考点10-有关化学键与能量转化的计算(过关检测)(解析版).doc

2019-2020学年高一化学期末复习高频考点通关（人教版2019必修第二册）
考点10 有关化学键与能量转化的计算
1．（2020·横峰中学高一开学考试）已知某化学反应A2（g）+2B2（g）＝2AB2（g）（A2、B2、AB2的结构式分别为 A＝A、B﹣B、B﹣A﹣B），能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是

A．该反应的进行一定需要加热或点燃条件
B．该反应若生成2molAB2（g）则放出的热量为（E1﹣E2）kJ
C．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量
D．生成2 molB﹣A键放出E2 kJ能量
【答案】C
【解析】A.反应前后能量守恒可知，反应物能量之和小于生成物的能量之和，反应是吸热反应，吸热反应不一定都要加热，例如氢氧化钡和氯化铵在常温下就反应，故A错误；
B.根据图像，该反应是吸热反应，生成2molAB2(g)则吸收的热量为 (E1－E2) kJ，故B错误；
C.反应是吸热反应，依据能量守恒可知，反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，即反应物的键能总和大于生成物的键能总和，故C正确；
D.断裂化学键吸收热量，形成化学键放出热量，所以生成2 mol B—A键，即生成1mol AB2(g)放出×E2 kJ能量，故D错误；
故选C。
2．已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1mol H-O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1mol H-H键断裂时吸收热量为
A．920 kJ B．557 kJ C．436 kJ D．188 kJ
【答案】C
【解析】已知1 g即0.5mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ ，则该反应的热化学反应方程式为：H2(g)+O2(g)===H2O(g)△H=-242 kJ/mol，焓变=反应物键能总和-生成物键能总和，设1mol H-H键断裂时吸收热量为xkJ，则有x kJ/mol+×496kJ/mol-2×463 kJ/mol=-242 kJ/mol，解得x=436 kJ/mol，即1mol H-H键断裂时吸收热量为436kJ，故答案为 C。
【点睛】
焓变=反应物键能总和-生成物键能总和，在进行计算的时候要注意共价键的数目，如一个水分子中含有两个O-H键。
3．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或折开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ/mol）：P—P：198，P—O：360，O＝O：498，则反应P4（白磷）＋3O2=P4O6的反应热ΔH为

A．－1 638 kJ/mol B．＋1 638 kJ/mol C．－126 kJ/mol D．＋126 kJ/mol
【答案】A
【解析】反应热ΔH等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差，则反应P4（白磷）＋3O2=P4O6的反应热ΔH=198 kJ/mol ´6+498 kJ/mol ´3-360 kJ/mol ´12=－1 638 kJ/mol，故选A。
【点睛】
注意P4O6的分子中每个P原子形成3个P—O键，故其分子中共有12个P—O键。而P4的分子中P原子共形成6个P—P键，且不可马虎算错。
4．（2020·山西省忻州一中高一月考）根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是（ ）

A．生成1molH2O时放出热量245kJ
B．H2O分解为H2与O2时放出热量
C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为甲>乙>丙
D．氢气和氧气的总能量小于水的能量
【答案】A
【解析】A．上图表示了1mol氢气和0.5mol氧气反应生成1mol水的过程中的能量变化，断键吸收能量，成键释放能量，△H=反应物键能和-生成物键能和436kJ/mol+249kJ/mol-930kJ/mol=-245kJ/mol，所以生成1molH2O时放出热量245kJ，故A正确；
B．△H=反应物键能和-生成物键能和=436kJ/mol+249kJ/mol-930kJ/mol=-245kJ/mol<0，所以氢气与氧气生成水的反应放热，所以水分解吸热，故B错误；
C．断键吸收能量，成键释放能量，甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙，故C错误；
D．氢气与氧气生成水的反应放热，反应物总能量高于生成物，氢气和氧气的总能量大于水的，故D错误；
故选：A。
【点睛】
△H=反应物键能和-生成物键能=正反应活化能-逆反应活化能；键能的定义为：在标准状况下，将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需的能量。
5．已知：1mol H2(g)与1mol Br2(g)完全反应生成2mol HBr(g)时放出72kJ的热量，有关物质的相关数据如下表,则表中a为
化学键
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
断裂1mol化学键需要吸收的能量/kJ
436
a
369
A．404 B．260 C．230 D．200
【答案】C
【解析】1mol H2(g)与1mol Br2(g)完全反应生成2mol HBr(g)时放出72kJ的热量，即热化学方程式为H2(g)+Br2(g)=2HBr(g) △H=-72kJ/mol反应中，反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能，则-72=436+a-2×369，解得a=230，答案选C。
6．（2020·夏津第一中学高一月考）在25℃和101kPa的条件下：
化学键
H-H
Cl-Cl
H-Cl
键能(kJ/mol)
436
243
431
对于反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化描述不正确的是（ ）
A．断开1molH2中的H-H键需要吸收436kJ的能量
B．生成2molHCl中的H-Cl键需要放出431kJ的能量
C．由键能数据分析,该反应属于放热反应
D．2molHCl(g)的能量比1molH2(g)和1molCl2(g)的总能量低
【答案】B
【解析】A．断开1molH2中的H-H键需要吸收436kJ的能量，故A正确；
B．生成2molHCl中的H-Cl键需要放出431kJ/mol×2mol=862kJ的能量，故B错误；
C．反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的△H=(436+243)kJ•mol-1-(431×2)kJ•mol-1=-183 kJ•mol-1＜0，此反应为放热反应，故C正确；
D．由选项C分析可知H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)为放热反应，说明2molHCl(g)的能量比1molH2(g)和1molCl2(g)的总能量低，故D正确；
故答案为B。
7．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图表示N2（g）与O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化：

下列说法中正确的是（　　）
A．1 mol N2（g）与1 mol O2（g）反应放出的能量为180 kJ
B．1 mol N2（g）和1 mol O2（g）具有的总能量小于2 mol NO（g）具有的总能量
C．通常情况下，N2（g）与O2（g）混合能直接生成NO（g）
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
【答案】B
【解析】【分析】焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，所以N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=946 kJ/mol+498 kJ/mol-2×632 kJ/mol＝180 kJ/mol>0，所以该反应为吸热反应
【详解】A. 根据分析可知该1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应为吸热反应，故A错误；
B. 1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应为吸热反应，所以反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量，故B正确；
C. 在放电条件下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)，通常情况下二者不反应，故C错误；
D. NO不是酸性氧化物，与NaOH溶液不反应，故D错误；
故答案为B。
8．（2020·山西省高一月考）已知断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，形成1 mol H—N键放出的能量为391 kJ，根据化学方程式N2＋3H22NH3，反应完1 mol N2放出的能量为92.4 kJ，则断开1 mol N≡N键需吸收的能量是
A．431 kJ B．945.6 kJ C．649 kJ D．869 kJ
【答案】B
【解析】设断开1molN≡N键需吸收的能量为x，根据反应放出的能量＝形成新键放出的能量－断开旧键吸收的能量，代入数据：92.4kJ＝6×391kJ－3×436kJ－x，x＝945.6kJ。
故选B。
9．（2020·嘉祥县第一中学高一期中）如图是 1molCO(g)和 2molH2(g)发生反应 CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g)过程中的能量变化曲线。曲线 a 表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线 b 表示使用催化剂时反应的能量变化。下列相关说法正确的是（ ）

A．使用催化剂后该反应从放热反应变成了吸热反应
B．使用和不使用催化剂相比反应的能量变化相同
C．1molCO(g)和 2molH2(g)中的化学键完全被破坏需要释放 419kJ 能量
D．1molCO(g)和 2molH2(g)完全反应生成1molCH3OH(g)会释放出 510kJ 能量
【答案】B
【解析】A.由图可知，使用催化剂后降低了该反应所需的活化能，但反应物和生成物的状态没有改变，反应热不变，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，故A错误；
B.使用和不使用催化剂相比，反应热不变，能量变化相同，故B正确；
C.反应物化学键断裂吸收能量，由图可知，1molCO(g)和2molH2(g)中的化学键完全被破坏需要吸收419kJ能量，故C错误；
D.1molCO(g)和2molH2(g)完全反应生成1molCH3OH(g)释放的能量为（510-419）kJ=91kJ，故D错误；
答案选B。
10．物质爆炸都伴随着能量变化，请回答下列问题：
(1)氯酸钾、火药及磷等组成的混合物极易爆炸。由于KClO3受热分解释放出O2，引发白磷(P4，固体)的燃烧而导致火药爆炸。31 g P4完全燃烧生成五氧化二磷固体释放出a kJ热量。下列说法不正确的是　　　　(填字母)。 
A．KClO3的分解过程中只有共价键断裂没有共价键生成
B．火药爆炸会使周围空气体积迅速膨胀
C．若白磷完全燃烧释放出8a kJ热量，则需要标准状况下的O2体积为224 L
D．易燃易爆物应远离火源
(2)天然气已经成为我国主要的民用清洁能源，但天然气与空气混合达到一定比例后遇明火会发生爆炸，所以安全使用天然气，防止发生爆炸是极为重要的。已知天然气的主要成分甲烷燃烧时的能量变化如图所示。

请回答下列问题：
①下列说法正确的是　　　　(填字母)。 
A．天然气属于清洁能源，所以它属于新能源
B．甲烷完全燃烧时化学能全部转化为热能
C．标准状况下44.8 L甲烷完全燃烧时有8 mol共价键断裂
D．用天然气做饭时，为使甲烷充分燃烧，通入的空气越多越好
②CH4(g)完全燃烧时生成18 g气态水放出的热量是　　　　kJ。 
③若家庭做饭需64160 kJ热量，假设天然气(按CH4算)的热效率为80%，则需要天然气(按CH4算)的质量为　　　　g。 
【答案】(1)A
(2)①C　②401　③1 600
【解析】(1)A项，KClO3受热分解生成KCl和O2，生成O2时有新的共价键生成。C项，248 g(2 mol)白磷(P4)完全燃烧释放出8a kJ热量，需10 mol O2，标准状况下O2的体积为224 L。D项，易燃易爆物与火源接触可能发生爆炸和火灾，所以应远离火源。
(2)①A项，天然气属于化石能源，不属于新能源。B项，甲烷燃烧过程中大部分化学能转化为热能，但也有部分化学能转化为光能等。C项，CH4完全燃烧的反应方程式为CH4+2O2CO2+2H2O，1 mol CH4完全燃烧断裂4 mol C—H键，标准状况下44.8 L(2 mol)CH4完全燃烧断裂8 mol共价键。D项，用天然气做饭时，通入的空气要适量，只要能使CH4充分燃烧即可，若通入空气过多，空气会带走部分热能，热效率将降低。②由图中数据可知1 mol CH4(g)完全燃烧生成2 mol气态水时放出的热量为(882−80) kJ=802 kJ，则生成1 mol气态水时放出的热量为401 kJ。③设需要CH4的物质的量为x，则64 160 kJ=80%×x×802 kJ·mol−1，解得x=100 mol，则所需CH4的质量为100 mol×16 g·mol−1=1 600 g。
11．（1）如图是碳和水蒸气发生反应生成CO、H2的途径和三个状态的能量，该反应为吸热反应，比较E1、E2、E3的大小：_____。

（2）已知2mol氢气燃烧生成液态水时放出572kJ的热量，反应方程式是2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)。请回答下列问题：
①该反应的生成物能量总和____（填“大于”、“小于”或“等于”）反应物能量总和。
②若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量____（填“大于”、“小于”或“等于”）572kJ。
（3）已知拆开1molN﹣N键、1molN﹣H键、1molN≡N键、O=O键需要的能量分别是3akJ、2.5akJ、8akJ、4akJ，完全燃烧1mol火箭燃料肼（N2H4）生成氮气和水蒸气放出能量为5akJ，则1molH2O(g)完全断键时共吸收____kJ的能量。
（4）已知化学反应A2(g)+B2(g)═2AB(g)的能量变化如图所示，反应物的总键能_____（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物的总键能。

【答案】（1）E2＞E3＞E1
（2）小于 小于
（3）4a
（4）大于
【解析】（1）E1～E2的过程，为旧化学键断裂而吸收能量的过程，故E1＜E2，E2～E3的过程，为新化学键形成而放出能量的过程，则：E2＞E3，根据题给信息，反应为吸热反应，则有：E1＜E3，故E1、E2、E3的大小关系为：E2＞E3＞E1，故答案为：E2＞E3＞E1；
（2）①反应放出热量，说明反应物具有的能量总和大于生成物具有的能量总和，故答案为：小于；
②因同一物质状态由气→液→固变化时，会放热，即同一物质气态时具有的能量高于该物质液态时所具有的能量，则2mol氢气燃烧生成液态水时放出572kJ的热量，若生成水蒸气，则放出的能量小于572kJ。答案为：小于；
（3）根据题意可知肼燃烧的热化学反应方程式为：N2H4+O2=2H2O+N2 ΔH=-5akJ/mol。根据反应热ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和，设1molH-O键断裂时需要能量为x，有：，解得：，则1mol H2O(g)完全断键时吸收的能量为：4akJ。故答案为：4a。
（4）分析题给能量变化图可知，反应物所具有的能量低，生成物具有的能量高，则总反应为吸热反应，则反应物的总键能大于生成物的总键能，答案为：大于。