高考化學(xué)二輪專題提升練 第5講 化學(xué)反應(yīng)與能量（含新題含解析）

第5講化學(xué)反應(yīng)與能量一、小題對(duì)點(diǎn)練一、反應(yīng)熱和焓變的分析與判斷1．(·上海，9改編)將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸，反應(yīng)劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可見(jiàn)()。A．NH4HCO3和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．該反應(yīng)中，熱能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物內(nèi)部的能量C．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量D．反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NH4HCO3＋HCl=NH4Cl＋CO2＋H2OΔH＝＋QkJ·mol－1解析根據(jù)醋酸逐漸凝固說(shuō)明NH4HCO3與鹽酸的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則A、C錯(cuò)誤，B正確；熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)要標(biāo)出物質(zhì)的狀態(tài)，D錯(cuò)誤。答案B2．(·深圳模擬)氯原子對(duì)O3的分解有催化作用：O3＋Cleq\o(=,\s\up7())ClO＋O2ΔH1，ClO＋Oeq\o(=,\s\up7())Cl＋O2ΔH2。大氣臭氧層的分解反應(yīng)是：O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2ΔH，該反應(yīng)的能量變化如圖所示，則下列敘述正確的是 ()。①反應(yīng)O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2的ΔH＝E1－E3②反應(yīng)O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2是放熱反應(yīng)③ΔH＝ΔH1＋ΔH2④大氣層中的臭氧無(wú)法再生A．①② B．②③C．③④ D．②④解析由題圖可知反應(yīng)O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2為放熱反應(yīng)，ΔH＝－(E2－E3)；根據(jù)蓋斯定律，由第一個(gè)熱化學(xué)方程式＋第二個(gè)熱化學(xué)方程式可得O3＋Oeq\o(=,\s\up7())2O2，則ΔH＝ΔH1＋ΔH2；閃電會(huì)使反應(yīng)3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3發(fā)生，即臭氧可再生。答案B3．(·鹽城調(diào)研)下列敘述正確的是 ()。A．同溫同壓下，4Al(s)＋3O2(g)eq\o(=,\s\up7())2Al2O3(s)在常溫和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同B．在某反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量時(shí)，該反應(yīng)放熱，ΔH>0C．已知eq\f(1,2)C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(=,\s\up7())eq\f(1,2)CO2(g)ΔH＝－196.8kJ·mol－1，則碳的燃燒熱是ΔH＝－196.8kJ·mol－1D．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)eq\o(=,\s\up7())NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.4kJ·mol－1，則含20.0gNaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出28.7kJ的能量解析A項(xiàng)，反應(yīng)熱與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)；B項(xiàng)，反應(yīng)放熱時(shí)ΔH<0；C項(xiàng)，燃燒熱所對(duì)應(yīng)的可燃物的物質(zhì)的量應(yīng)為1mol；D項(xiàng)，20.0gNaOH的物質(zhì)的量為0.5mol，發(fā)生中和反應(yīng)放出的熱量為0.5mol×57.4kJ·mol－1＝28.7kJ。答案D4．(·蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))下列關(guān)于反應(yīng)過(guò)程中能量變化的說(shuō)法，正確的是()。A．右圖中a、b曲線可分別表示反應(yīng)CH2=CH2(g)＋H2(g)→CH3CH3(g)ΔH<0，使用和未使用催化劑時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中的能量變化B．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)ΔH1,2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2，則ΔH1>ΔH2C．同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同D．在一定條件下，某可逆反應(yīng)的ΔH＝＋100kJ·mol－1，則該反應(yīng)正反應(yīng)活化能比逆反應(yīng)活化能大100kJ·mol－1解析反應(yīng)物總能量低于生成物總能量，為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，A錯(cuò)誤；完全燃燒時(shí)釋放的能量多，但是ΔH<0，則ΔH1<ΔH2，B錯(cuò)誤；ΔH的值與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；ΔH＝＋100kJ·mol－1，說(shuō)明為吸熱反應(yīng)，如圖：，Ea(正)為正反應(yīng)活化能，Ea(逆)為逆反應(yīng)活化能，D正確。答案D5．(·徐宿三模)將除去氧化膜的某金屬片投入一定量的稀鹽酸中，產(chǎn)生氫氣的速率與時(shí)間的關(guān)系及反應(yīng)過(guò)程中能量的變化分別如圖1、圖2所示。下列說(shuō)法不正確的是 ()。A．圖1中ab段說(shuō)明反應(yīng)放熱使溫度升高，反應(yīng)速率加快B．由圖1可知，不同時(shí)刻溶液中的pH關(guān)系為c>b>aC．由圖2可知，無(wú)催化劑時(shí)的反應(yīng)熱比有催化劑時(shí)的大D．由圖2可知，有催化劑時(shí)正反應(yīng)的活化能為E1＋E3－E2解析金屬與鹽酸反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸濃度降低，使反應(yīng)速率減慢，是放熱反應(yīng)，溫度升高，使反應(yīng)速率加快，圖1中ab段速率加快，說(shuō)明反應(yīng)放熱使溫度升高，反應(yīng)速率加快，A正確；bc段主要是因?yàn)辂}酸濃度減小導(dǎo)致速率減慢，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸濃度降低，酸性減小，pH增大，即c>b>a，B正確；反應(yīng)熱是反應(yīng)物與生成物的能量差，與催化劑無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；由圖2可知，有催化劑時(shí)正反應(yīng)的活化能為E1＋E3－E2。答案D6．[·浙江理綜，27(3)]煤炭燃燒過(guò)程中會(huì)釋放出大量的SO2，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形式固定，從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的CO又會(huì)與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋218.4kJ·mol－1(反應(yīng)Ⅰ)CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反應(yīng)Ⅱ)假設(shè)某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，則下列反應(yīng)過(guò)程能量變化示意圖正確的是 ()。解析反應(yīng)Ⅰ吸熱，產(chǎn)物的能量高于反應(yīng)物，反應(yīng)Ⅱ放熱，產(chǎn)物的能量低于反應(yīng)物；又由于反應(yīng)Ⅰ速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，反應(yīng)Ⅰ的活化能低于反應(yīng)Ⅱ，則C項(xiàng)圖符合題意。答案C二、蓋斯定律的應(yīng)用7．(·全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ，13)室溫下，將1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會(huì)使溶液溫度降低，熱效應(yīng)為ΔH1，將1mol的CuSO4(s)溶于水會(huì)使溶液溫度升高，熱效應(yīng)為ΔH2，CuSO4·5H2O受熱分解的化學(xué)方程式為：CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)，熱效應(yīng)為ΔH3。則下列判斷正確的是 ()。A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3解析根據(jù)題意，可知①CuSO4·5H2O(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l)ΔH1>0，②CuSO4(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH2<0，③CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)ΔH3，根據(jù)蓋斯定律有①＝②＋③，則ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即有ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0。A項(xiàng)，由以上分析知，ΔH2<0，ΔH3>0，故有ΔH3>ΔH2，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于ΔH1>0，ΔH2<0，故有ΔH1<ΔH1－ΔH2＝ΔH3，正確；由以上分析ΔH3＝ΔH1－ΔH2，故C、D錯(cuò)誤。答案B8．(·重慶理綜，6)已知：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝akJ·mol－12C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－220kJ·mol－1H—H、O=O和O—H鍵的鍵能分別為436、496和462kJ·mol－1，則a為 ()。A．－332 B．－118C．＋350 D．＋130解析①C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝akJ·mol－1②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝－220kJ·mol－1根據(jù)蓋斯定律①×2－②得2H2O(g)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋(2a＋220)kJ·mol根據(jù)H—H、O=O和O—H鍵的鍵能數(shù)據(jù)，得4×462kJ·mol－1－2×436kJ·mol－1－496kJ·mol－1＝(2a＋220)kJ·mol－1，解得a答案D9．已知：HCN(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)的ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則HCN在水溶液中電離的ΔH等于()。A．－69.4kJ·mol－1 B．－45.2kJ·mol－1C．＋45.2kJ·mol－1 D．＋69.4kJ·mol－1解析根據(jù)蓋斯定律，將HCN與NaOH的反應(yīng)設(shè)計(jì)為以下兩步：則ΔH1＝ΔH2＋ΔH3即－12.1kJ·mol－1＝ΔH2＋(－57.3kJ·mol－1)ΔH2＝＋45.2kJ·mol－1。答案C10．(·全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ，12)在1200℃時(shí)，天然氣脫硫工藝中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)eq\o(=,\s\up7())SO2(g)＋H2O(g)ΔH12H2S(g)＋SO2(g)eq\o(=,\s\up7())eq\f(3,2)S2(g)＋2H2O(g)ΔH2H2S(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(=,\s\up7())S(g)＋H2O(g)ΔH32S(g)eq\o(=,\s\up7())S2(g)ΔH4則ΔH4的正確表達(dá)式為 ()。A．ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝eq\f(2,3)(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)解析給題中熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①、②、③、④，①＋②－③×3得3S(g)eq\o(=,\s\up7())eq\f(3,2)S2(g)，(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，故2S(g)eq\o(=,\s\up7())S2(g)ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)答案A二、大題沖關(guān)練11．能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國(guó)目前使用的能源主要是化石燃料，而氫氣、二甲醚等都是很有發(fā)展前景的新能源。(1)在25℃、101kPa時(shí)，1gCH4完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是55.64kJ，則表示甲烷標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式是_________________________。(2)液化石油氣的主要成分是丙烷，丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220.0kJ·mol－1，已知CO氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－565.14kJ·mol－1，試計(jì)算相同物質(zhì)的量的C3H8和CO燃燒產(chǎn)生的熱量的比值________(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。(3)氫氣既能與氮?dú)庥帜芘c氧氣發(fā)生反應(yīng)，但是反應(yīng)的條件卻不相同。已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－13H2(g)＋N2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1計(jì)算斷裂1molN≡N鍵需要消耗能量________kJ，氮?dú)夥肿又谢瘜W(xué)鍵比氧氣分子中的化學(xué)鍵________(填“強(qiáng)”或“弱”)，因此氫氣與二者反應(yīng)的條件不同。(4)由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚，其中的主要過(guò)程包括以下四個(gè)反應(yīng)：甲醇合成反應(yīng)：①CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1②CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2＝－49.0kJ·mol－1水煤氣變換反應(yīng)：③CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.1kJ·mol二甲醚合成反應(yīng)：④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5kJ·mol－1由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強(qiáng)對(duì)直接制備二甲醚反應(yīng)的影響：________________________________。解析(1)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是指101kPa下1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時(shí)所放出的熱量。(2)2220.0÷282.57≈7.9。(3)3H2(g)＋N2(g)=2NH3(g)中，斷裂1molN≡N鍵和3molH－H鍵，形成6molN－H鍵，則E(N≡N)＋3E(H－H)－6E(N－H)＝－92.4kJ·mol－1，則E(N≡N)＝1173.2kJ·mol－1×2－436kJ·mol－1×3－92.4kJ·mol－1＝946kJ·mol－1。E(N≡N)>E(O＝O)，故氮?dú)夥肿又谢瘜W(xué)鍵比氧氣分子中的化學(xué)鍵強(qiáng)。(4)根據(jù)蓋斯定律，①×2＋④得：2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－90.1kJ·mol－1×2－24.5kJ·mol－1＝－204.7kJ·mol－1。這是一個(gè)氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，有利于提高反應(yīng)速率和二甲醚的生成。答案(1)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.24kJ·mol－1(2)7.9(3)946強(qiáng)(4)2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7kJ·mol－1該反應(yīng)分子數(shù)減少，壓強(qiáng)升高使平衡右移，CO和H2的轉(zhuǎn)化率增大，CH3OCH3產(chǎn)率增加；壓強(qiáng)升高使CO和H2濃度增加，反應(yīng)速率增大12．根據(jù)下列條件計(jì)算有關(guān)反應(yīng)的焓變：(1)已知：Ti(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)ΔH＝－804.2kJ·mol－12Na(s)＋Cl2(g)=2NaCl(s)ΔH＝－882.0kJ·mol－1Na(s)=Na(l)ΔH＝＋2.6kJ·mol－1則反應(yīng)TiCl4(l)＋4Na(l)=Ti(s)＋4NaCl(s)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)已知下列反應(yīng)數(shù)值：反應(yīng)序號(hào)化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－26.7kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－50.8kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝－36.5kJ·mol－1④FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH4則反應(yīng)④的ΔH4＝________kJ·mol－1。解析(1)由已知反應(yīng)得：TiCl4(l)=Ti(s)＋2Cl2(g)ΔH＝＋804.2kJ·mol－1①4Na(s)＋2Cl2(g)=4NaCl(s)ΔH＝－1764.0kJ·mol－1②4Na(s)=4Na(l)ΔH＝＋10.4kJ·mol－1③根據(jù)蓋斯定律，將①＋②－③得：TiCl4(l)＋4Na(l)=Ti(s)＋4NaCl(s)ΔH＝＋804.2kJ·mol－1－1764.0kJ·mol－1－10.4kJ·mol－1＝－970.2kJ·mol－1。(2)根據(jù)蓋斯定律，將(①×3－②－③×2)/6得：FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)，則ΔH4＝(ΔH1×3－ΔH2－ΔH3×2)/6≈＋7.3kJ·mol－1。答案(1)－970.2(2)＋7.313．氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在壓強(qiáng)為30MPa時(shí)，合成氨時(shí)平衡混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如表所示：溫度/℃200300400500600氨的體積分?jǐn)?shù)/%89.971.047.026.413.8請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理，說(shuō)明合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)的原因：____________________________________________________________。(2)根據(jù)圖寫(xiě)出合成氨的熱化學(xué)方程式是_____________________________。(3)將1molN2(g)和3molH2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量________(填“大于”、“等于”或“小于”)92.2kJ，原因是________________________________________________________________；若加入催化劑，ΔH________(填“變大”、“不變”或“變小”)。(4)已知分別破壞1molN≡N鍵、1molH－H鍵時(shí)需要吸收的能量為946kJ、436kJ，