2021届高考化学二轮复习：第6讲-化学反应与能量-Word版含解析.docx

第6讲　化学反应与能量

一、小题对点练
一、反应热和焓变的分析与推断
1．(2021·上海，9改编)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应猛烈，醋酸渐渐凝固。由此可见 (　　)。
A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B．该反应中，热能转化为产物内部的能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．反应的热化学方程式为NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2＋H2O　ΔH＝＋ Q kJ·mol－1
解析　依据醋酸渐渐凝固说明NH4HCO3与盐酸的反应是吸热反应，则A、C错误，B正确；热化学方程式的书写要标出物质的状态，D错误。
答案　B
2．由右图分析，有关叙述正确的是 (　　)。
A．A―→B＋C和B＋C―→A两个反应吸取或放出的能
量不相等
B．A―→B＋C是放热反应
C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D．A―→B＋C是吸热反应，则B＋C―→A必定是放热反应
解析　由图可知，B和C的能量总和高于A的能量，则反应B＋C―→A肯定是放热反应；反之，A―→B＋C则是吸热反应。依据能量守恒定律，两反应的反应热的确定值相等，符号相反。
答案　D
3．(2022·龙游一中检测)已知反应：
①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
ΔH＝－221 kJ·mol－1
②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
下列结论正确的是 (　　)。
A．碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1
B．反应①的反应热为221 kJ·mol－1
C．98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水的中和热为－ 57.3 kJ·mol－1
D．稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量
解析　燃烧热是指在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。反应①中的碳不是1 mol，而且产物CO也不是碳燃烧生成的最稳定氧化物，CO可以连续燃烧放热，故碳的燃烧热应大于反应①放出热量的一半；B项中反应①的反应热为－221 kJ·mol－1；C项中描述的是中和热，数据前不应带“－”号，由于浓H2SO4溶解放热，故放出的热量应大于57.3 kJ；D项中的反应热包括H＋与OH－反应放出的热量和稀醋酸电离吸取的热量，所以放出的热量要小于57.3 kJ。
答案　A
二、热化学反应方程式的正误推断
4．(2022·虹桥模拟)已知25 ℃、101 kPa时，1 mol H2与溴蒸气完全反应生成气态溴化氢放出Q kJ能量，则下列热化学方程式书写正确的是 (　　)。
A．H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)
ΔH＝－2Q kJ·mol－1
B．H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1
C.H2(g)＋Br2(g)===HBr(g)
ΔH＝＋ kJ·mol－1
D．HBr(g)===H2(g)＋Br2(g)
ΔH＝＋ kJ·mol－1
解析　要留意ΔH的“＋”、“－”号及ΔH和化学计量数的关系。
答案　D
5．(2022·贵阳质检)已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下：
①C2H2(g)＋O2(g)―→2CO2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－1 300 kJ·mol－1
②C6H6(g)＋O2(g)―→6CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－3 295 kJ·mol－1
下列说法正确的是 (　　)。
A．1 mol C2H2(g)完全燃烧生成气态水时放出的热量大于1 300 kJ
B．1 mol C6H6(l)完全燃烧生成液态水时放热大于3 295 kJ
C．相同条件下，等质量的C2H2(g)与C6H6(g)完全燃烧，C6H6(g)放热更多
D．C2H2(g)三聚生成C6H6(g)的过程属于放热反应
解析　液态水生成气态水要吸热，则A中放热应小于1 300 kJ，错误；液态苯的能量比气态苯的能量低，则B中放出热量应小于3 295 kJ，B错误；通过计算可知等质量的两者完全燃烧时乙炔放热多，C错误；依据盖斯定律，由3×①－②得：3C2H2(g)===C6H6(g)　ΔH＝－605 kJ·mol－1，D正确。
答案　D
6．25℃，101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为 57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是 (　　)。
A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝ －57.3 kJ·mol－1
B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)
ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)
ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
解析　A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应的热效应会有所变化，生成1 mol H2O(l)时产生的热量不再是57.3 kJ，A项错误；B项正确；C项，燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，这时产物中的水应为液态水，C项错误；D项，当2 mol液态辛烷完全燃烧时，产生的热量为11 036 kJ，D项错误。
答案　B
三、反应热的计算及其大小比较
7．(2022·浙江台州质量评估)已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则HCN在水溶液中电离的ΔH等于 (　　)。
A．－69.4 kJ·mol－1 B．－45.2 kJ·mol－1
C．＋45.2 kJ·mol－1 D．＋69.4 kJ·mol－1
解析　依据盖斯定律，将HCN与NaOH的反应设计为以下两步：

则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3即－12.1 kJ·mol－1
＝ΔH2＋(－57.3 kJ·mol－1)　ΔH2＝＋45.2 kJ·mol－1。
答案　C
8．(2022·杭州学军中学期末)已知298 K时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，在相同条件下向密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，达到平衡时放出的热量为Q1；向另一容积相同的密闭容器中通入0.95 mol N2、2.85 mol H2和0.1 mol NH3，达到平衡时放出的热量为Q2。则下列关系正确的是
(　　)。
A．Q1＝Q2＝92.4 kJ B．Q1<Q2＝92.4 kJ
C．Q2<Q1<92.4 kJ D．Q1＝Q2<92.4 kJ
解析　可逆反应中的反应热是指化学反应进行到底时的反应热，1 mol N2和3 mol H2反应不行能生成2 mol NH3，所以Q1<92.4 kJ；本题中的两个反应互为等效平衡[等效是指两个反应达到平衡时各物质的百分含量(物质的量、物质的量浓度)是相同的]，但两个反应放出的热量是不相同的。由于后一反应一开头投入了生成物NH3，所以后一反应中由N2和H2反应生成的NH3比前一反应少，放出的热量Q2<Q1。
答案　C
9．已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸取热量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸取热量为 (　　)。
A．920 kJ B．557 kJ C．436 kJ D．188 kJ
解析　由题意可知H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1，由化学键与反应的关系可知：2E(H－H)＋496 kJ·mol－1－463 kJ·mol－1×4＝－484 kJ·mol－1，则E(H－H)＝436 kJ·mol－1。
答案　C
10．下列各组变化中，前者小于后者的是 (　　)。
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2
③t℃时，在肯定条件下，将1 mol SO2和1 mol O2分别置于恒容和恒压的两个密闭容器中，达到平衡状态时分别反应放出的热量。
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH2
A．①②③ B．②④
C．②③④ D．③④
解析　①由于H2O(g)===H2O(l)，放出热量，则ΔH1<ΔH2。②ΔH1＝2ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH2。③该反应是气体体积减小的反应，故恒压条件下SO2的转化率比恒容时SO2的转化率大，即恒压条件下反应放出的热量多。④碳酸钙分解是吸热反应，ΔH1>0；CaO与水的反应是放热反应，ΔH2<0，则ΔH1>ΔH2。
答案　A

二、大题冲关练
11．(2022·衢州一中检测)能源是国民经济进展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料，而氢气、二甲醚等都是很有进展前景的新能源。
(1)在25 ℃、101 kPa时，1 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64 kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是________________________________。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2 220.0 kJ·mol－1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－565.14 kJ·mol－1，试计算相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量的比值________(保留小数点后一位)。
(3)氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。
已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1

计算断裂1 mol N≡N键需要消耗能量________kJ，氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键________(填“强”或“弱”)，因此氢气与二者反应的条件不同。
(4)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1
②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1
水煤气变换反应：
③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH3＝－41.1 kJ·mol
二甲醚合成反应：
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为________________________。依据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：______________________________________________。
解析　(1)燃烧热是指101 kPa下1 mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量。(2)2 220.0÷282.57≈7.9。(3)3H2(g)＋N2(g)===2NH3(g)中，断裂1 mol N≡N键和3 mol H－H键，形成6 mol N－H键，则E(N≡N)＋3E(H－H)－6E(N－H)＝－92.4 kJ·mol－1，则E(N≡N)＝1 173.2 kJ·mol－1× 2－436 kJ·mol－1×3－92.4 kJ·mol－1＝946 kJ·mol－1。E(N≡N)>E(O＝O)，故氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键强。(4)依据盖斯定律，①×2＋④得：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－90.1 kJ·mol－1×2－24.5 kJ·mol－1＝－204.7 kJ·mol－1。这是一个气体分子数减小的反应，压强增大，平衡正向移动，有利于提高反应速率和二甲醚的生成。
答案　(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.24 kJ·mol－1　(2)7.9　(3)946　强
(4)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.7 kJ·mol－1　该反应分子数削减，压强上升使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强上升使CO和H2浓度增加，反应速率增大
12．依据下列条件计算有关反应的焓变：
(1)已知：Ti(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)
ΔH＝－804.2 kJ·mol－1
2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH＝－882.0 kJ·mol－1
Na(s)===Na(l)　ΔH＝＋2.6 kJ·mol－1
则反应TiCl4(l)＋4Na(l)===Ti(s)＋4NaCl(s)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)已知下列反应数值：
反应序号
化学反应
反应热
①
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH1＝－26.7 kJ·mol－1
②
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)
ΔH2＝－50.8 kJ·mol－1
③
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH3＝－36.5 kJ·mol－1
④
FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)
ΔH4
则反应④的ΔH4＝________kJ·mol－1。
解析　(1)由已知反应得：TiCl4(l)===Ti(s)＋2Cl2(g)　ΔH＝＋804.2 kJ·mol－1①
4Na(s)＋2Cl2(g)===4NaCl(s)　ΔH＝－1 764.0 kJ·mol－1 ②
4Na(s)===4Na(l)　ΔH＝＋10.4 kJ·mol－1 ③
依据盖斯定律，将①＋②－③得：TiCl4(l)＋4Na(l)===Ti(s)＋4NaCl(s)　ΔH＝＋804.2 kJ·mol－1－1 764.0 kJ·mol－1－10.4 kJ·mol－1＝－970.2 kJ·mol－1。
(2)依据盖斯定律，将(①×3－②－③×2)/6得：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)，则ΔH4＝(ΔH1×3－ΔH2－ΔH3×2)/6≈＋7.3 kJ·mol－1。
答案　(1)－970.2　(2)＋7.3
13．(2022·金华一中阶段检测)氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30 MPa时，合成氨时平衡混合气体中NH3的体积分数与温度的关系如表所示：
温度/℃
200
300
400
500
600
氨的体积分数/%
89.9
71.0
47.0
26.4
13.8
请回答下列问题：
(1)依据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的缘由：__________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)依据图写出合成氨的热化学方程式是_______________________________
______________________________________________________________。

(3)将1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量________(填“大于”、“等于”或“小于”)92.2 kJ，缘由是_____________________________________________________________
________________________________________________________________；
若加入催化剂，ΔH________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(4)已知分别破坏1 mol N≡N键、1 mol H－H键时需要吸取的能量为946 kJ、436 kJ，则破坏1 mol N—H键需要吸取的能量为________kJ。
(5)N2H4可视为NH3分子中的H被－NH2取代的产物。放射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化剂，二者反应生成N2和H2O(g)。
已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)
ΔH1＝＋67.7 kJ·mol－1
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－534 kJ·mol－1
则1 mol N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________。
解析　(1)、(2)见答案。(3)合成氨的热化学方程式表示1 mol氮气与3 mol氢气完全反应生成2 mol NH3时放出92.2 kJ的热量，而合成氨的反应是可逆反应，1 mol N2(g)和3 moLH2(g)不行能完全反应生成2 mol的NH3(g)，故测得反应放出的热量小于92.2 kJ。(4)设破坏1 mol N－H键需吸取的能量为x kJ，946＋436×3－6x＝－92.2，x≈391。(5)首先依信息[反应物为N2H4(g)和NO2(g)，生成物为N2(g)和H2O(g)]写出方程式并配平得N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)，依据盖斯定律可得此反应的ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－567.85 kJ·mol－1。
答案　(1)温度上升，氨在混合气体中的体积分数减小，平衡向吸热反应方向移动，故正反应是放热反应
(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol－1
(3)小于　由于该反应是可逆反应，反应物不能全部转化为生成物　不变
(4)391　(5)N2H4(g)＋NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－567.85 kJ·mol－1