g,32g·mol－1)×2968kJ·mol－1＝1484kJ，故D正確。5．煤燃燒的反應(yīng)熱可通過以下兩個(gè)途徑來利用：a.先使煤與水蒸氣反應(yīng)得到氫氣和一氧化碳，然后得到的氫氣和一氧化碳在足夠的空氣中燃燒．b.利用煤在足夠的空氣中干脆燃燒。這兩個(gè)過程的熱化學(xué)方程式如下：a．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH1＝Q1kJ·mol－1①H2＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝Q2kJ·mol－1②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3＝Q3kJ·mol－1③b．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH4＝Q4kJ·mol－1④下列說法正確的是(D)A．ΔH3>0 B.ΔH2＋ΔH3>ΔH4C．Q1<0 D.Q1＋Q2＋Q3<－Q4[解析]CO燃燒放熱，故ΔH3<0，A錯(cuò)誤；由蓋斯定律可知④＝①＋②＋③，則ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4，所以ΔH2＋ΔH3＝ΔH4－ΔH1，其中②③④為燃燒放熱反應(yīng)，①為吸熱反應(yīng)，所以ΔH1>0，則ΔH2＋ΔH3<ΔH4，B錯(cuò)誤；反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，ΔH1＝Q1kJ·mol－1>0，C錯(cuò)誤；由蓋斯定律可知④＝①＋②＋③，則ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4，即Q1、Q2、Q3、Q4之間的關(guān)系為Q1＋Q2＋Q3＝Q4，其中④為燃燒放熱反應(yīng)，所以Q4<0，則Q1＋Q2＋Q3<0、－Q4>0，故Q1＋Q2＋Q3<－Q4，D正確。6．(2024·湖南邵陽(yáng)摸底)金剛石、石墨和O2反應(yīng)過程的能量變更如圖所示，下列推斷正確的是(C)A．金剛石比石墨穩(wěn)定B．相同質(zhì)量的石墨完全燃燒放出的熱量多C．熱化學(xué)方程式：C(金剛石，s)=C(石墨，s)ΔH(ΔH<0)D．石墨不行能轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸痆解析]由題圖可知，等質(zhì)量的金剛石具有的總能量高于石墨，能量越高物質(zhì)越不穩(wěn)定，則金剛石比石墨更不穩(wěn)定，相同質(zhì)量的石墨完全燃燒放出的熱量少，A、B錯(cuò)誤；等質(zhì)量的金剛石具有的總能量高于石墨，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則熱化學(xué)方程式為C(金剛石，s)=C(石墨，s)ΔH(ΔH<0)，C正確；石墨在確定條件下也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸珼錯(cuò)誤。7．(2024·廣東惠州一模)N2O和CO是環(huán)境污染性氣體，可在Pt2O＋表面轉(zhuǎn)化為無害氣體，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變更過程及能量變更過程分別如圖甲、乙所示。下列說法不正確的是(B)A．總反應(yīng)為N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2B．為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，需不斷向反應(yīng)器中補(bǔ)充Pt2O＋和Pt2Oeq\o\al(＋,2)C．該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能D．總反應(yīng)的ΔH＝－226kJ·mol－1[解析]由圖甲得，①N2O＋Pt2O＋=N2＋Pt2Oeq\o\al(＋,2)ΔH1，②CO＋Pt2Oeq\o\al(＋,2)=CO2＋Pt2O＋ΔH2，依據(jù)蓋斯定律，由①＋②得N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2，故A正確；總反應(yīng)為N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)，不需向反應(yīng)器中補(bǔ)充Pt2O＋和Pt2Oeq\o\al(＋,2)，故B錯(cuò)誤；該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能為134kJ·mol－1，逆反應(yīng)的活化能為360kJ·mol－1，故C正確；依據(jù)圖乙，總反應(yīng)的ΔH＝(134－360)kJ·mol－1＝－226kJ·mol－1，故D正確。8．(2024·遼寧沈陽(yáng)一二零中學(xué)質(zhì)檢)常溫常壓下，1molCH3OH與O2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成CO或HCHO的能量變更如圖所示(反應(yīng)物O2和生成物水略去)。下列說法正確的是(B)A．加入催化劑后，生成CO的熱效應(yīng)變大，生成HCHO的熱效應(yīng)變小B．加入催化劑后，生成HCHO的速率變大，單位時(shí)間內(nèi)生成HCHO的量變多C．CH3OH的燃燒熱為393kJ·mol－1D．生成HCHO的熱化學(xué)方程式為2CH3OH＋O2=2HCHO＋2H2OΔH＝－316kJ·mol－1[解析]催化劑變更反應(yīng)的歷程，活化能降低，化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)不變，故A錯(cuò)誤；催化劑能加快反應(yīng)速率，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量增大，故B正確；甲醇的燃燒熱應(yīng)是燃燒生成二氧化碳和水，而不是CO，故C錯(cuò)誤；熱化學(xué)方程式應(yīng)當(dāng)標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)，故D錯(cuò)誤。9．工業(yè)上利用工業(yè)廢氣中的CO、CO2合成有機(jī)物以實(shí)現(xiàn)“碳中和”。已知：①CO(g)＋H2O(g)=HCOOH(g)ΔH1＝－72.6kJ·mol－1②2CO2(g)＋6H2(g)=C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH2＝－127.9kJ·mol－1③CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH3＝＋41.2kJ·mol－1下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是(C)A．2CO(g)＋4H2(g)=C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH4＝－210.3kJ·mol－1B．CO2(g)＋H2(g)=HCOOH(g)ΔH5＝－31.4kJ·mol－1C．由反應(yīng)①可知HCOOH的氧化反應(yīng)確定是吸熱反應(yīng)D．反應(yīng)③的正反應(yīng)活化能大于逆反應(yīng)活化能[解析]由蓋斯定律②－2×③可得2CO(g)＋4H2(g)=C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH4＝－210.3kJ·mol－1，A正確；由蓋斯定律①＋③可得CO2(g)＋H2(g)=HCOOH(g)ΔH5＝－31.4kJ·mol－1，B正確；反應(yīng)①的逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，HCOOH的氧化反應(yīng)為2HCOOH(g)＋O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(g)，是放熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤；假如ΔH<0，正反應(yīng)活化能<逆反應(yīng)活化能，ΔH3＝＋41.2kJ·mol－1>0，反應(yīng)③的正反應(yīng)活化能大于逆反應(yīng)活化能，D正確。10．運(yùn)載火箭“太空放射系統(tǒng)”其所需燃料為高能火箭燃料肼(H2N—NH2)，該物質(zhì)燃燒過程中的能量變更如圖所示?；瘜W(xué)鍵N—NO=ON≡NO—HN—H鍵能/(kJ·mol－1)159498943460a下列推斷不正確的是(A)A．表中的a＝389B．圖示中的ΔH3＝＋2249kJ·mol－1C．H—O比H—N穩(wěn)定D．N2H4在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式為N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1[解析]依據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，斷裂1molN—N吸取159kJ能量、斷裂1molO=O吸取498kJ能量、斷裂1molN—H吸取akJ能量，依據(jù)燃燒過程中的能量變更圖，可知斷裂1molN—N、1molO=O、4molN—H共吸取(2783－534)kJ的能量，所以a＝398，故A錯(cuò)誤；依據(jù)蓋斯定律，圖示中的ΔH3＝－534kJ·mol－1＋2783kJ·mol－1＝＋2249kJ·mol－1，故B正確；鍵能越大越穩(wěn)定，H—O比H—N穩(wěn)定，故C正確；依據(jù)圖示，N2H4在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式為N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1，故D正確。二、非選擇題：本題共4小題。11．(1)(2024·廣東梅州模擬)利用CH4－CO2干重整反應(yīng)不僅可以對(duì)自然氣資源綜合利用，還可以緩解溫室效應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響。該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)：①CH4(g)C(ads)＋2H2(g)②C(ads)＋CO2(g)2CO(g)上述反應(yīng)中C(ads)為吸附活性炭，反應(yīng)歷程的能量變更如圖甲所示：CH4－CO2干重整反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝(E3－E1)kJ·mol－1(選用E1、E2、E3、E4、E5的關(guān)系式表示反應(yīng)熱)，反應(yīng)②是快反應(yīng)(填“慢反應(yīng)”或“快反應(yīng)”)。(2)(2024·山東菏澤一模)一種利用太陽(yáng)能催化甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)原理如圖乙所示。若第Ⅰ步反應(yīng)生成1molH2，吸取QkJ熱量，第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋NiFe2O4(s)NiO(s)＋2FeO(s)＋CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋2QkJ·mol－1。[解析](1)CH4－CO2干重整反應(yīng)生成CO和H2，由圖甲可知反應(yīng)物的總能量低于生成物，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH＝生成物總能量－反應(yīng)物總能量，熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝(E3－E1)kJ·mol－1；由圖甲可知，反應(yīng)②的活化能小于反應(yīng)①，反應(yīng)②是快反應(yīng)。(2)第Ⅰ步反應(yīng)為甲烷和NiFe2O4反應(yīng)生成NiO、FeO、一氧化碳和氫氣，若生成1molH2，吸取QkJ熱量，則第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋NiFe2O4(s)NiO(s)＋2FeO(s)＋CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋2QkJ·mol－1。12．(2024·福建廈門湖濱中學(xué)期中)完成下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4，常溫下，0.5molCH4完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)水時(shí)，放出445kJ熱量，則熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1。(2)已知H2S(g)完全燃燒生成SO2(g)和H2O(l)，H2S的燃燒熱ΔH＝－akJ·mol－1，寫出表示H2S的燃燒熱的熱化學(xué)方程式：H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1。(3)乙烷在確定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH1，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示：物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1)－1560－1411－286則ΔH1＝＋137kJ·mol－1。(4)已知：①HF(aq)＋OH－(aq)=F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1試寫出HF電離的熱化學(xué)方程式：HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)ΔH＝－10.4kJ·mol－1。[解析](1)0.5molCH4完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)水時(shí)，放出445kJ熱量，則1molCH4完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)水時(shí)放出445kJ×2＝890kJ熱量，所以CH4完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1。(2)已知H2S(g)完全燃燒生成SO2(g)和H2O(l)，H2S的燃燒熱ΔH＝－akJ·mol－1，所以表示H2S的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1。(3)由表格數(shù)據(jù)可知：①C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1560kJ·mol－1；②C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－1411kJ·mol－1；③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－286kJ·mol－1，依據(jù)蓋斯定律：①－②－③得C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH＝[－1560－(－1411)－(－286)]kJ·mol－1＝＋137kJ·mol－1。(4)HF的電離方程式為HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)，將該反應(yīng)編號(hào)為③，依據(jù)蓋斯定律：③＝①－②，故ΔH＝－67.7kJ·mol－1－(－57.3)kJ·mol－1＝－10.4kJ·mol－1，HF電離的熱化學(xué)方程式為HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)ΔH＝－10.4kJ·mol－1。13．(2024·河南安陽(yáng)模擬)在碳中和背景下，氫能是新能源領(lǐng)域中與油氣行業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)結(jié)合最緊密的一類，而制氫成本過高，仍是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)之一。甲烷水蒸氣重整制氫是目前工業(yè)制氫最為成熟的方法，涉及的主要反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)→CO(g)＋3H2(g)ΔH1>0反應(yīng)Ⅱ.CH4(g)＋2H2O(g)→CO2(g)＋4H2(g)ΔH2>0反應(yīng)Ⅲ.CO(g)＋H2O(g)→CO2(g)＋H2(g)ΔH3已知部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學(xué)鍵O—HH—HC=OC≡O(shè)(CO)鍵能/(kJ·mol－1)4634368031075則ΔH3＝－41kJ·mol－1，若反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)活化能Ea(正)＝83kJ·mol－1，則逆反應(yīng)活化能Ea(逆)＝124kJ·mol－1。[解析]由ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能可得，ΔH3＝1075kJ·mol－1＋2×463kJ·mol－1－(2×803kJ·mol－1＋436kJ·mol－1)＝－41kJ·mol－1；依據(jù)ΔH＝Ea(正)－Ea(逆)，則Ea(逆)＝Ea(正)－ΔH3＝83kJ·mol－1－(－41kJ·mol－1)＝124kJ·mol－1。14．(2024·河北衡水中學(xué)檢測(cè))依據(jù)所學(xué)學(xué)問，回答下列問題。(1)向1L1mol·L－1的NaOH溶液中分別加入下列物質(zhì)：①濃硫酸；②稀硝酸；③稀醋酸。恰好反應(yīng)完全時(shí)的熱效應(yīng)(對(duì)應(yīng)反應(yīng)中NaOH的化學(xué)計(jì)量數(shù)均為1)分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，則三者由大到小的依次為ΔH3>ΔH2>ΔH1。(2)已知：①Fe3O4(s)＋CO(g)3FeO(s)＋CO2(g)ΔH1＝＋19.3kJ·mol－1②3FeO(s)＋H2O(g)Fe3O4(s)＋H2(g)ΔH2＝－57.2kJ·mol－1③C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH3＝＋172.4kJ·mol－1碳與水蒸氣制氫氣總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)ΔH＝＋134.5kJ·mol－1。(3)已知CO與H2合成甲醇反應(yīng)過程中的能量變更如圖所示：表中為斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量數(shù)據(jù)：化學(xué)鍵H—HC≡O(shè)H—OC—O斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量/kJ4361084465343則甲醇中C—H鍵的鍵能為413kJ·mol－1。(4)確定條件下，在水溶液中1molCl－、1molClOeq\o\al(－,x)(x＝1、2、3、4)的相對(duì)能量如圖所示：①D是ClOeq\o\al(－,4)(填離子符號(hào))。②反應(yīng)B→A＋C的熱化學(xué)方程式為3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－117kJ·mol－1(用離子符號(hào)表示)。(5)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N2和O2反應(yīng)，其能量變更示意圖如下：2NO(g)eq\o(→,\s\u