2023届高考化学二轮复习课后习题 专题能力训练3　化学反应与能量

专题能力训练3　化学反应与能量

一、选择题

1.联氨(N2H4)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。已知:

①N2H4(l)+N2O4(l)N2(g)+2H2O(l)　ΔH1=-546.45 kJ·mol-1

②H2O(g)H2O(l)　ΔH2=-44.0 kJ·mol-1

则2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)的ΔH是(　　)。

A.-916.9 kJ·mol-1

B.-458.45 kJ·mol-1

C.+916.9 kJ·mol-1

D.+458.45 kJ·mol-1

2.(2022上海高三二模)氢气是一种清洁能源,H2与O2反应生成H2O的能量变化示意图如图所示,下列说法正确的是(　　)。

A.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1

B.生成2 mol H2O(g)需要吸收483.6 kJ的能量

C.H2和O2具有的总能量比H2O所具有的总能量高

D.H2O(g)→H2O(l),断键吸收的能量小于成键释放的能量

3.已知:

①S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH1

②S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH2

下列说法正确的是(　　)。

A.硫燃烧过程中将化学能全部转化为热能

B.相同条件下,1 mol S(s)比1 mol S(g)燃烧更剧烈

C.两个过程的能量变化可用下图表示,ΔH1<ΔH2<0

D.两个反应中反应物的总键能都比生成物的总键能小

4.(2022广东惠州高三一模)N2O和CO可在Pt2O+表面转化为无害气体,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是(　　)。

甲  乙

A.总反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2

B.为了实现转化,需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2

C.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能

D.总反应的ΔH=-226 kJ·mol-1

5.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示:

下列说法正确的是(　　)。

A.过程①中钛氧键断裂会释放能量

B.该反应中,光能和热能转化为化学能

C.使用TiO2作催化剂可以降低反应的ΔH,从而提高化学反应速率

D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=+30 kJ·mol-1

6.工业制氢气的一个重要反应是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。

已知在25 ℃时:

①C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH1=-111 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH2=-242 kJ·mol-1

③C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH3=-394 kJ·mol-1

下列说法不正确的是(　　)。

A.25 ℃时,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1

B.增大压强,反应①的平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小

C.反应①达到平衡时,每生成1 mol CO的同时生成0.5 mol O2

D.反应②断开2 mol H2和1 mol O2中的化学键所吸收的能量比形成4 mol O—H键所放出的能量少484 kJ

7.乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在Pd表面上的物质用*标注。

下列有关说法正确的是(　　)。

A.乙炔催化加氢反应为吸热反应

B.该正反应历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol-1

C.Pd为固体催化剂,其表面积大小对催化效果无影响

D.C2+H*C2只有化学键的形成过程

二、非选择题

8.(1)已知:

①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH=+86.89 kJ·mol-1

②CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-638.51 kJ·mol-1

由上述热化学方程式可知:CH3OH的燃烧热　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)638.51 kJ·mol-1。 

已知水的汽化热为44 kJ·mol-1,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为                                                   　。 

(2)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知:

①2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)ΔH=-159.5 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　ΔH=+116.5 kJ·mol-1

③H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式:                                                   　。 

9.(1)H2S存在于多种燃气中,脱除燃气中H2S的方法很多。某种化学链技术脱除H2S的原理如图所示:

①“H2S氧化”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　。 

②“HI分解”时,每1 mol HI分解生成碘蒸气和氢气时,吸收13 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)有研究表明,内源性H2S在抗炎、舒张血管等方面具有重要的生理作用,而笼状COS(羰基硫)分子可作为H2S的新型供体(释放剂)。试回答下列有关问题。

COS的分子结构与CO2相似,COS的结构式为　　　　　　　　　　　　。 

已知:①COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)　ΔH1=-15 kJ·mol-1;

②COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)　ΔH2=-36 kJ·mol-1;

③CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)　ΔH3,则ΔH3=　　　　。 

(3)氮和氮的化合物在国防建设、工农业生产和生活中都有极其广泛的用途。亚硝酰氯(结构式为Cl—NO)是有机合成中的重要试剂。它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。已知几种化学键的键能数据如下表所示:

当Cl2与NO反应生成ClNO的过程中转移了5 mol电子时,理论上放出的热量为　　　　 kJ。 

参考答案

专题能力训练3　化学反应与能量

1.A　解析 根据盖斯定律,①×2-②×4可得2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-546.45 kJ·mol-1×2+44.0 kJ·mol-1×4=-916.9 kJ·mol-1,A正确。

2.A　解析 根据图示可知,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1,A项正确;根据图示变化趋势可知,生成2 mol H2O(g)需要放出483.6 kJ的能量,B项错误;根据图示可知,2 mol H2和1 mol O2具有的总能量比2 mol H2O所具有的总能量高,C项错误;H2O(g)→H2O(l)反应过程需要放出热量,属于物理变化,化学键没有断裂,D项错误。

3.D　解析 硫燃烧过程中主要将化学能转化为热能,还有一部分转化为光能等,A错误;相同条件下,气态硫比固态硫与空气的接触面积大,所以1 mol S(s)没有1 mol S(g)燃烧剧烈,B错误;能量图错误,固态硫的能量应比气态硫低,C错误;两个反应都为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,则反应物的总键能都比生成物的总键能小,D正确。

4.B　解析 根据图甲可知,①N2O+Pt2O+　ΔH1,②CO+Pt2CO2+Pt2O+　ΔH2,由盖斯定律①+②得,N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,故A项正确;总反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g),不需向反应器中补充Pt2O+和Pt2,故B项错误;该反应正反应的活化能为134 kJ· mol-1,逆反应的活化能为360 kJ· mol-1,故C项正确;根据图乙可知,总反应的ΔH=134 kJ· mol-1-360 kJ· mol-1=-226 kJ· mol-1,故D项正确。

5.B　解析 化学键断裂需要吸收能量,过程①中钛氧键断裂会吸收能量,故A错误;根据图示,该反应中,光能和热能转化为化学能,故B正确;催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率,催化剂不能改变反应的ΔH,故C错误;反应物总键能-生成物总键能=ΔH,CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=1 598 kJ·mol-1×2-1 072 kJ·mol-1×2-496 kJ·mol-1=+556 kJ·mol-1,故D错误。

6.B　解析 根据盖斯定律,③-②-①得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1,故A正确;平衡常数只与温度有关,增大压强,K不变,故B错误;反应①,每生成1 mol CO的同时生成0.5 mol O2,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,故C正确;焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和,因此反应②断开2 mol H2和1 mol O2中的化学键所吸收的能量比形成4 mol O—H键所放出的能量少484 kJ,故D正确。

7.B　解析 由图可知,乙炔的总能量比乙烯高,则乙炔催化加氢时,反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,故A错误;由图可知,该正反应过程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol-1,故B正确;固体表面积越大,吸附能力越强,固体催化剂Pd的催化效果越好,故C错误;C2+H*C2化学键既有断裂的过程,也有形成的过程,故D错误。

8.答案 (1)大于　H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1

(2)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)　ΔH=-87.0 kJ·mol-1

解析 (1)表示燃烧热的热化学方程式中应生成液态水,气态水变为液态水放出热量,故1 mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水释放的热量应大于638.51 kJ·mol-1。

①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)    ΔH=+86.89 kJ·mol-1

②CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-638.51 kJ·mol-1

③H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44 kJ·mol-1

根据盖斯定律,(②-①)得④H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1,④-③得H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1。

(2)根据盖斯定律,①+②-③:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)　ΔH=-87.0 kJ·mol-1。

9.答案 (1)①1∶1　

②2HI(g)H2(g)+I2(g)　ΔH=+26 kJ·mol-1

(2)OCS　-21 kJ·mol-1

(3)277.5

解析 (1)①“H2S氧化”为H2S与浓硫酸的反应,由得失电子守恒可知,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1;②1 mol HI分解生成碘蒸气和氢气时,吸收13 kJ的热量,可知热化学方程式为2HI(g)H2(g)+I2(g)　ΔH=+26 kJ·mol-1。(2)由二氧化碳分子的结构式可知,COS分子中C与O、C与S均形成两对共用电子对,所以COS结构式为OCS;根据盖斯定律,②-①得到CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的ΔH3=-36 kJ·mol-1-(-15 kJ·mol-1)=-21 kJ·mol-1。(3)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g),1 mol Cl2参与反应的ΔH=243 kJ·mol-1+2×630 kJ·mol-1-2×(200 kJ·mol-1+607 kJ·mol-1)=-111 kJ·mol-1,此时转移2 mol电子,则有5 mol电子转移时,热量变化为111 kJ·mol-1× mol=277.5 kJ。