2022届高考化学一轮复习-课后限时集训19-化学反应的热效应鲁科版.doc

2022届高考化学一轮复习 课后限时集训19 化学反应的热效应鲁科版

2022届高考化学一轮复习 课后限时集训19 化学反应的热效应鲁科版

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姓名：

- 9 -

课后限时集训(十九)
(建议用时：40分钟)

1．CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下：

下列说法不正确的是(　　)
A．合成气的主要成分为CO和H2
B．①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成
C．①→②吸收能量
D．Ni在该反应中作催化剂
C　[①的总能量大于②的总能量，故①→②放出能量，C项错误。]
2．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图所示：

下列说法正确的是(　　)
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．同物质的量的CO和O反应比CO与O2反应放出更多热量
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
C　[A项，CO和O生成CO2是放热反应，错误；B项，图示中CO未断键，错误；D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，错误。]
3．根据表中的信息判断下列说法错误的是 (　　)
物质
外观
熔点
燃烧热/(kJ·mol－1)
金刚石
无色，透明固体
？
395.4
石墨
灰黑，不透明固体
？
393.5

A．由表中信息可得如图所示的图像
B．由表中信息知C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1
C．由表中信息可推知相同条件下金刚石的熔点低于石墨的熔点
D．表示石墨燃烧热的化学方程式为C(石墨，s)＋1/2O2(g)===CO(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
D　[当石墨燃烧生成CO2(g)时的反应热才是燃烧热，D项错误。]
4．下列有关反应热的叙述中正确的是(　　)
(1)已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ/mol，则氢气的燃烧热为ΔH＝－241.8 kJ/mol；
(2)由单质A转化为单质B是一个吸热过程，由此可知单质B比单质A稳定；
(3)X(g)＋Y(g)===Z(g)＋W(s)　ΔH>0，恒温恒容条件下达到平衡后加入X，上述反应的ΔH增大；
(4)已知：
共价键
C—C
C===C
C—H
H—H
键能/ (kJ/mol)
348
610
413
436
上表数据可以计算出(g)的反应热；
(5)由盖斯定律推知：在相同条件下，金刚石或石墨燃烧生成1 mol CO2固体时，放出的热量相等；
(6)25 ℃，101 kPa，时，1 mol碳完全燃烧生成CO2所放出的热量为碳的燃烧热
A．(1)(2)(3)(4)　　 B．(3)(4)(5)
C．(4)(5) D．(6)
D　[(1)中的H2O为气态，不稳定，不能确定H2燃烧热，错误；(2)中B能量高，不稳定，错误；(3)中ΔH与X的加入量无关，错误；(4) 中不存在C===C和C—C，无法计算反应热。]
5．化学反应的ΔH等于反应物的总键能与生成物的总键能之差。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/
(kJ·mol－1)
460
360
436
431
176
347
工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为(　　)
A．＋412 kJ·mol－1　　　 B．－412 kJ·mol－1
C．＋236 kJ·mol－1 D．－236 kJ·mol－1
C　[Si是原子晶体，1个Si原子与周围的4个Si形成4个Si—Si，所以1 mol Si的共价键有2 mol，即1 mol Si中含有2 mol Si—Si。由反应的化学方程式可知，该反应的ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－2E(Si—Si)－4E(H—Cl)＝(4×360＋2×436－2×176－4×431) kJ·mol－1＝＋236 kJ·mol－1。]
6．已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－394 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－242 kJ·mol－1
③2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－2 510 kJ·mol－1
④2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)　ΔH4
下列说法正确的是 (　　)
A．反应①放出197 kJ的热量，转移4 mol电子
B．由反应②可知1 mol气态水分解所放出的热量为242 kJ
C．反应③表示C2H2标准燃烧热的热化学方程式
D．ΔH4＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3
D　[1 mol C参与反应①，放出的热量为394 kJ，转移电子为4 mol，故放出197 kJ热量时，转移2 mol电子，A项错误；气态水分解需要吸收热量，B项错误；表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的系数必须为1，且生成物应为稳定的化合物，H2O的稳定状态应是液态，而不是气态，C项错误。 ]
7．根据如图所示能量循环图，下列说法正确的是(　　)

A．ΔH1>0；ΔH2<0
B．ΔH3>0；ΔH4<0
C．ΔH5>0；ΔH<0
D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4－ΔH5
B　[固态转化为气态吸热，ΔH1>0，气态原子转化为气态金属离子吸热，则ΔH2>0，故A错误；断裂化学键吸收能量，非金属原子的气态转化为离子放热，则ΔH3>0，ΔH4<0，故B正确；气态离子转化为固态放热，则ΔH5<0，故C错误；由盖斯定律可知，反应一步完成与分步完成的热效应相同，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，故D错误。]
8．(2020·北京师大附中模拟)中国学者在水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题，该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如下：

下列说法正确的是 (　　)
A．过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程
B．过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2
C．使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
D．图示过程中的H2O均参与了反应过程
D　[A项，过程Ⅰ为断键过程，吸热，错误；B项，H—H键为非极性键，错误；C项，催化剂不改变反应的ΔH，错误。]
9．过渡态理论认为：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是从反应物到反应产物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1是1 mol NO2与1 mol CO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。

图1　　　　　　　　　　图2
(1)试写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________________________
________________________________________________________________，
该反应的活化能是________kJ·mol－1。
(2)在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应，则其逆反应的热化学方程式为___________________________________________________________________
________________________________________________________________，
该反应的活化能为________kJ·mol－1。
(3)图2是某同学模仿图1画出的NO(g)＋CO2(g)===NO2(g)＋CO(g)的能量变化示意图。则图中E3＝________kJ·mol－1，E4＝________kJ·mol－1。
[解析]　(1)图中E1是正反应的活化能，即该反应的活化能为134 kJ·mol－1。正反应的活化能和逆反应的活化能之间的能量差即为反应热。(2)可逆反应逆反应的反应热应该与正反应的反应热的数值相等，但符号相反。(3)E3即该反应的活化能，等于E2，E4是反应物与生成物的能量之差，即反应热。
[答案]　(1)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)
ΔH＝－234 kJ·mol－1　134
(2)NO(g)＋CO2(g)===NO2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋234 kJ·mol－1　368
(3)368　234

10．热催化合成氨面临的两难问题是：采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了Ti—H—Fe双温区催化剂(Ti—H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。Ti—H—Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是(　　)

A．①为N≡N键的断裂过程
B．①②③在低温区发生，④⑤在高温区发生
C．④为N原子由Fe区域向Ti—H区域的传递过程
D．使用Ti—H—Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应
C　[由题图可知过程①为N2吸附过程，A项错误；高温有利于化学键的断裂，过程②③涉及N≡N键的断裂，由题图反应历程的物质变化可知，过程②③在Fe区域进行，则Fe区域为高温区，Ti—H区域为低温区，故过程①②③在高温区发生，过程④⑤在低温区发生，B项错误；由题图反应历程的物质变化可知过程④前后N原子位置发生了变化，故过程④为N原子由Fe区域向Ti—H区域的传递过程，C项正确；不管是否使用催化剂，合成氨均为放热反应，D项错误。]
11．(1)研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法正确的是________(填序号)

①反应的ΔH<0
②Fe＋使反应的活化能降低
③反应若在2 L的密闭容器中进行，温度越高反应速率一定越快
④Fe＋＋N2O===FeO＋＋N2、FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2两步反应均为吸热反应
(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_______________________________。
(3)肼作为火箭燃料，NO2作氧化剂，两者反应生成N2和H2O(g)。
已知：①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1；
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol－1。
假设一次火箭发射所用气态肼质量为3.2吨，则放出的热量为________ kJ。
[解析]　(1)①由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则反应是放热反应，所以反应的ΔH<0，正确；②Fe＋是反应的催化剂，降低了反应的活化能，加快了化学反应速率，正确；③总反应方程式为N2O＋CON2＋CO2，反应中使用Fe＋作催化剂，由于催化剂只有在适当的温度下活性最大，所以温度越高，反应速率不一定越快，错误；④由题图可知反应分Fe＋＋N2O===FeO＋＋N2、FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2两步进行，且都是反应物的总能量高于生成物的总能量，所以这两步反应均为放热反应，错误。
(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，故第一步反应为一氧化碳、二氧化碳、氢气与四氧化三铁、氧化钙反应生成气态水、铁和碳酸钙的反应；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。
(3)因①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1，②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol－1。根据盖斯定律，将热化学方程式②×2－①得气态肼和NO2(g)反应的热化学方程式：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 135.7 kJ·mol－1。故燃烧3.2吨气态肼时放出的热量为×1 135.7 kJ·mol－1×3.2×106 g÷32 g·mol－1≈5.7×107 kJ。
[答案]　(1)①②　
(2)①3Fe＋4CaCO3Fe3O4＋4CaO＋4CO↑　②1∶3　③CH4(g)＋3CO2(g)===2H2O(g)＋4CO(g)　ΔH＝＋349 kJ·mol－1
(3)5.7×107