2021高考化学(江苏专用)二轮专题提升练：第5讲-化学反应与能量(含新题及解析).docx

第5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．(2022·深圳模拟)氯原子对O3的分解有催化作用：O3＋ClClO＋O2　ΔH1，ClO＋OCl＋O2　ΔH2。大气臭氧层的分解反应是：O3＋O2O2　ΔH，该反应的能量变化如图所示，则下列叙述正确的是 (　　)。

①反应O3＋O2O2的ΔH＝E1－E3　②反应O3＋O2O2是放热反应　③ΔH＝ΔH1＋ΔH2　④大气层中的臭氧无法再生
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
解析　由题图可知反应O3＋O2O2为放热反应，ΔH＝－(E2－E3)；依据盖斯定律，由第一个热化学方程式＋其次个热化学方程式可得O3＋O2O2，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2；闪电会使反应3O22O3发生，即臭氧可再生。
答案　B
3．(2022·盐城调研)下列叙述正确的是 (　　)。
A．同温同压下，4Al(s)＋3O2(g)2Al2O3(s)在常温存点燃条件下的ΔH不同
B．在某反应中，当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时，该反应放热，ΔH>0
C．已知C(s)＋O2(g)CO2(g)
ΔH＝－196.8 kJ·mol－1，则碳的燃烧热是ΔH＝－196.8 kJ·mol－1
D．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，则含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的能量
解析　A项，反应热与反应条件无关；B项，反应放热时ΔH<0；C项，燃烧热所对应的可燃物的物质的量应为1 mol；D项，20.0 g NaOH的物质的量为0.5 mol，发生中和反应放出的热量为0.5 mol×57.4 kJ·mol－1＝28.7 kJ。
答案　D

4．(2022·苏锡常镇一调)下列关于反应过程中能量变化的说法，正确的是(　　)。

A．右图中a、b曲线可分别表示反应CH2===CH2(g)＋H2(g)―→CH3CH3(g)　ΔH<0，使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化
B．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1,2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2，则ΔH1>ΔH2
C．同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
D．在肯定条件下，某可逆反应的ΔH＝＋100 kJ·mol－1，则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100 kJ·mol－1
解析　反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，ΔH>0，A错误；完全燃烧时释放的能量多，但是ΔH<0，则ΔH1<ΔH2，B错误；ΔH的值与反应条件无关，C错误；ΔH＝＋100 kJ·mol－1，说明为吸热反应，如图：
，
Ea(正)为正反应活化能，Ea(逆)为逆反应活化能，D正确。
答案　D
5．(2022·徐宿三模)将除去氧化膜的某金属片投入肯定量的稀盐酸中，产生氢气的速率与时间的关系及反应过程中能量的变化分别如图1、图2所示。下列说法不正确的是 (　　)。

A．图1中ab段说明反应放热使温度上升，反应速率加快
B．由图1可知，不同时刻溶液中的pH关系为c>b>a
C．由图2可知，无催化剂时的反应热比有催化剂时的大
D．由图2可知，有催化剂时正反应的活化能为E1＋E3－E2
解析　金属与盐酸反应，随着反应的进行，盐酸浓度降低，使反应速率减慢，是放热反应，温度上升，使反应速率加快，图1中ab段速率加快，说明反应放热使温度上升，反应速率加快，A正确；bc段主要是由于盐酸浓度减小导致速率减慢，随着反应的进行，盐酸浓度降低，酸性减小，pH增大，即c>b>a，B正确；反应热是反应物与生成物的能量差，与催化剂无关，C错误；由图2可知，有催化剂时正反应的活化能为E1＋E3－E2。
答案　D
6．[2022·浙江理综，27(3)]煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严峻破坏生态环境。接受肯定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)
ΔH1＝＋218.4 kJ·mol－1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)
ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反应Ⅱ)
假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是 (　　)。

解析　反应Ⅰ吸热，产物的能量高于反应物，反应Ⅱ放热，产物的能量低于反应物；又由于反应Ⅰ速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ，则C项图符合题意。
答案　C
二、盖斯定律的应用
7．(2022·全国新课标Ⅱ，13)室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol 的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度上升，热效应为ΔH2，CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列推断正确的是 (　　)。
A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
解析　依据题意，可知①CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)　ΔH1>0，②CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH2<0，③CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)　ΔH3，依据盖斯定律有①＝②＋③，则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即有ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0。A项，由以上分析知，ΔH2<0，ΔH3>0，故有ΔH3>ΔH2，错误；B项，由于ΔH1>0，ΔH2<0，故有ΔH1<ΔH1－ΔH2＝ΔH3，正确；由以上分析ΔH3＝ΔH1－ΔH2，故C、D错误。
答案　B
8．(2022·重庆理综，6)已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－220 kJ·mol－1H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol－1，则a为 (　　)。
A．－332　　　　 B．－118
C．＋350 D．＋130
解析　①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝a kJ·mol－1
②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1
依据盖斯定律①×2－②得　2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋(2a＋220) kJ·mol－1
依据H—H、O===O和O—H键的键能数据，得
4×462 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1－496 kJ·mol－1＝(2a＋220) kJ·mol－1，解得a＝130，A、B、C错误；D正确。
答案　D
9．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
10．(2021·全国新课标Ⅱ，12)在1 200 ℃时，自然 气脱硫工艺中会发生下列反应：
H2S(g)＋O2(g)SO2(g)＋H2O(g)　　　　ΔH1
2H2S(g)＋SO2(g)S2(g)＋2H2O(g)ΔH2
H2S(g)＋O2(g)S(g)＋H2O(g)　　　　ΔH3
2S(g)S2(g)　　　　ΔH4
则ΔH4的正确表达式为 (　　)。
A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)
C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)
解析　给题中热化学方程式依次编号为①、②、③、④，①＋②－③×3得3S(g)S2(g)，(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)，故2S(g)S2(g)　　ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)
答案　A
二、大题冲关练
11．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，则表示甲烷标准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)标准燃烧热是指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－1②
4Na(s)===4Na(l)　ΔH＝＋10.4 kJ·mol－1③
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．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