2022高考风向标人教版化学一轮课时知能训练第14讲化学反应与能量.docx

第14讲化学反响与能量
一、单项选择题
1．(2022年上海高考)据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。以下有关水分解过程的能量变化示意图正确的选项是(　　)。
2．：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量；②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量；③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。以下表达正确的选项是(　　)。
A．氢气和氯气反响生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
B．氢气和氯气反响生成2mol氯化氢气体，反响的ΔH＝＋183kJ/mol
C．氢气和氯气反响生成2mol氯化氢气体，反响的ΔH＝－183kJ/mol
D．氢气和氯气反响生成1mol氯化氢气体，反响的ΔH＝－183kJ/mol
3．(2022年广东汕头模拟)以下属于新能源的是(　　)。
①天然气；②煤；③海洋能；④石油；⑤太阳能；⑥生物质能；⑦风能；⑧氢能。
A．①②③④B．③⑤⑥⑦⑧
C．①③⑤⑥⑦⑧D．③④⑤⑥⑦⑧
4．(2022年广东汕头质检)在298K时下述反响的有关数据：
C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)ΔH1＝－110.5 kJ/mol；
C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－393.5 kJ/mol；
那么C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH为()。
A．＋283.5 kJ/mol B．＋172.5 kJ/mol
C．－172.5 kJ/mol D．－504 kJ/mol
5．(2022年广东广州联考)在常温常压下，：
4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)ΔH1；
4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)ΔH2；
2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH3。
那么ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的选项是(　　)。
A．ΔH3＝1/2(ΔH1＋ΔH2)
B．ΔH3＝ΔH2－ΔH1
C．ΔH3＝2(ΔH2＋ΔH1)
D．ΔH3＝1/2(ΔH2－ΔH1)
6．盐酸和氢氧化钠溶液的中和热为ΔH＝－57.3kJ/mol，那么稀醋酸与氢氧化钠(稀)的中和热一般情况下约为(　　)。
A．大于－57.3kJ/molB．等于－57.3kJ/mol
C．小于－57.3kJ/molD．无法比较
7．：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－270kJ·mol－1，以下说法正确的选项是(　　)。
A．2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270kJ热量
B．1mol氢气与1mol氟气反响生成2mol液态氟化氢放出热量小于270kJ
C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量
D．1个氢气分子与1个氟气分子反响生成2个氟化氢气体分子放出270kJ热量
8．将V1mL1.0mol/LHCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图K3－14－1所示(实验中始终保持V1＋V2＝50mL)。以下表达正确的选项是(　　)。
图K3－14－1
A．做该实验时环境温度为22 ℃
B．该实验说明化学能可能转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.0mol/L
D．该实验说明有水生成的反响都是放热反响
二、双项选择题
9．(2022年广东华师附中测试)对于反响CH2===CH2＋H2―→CH3CH3反响过程能量变化如图K3－14－2，以下说法正确的选项是(　　)。
图K3－14－2
A．此反响属于氧化复原反响
B．此反响ΔH<0
C．此反响中反响物的能量总和大于产物的能量总和
D．其他条件不变，假设此反响使用催化剂，那么此反响的ΔH不变
10．氯气、溴蒸气分别跟氢气反响的热化学方程式如下(Q1、Q2均为正值)：
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－Q1
H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH＝－Q2
有关上述反响的表达正确的选项是(　　)。
A．Q1＞Q2
B．生成物总能量均高于反响物总能量
C．生成1molHCl气体时放出Q1热量
D．1molHBr(g)具有的能量大于1molHBr(l)具有的能量
11．在同温同压下，以下各组热化学方程式中，Q2>Q1的是(　　)。
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－Q1 kJ/mol
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－Q2 kJ/mol
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－Q1 kJ/mol
S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－Q2kJ/mol
C．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－Q1kJ/mol
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－Q2kJ/mol
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－Q1kJ/mol
H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝－Q2kJ/mol
三、非选择题
12．以下燃烧热数据：①乙酸：870.3kJ·mol－1；
②C：393.5kJ·mol－1；③H2：285.8kJ·mol－1；
④乙醇：1400kJ·mol－1。试计算由相应单质化合生成以下物质的反响热并写出热化学方程式：
(1)乙酸__________________________________________________________；
(2)乙醇_____________________________________________________________。
13．(2022年新课标全国高考)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反响生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8kJ·mol－1、－283.0kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1。请答复以下问题：
(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是________kJ。
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：_____________________________________________________________________。
(3)在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考查温度对反响的影响，实验结果如图K3－14－3所示(注：T1、T2均大于300 ℃)。
图K3－14－3
以下说法正确的选项是________(填序号)。
①温度为T1时，从反响开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝mol·L－1·min－1
②该反响在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反响为放热反响
④处于A点的反响体系从T1变到T2，到达平衡时增大
(4)在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，充分反响到达平衡后，假设CO2转化率为α，那么容器内的压强与起始压强之比为________。
(5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反响式为：______________________，正极的反响式为：________________________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，那么该燃料电池的理论效率为______。(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反响所能释放的全部能量之比)
14．(2022年广东六校联考)碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛。
(1)水煤气(主要成分是CO和H2)又称合成气，在一定条件下能合成很多有用的有机物，请完成以下合成辛烷的方程式：8CO＋17H2===C8H18＋__________。
(2)甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。
①2CH4 (g)＋3O2 (g)===2CO(g)＋4H2O(l)　ΔH1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2
那么反响CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)的ΔH3＝______________(用ΔH1和ΔH2表示)。
(3)一定条件下，某密闭容器中N2O4和NO2的混合气体到达平衡时，c(NO2)＝0.50mol/L、c(N2O4)＝0.125mol/L，那么2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K＝____________；假设NO2起始浓度为2mol/L ，在相同条件下，NO2的最大转化率为______。
(4)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反响：
CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：
T/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
答复以下问题：
①该反响为________反响(填“吸热〞或“放热〞)。
②能使该反响的反响速率增大，且平衡向正反响方向移动的是__________(填字母)。
a．及时别离出CO气体b．适当升高温度
c．增大CO2的浓度d．选择高效催化剂
第14讲化学反响与能量
1．B解析：分解水属于吸热反响，催化剂可以降低活化能。
2．C解析：根据反响热的含义，生成2mol氯化氢放出热量431×2kJ，断裂1molH2和Cl2分别吸收热量436kJ、243kJ，故ΔH＝436＋243－431×2＝－183kJ/mol。
3．B解析：天然气、煤、石油属于传统化石能源。
4．B解析：根据盖斯定律，ΔH＝2×(－110.5)－(－393.5)＝＋172.5kJ/mol
5．D解析：考查盖斯定律，反响热的关系与方程式的关系相对应。
6．A解析：醋酸是弱酸，中和反响时会发生电离而吸热，注意正负号。
7．C解析：A项，化学方程式中的系数不能指体积；B项，HF液态比气态能量更低，故生成液态时，放出的热量应大于270kJ；C项，反响是放热反响，故正确；D项，270kJ热量是指发生1mol题给反响放出的热量。
8．B解析：观察图中曲线易知这是进行了屡次不同的实验作出的曲线，在酸和碱以不同的比例进行混合时，酸和碱恰好反响时放出热量最大，即曲线中V1＝30mL处，由此可以计算碱的浓度为1.5mol·L－1；22 ℃不是环境温度，酸碱反响放出了一定的热量，故环境温度应略低些；明确酸碱反响实质及其中和热的含义，熟悉中和热的测定方法及其实验的变化。
9．AD解析：从氢元素由单质变为化合物可知化合价发生了改变，因此为氧化复原反响，A对；由图可知反响物总能量小于生成物总能量，反响吸热，ΔH＞0，B、C错；使用催化剂，可降低反响的活化能，但不改变反响的ΔH，D对。
10．AD解析：两个反响都是放热反响，生成物的总能量低于反响物的总能量，B项错；由热化学方程式可知，生成2mol氯化氢放出的热量才是Q1，C项错。
11．AC解析：首先分析同一物质不同聚集状态转化时的能量变化，其次分析不同聚集状态在反响物中和在生成物中对反响热的影响，最后得出比较结论。A中因H2O(g)→H2O(l)放热，故Q2>Q1；B中S(s)→S(g)吸热，而且S在燃烧时必须由固态变为气态才能燃烧，故Q2<Q1；C中是1molC不完全燃烧时放出的热量，而CO气体还可继续燃烧放出热量，因而Q2>Q1；D中在聚集状态完全相同的条件下，可燃物H2的量与燃烧热的值成正比，因此Q1＝2Q2
12．(1)2C (s)＋2H2 (g)＋O2(g)===CH3COOH (l)　ΔH＝－488.3kJ·mol－1
(2)2C(s)＋3H2(g)＋1/2O2(g)===C2H5OH (l)ΔH＝－243.5 kJ·mol－1
解析：先写出热化学方程式：
CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O (l)　ΔH＝－870.3kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5kJ·mol－1
H2(g)＋1/2O2(g)===H2O (l)ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
把第1个写成逆过程，后两者乘2，再与第2个相加：
2CO2(g)＋2H2O(l)===CH3COOH(l)＋2O2(g)　ΔH＝＋870.3kJ·mol－1
2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－787.0kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)ΔH＝－488.3 kJ·mol－1
同理可以得到另一热化学方程式：
2C(s)＋3H2(g)＋1/2O2(g)===C2H5OH(l)ΔH＝－244.4 kJ·mol－1
13．(1)2 858
(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－443.5 kJ·mol－1
(3)③④(4)(2－α)∶2
(5)CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
O2＋6H＋＋6e－===3H2O96.6%
解析：(1)H2的燃烧热为－285.8 kJ·mol－1，那么分解10 mol H2O消耗能量为285.8 kJ·mol－1×10 mol＝2 858 kJ。
(2)CO(g)和CH3OH(l)燃烧的热化学方程式分别为：
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ·mol－1①
CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.5 kJ·mol－1②
②－①得CH3OH(l)不完全燃烧的热化学方程式：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－443.5 kJ·mol－1。
(3)温度为T1时，从反响到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝mol·L－1·min－1，①错；由图像看出T1时反响达平衡生成甲醇的物质的量大于T2时，可知T1时反响限度大，平衡常数也大，②错；温度为T2时反响先到达平衡，那么T2＞T1，但T2时反响到达平衡生成的甲醇的物质的量比T1小，说明升高温度不利于甲醇生成，该反响为放热反响，③正确；A点的反响体系从T1变到T2，即升高温度，平衡向逆反响方向移动，④正确。
(4)CO2＋3H2===CH3OH＋H2OΔn
1300
α3ααα2α
那么容器内平衡压强与起始压强之比为：(1mol＋3mol－2αmol)∶(1mol＋3mol)＝(2－α)∶2。
(5)书写电极反响式时注意电解质溶液的酸碱性。甲醇燃料电池中甲醇失电子发生氧化反响，负极的电极反响式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋，正极的电极反响式为O2＋6H＋＋6e－===3H2O。该燃料电池的理论效率为×100%＝96.6%。
14．(1)8H2O
(2)(ΔH1＋ΔH2)
(3)0.5或50%
(4)①吸热②bc
解析： (1)由质量守恒可知化学方程式还应生成8H2O。
(2)据盖斯定律可知ΔH3 ＝(ΔH1＋ΔH2 )。
(3)平衡常数K＝c(N2O4)/c2(NO2)＝0.125/0.52＝0.5。
设NO2的转化浓度为xmol/L
2NO2(g)N2O4(g)
起始浓度 2 mol/L 0
转化浓度x mol/L 0.5x mol/L
平衡浓度 (2－x) mol/L 0.5x mol/L
据K＝0.5x/(2－x)2＝0.5解得x＝1(x＝4不符合题意)
NO2的最大转化率＝1/2＝50%。
(4)温度升高，平衡向吸热方向移动，K增大，那么正向为吸热反响；升高温度、增大CO2的浓度、使用催化剂都可增大反响速率，升高温度、增大CO2的浓度都使反响正向移动，而使用催化剂对化学平衡不影响。