高考化学江苏专用二轮专题提升练第5讲 化学反.docx

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高考化学江苏专用二轮专题提升练第5讲化学反

第5讲　化学反应与能量

一、小题对点练

一、反应热和焓变的分析与判断

1．（2013·上海，9改编）将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。

然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。

由此可见（　　）。

A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应

B．该反应中，热能转化为产物内部的能量

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．反应的热化学方程式为NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2＋H2O　ΔH＝＋QkJ·mol－1

解析　根据醋酸逐渐凝固说明NH4HCO3与盐酸的反应是吸热反应，则A、C错误，B正确；热化学方程式的书写要标出物质的状态，D错误。

答案　B

2．（2014·深圳模拟）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，该反应的能量变化如图所示，则下列叙述正确的是（　　）。

①反应O3＋O

2O2的ΔH＝E1－E3　②反应O3＋O

2O2是放热反应　③ΔH＝ΔH1＋ΔH2　④大气层中的臭氧无法再生

A．①②B．②③

C．③④D．②④

解析　由题图可知反应O3＋O

2O2为放热反应，ΔH＝－（E2－E3）；根据盖斯定律，由第一个热化学方程式＋第二个热化学方程式可得O3＋O

2O2，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2；闪电会使反应3O2

2O3发生，即臭氧可再生。

答案　B

3．（2014·盐城调研）下列叙述正确的是（　　）。

A．同温同压下，4Al（s）＋3O2（g）

2Al2O3（s）在常温和点燃条件下的ΔH不同

B．在某反应中，当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时，该反应放热，ΔH>0

C．已知

C（s）＋

O2（g）

CO2（g）

ΔH＝－196.8kJ·mol－1，则碳的燃烧热是ΔH＝－196.8kJ·mol－1

D．已知NaOH（aq）＋HCl（aq）

NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.4kJ·mol－1，则含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的能量

解析　A项，反应热与反应条件无关；B项，反应放热时ΔH<0；C项，燃烧热所对应的可燃物的物质的量应为1mol；D项，20.0gNaOH的物质的量为0.5mol，发生中和反应放出的热量为0.5mol×57.4kJ·mol－1＝28.7kJ。

答案　D

4．（2014·苏锡常镇一调）下列关于反应过程中能量变化的说法，正确的是（　　）。

A．右图中a、b曲线可分别表示反应CH2===CH2（g）＋H2（g）―→CH3CH3（g）　ΔH<0，使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化

B．已知2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g）　ΔH1,2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH2，则ΔH1>ΔH2

C．同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同

D．在一定条件下，某可逆反应的ΔH＝＋100kJ·mol－1，则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100kJ·mol－1

解析　反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，ΔH>0，A错误；完全燃烧时释放的能量多，但是ΔH<0，则ΔH1<ΔH2，B错误；ΔH的值与反应条件无关，C错误；ΔH＝＋100kJ·mol－1，说明为吸热反应，如图：

，

Ea（正）为正反应活化能，Ea（逆）为逆反应活化能，D正确。

答案　D

5．（2014·徐宿三模）将除去氧化膜的某金属片投入一定量的稀盐酸中，产生氢气的速率与时间的关系及反应过程中能量的变化分别如图1、图2所示。

下列说法不正确的是（　　）。

A．图1中ab段说明反应放热使温度升高，反应速率加快

B．由图1可知，不同时刻溶液中的pH关系为c>b>a

C．由图2可知，无催化剂时的反应热比有催化剂时的大

D．由图2可知，有催化剂时正反应的活化能为E1＋E3－E2

解析　金属与盐酸反应，随着反应的进行，盐酸浓度降低，使反应速率减慢，是放热反应，温度升高，使反应速率加快，图1中ab段速率加快，说明反应放热使温度升高，反应速率加快，A正确；bc段主要是因为盐酸浓度减小导致速率减慢，随着反应的进行，盐酸浓度降低，酸性减小，pH增大，即c>b>a，B正确；反应热是反应物与生成物的能量差，与催化剂无关，C错误；由图2可知，有催化剂时正反应的活化能为E1＋E3－E2。

答案　D

6．[2014·浙江理综，27（3）]煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。

采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。

但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。

相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）

ΔH1＝＋218.4kJ·mol－1（反应Ⅰ）

CaSO4（s）＋4CO（g）CaS（s）＋4CO2（g）

ΔH2＝－175.6kJ·mol－1（反应Ⅱ）

假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是（　　）。

解析　反应Ⅰ吸热，产物的能量高于反应物，反应Ⅱ放热，产物的能量低于反应物；又由于反应Ⅰ速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ，则C项图符合题意。

答案　C

二、盖斯定律的应用

7．（2014·全国新课标Ⅱ，13）室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2，CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：

CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。

则下列判断正确的是（　　）。

A．ΔH2>ΔH3B．ΔH1<ΔH3

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3

解析　根据题意，可知①CuSO4·5H2O（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）＋5H2O（l）　ΔH1>0，②CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）　ΔH2<0，③CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l）　ΔH3，根据盖斯定律有①＝②＋③，则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即有ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0。

A项，由以上分析知，ΔH2<0，ΔH3>0，故有ΔH3>ΔH2，错误；B项，由于ΔH1>0，ΔH2<0，故有ΔH1<ΔH1－ΔH2＝ΔH3，正确；由以上分析ΔH3＝ΔH1－ΔH2，故C、D错误。

答案　B

8．（2014·重庆理综，6）已知：

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝akJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）ΔH＝－220kJ·mol－1H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1，则a为（　　）。

A．－332　　　　B．－118

C．＋350D．＋130

解析　①C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝akJ·mol－1

②2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－220kJ·mol－1

根据盖斯定律①×2－②得　2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋（2a＋220）kJ·mol－1

根据H—H、O===O和O—H键的键能数据，得

4×462kJ·mol－1－2×436kJ·mol－1－496kJ·mol－1＝（2a＋220）kJ·mol－1，解得a＝130，A、B、C错误；D正确。

答案　D

9．已知：

HCN（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则HCN在水溶液中电离的ΔH等于（　　）。

A．－69.4kJ·mol－1B．－45.2kJ·mol－1

C．＋45.2kJ·mol－1D．＋69.4kJ·mol－1

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即－12.1kJ·mol－1

＝ΔH2＋（－57.3kJ·mol－1）　ΔH2＝＋45.2kJ·mol－1。

答案　C

10．（2013·全国新课标Ⅱ，12）在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：

H2S（g）＋

O2（g）

SO2（g）＋H2O（g）　　　　ΔH1

2H2S（g）＋SO2（g）

S2（g）＋2H2O（g）ΔH2

H2S（g）＋

O2（g）

S（g）＋H2O（g）　　　　ΔH3

2S（g）

S2（g）　　　　ΔH4

则ΔH4的正确表达式为（　　）。

A．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

B．ΔH4＝

（3ΔH3－ΔH1－ΔH2）

C．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

D．ΔH4＝

（ΔH1－ΔH2－3ΔH3）

解析　给题中热化学方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得3S（g）

S2（g），（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3），故2S（g）

S2（g）　　ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

答案　A

二、大题冲关练

11．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，而氢气、二甲醚等都是很有发展前景的新能源。

（1）在25℃、101kPa时，1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64kJ，则表示甲烷标准燃烧热的热化学方程式是_________________________。

（2）液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝－2220.0kJ·mol－1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－565.14kJ·mol－1，试计算相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量的比值________（保留小数点后一位）。

（3）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。

已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）

ΔH＝－483.6kJ·mol－1

3H2（g）＋N2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1

计算断裂1molN≡N键需要消耗能量________kJ，氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键________（填“强”或“弱”），因此氢气与二者反应的条件不同。

（4）由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

①CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH1＝－90.1kJ·mol－1

②CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2＝－49.0kJ·mol－1

水煤气变换反应：

③CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）ΔH3＝－41.1kJ·mol　　

二甲醚合成反应：

④2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH4＝－24.5kJ·mol－1

由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为________________________。

根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：

________________________________。

解析　

（1）标准燃烧热是指101kPa下1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量。

（2）2220.0÷282.57≈7.9。

（3）3H2（g）＋N2（g）===2NH3（g）中，断裂1molN≡N键和3molH－H键，形成6molN－H键，则E（N≡N）＋3E（H－H）－6E（N－H）＝－92.4kJ·mol－1，则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），故氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键强。

（4）根据盖斯定律，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。

这是一个气体分子数减小的反应，压强增大，平衡正向移动，有利于提高反应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　强

（4）2CO（g）＋4H2（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）　ΔH＝－204.7kJ·mol－1　该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大

12．根据下列条件计算有关反应的焓变：

（1）已知：

Ti（s）＋2Cl2（g）===TiCl4（l）ΔH＝－804.2kJ·mol－1

2Na（s）＋Cl2（g）===2NaCl（s）　ΔH＝－882.0kJ·mol－1

Na（s）===Na（l）　ΔH＝＋2.6kJ·mol－1

则反应TiCl4（l）＋4Na（l）===Ti（s）＋4NaCl（s）的ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）已知下列反应数值：

反应序号

化学反应

反应热

①

Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）

ΔH1＝－26.7kJ·mol－1

②

3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）

ΔH2＝－50.8kJ·mol－1

③

Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）

ΔH3＝－36.5kJ·mol－1

④

FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g）

ΔH4

则反应④的ΔH4＝________kJ·mol－1。

解析　

（1）由已知反应得：

TiCl4（l）===Ti（s）＋2Cl2（g）　ΔH＝＋804.2kJ·mol－1①

4Na（s）＋2Cl2（g）===4NaCl（s）　ΔH＝－1764.0kJ·mol－1②

4Na（s）===4Na（l）　ΔH＝＋10.4kJ·mol－1③

根据盖斯定律，将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）根据盖斯定律，将（①×3－②－③×2）/6得：

FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g），则ΔH4＝（ΔH1×3－ΔH2－ΔH3×2）/6≈＋7.3kJ·mol－1。

答案　

（1）－970.2　

（2）＋7.3

13．氨在工农业生产中应用广泛。

在压强为30MPa时，合成氨时平衡混合气体中NH3的体积分数与温度的关系如表所示：

温度/℃

200

300

400

500

600

氨的体积分数/%

89.9

71.0

47.0

26.4

13.8

请回答下列问题：

（1）根据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的原因：

____________________________________________________________。

（2）根据图写出合成氨的热化学方程式是_____________________________。

（3）将1molN2（g）和3molH2（g）放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量________（填“大于”、“等于”或“小于”）92.2kJ，原因是________________________________

________________________________；

若加入催化剂，ΔH________（填“变大”、“不变”或“变小”）。

（4）已知分别破坏1molN≡N键、1molH－H键时需要吸收的能量为946kJ、436kJ，则破坏1molN—H键需要吸收的能量为________kJ。

（5）N2H4可视为NH3分子中的H被－NH2取代的产物。

发射卫星时以N2H4（g）为燃料、NO2为氧化剂，二者反应生成N2和H2O（g）。

已知：

N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）

ΔH1＝＋67.7kJ·mol－1

N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）

ΔH2＝－534kJ·mol－1

则1molN2H4与NO2完全反应的热化学方程式为_____________________。

解析　

（1）、

（2）见答案。

（3）合成氨的热化学方程式表示1mol氮气与3mol氢气完全反应生成2molNH3时放出92.2kJ的热量，而合成氨的反应是可逆反应，1molN2（g）和3moLH2（g）不可能完全反应生成2mol的NH3（g），故测得反应放出的热量小于92.2kJ。

（4）设破坏1molN－H键需吸收的能量为xkJ,946＋436×3－6x＝－92.2，x≈391。

（5）首先依信息[反应物为N2H4（g）和NO2（g），生成物为N2（g）和H2O（g）]写出方程式并配平得N2H4（g）＋NO2（g）===

N2（g）＋2H2O（g），依据盖斯定律可得此反应的ΔH＝ΔH2－

ΔH1＝－567.85kJ·mol－1。

答案　

（1）温度升高，氨在混合气体中的体积分数减小，平衡向吸热反应方向移动，故正反应是放热反应

（2）N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.2kJ·mol－1

（3）小于　由于该反应是可逆反应，反应物不能全部转化为生成物　不变

（4）391　（5）N2H4（g）＋NO2（g）===

N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－567.85kJ·mol－1