人教版高考化学一轮复习考点练15化学反应的热效应含答案

这是一份人教版高考化学一轮复习考点练15化学反应的热效应含答案，共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.下列说法正确的是( )。
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.任何放热反应在常温条件下一定能发生
C.反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热
D.吸热反应只能在加热的条件下才能进行
答案:C
解析:需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如木炭的燃烧是放热反应,但需要点燃,点燃的目的是使其达到着火点,A项错误。放热反应在常温下不一定能发生,如铝热反应2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe是放热反应,但需在高温条件下进行以保证有足够的热量引发氧化铁和铝粉反应,B项错误。若反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,则反应放热,反之,反应吸热,C项正确。吸热反应在不加热的条件下也可能发生,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl在常温下就能发生反应,而该反应为吸热反应,D项错误。
2.甲烷燃烧时的能量变化如图所示,下列有关说法正确的是( )。
图1
图2
A.图1中反应为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·ml-1
B.图2中反应为CH4(g)+32O2(g)CO(g)+2H2O(g) ΔH=-607.3 kJ·ml-1
C.由图可以推得:CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=-283 kJ·ml-1
D.由图可以推知:等物质的量的CO2和CO,CO2具有的能量高
答案:C
解析:根据图1分析,反应物的总能量高于生成物的总能量,则图1中反应为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1,A项错误。根据图2分析,生成物水的状态是液态,则图2中反应为CH4(g)+32O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=-607.3 kJ·ml-1,B项错误。根据盖斯定律,由CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1和CH4(g)+32O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=-607.3 kJ·ml-1相减,可得CO(g)+12O2(g)CO2(g) ΔH=-283 kJ·ml-1,该反应放热,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以等物质的量的CO2和CO,CO具有的能量高,C项正确,D项错误。
3.(双选)工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2],该可逆反应分两步进行,整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )。
A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B.反应Ⅰ逆反应的活化能>反应Ⅱ正反应的活化能
C.反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大
D.2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)的焓变ΔH=E1-E2
答案:CD
解析:由题图可知,合成尿素的过程中生成了NH2COONH4,其为合成尿素反应的中间产物,A项正确。由题图可知,反应Ⅰ逆反应的活化能>反应Ⅱ正反应的活化能,B项正确。反应Ⅱ为吸热反应,在热力学上进行趋势较小,C项错误。2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)为放热反应,ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量<0,即ΔH=E2-E1,D项错误。
4.下列关于ΔH的判断不正确的是( )。
Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(g) ΔH1
Si(s)+2Br2(g)SiBr4(g) ΔH2
Cu(OH)2(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l) ΔH3
2H2O(l)+Cu2+(aq)Cu(OH)2(s)+2H+(aq) ΔH4
A.ΔH1<0,ΔH2<0
B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0,ΔH4>0
D.ΔH3>ΔH4
答案:D
解析:多数化合反应为放热反应,则ΔH1<0,ΔH2<0,A项正确。氧化性:Cl2>Br2,所以Cl2与Si的反应更剧烈,放热更多,则ΔH1<ΔH2,B项正确。Cu(OH)2(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l)为酸碱中和反应,应为放热反应,则ΔH3<0,2H2O(l)+Cu2+(aq)Cu(OH)2(s)+2H+(aq)为水解反应,应为吸热反应,则ΔH4>0,C项正确。ΔH3<0,ΔH4>0,则ΔH3<ΔH4,D项错误。
5.肼(N2H4)在不同条件下的分解产物不同,200 ℃时在Cu表面分解的机理如图1所示。已知200 ℃时,反应Ⅰ:3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g) ΔH1=-32.9 kJ·ml-1,反应Ⅱ:N2H4(g)+H2(g)2NH3(g) ΔH2=-41.8 kJ·ml-1,下列说法不正确的是( )。
图1
图2
A.图1所示过程①②都是放热反应
B.反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示
C.断开3 ml N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 ml N2(g)和4 ml NH3(g)中的化学键释放的能量
D.200 ℃时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2H4(g)N2(g)+2H2(g) ΔH=+50.7 kJ·ml-1
答案:A
解析:题图所示过程①对应反应Ⅰ,为放热反应,过程②为氨气分解生成氮气和氢气,根据盖斯定律,由Ⅰ-3×Ⅱ即可判断反应为吸热反应,A项错误。反应Ⅱ为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,能量过程示意图正确,B项正确。反应Ⅰ为放热反应,则断开3 ml N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 ml N2(g)和4 ml NH3(g)中的化学键释放的能量,C项正确。200 ℃时,根据盖斯定律,肼分解生成氮气和氢气的反应为Ⅰ-2×Ⅱ,可得到N2H4(g)N2(g)+2H2(g) ΔH=+50.7 kJ·ml-1,D项正确。
6.已知25 ℃、101 kPa下,1 ml水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ。
2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.66 kJ·ml-1
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.29 kJ·ml-1
则反应C(s)+12O2(g)CO(g)的反应热为( )。
A.ΔH=-396.36 kJ·ml-1
B.ΔH=-198.55 kJ·ml-1
C.ΔH=-154.54 kJ·ml-1
D.ΔH=-110.53 kJ·ml-1
答案:D
解析:根据题目信息:
①2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.66 kJ·ml-1
②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.29 kJ·ml-1
③H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.01 kJ·ml-1
根据盖斯定律可知目标方程式可由②+③-12×①得到,ΔH=[+131.29+(+44.01)-12×(+571.66)] kJ·ml-1=-110.53 kJ·ml-1,D项正确。
7.N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应原理为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g) ΔH,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程如下。下列说法不正确的是( )。
A.ΔH=ΔH1+ΔH2
B.ΔH=-226 kJ·ml-1
C.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
D.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2O2+
答案:D
解析:①N2O+Pt2O+Pt2O2++N2 ΔH1,②Pt2O2++COPt2O++CO2 ΔH2,结合盖斯定律计算①+②得到N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2,A项正确。由图示分析可知,反应物能量高于生成物能量,反应为放热反应,反应焓变ΔH=134 kJ·ml-1-360 kJ·ml-1=-226 kJ·ml-1,B项正确。正反应活化能Ea=134 kJ·ml-1小于逆反应活化能Eb=360 kJ·ml-1,C项正确。由①N2O+Pt2O+Pt2O2++N2 ΔH1和②Pt2O2++COPt2O++CO2 ΔH2可知,反应过程中Pt2O+和Pt2O2+参与反应后又生成,不需要补充,D项错误。
8.我国学者研究了均相NO-CO的反应过程,反应过程中每一阶段内各驻点的能量均为相对于此阶段内反应物的能量之差,下列说法正确的是( )。
A.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
ΔH>0
B.均相NO-CO反应经历了三个过渡态和六个中间体
C.整个反应分为三个基元反应阶段,总反应速率由第一阶段反应决定
D.NO二聚体()比N2O分子更难与CO发生反应
答案:C
解析:整个反应分为三个基元反应阶段,①NO(g)+NO(g)(g) ΔH=+199.2 kJ·ml-1;②(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g) ΔH=-513.5 kJ·ml-1;③CO(g)+CO2(g)+N2O(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-307.6 kJ·ml-1,由于①所需活化能最高,总反应速率由第一阶段反应决定,故C项正确。①+②+③得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),ΔH=+199.2 kJ·ml-1-513.5 kJ·ml-1-307.6 kJ·ml-1=-621.9 kJ·ml-1,A项错误。均相NO-CO反应经历了TS1、TS2、TS3三个过渡态,IM1、、IM2、N2O、IM3五个中间体,B项错误。从②(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g) ΔH=-513.5 kJ·ml-1;③CO(g)+CO2(g)+N2O(g)N2(g)+2CO2(g)
ΔH=-307.6 kJ·ml-1,②反应的活化能比③反应的低,放出的能量更多,生成物能量更低,NO二聚体()比N2O(g)分子更容易与CO发生反应,D项错误。
9.一氧化碳甲烷化反应为CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。下图是使用某种催化剂时转化过程中的能量变化(部分物质省略)。
下列说法不正确的是( )。
A.步骤①只有非极性共价键断裂
B.步骤②的原子利用率为 100%
C.过渡态Ⅱ能量最高,因此其对应的步骤③反应速率最小
D.该方法可以清除有毒气体CO,从而保护环境
答案:C
解析:步骤①是H2中非极性共价键断裂,CO中极性共价键未断裂,A项正确。步骤②反应物中原子全部进入生成物中,因此原子利用率为 100%,B项正确。根据图中信息,过渡态Ⅰ的能量差最高,因此其对应的步骤①反应速率最小,C项错误。根据反应的历程可知,有毒的一氧化碳与氢气反应最终转化为无毒的甲烷,该方法可以清除剧毒气体CO,从而保护环境,D项正确。
10.(2023新课标卷改编)“肼合成酶”以其中的Fe2+配合物为催化中心,可将NH2OH与NH3转化为肼(NH2NH2),其反应历程如下所示。
下列说法错误的是( )。
A.NH2OH、NH3和H2O均为极性分子
B.反应涉及N—H、N—O断裂和N—N生成
C.催化中心的Fe2+被氧化为Fe3+,后又被还原为Fe2+
D.将NH2OH替换为ND2OD,反应可得ND2ND2
答案:D
解析:NH2OH、NH3、H2O分子中正负电中心不重合,三种分子均为极性分子,A项正确;从反应历程看,NH2OH中存在N—O断裂、NH3分子中存在N—H断裂,NH2NH2中存在N—N的生成,B项正确;反应过程中,Fe2+先失去电子转移至NH2OH的N原子上,又被NH2-还原,C项正确;根据反应历程可知,产物中两部分—NH2分别来自NH2OH和氨气,将NH2OH替换为ND2OD反应得到ND2NH2,D项错误。
二、非选择题
11.氢气是一种清洁能源,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点;氢气也是重要的化工原料。
(1)纳米级的Cu2O可作为太阳能分解水的催化剂。一定温度下,在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10 ml水蒸气发生反应:2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH=+484 kJ·ml-1,不同时段产生O2的量见表格:
上述反应过程中能量转化形式为光能转化为 能,达平衡过程中至少需要吸收光能 kJ(保留三位小数)。
(2)氢气是合成氨工业的原料,合成塔中每产生2 ml NH3,放出92.2 kJ热量。已知:
则1 ml N—H键断裂吸收的能量约等于 。
(3)已知:①2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·ml-1;
②N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·ml-1。
则H2还原NO2生成水蒸气和氮气反应的热化学方程式是 。
答案:(1)化学 0.968
(2)391 kJ
(3)4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 034.9 kJ·ml-1
解析:(1)题述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能,达平衡时,生成氧气0.002 0 ml,至少需要吸收的光能为0.002 0 ml×484 kJ·ml-1=0.968 kJ。
(2)3H2(g)+N2(g)2NH3(g),反应的焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量=3×436 kJ·ml-1+945.8 kJ·ml-1-6×E(N—H)=-92.2 kJ·ml-1,E(N—H)=391 kJ·ml-1。
(3)反应4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)可以由①×2-②得到,故ΔH=(-483.6 kJ·ml-1)×2-67.7 kJ·ml-1=-1 034.9 kJ·ml-1。
12.乙烯可用作合成纤维、合成橡胶、塑料的原料。回答下列问题。
(1)实验室用乙醇和五氧化二磷制取乙烯的过程如下:
P2O5+3H2O2H3PO4;
H3PO4+C2H5OHC2H5OPO(OH)2(磷酸单乙酯)+H2O;
170~200 ℃时,C2H5OPO(OH)2会分解生成乙烯和磷酸。C2H5OPO(OH)2分解反应的化学方程式为 。
(2)用CrO3作催化剂,CO2重整C2H6制乙烯的反应过程如下:
C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1;
3H2(g)+2CrO3(s)3H2O(g)+Cr2O3(s) ΔH2;
Cr2O3(s)+3CO2(g)3CO(g)+2CrO3(s) ΔH3。
①反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的ΔH= (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
②已知部分化学键的键能数据如下表所示,则ΔH1= kJ·ml-1。
答案:(1)C2H5OPO(OH)2CH2CH2↑+H3PO4
(2)①3ΔH1+ΔH2+ΔH33 ②+123
解析:(1)170~200 ℃时,C2H5OPO(OH)2会分解生成乙烯和磷酸,则C2H5OPO(OH)2分解反应的化学方程式为C2H5OPO(OH)2CH2CH2↑+H3PO4。
(2)①将题述热化学方程式分别用a、b、c表示,3a+b+c3得:C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH=3ΔH1+ΔH2+ΔH33。
②ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和,
则ΔH1=(6×413+348-4×413-615-436) kJ·ml-1=+123 kJ·ml-1。
13.(2023湖北卷节选)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。
C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的反应机理和能量变化如下:
回答下列问题。
(1)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·ml-1和298.0 kJ·ml-1,H—H键能为436.0 kJ·ml-1。估算C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的ΔH= kJ·ml-1。
(2)图示历程包含 个基元反应,其中速率最小的是第 个。
答案:(1)+128.0
(2)3 3
解析:(1)从结构分析,反应中断裂两条碳氢键,形成一条碳碳键和H—H。ΔH=431.0 kJ·ml-1×2-298.0 kJ·ml-1-436.0 kJ·ml-1=+128.0 kJ·ml-1。
(2)基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应,从图上看包含3个基元反应,其中第3步活化能最大,故该步反应速率最小。时间min
20
40
60
80
n(O2)ml
0.001 0
0.001 6
0.002 0
0.002 0
化学键
C—C
CC
C—H
H—H
键能(kJ·ml-1)
348
615
413
436