2020届高考化学二轮复习化学反应中的热量变化作业 练习

小题·提速练5 化学反应中的热量变化

[学生用书P181]

(时间:20分钟　分值:34分)

一、选择题(本题共7小题,每小题2分,共14分。每小题列出四个备选项中有一个是符合题目要求的,选对的得2分,错选、多选、不选均不得分)

1.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:

下列说法正确的是 (　　)

A.在该过程中,CO断键形成C和O

B.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应过程

C.CO和O生成CO2是吸热反应

D.CO和O生成了直线形CO2

D　【微探究】　根据图示可知,在该过程中,CO中化学键没有断裂,A项错误;根据题意可知,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应过程,B项错误;由于状态Ⅰ具有的总能量大于状态Ⅲ具有的总能量,因此CO和O生成CO2是放热反应,C项错误;CO2的结构式为OCO,为直线形分子, D项正确。

2.

已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)　ΔH=100 kJ·mol-1的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是              (　　)

A.加入催化剂,该反应的反应热ΔH将减小

B.每生成2 mol A—B键,将吸收b kJ能量

C.每生成2分子AB吸收(a-b) kJ能量

D.该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol-1

D　【微探究】　反应热ΔH=生成物能量总和-反应物能量总和,催化剂不能改变反应热的大小,A项错误;每生成2 mol A—B键,将放出b kJ能量,B项错误;每生成2 mol AB分子吸收(a-b) kJ能量,C项错误;(a-b) kJ·mol-1=100 kJ·mol-1,a=100+b,该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol-1,D项正确。

3.一些烷烃的标准燃烧热如下表:

下列表达正确的是 (　　)

A.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1

B.稳定性:正丁烷>异丁烷

C.正戊烷的标准燃烧热大于 3 531.3 kJ·mol-1

D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多

C　【微探究】　乙烷的燃烧热为1 560.8 kJ·mol-1,指1 mol C2H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出 1 560.8 kJ的热量,乙烷燃烧的热化学方程式为C2H6(g)+O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1,A项错误;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,1 mol正丁烷和异丁烷完全燃烧都生成4 mol CO2(g)和5 mol H2O(l),正丁烷的标准燃烧热>异丁烷的标准燃烧热,则正丁烷具有的能量>异丁烷具有的能量,根据能量越低越稳定可知,稳定性:正丁烷<异丁烷,B项错误;正戊烷和2-甲基丁烷互为同分异构体,根据正丁烷的标准燃烧热>异丁烷的标准燃烧热可知,互为同分异构体的化合物支链多的标准燃烧热小,则正戊烷的标准燃烧热>2-甲基丁烷的标准燃烧热,即正戊烷的标准燃烧热大于 3 531.3 kJ·mol-1,C项正确;随着碳原子数的增多,烷烃含碳质量分数逐渐增大,1 g CH4、C2H6、C3H8完全燃烧放出的热量依次为55.64 kJ( kJ≈55.64 kJ)、52.03 kJ( kJ≈52.03 kJ)、50.49 kJ( kJ≈50.49 kJ),可见相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少,D项错误。

4.化学上,规定稳定单质的生成热为0;可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25 ℃,101 kPa条件下):

下列推断不正确的是 (　　)

A.在5种氮的氧化物中,NO(g)最活泼

B.N2O4(l)2NO2(g)　ΔH=-86 kJ·mol-1

C.N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)　ΔH=55 kJ·mol-1

D.1 mol N2O(g)分解成N2(g)和O2(g)需要放出82 kJ能量

B　【微探究】　由题给表格中的数据可知,NO(g)的相对能量最大,化学性质最活泼,最不稳定,A项正确;反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差,该反应的ΔH=2×33 kJ·mol-1-(-20 kJ·mol-1)=86 kJ·mol-1,B项错误;该反应的ΔH=2×33 kJ·mol-1+0-11 kJ·mol-1=55 kJ·mol-1,C项正确;N2O(g) N2(g)+O2(g),该反应的ΔH=0+0-82 kJ·mol-1=-82 kJ·mol-1,D项正确。

5.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)由①②两步反应构成,其反应进程与能量关系如图所示。

已知:①NO+O2NO3(快反应);②NO3+NO2NO2(慢反应)。

下列说法正确的是 (　　)

A.NO3比NO稳定

B.①②两步反应均为放热反应

C.第②步的逆反应的活化能更大,因此NO2更容易转化为NO3和NO

D.升高温度,①②两步反应速率均加快

D　【微探究】　能量越高物质越不稳定,NO3能量高,比NO稳定性差,A项错误;根据图示可知,①反应为吸热反应,②反应为放热反应,B项错误;第②步的逆反应的活化能更大,因此NO2更难转化为NO3和NO,C项错误;升高温度,能增加分子的内能,增加活化分子百分数,①②两步反应速率均加快,D项正确。

6.已知:

2Fe2O3(s)+3C(s)3CO2(g)+4Fe(s)　ΔH=468.2 kJ·mol-1

C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1

根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是(　　)

A.C(s)的标准燃烧热为393.5 kJ

B.如图可表示由C生成CO2的反应过程和能量关系

C.O2(g)与Fe(s)反应放出824.35 kJ热量时,转移电子数为4NA

D.Fe2O3(s)+C(g)CO2(g)+2Fe(s)　ΔH<234.1 kJ·mol-1

D　【微探究】　C(s)的标准燃烧热为393.5 kJ·mol-1,A项错误;C生成CO2的反应为放热反应,且没有表示出活化能,图示不能表示由C生成CO2的反应过程和能量关系,B项错误;将题述两个反应的热化学方程式依次编号为①②,根据盖斯定律,由3×②-①可得4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)　ΔH=-1 648.7 kJ·mol-1,所以O2(g)与Fe(s)反应放出824.35 kJ热量时,参加反应的Fe为2 mol,转移电子数为6NA,C项错误;因为Fe2O3(s)+C(s)CO2(g)+2Fe(s)　ΔH=234.1 kJ·mol-1,而C(s)C(g)　ΔH>0,所以Fe2O3(s)+C(g)CO2(g)+2Fe(s)　ΔH<234.1 kJ·mol-1,D项正确。

7.已知下列4个热化学方程式:

(Ⅰ)NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)　ΔH1=a kJ·mol-1;

(Ⅱ)Ba(OH)2·8H2O(s)BaO(s)+9H2O(l)　ΔH2=b kJ·mol-1;

(Ⅲ)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)　ΔH3=c kJ·mol-1;

(Ⅳ)BaO(s)+2HCl(aq)BaCl2(aq)+H2O(l)　ΔH4=d kJ·mol-1。

其中a、b、c均大于0,HCl气体溶于水时,溶液温度升高。由此可知下列判断一定正确的是 (　　)

A.d<0 B.c<2a+b+d

C.c=2a+b+d D.c>2a+b+d

B　【微探究】　解本题时考生易因不能充分利用题给信息而出错,首先写出HCl(g)HCl(aq)　ΔH5=e kJ·mol-1,且根据题意可判断出e<0,进而应用盖斯定律进行计算。由盖斯定律可确定c=2a+b+d+2e,故c-(2a+b+d)=2e<0,即c<2a+b+d,B项正确,C、D项错误。通过题给信息无法判断反应(Ⅳ)是放热反应还是吸热反应,A项错误。

二、非选择题(本题共3小题,共20分)

8.(4分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。

CO2与CH4经催化重整,制得合成气:

CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:

则该反应的ΔH=　　　　。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达到平衡后放出或吸收的热量较多的是　　　　(填“A”或“B”)。 

【答案】　120 kJ·mol-1　B

【微探究】　根据ΔH=反应物总键能-生成物总键能,该反应的ΔH=(413×4+745×2) kJ·mol-1-(1 075×2+436×2) kJ·mol-1=120 kJ·mol-1。该反应的正反应为气体分子数增大的吸热反应,恒容时达到的平衡相当于恒压条件下达到平衡后增大压强,加压平衡向逆反应方向移动,故恒容时反应达到平衡后吸收的热量比恒压时反应达到平衡后吸收的热量少。

9.(6分)(1)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,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。

则在通常状况下,金刚石和石墨相比较,　　　　(填“金刚石”或“石墨”)更稳定;石墨的标准燃烧热ΔH=　　　　。 

(2)已知:N2、O2中化学键的键能分别是946 kJ/mol、497 kJ/mol;N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=180.0 kJ/mol。则NO分子中化学键的键能为 

kJ/mol。

(3)综合上述有关信息,请写出用CO除去NO生成无污染气体的热化学方程式:　。 

【答案】　 (1)石墨　-393.5 kJ/mol

(2)631.5　(3)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.0 kJ/mol

【微探究】　(1)由图像可知,金刚石的能量高于石墨的能量,能量越低越稳定,所以石墨更稳定;由图像可知,1 mol石墨完全燃烧生成1 mol二氧化碳放出的热量为110.5 kJ+283.0 kJ=393.5 kJ,则石墨的燃烧热ΔH=-393.5 kJ/mol。(2)ΔH=反应物键能和-生成物键能和,根据N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=180.0 kJ/mol,则有946 kJ/mol+497 kJ/mol-2E(N—O)=180.0 kJ/mol,解得E(N—O)=631.5 kJ/mol。(3)已知①C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ/mol;②C(石墨,s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJ/mol;③N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=180.0 kJ/mol。根据盖斯定律,由①×2-②×2-③得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.0 kJ/mol。

10.(10分)请参考题中图表,根据要求回答下列问题。已知E1=134 kJ·mol-1、E2=368 kJ·mol-1。

(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1　　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH　　　　。请写出NO2和CO反应的热化学方程式:　 

　。 

(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下:

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

②CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH=-192.9 kJ·mol-1

又知③H2O(g)H2O(l)　ΔH=-44 kJ·mol-1,则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为 

　。 

(3)如表所示是部分化学键的键能参数。

已知白磷的燃烧热为d kJ·mol-1,白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示,则表中x=　　　　kJ·mol-1(用含a、b、c、d的代数式表示)。 

【答案】　(1)减小　不变　NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1

(2)CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-764.7 kJ·mol-1

(3)(d+6a+5c-12b)

【微探究】　(1)观察题图Ⅰ,E1为正反应的活化能,加入催化剂反应的活化能降低,但是ΔH不变;1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热数值即为反应物和生成物的能量差,因此该反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1。

(2)观察方程式,利用盖斯定律,将所给热化学方程式做如下运算:②×3-①×2+③×2,即可得出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式。

(3)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2P4O10,结合题图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物的结构,根据反应热=反应物键能总和-生成物键能总和与燃烧热概念可得等式:6a+5c-(4x+12b)=-d,据此可得x=(d+6a+5c-12b)。