高考化学教材回归练习必修化学反应与能量的变化 10页

6-1 化学反应与能量的变化 一、选择题 1．下列各图中表示热化学方程式 A(g)＋B(g)===C(g)＋D(l) ΔH<0 的是(E 表示能量)( ) 解析：ΔH<0，该反应是放热反应，即生成物的总能量比反应物的总能量小，并且反应的发生需要一 定的活化能，所以 B 项正确。 答案：B 2．(2012·大纲全国理综)反应 A＋B→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH<0)。下 列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( ) 解析：①A＋B→X ΔH>0，X 具有的能量大于 A、B 能量总和，A、C 错误，②X→C ΔH<0，A＋ B→C ΔH<0，C 具有的能量小于 X 具有的能量，也小于 A、B 能量总和，D 正确，B 错误。 答案：D 3．(2012·重庆理综)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂 1mol 化学键所需的能量(kJ) N≡N 为 942、O===O 为 500、N—N 为 154，则断裂 1mol N—H 键所需的能量(kJ) 是( ) A．194 B．391 C．516 D．658 解析：由题中的图像可以看出断裂 1mol N2H4(g)和 1mol O2(g)中的化学键所要吸收的能量为：2 752kJ －534kJ＝2 218kJ 设断裂 1mol N—H 键所需的能量为 x 则：154kJ＋4x＋500kJ＝(2 752－534)kJ 解得 x＝391kJ 答案：B 4．(2012·上海闵行二模)已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH1＝－566kJ·mol－1 Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋1 2O2(g) ΔH2＝－226kJ·mol－1。 根据以上判断，下列说法正确的是( ) A．CO 的燃烧热为 283kJ B．2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH3>－452kJ·mol－1 C．下图可表示由 CO 生成 CO2 的反应过程和能量关系 D．CO(g)与 Na2O2(s)反应放出 509kJ 热量时，电子转移数约为 6.02×1023 解析：A 错，燃烧热的单位是 kJ·mol－1。由盖斯定律及 CO2(s)===CO2(g) ΔH>0 可知 B 项正确。C 项 未标注物质的化学计量数。D 中当反应放出 509kJ 热量时，参加反应的 CO 为 1mol，电子转移数约为 2×6.02×1023。 答案：B 5．(2011·临沂质检)如下图所示是 298k 时，N2 与 H2 反应过程中能量变化的曲线图，下列叙述正确的 是( ) A．该反应的热化学方程式为：N2＋3H2 2NH3 ΔH＝－92kJ/mol B．a 曲线是加入催化剂时的能量变化曲线 C．加入催化剂，该化学反应的反应热改变 D．在温度、体积一定的条件下，通入 1mol N2 和 3mol H2 反应后放出的热量为 Q1kJ，若通入 2mol N2 和 6mol H2 反应后放出的热量为 Q2kJ，则 184>Q2>2Q1 解析：热化学方程式中，必须注明各物质的状态，A 错误；该反应为可逆反应，反应不能进行完全， 故通入 2mol N2 和 6mol H2 反应后不可能生成 4mol NH3，放出的热量少于 184kJ，压强越小反应进行的程 度越小，即平衡向逆反应方向移动，在同一容器中充入 1mol N2 和 3mol H2 反应后放出的热量小于前者的 一半，D 正确；加入催化剂可以降低活化能，使反应速率增大，但不会改变反应热，B、C 错误。 答案：D 6．已知反应：①101kPa 时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221kJ·mol－1 ②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3kJ·mol－1 ③红磷的化学式为 P，白磷的化学式为 P4，已知 P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH＝－3093.2kJ·mol－1,4P(s) ＋5O2(g)===P4O10(s) ΔH＝－2954.0kJ·mol－1 下列结论正确的是( ) A．由于红磷转化为白磷是放热反应，等质量的红磷能量比白磷低 B．碳的燃烧热大于 110.5kJ·mol－1 C．稀硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为－57.3kJ·mol－1 D．稀醋酸与稀 NaOH 溶液反应生成 1mol 水，放出 57.3kJ 热量 解析：由题给白磷和红磷燃烧的热化学方程式可得： 4P(s)===P4(s) ΔH＝＋139.2kJ·mol－1，说明红磷转化为白磷是吸热反应，因此等质量的红磷能量比白 磷低，A 项错误；1mol C 不完全燃烧生成 CO 放出热量221 kJ 2 ＝110.5kJ,1mol C 完全燃烧生成 CO2 放出热 量要大于 110.5kJ，即 C 的燃烧热大于 110.5kJ·mol－1，B 项正确；稀硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为 57.3kJ·mol－1 或中和热为ΔH＝－57.3kJ·mol－1，C 项错误；稀醋酸是弱酸，与 NaOH 溶液中和生成 1mol 水 时放出的热量小于 57.3kJ，D 项错误。 答案：B 7．已知 H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g) ΔH＝－72kJ/mol，蒸发 1mol Br2(l)需要吸收的能量为 30kJ，其他的 相关数据如下表： H2(g) Br2(g) HBr(g) 1mol 分子中的化学键断裂时需要 吸收的能量/kJ 436 a 369 则表中 a 为( ) A．404 B．260 C．230 D．200 解析：由 H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g) ΔH＝－72kJ/mol① Br2(l)===Br2(g) ΔH＝＋30kJ/mol② ①－②得 H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝－102kJ/mol 由 436kJ/mol＋a－369kJ/mol×2＝－102kJ/mol 得 a＝200kJ/mol。 答案：D 8．已知键能是指常温常压下拆开 1mol 理想气体分子 AB 需要吸收的能量。下表是某些共价键的键能： 共价键 键能 /kJ·mol－1 共价键 键能 /kJ·mol－1 共价键 键能 /kJ·mol－1 H—H 436 H—Br 366 Cl—Cl 243 H—O 463 H—I 298 Br—Br 193 H—Cl 432 O===O 496 I—I 151 根据上述表格中的数据，下列表述正确的是( ) A．H2O 中含有两个 O—H 共价键，故用氢气与氧气合成 1mol H2O 放出的能量为 926kJ B．用单质合成 1mol H—Cl 所放出的能量小于合成 1mol H—Br 所放出的能量 C．当用表中卤素单质与氢气合成卤化氢时，所有的反应都是放热反应 D．合成溴化氢的热化学方程式为：H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝－103kJ·mol－1 解析：合成 1mol H2O 需要 1mol H2 和 0.5mol O2，故该过程放出的能量为 2×463kJ·mol－1×1mol－ 436kJ·mol－1×1mol－496kJ·mol－1×0.5mol＝＋242kJ，A 错；通过计算可得合成 1mol H—Cl 所放出的能量 大于合成 1mol H—Br 所放出的能量，分别为 92.5kJ、51.5kJ，B 错。 答案：CD 9．(2012·山东临沂二模)肼(N2H4)是火箭发动机的燃料，它与 N2O4 反应时，N2O4 为氧化剂，生成氮气 和水蒸气。已知：N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH1＝＋8.7kJ·mol－1；N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2 ＝－534.0kJ·mol－1，下列表示肼跟 N2O4 反应的热化学方程式，正确的是( ) A．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－542.7kJ·mol－1 B．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 059.3kJ·mol－1 C．2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 076.7kJ·mol－1 D．N2H4(g)＋1 2N2O4(g)===3 2N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 076.7kJ·mol－1 解析：N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g) ΔH1＝＋8.7kJ·mol－1①， N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534.0kJ·mol－1②， 将热化学方程式②×2－①就可以得到肼与 N2O4 反应的热化学方程式，则ΔH＝－534.0kJ·mol－1×2－ 8.7kJ·mol－1＝－1 076.7kJ·mol－1，选项 C 正确。 答案：C 10．(2012·河北石家庄高三一检)已知下列热化学方程式： Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－24.8kJ·mol－1 Fe2O3(s)＋1 3CO(g)===2 3Fe3O4(s)＋1 3CO2(g) ΔH＝－15.73kJ·mol－1 Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋640.4kJ·mol－1 则 14g CO 气体还原足量 FeO 固体得到 Fe 固体和 CO2 气体时对应的ΔH 约为( ) A．－218kJ·mol－1 B．－109 kJ·mol－1 C．＋218kJ·mol－1 D．＋109kJ·mol－1 解析：该问题可以转化为 1 2CO(g)＋1 2FeO(s)===1 2Fe(s)＋1 2CO2(g) ΔH＝？所以应用盖斯定律，若把已知 给出的 3 个热化学方程式按照顺序编号为①②③，那么[(①－②)×3 2 －③]×1 6 即可。 答案：B 11．(2012·广东天河二模)25℃、101kPa 下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH＝－393.5kJ·mol －1、ΔH＝－285.8kJ·mol－1、ΔH＝－890.3kJ·mol－1、ΔH＝－2 800kJ·mol－1，则下列热化学方程式正确的是 ( ) A．C(s)＋1 2O2(g)===CO(g) ΔH＝－393.5kJ·mol－1 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1 C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3kJ·mol－1 D.1 2C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 400kJ·mol－1 解析：注意反应物，生成物的状态与反应热的关系。 答案：B 12．(2011·重庆高考)SF6 是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在 S－F 键。已知：1mol S(s)转化为 气态硫原子吸收能量 280kJ，断裂 1molF－F、S－F 键需吸收的能量分别为 160kJ、330kJ，则 S(s)＋ 3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH 为( ) A．－1 780kJ/mol B．－1 220kJ/mol C．－450kJ/mol D．＋430kJ/mol 解析：ΔH＝280kJ·mol－1＋160kJ·mol－1×3－330kJ·mol－1×6＝－1 220kJ·mol－1。 答案：B 13．已知：(1)H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(g) ΔH1＝akJ/mol (2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2＝bkJ/mol (3)H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(l) ΔH3＝ckJ/mol (4)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH4＝dkJ/mol 下列关系式中正确的是( ) A．ad>0 C．2a＝b<0 D．2c＝d>0 解析：H2 的燃烧是放热反应，B、D 错。考虑到水的状态及ΔH<0，故 a>c，A 错。ΔH 与方程式中各 物质的化学计量数成正比，故 2a＝b<0。 答案：C 14．(2011·福建龙岩一模)C(石墨)在高温、高压及催化剂存在的条件下能转化为 C(金刚石)，该反应为 吸热反应，由此可知( ) A．石墨比金刚石稳定 B．石墨总能量比等质量的金刚石高 C．该变化属于物理变化 D．该反应的焓变ΔH<0 解析：判断本题各个说法正误的依据是：物质的能量状态越高，越不稳定。据题意石墨转化为金刚石 为吸热反应，则表明石墨能量状态低，更稳定，A 正确；B 错；石墨、金刚石是两种不同的物质，其转化 属于化学变化，C 错；吸热反应的焓变表示应为ΔH>0，D 错。 答案：A 15．(2011·湖南三十二校联考)下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( ) A．氢气的燃烧热为 285.8kJ/mol，则水电解的热化学方程式为： 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋285.8kJ/mol B．1mol 甲烷完全燃烧生成 CO2 和 H2O(l) 时放出 890kJ 热量，它的热化学方程式为：1/2CH4(g)＋ O2(g)===1/2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－445kJ/mol C．已知 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221kJ/mol，则 C 的燃烧热为 110.5kJ/mol D．HF 与 NaOH 溶液反应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3kJ/mol 解析：燃烧热的概念是：在 101kPa 时，1mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，而 这里水电解的热化学方程式中生成 2mol H2，则ΔH＝＋571.6kJ/mol，A 选项错；热化学方程式中热量值要 与方程式中反应物的物质的量成比例，这里 1mol 甲烷完全燃烧放出 890kJ 热量，1 2mol CH4 完全燃烧放出 445kJ 的热量，B 选项正确；C 选项中碳燃烧生成 CO，不是稳定的氧化物，应该为 CO2，C 选项错；由于 HF 是弱酸，不完全电离，在与 NaOH 反应时，发生电离而吸热，则最终放出的热量小于 57.3kJ，D 选项 错。 答案：B 二、非选择题 16．(2012·山东济南一模)硝酸是一种重要的化工原料，工业上一般以氨气为原料来制备硝酸。请回答： (1)氨气催化氧化的化学方程式为_________________________ _______________________________________________。 (2)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为 氮气和水，反应机理为： ①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574kJ·mol－1 ②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160kJ·mol－1 则甲烷直接将 NO2 还原为 N2 的热化学方程式为 ___________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________。 解析：根据盖斯定律将(①＋②)×1 2 得 CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867kJ·mol －1。 答案：(1)4NH3＋5O2 ===== 催化剂 △ 4NO＋6H2O (2)CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867kJ·mol－1 17．水煤气(主要成分 CO、H2)是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得。已知： ①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ/mol ②C(s)＋1 2O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5kJ/mol ③CO(g)＋1 2O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0kJ/mol ④H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8kJ/mol ⑤H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.5kJ/mol (1)将 2.4g 炭转化为水煤气，再完全燃烧，整个过程放出的热量为________kJ。 (2)由 CO、H2 在一定条件下获得汽油的替代品——甲醇，甲醇的燃烧热为 726.5kJ/mol，试写出由 CO、 H2 生成甲醇的热化学方程式________________________________________________________ ________________。 解析：(1)因始态为 C(s)，终态为 CO2(g)，由盖斯定律可知焓变与 0.2mol C(s)转化为 CO2(g)的焓变相 同。由②＋③可得 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5kJ/mol，故 2.4g 炭在此过程放出热量为 78.7kJ。(2) 根据甲醇的燃烧热可得热化学方程式⑥CH3OH(l)＋3 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.5kJ/mol，③＋ ⑤×2－⑥得 CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－128.1kJ/mol 答案：(1)78.7 (2)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－128.1kJ/mol 18．化学键的键能是指气态原子间形成 1mol 化学键时释放的能量。如 H(g)＋I(g)===HI(g) ΔH＝－ 297kJ/mol，即 H—I 键的键能为 297kJ/mol，也可以理解为破坏 1mol H—I 键需要吸收 297kJ 的能量。一个 化学反应一般有旧化学键的断裂和新化学键的形成。 如下表是一些键能数据(kJ/mol)： 键能(kJ/mol) 键能 (kJ/mol) 键能(kJ/mol) 键能(kJ/mol) H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 464 S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 347 C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 回答下列问题： (1)由表中数据能否得出这样的结论：①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)________(填 “能”或“不能”)；②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固________(填“能”或“不能”)；能否由 数据找出一些规律，请写出一条：__________________ ________________________________________________________________________；试预测 C－Br 键的键 能范围：________________