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2022届高考化学一轮复习 课时练19 化学反应的热效应鲁科版

2022届高考化学一轮复习 课时练19 化学反应的热效应鲁科版

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- 10 -

化学反应的热效应
基础巩固
1.已知2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)为放热反应,对该反应的下列说法正确的是(　　)
A.因该反应为放热反应,故不加热就可发生
B.相同条件下,2 mol H2(g)的能量或1 mol CO(g)的能量一定高于1 mol CH3OH(g)的能量
C.相同条件下,反应物2 mol H2(g)和1 mol CO(g)的总能量一定高于生成物1 mol CH3OH(g)的总能量
D.达到平衡时,CO的浓度与CH3OH的浓度一定相等
2.

某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.改变催化剂,可改变该反应的活化能
B.该反应为吸热反应,热效应等于ΔH
C.反应过程a一定有催化剂参与
D.b中反应的活化能等于E1+E2
3.“钙基固硫”是将煤中的硫元素以CaSO4的形式固定脱硫,而煤炭燃烧过程中产生的CO又会发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,导致脱硫效率降低。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(　　)
反应Ⅰ:CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH1=+218.4 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)
ΔH2=-175.6 kJ·mol-1

4.(2020河北邯郸教学质量检测)工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。化学原理为CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)　ΔH。已知几种共价键的键能如下表所示:
化学键
C—H
CC
H—O
C—C
C—O
键能/(kJ·mol-1)
413
615
463
348
351

下列说法中错误的是(　　)
A.上述合成乙醇的反应是加成反应
B.相同时间段内,反应中用三种物质表示的反应速率相等
C.碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍
D.上述反应式中,ΔH=-96 kJ·mol-1
5.(2020河南开封模拟)已知室温下,将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,则下列能量转化关系的判断不正确的是(　　)

A.ΔH1>0　　　　　　B.ΔH2>ΔH3
C.ΔH3>ΔH1 D.ΔH2=ΔH1+ΔH3
6.(2020广西桂林质检)氢卤酸的能量关系如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.已知HF气体溶于水放热,则HF的ΔH1>0
B.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的小
C.相同条件下,HCl的ΔH3+ΔH4比HI的大
D.一定条件下,气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量,则该条件下ΔH2=-a kJ·mol-1
7.(2020四川成都模拟)(1)已知C(s,石墨)C(s,金刚石)　ΔH>0,则稳定性:金刚石　　　　　(填“>”或“<”)石墨。 
(2)已知:2C(s)+2O2(g)2CO2(g)　ΔH1
2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2
则ΔH1　　　　(填“>”或“<”)ΔH2。 
(3)火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作为燃料,四氧化二氮作为氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。已知:
①N2(g)+2O2(g)N2O4(g)　ΔH=+10.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-543 kJ·mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)25 ℃、101 kPa时,14 g CO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3 kJ的热量,则CO的燃烧热为ΔH=　　　　。 
(5)0.50 L 2.00 mol·L-1H2SO4溶液与2.10 L 1.00 mol·L-1 KOH溶液完全反应,放出114.6 kJ热量,该反应的中和热ΔH=　　　　。 
(6)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　。 
能力提升
8.(2020湖南衡阳摸底)中国学者在水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH]中攻克了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题,该过程是基于双功能(能吸附不同粒子)催化剂催化实现的。反应过程示意图如下:

下列说法正确的是(　　)
A.过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程
B.过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2
C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
D.图示过程中的H2O均参与了反应过程
9.(2020山东模拟)热催化合成氨面临的问题是釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了Ti-H-Fe双温区催化剂(Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是(　　)

A.①为N≡N的断裂过程
B.①②③在低温区发生,④⑤在高温区发生
C.④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程
D.使用Ti-H-Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应
10.已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH1
3H2(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3H2O(g)　ΔH2
2Fe(s)+32O2(g)Fe2O3(s)　ΔH3
2Al(s)+32O2(g)Al2O3(s)　ΔH4
2Al(s)+Fe2O3(s)Al2O3(s)+2Fe(s)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)
A.ΔH1<0,ΔH3>0
B.ΔH5<0,ΔH4<ΔH3
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
11.根据已知信息,按要求写出指定反应的热化学方程式。
(1)LiH可作飞船的燃料,已知下列反应:
①2Li(s)+H2(g)2LiH(s)　ΔH=-182 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-572 kJ·mol-1
③4Li(s)+O2(g)2Li2O(s)　ΔH=-1 196 kJ·mol-1
试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)工业上制取硝酸铵的流程图如下所示:
NH3NONO2HNO3NH4NO3
已知:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 745.2 kJ·mol-1;
6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 925.2 kJ·mol-1。
则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)饮用水中的NO3-主要来自于NH4+。已知在微生物的作用下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。两步反应的能量变化示意图如下:

1 mol NH4+全部被氧化成NO3-的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 
拓展深化
12.(1)(2020河北沧州质检节选)甲醛(HCHO)俗称蚁醛,是一种重要的有机原料。利用甲醇(CH3OH)制备甲醛的两种方法如下:
脱氢法:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)　ΔH1=+92.09 kJ·mol-1
氧化法:CH3OH(g)+12O2(g)HCHO(g)+H2O(g)　ΔH2
已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH3=-483.64 kJ·mol-1 ,则ΔH2=　　　　　　。 
(2)(2020广东梅州质检节选)全国范围内的雾霾天气严重影响了人们的身体健康,环境问题越来越受到人们的重视。处理大气中的污染物,打响“蓝天白云”保卫战是当前的重要课题。汽车尾气中含有较多的NOx和CO,两种气体均会使人体中毒。可以利用如下化学方法将其转化为无毒无害的物质。
①已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-564 kJ·mol-1
请写出把汽车尾气转化为无毒无害物质的热化学方程式:　。 
②工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:
方式A:CH3OH*CH3O*+H*　Ea=+103.1 kJ·mol-1
方式B:CH3OH*CH3*+OH*　Eb=+249.3 kJ·mol-1
由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为　　　　　　(填“A”或“B”)。 
③如图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。

该历程中,放热最多的步骤的方程式为　　　　　　　　　。 

课时规范练19　化学反应的热效应
1.C　A项,放热反应与反应条件无关,放热反应也可能需要加热才发生,错误;物质的能量与状态有关,由放热反应可知,相同条件下,2molH2(g)的能量与1molCO(g)的能量之和一定高于1molCH3OH(g)的能量,B错误、C正确;D项,反应达到平衡时,各物质的浓度不变,浓度是否相等与起始量、转化率有关,错误。
2.A　E1、E2分别代表反应过程中两步反应的活化能,不同的催化剂,反应的活化能不同,故A正确;反应物能量高于生成物,反应为放热反应,ΔH=生成物能量-反应物能量,故B错误;b中使用了催化剂,故C错误;b中反应的活化能为E1,故D错误。
3.A　反应Ⅰ为吸热反应,说明反应Ⅰ生成物的总能量比反应物的总能量高,排除B、C选项;反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则说明反应Ⅰ的活化能较小,反应Ⅱ的活化能较大,排除D选项,选项A正确。
4.D　题给反应式的ΔH=615kJ·mol-1+413kJ·mol-1×4+463kJ·mol-1×2-348kJ·mol-1-413kJ·mol-1×5-463kJ·mol-1-351kJ·mol-1=-34kJ·mol-1,D项错误。
5.C　A项,CuSO4·5H2O(s)受热分解生成CuSO4(s),为吸热反应,ΔH1>0,正确;B项,根据题意可知,ΔH2>0,ΔH3<0,则ΔH2>ΔH3,正确;C项,ΔH3<0,ΔH1>0,则ΔH3<ΔH1,错误;D项,根据盖斯定律可知:ΔH2=ΔH1+ΔH3,正确。
6.A　已知HF气体溶于水放热,则HF气体溶于水的逆过程吸热,即HF的ΔH1>0,A项正确;由于HCl比HBr稳定,所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大,B项错误;ΔH3+ΔH4代表H(g)H+(aq)的焓变,与是HCl还是HI无关,C项错误;一定条件下,气态原子生成1molH—X键放出akJ能量,则断开1molH—X键形成气态原子吸收akJ的能量,即为ΔH2=+akJ·mol-1,D项错误。
7.答案(1)<　(2)<
(3)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 096.7 kJ·mol-1
(4)-282.6 kJ·mol-1
(5)-57.3 kJ·mol-1
(6)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1
解析:(1)已知C(s,石墨)C(s,金刚石)　ΔH>0,说明该反应是吸热反应,因此石墨的总能量低于金刚石的总能量,而能量越低,物质越稳定,故稳定性:金刚石<石墨。
(2)ΔH1表示碳完全燃烧的反应热,ΔH2表示碳不完全燃烧的反应热,碳完全燃烧放热多,且放热越多ΔH越小。因此ΔH1<ΔH2。
(3)根据盖斯定律,由2×②-①得:
2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=2×(-543kJ·mol-1)-(+10.7kJ·mol-1)=-1096.7kJ·mol-1。
(4)25℃、101kPa时,14gCO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3kJ的热量,则1molCO(即28gCO)完全燃烧放出的热量是141.3kJ×2=282.6kJ,即CO的燃烧热ΔH=-282.6kJ·mol-1。
(5)0.50L2.00mol·L-1H2SO4溶液与2.10L1.00mol·L-1KOH溶液完全反应的中和热的热化学方程式为12H2SO4(aq)+KOH(aq)12K2SO4(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3kJ·mol-1。
(6)N2与H2反应生成NH3的热化学方程式可表示为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=E(N≡N)+3E(H—H)-2×3E(N—H)=946kJ·mol-1+3×436kJ·mol-1-6×391kJ·mol-1=-92kJ·mol-1。
8.D　根据反应过程示意图,过程Ⅰ是水分子中的化学键断裂的过程,为吸热过程,A项错误;过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气,H2中的化学键为非极性键,B项错误;催化剂不能改变反应的ΔH,C项错误;根据反应过程示意图可知,过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂,过程Ⅱ也是水分子中的化学键断裂的过程,过程Ⅲ中形成了水分子,因此H2O均参与了反应过程,D项正确。
9.C　从图中反应历程看,①为*N2被吸附,N2中化学键没有断开,A项错误;合成氨反应是放热反应,反应历程的最后是指形成N—H键,即合成NH3,故需要在低温下,才能获得更多的NH3,即①②③是将N2吸附并断键的过程,④⑤是形成N—H键的过程,④⑤是低温区,由题中信息知,两个区域相差一定的温度,则①②③为高温区,B项错误;④处的变化为Ti-H-Fe*N转变成Ti-H*N-Fe,即N原子由Fe区域向Ti-H区域传递,C项正确;合成氨反应为放热反应,催化剂不会改变反应的吸、放热情况,D项错误。
10.B　H2和O2反应生成H2O的反应放热,铁和氧气的反应也放热,故A错误;铝热反应为放热反应,故ΔH5<0,设2Fe(s)+32O2(g)Fe2O3(s)　ΔH3③,2Al(s)+32O2(g)Al2O3(s)　ΔH4④,由④-③可得:2Al(s)+Fe2O3(s)Al2O3(s)+2Fe(s)　ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,可得ΔH4<ΔH3、ΔH3=ΔH4-ΔH5,故B正确、D错误;已知:3H2(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3H2O(g)　ΔH2②,2Fe(s)+32O2(g)Fe2O3(s)　ΔH3③,将(②+③)×23可得:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH1=23(ΔH2+ΔH3),故C错误。
11.答案(1)2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l)　ΔH=-702 kJ·mol-1
(2)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 025.2 kJ·mol-1
(3)NH4+(aq)+2O2(g)NO3-(aq)+2H+(aq)+H2O(l)　ΔH=-346 kJ·mol-1
解析:(1)根据已知的三个热化学方程式可得,2LiH(s)2Li(s)+H2(g)　ΔH=+182kJ·mol-1,
2Li(s)+12O2(g)Li2O(s)　ΔH=-598kJ·mol-1,
H2(g)+12O2(g)H2O(l)　ΔH=-286kJ·mol-1,
将上述三式相加可得:2LiH(s)+O2(g)Li2O(s)+H2O(l)
ΔH=-702kJ·mol-1。
(2)将已知的两个热化学方程式依次标记为①和②,根据盖斯定律,由①×5-②×4得:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-1025.2kJ·mol-1。
(3)写出两步反应的热化学方程式并依次标为①和②,根据盖斯定律,由①+②得:NH4+(aq)+2O2(g)NO3-(aq)+2H+(aq)+H2O(l)　ΔH=-346kJ·mol-1。
12.答案(1)-149.73 kJ·mol-1
(2)①2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-744 kJ·mol-1
②A
③CHO*+3H*CO*+4H*
解析:(1)根据盖斯定律,-2ΔH1+2ΔH2=ΔH3,则有ΔH2=ΔH3+2ΔH12=-149.73kJ·mol-1。
(2)①汽车尾气中含有NO和CO,可转化为无毒的N2和CO2,化学方程式为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。根据盖斯定律,由已知的两个热化学方程式可得,2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-744kJ·mol-1。
②一般来说,活化能越低化学反应速率越快,在相同的时间内可以得到更多的产物,因此甲醇裂解过程主要经历的方式应为A。
③反应热=生成物的能量-反应物的能量,放热最多时生成物的能量与反应物的能量差值最大。根据图示,过渡态Ⅳ两端的物质能量差值最大,放热最多,该步反应的方程式为CHO*+3H*CO*+4H*。