高考三轮冲刺专题五化学反应中的能量变化详细解析版 12页

2012年高考三轮冲刺专题五：化学反应中的能量变化（详细解析版）第I卷（选择题，共52分）一、单选题（共14题，每小题3分）1．已知在101kPa下，1g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水时，放出热量120.9kJ.则下列说法中正确的是(　　)A．氢气的燃烧热为241.8kJ/molB．1molH2O(l)具有的能量大于1molH2O(g)具有的能量C．反应的热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH＝＋483.6kJ/molD．2molH2(g)和1molO2(g)具有的能量总和大于2molH2O(g)具有的能量解析：A项，燃烧热是指生成液态水时放出的热量，而题中给出的是气态水，故不能得出燃烧热的数据；B项，气态水所具有的能量大于液态水所具有的能量；C项，氢气燃烧时放热，ΔH的值应为负值；D项，放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，故正确．答案：D2．下列变化中一定为放热反应的是(　　)A．N2(g)＋O2(g)===2NO(g)；ΔH＝＋182.6kJ/molB．H2O(g)===H2O(l)；ΔH＝－44.0kJ/molC．形成化学键过程中放出256.6kJ能量的化学反应D．能量变化如图所示的化学反应解析：ΔH为正值，说明该反应为吸热反应，A项错误；由水蒸气变为液态水，不属于化学反应，是物理变化，B项错误；化学反应过程中反应物的化学键断裂需吸收能量，题中仅知形成化学键过程中放出256.6kJ能量，不一定为放热反应，C项错误；从图中可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，D项正确．答案：D3．一些烷烃的燃烧热如下表：化合物燃烧热(kJ/mol)化合物燃烧热(kJ/mol)甲烷890.3正丁烷2878.0第12页 乙烷1560.8异丁烷2869.6丙烷2221.52－甲基丁烷3531.3下列表达正确的是(　　)A．乙烷燃烧的热化学方程式为：2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(g)；ΔH＝－1560.8kJ/molB．稳定性：正丁烷＞异丁烷C．正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ/molD．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多解析：选项A，所给的热化学方程式中H2O为非稳定的气态，且ΔH值也与化学计量数不符，错误．选项B，等物质的量的正丁烷燃烧释放出的热量大于异丁烷，说明正丁烷具有的总能量大于异丁烷，所以异丁烷的稳定性大于正丁烷．选项C，根据正丁烷的燃烧热大于异丁烷，推知正戊烷的燃烧热大于2－甲基丁烷的燃烧热，即大于3531.3kJ/mol.选项D，相同质量的烷烃，氢的质量分数越大，燃烧放出的热量越多．答案：C4．已知反应：①101kPa时，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH＝－483.6kJ/mol②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)；ΔH＝－57.3kJ/mol又知由H2和O2反应生成1mol液态水比生成1mol气态水多放出44kJ热量．下列结论中正确的是(　　)A．H2的燃烧热为285.8kJ/molB．H2和O2反应生成液态水时的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；ΔH＝－571.6kJ/molC．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJD．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量解析：燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，故氢气的燃烧热为(483.6×＋44.0)kJ/mol，即285.8kJ/mol，A项正确；B项的热化学方程式应为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；ΔH＝－285.8kJ/mol，B项错误；中和热单位应为kJ/mol，故C错误；醋酸为弱酸，电离时要吸收热量，则最终放出的热量将小于57.3kJ，D项错误．答案：A第12页 5．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1kJ/mol；HCl(aq)与NaOH反应的ΔH＝－55.6kJ/mol.则HCN在水溶液电离的ΔH等于(　　)A．－67.7kJ/molB．－43.5kJ/molC．＋43.5kJ/molD．＋67.7kJ/mol解析：根据盖斯定律，将HCN与NaOH的反应设计为以下两步：　则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝－12.1kJ/mol＝ΔH2＋(－55.6kJ/mol)ΔH2＝＋43.5kJ/mol.答案：C6．强酸和强碱在稀溶液里反应的热化学方程式可表示为：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)；ΔH＝－57.3kJ/mol已知：CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)；ΔH＝－Q1kJ/molHNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)；ΔH＝－Q2kJ/mol上述均系在溶液中进行的反应，Q1、Q2的关系正确的是(　　)A．Q1＝Q2＝57.3B．Q1＞Q2＞57.3C．Q1＜Q2＝57.3D．无法确定解析：中和热表示的是强酸与强碱的稀溶液反应生成1molH2O(g)所释放出的热量，而第一个反应中CH3COOH为弱酸，电离时要吸热，所以反应放出的热量小于57.3kJ，C项正确．答案：C7．下列热化学方程式中ΔH的绝对值能表示可燃物燃烧热的是(　　)A．CO(g)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH＝－283.0kJ/molB．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802.3kJ/mol；C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)；第12页 ΔH＝－571.6kJ/molD．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)；ΔH＝－184.6kJ/mol解析：燃烧热概念中的两个关键点是：①以1mol可燃物为标准，②产物为稳定的氧化物；B项H2O(g)相对H2O(l)不稳定；C项不以1molH2为标准；D项，没有生成稳定的氧化物．答案：A8．在298K时，某密闭容器在催化剂存在时，进行合成氨反应，其热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.4kJ/mol，在该条件下，下列叙述正确的是(　　)A．1mol氮气和3mol氢气反应放出热量为92.4kJB．1mol氮气和3mol氢气反应吸收的热量为92.4kJC．相同条件下，1L氮气与3L氢气的能量总和大于2L氨气的能量D．2mol氨气分解吸收热量大于92.4kJ解析：合成氨反应为放热反应，选项B错误；可逆反应不能进行彻底，A、D项错误．答案：C9．氯原子对O3的分解有催化作用：O3＋Cl===ClO＋O2　ΔH1，ClO＋O===Cl＋O2　ΔH2，大气臭氧层的分解反应是O3＋O===2O2　ΔH，该反应的能量变化示意图如图所示，下列叙述中正确的是(　　)A．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E1－E3B．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E2－E3C．O3＋O===2O2是吸热反应D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2解析：O3＋O的总能量高于2O2的总能量，故反应O3＋O===2CO2为放热反应，ΔH＜0；此反应的ΔH＝E3－E2，选项A、B、C均错误；根据题目的反应，结合盖斯定律可得ΔH＝Δ第12页 H1＋ΔH2.答案：D10．已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝－72kJ/mol，蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ，其他数据如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/Kj436a369则表中a为(　　)A．404　　　　　　　　B．260C．230D．200解析：1molH2(g)与1molBr2(g)完全反应生成2molHBr(g)的ΔH1＝－(369×2－436－a)＝－(302－a)kJ/mol则ΔH＝ΔH2＋ΔH1即－72kJ/mol＝＋30kJ/mol＋[－(302－a)kJ/mol]＝30kJ/mol－302kJ/mol＋aa＝200答案：D11．生活中到处都有化学知识，家用消毒柜常用臭氧(O3)消毒，已知在消毒过程中，通过放电发生如下反应：3O2(g)===2O3(g)；ΔH＝＋144.8kJ/mol.下列说法正确的是(　　)A．O2和O3互为同分异构体B．O2在任何条件下均能转化为O3C．O2比O3稳定D．为防止植物油等食物被细菌污染，可将其放入家用消毒柜消毒解析：由热化学方程式可知，O3的能量高于O2，故O2比O3稳定；O2和O3互为同素异形体；植物油中含有碳碳双键，放在家用消毒柜中易被O3氧化而变质．答案：C第12页 12．在298K、100kPa时，已知：①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2解析：根据盖斯定律：将①＋②×2可得反应③即ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3答案：A13．将1gH2和4gO2混合点燃，充分反应，放出71.45kJ热量，同样条件下1molH2在O2中完全燃烧放出的热量是(　　)A．71.45kJB．142.9kJC．571.6kJD．285.8kJ解析：1gH2和4gO2反应时，H2剩余，实际参加反应的H2为0.5g，因此，1molH2在O2中完全燃烧放出的热量为71.45kJ×4＝285.8kJ.答案：D14．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是(　　)A．碳酸钙受热分解　　　　　　B．乙醇燃烧C．铝粉与氧化铁粉末反应D．氧化钙溶于水解析：生成物总能量高于反应物总能量的化学反应为吸热反应．B、C、D项为放热反应，A为吸热反应．答案：A第II卷（非选择题，共48分）15．（8分）能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料．(1)在25℃、101kPa时，16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ，则CH4燃烧的热化学方程式是______________________________________________________．(2)已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)；第12页 ΔH＝－437.3kJ/molH2(g)＋O2(g)===H2O(g)；ΔH＝－285.8kJ/molCO(g)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH＝－283.0kJ/mol则煤的气化主要反应的热化学方程式是：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝________kJ/mol.解析：(1)根据提供信息，1mol甲烷完全燃烧生成液态水放出890.31kJ的热量，因此其热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－890.31kJ/mol.(2)设提供的三个反应分别为①、②、③，根据盖斯定律，由①－②－③得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，因此该反应的ΔH＝－437.3kJ/mol－(－285.8kJ/mol)－(－283.0kJ/mol)＝＋131.5kJ/mol.答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝－890.31kJ/mol　(2)＋131.516．（8分）(1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和水，已知室温下1g甲硅烷自燃放出热量44.6kJ，其热化学方程式是________________________________________________________________________________________.(2)13gC2H2(g)完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出650kJ热量，则表示C2H2(g)燃烧热的热化学方程式为______________________________________________________________.解析：(1)1mol甲硅烷(SiH4)自燃放出的热量为44.6kJ×32＝1427.2kJ，故甲硅烷自燃的热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)；ΔH＝－1427.2kJ/mol.(2)n(C2H2)＝＝0.5mol，则1molC2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出的热量为＝1300kJ.答案：(1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)；ΔH＝－1427.2kJ/mol(2)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)；ΔH＝－1300kJ/mol17．（8分）某实验小组用0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/LH2SO4溶液进行中和热的测定．Ⅰ.配制0.50mol/LNaOH溶液(1)若实验中大约要使用245mLNaOH溶液，则至少需要称量NaOH固体________g.(2)从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器(填序号)________．第12页 Ⅱ.测定中和热的实验装置如图所示(1)写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式(中和热数值为57.3kJ/mol)：________________________________________________________________________.(2)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸进行实验，实验数据如下表．①请填写下表中的空白：　　温度实验次数　起始温度t1/℃终止温度t2/℃平均温度差(t2－t1)/℃H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4②近似认为0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/LH2SO4溶液的密度都是1g/cm3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)．则中和热ΔH＝________(取小数点后一位)．③上述实验结果的数值与57.3kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)________．a．实验装置保温、隔热效果差b．在量取NaOH溶液的体积时仰视读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度第12页 解析：Ⅱ.(1)根据中和热定义和热化学方程式的书写原则可得：H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)；ΔH＝－57.3kJ/mol.(2)1、2、3、4次实验的温度差分别为4.0℃、6.1℃、3.9℃、4.1℃，与其他三组数据相比，6.1℃较大，舍去．其余三次温度差的平均值为4.0℃.0.5mol/LH2SO4(aq)和0.5mol/LNaOH(aq)的密度为1g/cm3，故m(H2SO4)＝ρ(H2SO4)·V(H2SO4)＝1g/mL×30mL＝30g，m(NaOH)＝ρ(NaOH)·V(NaOH)＝1g/mL×50mL＝50g．中和后生成的溶液为稀溶液，其比热容c＝4.18J/(g·℃)，由此可以计算出30mLH2SO4(aq)和50mLNaOH(aq)发生反应时放出的热量为：Q放＝[m(NaOH)＋m(H2SO4)]·c·(t2－t1)，中和热为生成1molH2O(l)时放出的热量，ΔH＝－×10－3kJ/mol＝－53.5kJ/mol.答案：Ⅰ.(1)5.0　(2)abe　Ⅱ.(1)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)＝Na2SO4(aq)＋H2O(l)；ΔH＝－57.3kJ/mol(2)①4.0　②－53.5kJ/mol　③acd18．（8分）工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)．下图表示该反应进行过程中的能量变化．(1)曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂时的能量变化，该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应．写出该反应的热化学方程式____________________________________________________________________________________.(2)选择适宜的催化剂________(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热．解析：(1)反应物的总能量(1molCO＋2molH2)大于生成物的总能量(1molCH3OH)，故该反应为放热反应．能量差值为510kJ/mol－419kJ/mol＝91kJ/mol则反应的热化学方程式为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)；ΔH＝－91kJ/mol.第12页 (2)从图中可知，曲线b和曲线a中反应物总能量与生成物总能量的差值不变．即催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应热．答案：(1)放热　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)；ΔH＝－91kJ/mol(2)不能19．（8分）通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能．已知部分化学键的键能如下：化学键N—HN—NO==ONNO—H键能(kJ/mol)386167498946460(1)发射神舟飞船的长征火箭用了肼(N2H4，气态)为燃料，若它在氧气(气态)中燃烧，生成N2(气态)和H2O(液态).1mol肼完全燃烧时放出的热量为________．(2)为了提高肼(N2H4)燃烧过程中释放的能量，常用二氧化氮作氧化剂代替氧气，这两者反应生成氮气和水蒸气．且：①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)；ΔH1＝＋67.7kJ/mol②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)；ΔH2＝－534kJ/mol试写出肼和NO2完全反应的热化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)根据题意，肼燃烧时发生反应为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)；故ΔH＝[(386×4＋167)＋498]－(946＋2×2×460)＝－577kJ/mol，即1mol肼完全燃烧时放出的热量为577kJ.(2)根据题意，要求计算下列反应的反应热：③N2H4(g)＋NO2(g)===3/2N2(g)＋2H2O(g)；ΔH3.根据盖斯定律，一个反应的反应热的大小仅与其始态和终态有关，而与其过程无关，则存在：③＝②－①÷2，即：ΔH3＝ΔH2－ΔH1÷2＝－567.85kJ/mol.答案：(1)577kJ(2)N2H4(g)＋NO2(g)===3/2N2(g)＋2H2O(g)；ΔH3＝－567.85kJ/mol20．（8分）将煤转化为水煤气的方法是通过化学高温方法将煤转化为洁净燃料的方法之一．煤转化为水煤气的主要反应为：C＋H2O(g)CO＋H2.有关物质的燃烧热数据如下表所示：物质CH2COΔH/kJ·mol－393.5－285.8－283.0第12页 －1已知：1molH2O(g)转化为1molH2O(l)放出44.0kJ的热量．回答下列问题：(1)写出C完全燃烧的热化学方程式：_________________________________________.(2)写出煤转化为水煤气的主要反应的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)现以H2或CO为燃料来提供热能，你认为应该选择________，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)由表格中C的燃烧热的数据可书写出C完全燃烧生成CO2的热化学方程式．(2)依据C、H2、CO的燃烧热，书写热化学方程式．①C(s)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；ΔH2＝－285.8kJ·mol－1③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH3＝－283.0kJ·mol－1④H2O(g)===H2O(l)；ΔH4＝－44kJ·mol－1由①－②－③＋④得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＋ΔH4＝－393.5kJ·mol－1－(－285.8kJ·mol－1)－(－283.0kJ·mol－1)＋(－44kJ·mol－1)＝＋131.3kJ·mol－1(3)此小题为开放性试题，可以从等质量H2和CO完全燃烧放热多少的角度选择H2，也可以从生产成本的角度选择CO.答案：(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH＝－393.5kJ·mol－1(2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；ΔH＝＋131.3kJ·mol－1第12页 (3)H2　等质量的H2完全燃烧放出的热量比CO多，且H2的燃烧产物为H2O，对环境无影响CO　生产H2的成本比生产CO的成本高第12页