2021届（鲁科版）高考化学一轮复习化学反应的热效应作业 12页

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Ⅱ放出能量并生成了O—O键 C.总反应2H2O2H2↑+O2↑‎ D.过程Ⅲ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Ⅱ生成了O—O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Ⅲ既有O—H键断裂,也有H—H键形成,由能量高、不稳定的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):N≡N为942、OO为500、N—N为154,O—H为452.5,则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是 (　　)‎ A.194　　　B.391　　　C.516　　　D.658‎ ‎【解析】选B。ΔH=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)　ΔH=-534 kJ·mol-1。设断裂1 mol N—H所需能量为x kJ,则154 kJ+4x kJ+500 kJ-(942+2×2×452.5) kJ=-534 kJ,可求得x=391,答案选B。‎ ‎3.(2020·乌鲁木齐模拟)下列热化学方程式正确的是 (　　)‎ A.CH4的燃烧热为890 kJ·mol-1:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=‎ ‎-890 kJ·mol-1‎ B.中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1:CH3COOH(aq)+NaOH(aq)H2O(l)+CH3COONa(aq)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1‎ C.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)　ΔH=-71 kJ·mol-1‎ D.96 g O2的能量比96 g O3的能量低b kJ:3O2(g)2O3(g)　ΔH=+b kJ·mol-1‎ ‎【解析】选D。表示燃烧热时,生成的水必须为液态, 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)　ΔH=+‎ b kJ·mol-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.ΔH3<0‎ B.ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH6‎ C.ΔH6>ΔH5‎ D.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0‎ ‎【解析】选C。断裂化学键吸收能量,氧气断裂化学键变为氧原子过程中吸热,ΔH3>0, 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,ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH6, 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,ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH6,‎ ΔH6>ΔH5, C正确;由盖斯定律计算得到,反应过程中的焓变关系为ΔH1+‎ ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH6,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的热量,则室温下1 mol C6H6完全燃烧生成水蒸气时的ΔH为　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)已知:Fe2O3(s)+C(s)CO2(g)+2Fe(s)　ΔH=+234.1 kJ·mol-1‎ C(s)+O2(g)CO2(g)‎ ΔH=-393.5 kJ·mol-1‎ 则2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)的ΔH为　　　　　　。 ‎ ‎(3)已知下列两个热化学方程式:‎ H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1‎ C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)‎ ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1‎ ‎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的体积之比约为　　　　。 ‎ ‎②已知:H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1,求丙烷燃烧生成CO2和气态水的ΔH为　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)C6H6(l)+O2(g)3H2O(l)+6CO2(g)　ΔH=-83.6 kJ÷=‎ ‎-3 260.4 kJ·mol-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)　ΔH=+2.44 kJ÷=43.92 kJ·mol-1,故1 mol C6H6完全燃烧生成水蒸气时的ΔH=-3 260.4 kJ·mol-1+3×43.92 kJ·mol-1=‎ ‎-3 128.64 kJ·mol-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(g)　ΔH=×(-393.5 kJ·mol-1)-(+234.1 kJ·mol-1)=-824.35 kJ·mol-1。‎ ‎(3)①设氢气和丙烷的物质的量分别为x mol和y mol,则有,解得x≈2.5,y≈2.5,故x∶y≈1∶1。‎ ‎②H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1,C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-2 220.0 kJ·mol-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)　ΔH=-2 044.0 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)C6H6(l)+O2(g)3H2O(l)+6CO2(g)　ΔH=-3 260.4 kJ·mol-1‎ ‎-3 128.64 kJ·mol-1‎ ‎(2)-824.35 kJ·mol-1‎ ‎(3)①1∶1　②-2 044.0 kJ·mol-1‎ ‎6.(14分)(2020·九江模拟)已知E1=134 kJ·mol-1、E2=368 kJ·mol-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),ΔH的变化是　　　　。请写出NO2和CO反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)捕碳技术(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Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)　ΔH1‎ 反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)　ΔH2‎ 反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)　ΔH3‎ 则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=　　　　　。 ‎ ‎(3)下表所示是部分化学键的键能参数。‎ 化学键 P—P P—O OO PO 键能/kJ·mol-1‎ a b c x 已知P4(g)+5O2(g)P4O10(g)　ΔH=-d kJ·mol-1,P4及P4O10的结构如图乙所示。表中x=　　　　　 kJ·mol-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ΔH=E1-E2=-234 kJ·mol-1,由此可写出反应的热化学方程式。(2)由盖斯定律知,反应Ⅲ=2×反应Ⅱ-反应Ⅰ,故ΔH3=2ΔH2-ΔH1。(3)P4(g)+5O2(g)P4O10(g)　ΔH=-d kJ·mol-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(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1‎ ‎(2)2ΔH2-ΔH1　(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℃,1.01×105 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 kJ·mol-1‎ D.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;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)　ΔH=(436 kJ·mol-1×2+249 kJ·mol-1×2-930 kJ·mol-1×2)=-490 kJ·mol-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 kJ·mol-1, C错误;图示可知,形成 1 mol H2O(g)中的化学键需放出 930 kJ 的能量,D错误。‎ ‎2.已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)‎ ΔH1=-116 kJ·mol-1‎ ‎②H2(g)+O2(g)H2O(g)‎ ΔH2=-242 kJ·mol-1‎ CO具有类似N2结构,某些化学键的键能数据如表:‎ 化学键 C—H H—H C—O H—O 键能/kJ·mol-1‎ ‎413‎ ‎436‎ ‎358‎ ‎463‎ 下列叙述正确的是 (　　)‎ A.CO键的键能为728 kJ·mol-1‎ B.可求CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的反应热ΔH C.OO键的键能为496 kJ·mol-1‎ D.H2的燃烧热为242 kJ·mol-1‎ ‎【解析】选C。由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1=-116 kJ·mol-1,焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,依据图表提供的化学键的键能计算得到:‎ ΔH1=ECO+2EH-H-3EC-H-EC-O-EH-O=ECO+2×436 kJ·mol-1-(3×413 kJ·mol-1+358 kJ·‎ mol-1+463 kJ·mol-1)=-116 kJ·mol-1,可得CO键的键能为1 072 kJ·mol-1,A错误;要求CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的反应热ΔH,利用化学键的键能计算,则需CO键的键能数据。若要利用盖斯定律计算,需要知道CO(g)+‎ O2(g)CO2(g)的反应热ΔH,要求此反应的ΔH,也需CO键的键能数据,B错误;H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH2=-242 kJ·mol-1,焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,依据图表提供的化学键的键能计算得到:ΔH2=EH-H+-2EH-O=436 kJ·‎ mol-1+EO=O-2×463 kJ·mol-1=-242 kJ·mol-1,可得OO键的键能为496 kJ·mol-1,C正确;由燃烧热的定义知,D错误。‎ ‎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.ΔH1<ΔH3‎ B.反应HC+H+H2O+CO2↑的熵增效应大于吸热效应,则其在常温下能自发进行 C.C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l)　ΔH=(ΔH1+ΔH2-ΔH3) kJ·mol-1‎ D.相同条件下,结合H+的能力:C>HC ‎【解析】选C。由①C(aq)+H+(aq)HC(aq)　ΔH1<0‎ ‎②HC(aq)+H+(aq)H2CO3(aq)　ΔH2<0‎ ‎③H2CO3(aq)H2O(l)+CO2(g)　ΔH3>0‎ 则有ΔH1<ΔH3,A项正确;HC(aq)+H+(aq)H2O(l)+CO2(g)　ΔH>0,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;①+②+③可得:C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l)　ΔH=(ΔH1+ΔH2+ΔH3) kJ·mol-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ΔH1>ΔH2‎ B.图乙表示可逆反应A(s)+3B(g)2C(g)　ΔH>0‎ C.图丙表示充满NO2气体的试管,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。ΔH1、ΔH2、ΔH3均小于零,且ΔH1=ΔH2+ΔH3,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ΔH=+88.6 kJ·mol-1。则M、N相比,较稳定的是　　　　。 ‎ ‎(2)已知CH3OH(l)的燃烧热 ΔH=-726.5 kJ·mol-1,‎ CH3OH(l)+O2(g)CO2(g) +2H2(g)‎ ΔH=-a kJ·mol-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) + 3TiO2(s)+3C(s)‎ ‎2Al2O3(s)+3TiC(s)　ΔH=-1 176 kJ·mol-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ΔH=+88.6 kJ·mol-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)通过灼热的炭层发生反应的热化学方程式为2Cl2(g) +2H2O(g) +C(s)4HCl(g) +CO2(g)　ΔH=-290 kJ·mol-1。‎ ‎(4)由4Al(s) +3TiO2(s) +3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s)　ΔH=-1 176 kJ·mol-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)　ΔH=‎ ‎-290 kJ·mol-1　(4)98 kJ ‎5.(16分) (1)下列三个反应在某密闭容器中进行:‎ 反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)‎ ΔH1=a kJ·mol-1‎ 反应②:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=b kJ·mol-1‎ 反应③:2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)　ΔH3=　　　　　 kJ·mol-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Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)‎ ΔH1=-49.58 kJ·mol-1‎ 反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)‎ ΔH2=+41.19 kJ·mol-1‎ 反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3‎ 则反应Ⅲ的ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎(3)一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定下来,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:‎ ‎①CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)‎ ΔH1=+210.5 kJ·mol-1‎ ‎②CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)‎ ΔH2=-47.3 kJ·mol-1‎ 反应:CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎【解析】(1)分析反应①和②,根据盖斯定律,由①×2+②可得2Fe(s)+O2(g)2FeO(s),则有ΔH3=2ΔH1+ΔH2=2a kJ·mol-1+b kJ·mol-1=(2a+b) kJ·mol-1。(2)分析反应Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ,根据盖斯定律,由反应Ⅰ-Ⅱ可得反应Ⅲ,则有ΔH3=ΔH1-ΔH2=(-49.58 kJ·mol-1)-(+41.19 kJ·mol-1)=-90.77 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律,由②×4-①可得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g),则有ΔH=4ΔH2-ΔH1=(-47.3 kJ·mol-1)×4-(+210.5 kJ·mol-1)=-399.7 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)(2a+b)　(2)-90.77　(3)-399.7‎