2024届高考化学一轮复习 课时分层作业30　化学反应的热效应 （含答案）

课时分层作业(三十)　化学反应的热效应

一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)

1．(2022·长沙检测)已知：①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH1

②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH2

下列推断正确的是(　　)

A．若CO的燃烧热为ΔH3，则H2的燃烧热为ΔH3－ΔH1

B．反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH2

C．若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则ΔH2<0

D．若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则ΔH1>0

2．(2022·襄阳模拟)苯的亲电取代反应分两步进行，可表示为

，生成中间体的一步是加成过程，中间体失去氢离子的一步是消除过程，其机理亦称加成—消除机理，苯的亲电取代反应进程和能量的关系如图，下列说法错误的是(　　)

A．反应Ⅰ为苯亲电取代的决速步骤

B．E1与E2的差值为总反应的焓变

C．中间体的能量比苯的高，稳定性比苯的差

D．反应过程中，环上碳原子的杂化类型发生了变化

3．(2022·泰安模拟)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.0 kJ·mol-1，两步热循环制H2的过程如图，第一步以太阳能为热源分解Fe3O4，第二步：FeO水解获得H2。

过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)　ΔHⅠ＝＋604.8 kJ·mol-1

过程Ⅱ：H2O(l)＋3FeO(s)===Fe3O4(s)＋H2(g)　ΔHⅡ

下列说法正确的是(　　)

A．根据盖斯定律，ΔHⅠ＋ΔHⅡ＝0

B．该制H2过程中Fe3O4为催化剂

C．过程Ⅱ在任何温度下均为自发反应

D．整个过程中能量转化形式只存在太阳能转化为化学能

4．(2022·惠州检测)已知下列反应可用于制备硝化甘油[C3H5(ONO2)3]，其热化学方程式为

①6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l)　ΔH1

②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2

③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3

④H2O(g)===H2O(l)　ΔH4

则反应4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(l)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为(　　)

A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1＋10ΔH4

B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3＋10ΔH4

C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1＋10ΔH4

D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3＋10ΔH4

二、非选择题

5．(2022·温州模拟)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。

(1)在通常状况下，金刚石和石墨中________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热ΔH为________。　

(2)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程放出的热量为________。

(3)已知：N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1。

N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.0 kJ·mol-1

NO分子中化学键的键能为________kJ·mol-1。

(4)综合上述有关信息，请写出CO与NO反应的热化学方程式：_____________

____________________________________________________________________。

6．(1)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

已知：

计算上述反应的ΔH＝________ kJ·mol-1。

(2)利用CO2、CH4在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，在能源和环境上具有双重意义。重整过程中的催化转化原理如图所示。

已知：反应a　CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.2 kJ·mol-1；

反应b　CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋158.6 kJ·mol-1。

①过程Ⅱ中第二步反应的化学方程式为___________________________________

____________________________________________________________________。

②只有过程Ⅰ投料比n(CH4)∶n(CO2)＝________，过程Ⅱ中催化剂组成才会保持不变。

③该技术中总反应的热化学方程式为_____________________________________

____________________________________________________________________。

7．(2022·邵阳月考)某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。

(1)装置中隔热层的作用是______________________________________________

____________________________________________________________________。

(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。

①请填写表格中的空白：

②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL-1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)-1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝______(取小数点后一位)。

(3)上题题干不变，上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol-1有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。

a．实验装置保温、隔热效果差

b．量取硫酸溶液的体积时仰视读数

c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

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

(4)现将一定足量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为__________________________。

课时分层作业（三十）

1．D　[A.若CO的燃烧热为ΔH3，则③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3，③－①，整理可得H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝ΔH3－ΔH1，由于H2O的稳定状态是液态，因此该反应热不能表示氢气的燃烧热，A错误；B.②－①，整理可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1，B错误；C.若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则该反应是吸热反应，ΔH2>0，C错误；D.③CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3，④H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH4，若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则ΔH3>ΔH4，③－④，整理可得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH1＝ΔH3－ΔH4>0，D正确。]

2．B　[根据图示可知总反应的焓变不是E1与E2的差值，B错误。]

3．BC　[已知反应①2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.0 kJ·mol-1 和反应②2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)　ΔHⅠ＝＋604.8 kJ·mol-1，根据盖斯定律，将－，可得过程Ⅱ的热化学方程式为H2O(l)＋3FeO(s)===Fe3O4(s)＋H2(g)　 ΔHⅡ＝－16.9 kJ·mol-1，ΔHⅠ＋ΔHⅡ＝604.8 kJ·mol-1－16.9 kJ·mol-1＝＋587.9 kJ·mol-1, A错误；过程Ⅰ方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑，过程Ⅱ方程式为3FeO＋H2O===H2↑＋Fe3O4，Fe3O4为整个过程的催化剂， B正确；根据反应H2O(l)＋3FeO(s)===Fe3O4(s)＋H2(g) 　ΔHⅡ＝－16.9 kJ·mol-1，可知ΔS>0，ΔHⅡ<0，根据反应自发进行的判据：ΔH－TΔS<0，该反应在任何温度下均为自发反应，C正确；过程Ⅰ将太阳能转化为化学能，过程Ⅱ是放热反应，将化学能转化为热能，即该过程能量转化形式是太阳能转化为化学能和化学能转化为热能，D错误。]

4．A　[由盖斯定律：②×5＋③×12－①×2＋④×10得ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1＋10ΔH4。]

5．解析：(1)由图知石墨的能量比金刚石的小，所以石墨比金刚石稳定；石墨的燃烧热ΔH＝ΔH3＋ΔH2＝－110.5 kJ·mol-1＋(－283.0 kJ·mol-1)＝－393.5 kJ· mol-1。

(2)n(CO)×28 g·mol-1＋n(CO2)×44 g·mol-1＝36 g，n(CO)＋n(CO2)＝1 mol，所以n(CO)＝n(CO2)＝0.5 mol，放出的热量为110.5 kJ·mol-1×0.5 mol＋393.5 kJ·mol-1×0.5 mol＝252.0 kJ。(3)设NO分子中化学键的键能为x，则946 kJ·mol-1＋497 kJ·mol-1－2x＝180.0 kJ·mol-1，x＝631.5 kJ·mol-1。(4)由图知2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol-1，将该式减去N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.0 kJ·mol-1得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.0 kJ·mol-1。　

答案：(1)石墨　－393.5 kJ·mol-1　(2)252.0 kJ　(3)631.5　

(4)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.0 kJ·mol-1

6．解析：(1) 制备苯乙烯需断开2 mol C—H键，生成1 mol H—H键，同时在C—C键的基础上生成C===C键，因此生成1 mol 苯乙烯吸收的热量为2×412 kJ＝824 kJ，放出的热量为436 kJ＋(612－348)kJ＝700 kJ，根据反应热的定义可知，ΔH＝824 kJ·mol-1－700 kJ·mol-1＝＋124 kJ·mol-1。

(2)①由题图可知，过程Ⅱ中第一步反应是为了实现含H物质与含C物质的分离，故第一步反应为CO、CO2、H2与Fe3O4、CaO反应生成气态水、Fe和CaCO3的反应；过程Ⅱ中第二步反应是为了得到富含CO的气体，反应的化学方程式为3Fe＋4CaCO3Fe3O4＋4CaO＋4CO↑。②结合过程Ⅰ反应CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)中H2与CO的比例，以及过程Ⅱ第二步反应中Fe、CaCO3、Fe3O4、CaO的比例可知，过程Ⅱ第一步反应为Fe3O4＋4CaO＋2CO＋2H2＋2CO23Fe＋4CaCO3＋2H2O，因此n(CH4)∶n(CO2)为1∶3时，过程Ⅱ中催化剂组成才会保持不变。③根据盖斯定律，由4a－3b可得CH4(g)＋3CO2(g)===2H2O(g)＋4CO(g) 　ΔH＝(＋206.2 kJ·mol-1)×4－(＋158.6  kJ·mol-1)×3＝＋349 kJ·mol-1。

答案：(1)＋124　(2)①3Fe＋4CaCO3Fe3O4＋4CaO＋4CO↑　②1∶3　③CH4(g)＋3CO2(g)===2H2O(g)＋4CO(g)　ΔH＝＋349 kJ·mol-1

7．解析：(2)4次实验的温度差分别为4.0 ℃、6.1 ℃、3.9 ℃、4.1 ℃，其中6.1 ℃舍去，温度差平均值为4.0 ℃。ΔH＝

－≈－53.5 kJ·mol-1。

(3)量取硫酸溶液的体积时仰视读数，量取的溶液偏多，本实验硫酸过量，故多量取硫酸，消耗NaOH量不变，b符合题意。(4)稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙中溶质都完全电离，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3·H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些，ΔH3要大一些。

答案：(1)隔热保温，减少热量的散失　(2)①4.0　②－53.5 kJ·mol-1　(3)b　(4)ΔH1＝ΔH2<ΔH3