2019年高考化学二轮复习专题练习：12化学反应与能量(含解析)
展开专题12 化学反应与能量
1．下列反应中，反应物总能量低于生成物总能量的是( )
A．2CO＋O2===2CO2 B．C＋O2===CO2
C．2C＋O2===2CO D．CaCO3===CO2＋CaO
【答案】D
【解析】反应中反应物总能量低于生成物总能量，说明该反应是一个吸热反应。A、B、C三项是CO、C的燃烧反应，均属于放热反应，故均不符合题意；D项为CaCO3的分解反应，属吸热反应，符合题意。
5．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3 kJ的热量
B．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
C．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g) ΔH＝a
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝b，则a>b
D．已知P(白磷，s)===P(红磷，s) ΔH<0，则白磷比红磷稳定
【答案】A
6．以NA代表阿伏加德罗常数，则关于热化学方程式C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－1 300 kJ·mol－1的说法中，正确的是( )
A．转移10NA个电子时，该反应放出1 300 kJ的能量
B．生成NA个液态水分子时，吸收1 300 kJ的能量
C．有2NA个碳氧共用电子对生成时，放出1 300 kJ的能量
D．有10NA个碳氧共用电子对生成时，放出1 300 kJ的能量
【答案】A
【解析】2.5 mol O2参与反应时转移电子的物质的量为10 mol，此时反应生成1 mol H2O，放热1 300 kJ，选项A正确，选项B错误；1 mol CO2中含2 mol C===O键，共4 mol碳氧共用电子对，故生成2 mol CO2时应有8 mol碳氧共用电子对生成，选项C、D错误。
7．已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH3
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH4
2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH2>0 B．ΔH3>0，ΔH4>0
C．ΔH2＝ΔH4＋ΔH5 D．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
【答案】D
8．已知：
①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH1＝－571.6 kJ·mol－1
②2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH2＝－1 452 kJ·mol－1
③H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH3＝－57.3 kJ·mol－1
下列说法正确的是( )
A．H2(g)的燃烧热为571.6 kJ·mol－1
B．同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧，H2(g)放出的热量多
C.H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
D．3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝＋131.4 kJ·mol－1
【答案】B
【解析】A项，氢气的化学系数不是1，所以其燃烧热不是571.6 kJ·mol－1，错误；B项，由热化学方程式可知，4 g H2燃烧时放热571.6 kJ，而4 g CH3OH(l)燃烧时放热90.75 kJ·mol－1，正确；C项，生成BaSO4沉淀时也有热效应，错误；D项，ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－131.4 kJ·mol－1，错误。
9．已知反应：
H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1
N2(g)＋O2(g)===NO2(g) ΔH2
N2(g)＋H2(g)===NH3(g) ΔH3
则反应2NH3(g)＋O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH为( )
A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3
C．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3
【答案】D
10．用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2，其能量转化关系如图(图中计量单位为mol)，则：NO(g)＋H2(g)===0.5N2(g)＋H2O(g)的ΔH为( )
A．0.5·(a＋b－c－d)kJ·mol－1
B．0.5·(c＋a－d－b)kJ·mol－1
C．0.5·(c＋d－a－b)kJ·mol－1
D．0.5·(c＋d－a－b)kJ·mol－1
【答案】A
【解析】由图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，发生2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝(a＋b－c－d)kJ·mol－1，又化学系数与反应中的能量变化成正比，则NO(g)＋H2(g)===0.5N2(g)＋H2O(g)的ΔH＝0.5·(a＋b－c－d)kJ·mol－1。
16．以NA代表阿伏加德罗常数，则关于热化学方程式C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－1 300 kJ·mol－1的说法中，正确的是( )
A．转移10NA个电子时，该反应放出1 300 kJ的能量
B．生成NA个液态水分子时，吸收1 300 kJ的能量
C．有2NA个碳氧共用电子对生成时，放出1 300 kJ的能量
D．有10NA个碳氧共用电子对生成时，放出1 300 kJ的能量
【答案】A
17．已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH2
4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH3
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH4
2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH2>0 B．ΔH3>0，ΔH4>0
C．ΔH2＝ΔH4＋ΔH5 D．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
【答案】D
【解析】2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)属于放热反应，故ΔH1<0。H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)属于放热反应，故ΔH2<0。4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)属于放热反应，故ΔH3<0。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)属于放热反应，故ΔH4<0，故A、B错误；根据盖斯定律，ΔH2＝(ΔH4＋ΔH5)×，故C错误；根据盖斯定律，ΔH3＝ΔH1－2ΔH2，故D正确。
20.用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2，其能量转化关系如图(图中计量单位为mol)，则：NO(g)＋H2(g)===0.5N2(g)＋H2O(g)的ΔH为( )
A．0.5·(a＋b－c－d)kJ·mol－1
B．0.5·(c＋a－d－b)kJ·mol－1
C．0.5·(c＋d－a－b)kJ·mol－1
D．0.5·(c＋d－a－b)kJ·mol－1
【答案】A
【解析】由图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，发生2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝(a＋b－c－d)kJ·mol－1，又化学系数与反应中的能量变化成正比，则NO(g)＋H2(g)===0.5N2(g)＋H2O(g)的ΔH＝0.5·(a＋b－c－d)kJ·mol－1。
21．(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①CaSO4(s)＋CO(g)CaS(s)＋CO2(g)
ΔH1＝－47.3 kJ·mol－1
②CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)
ΔH2＝＋210.5 kJ·mol－1
③CO(g)C(s)＋CO2(g)
ΔH3＝－86.2 kJ·mol－1
反应2CaSO4(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋ C(s)＋SO2(g)的ΔH＝_______________________________________________________________________
(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2) 已知：25 ℃、101 kPa时，
Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH＝－520 kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1
Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s)
ΔH＝－1 065 kJ·mol－1
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是___________________________。
(3)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq)ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq)ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝_________________________________。
(4)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：
①WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)
ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1
②WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)
ΔH＝－137.9 kJ·mol－1
则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________________________________________________。
【答案】(1)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 (2)MnO2(s)＋ SO2 (g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1
(3)2ΔH2－ΔH1 (4)＋203.9 kJ·mol－1
【解析】(1)由盖斯定律，①×4＋②＋③×2得2CaSO4(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)， 22．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。
(1)实验测得5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。
化学键 | H—H | N—H | N≡N |
键能/(kJ·mol－1) | 436 | 391 | 945 |
已知反应：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ·mol－1
试根据表中所列键能数据估算a的值为________。
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝－2 599 kJ·mol－1
根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变：________。
【答案】(1)2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 452.8 kJ·mol－1
(2)－93 (3)＋226.7 kJ·mol－1
【解析】(1)设2 mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2气体和液态水放出热量为Q。则有＝，解得Q＝1 452.8 kJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为
2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－1 452.8 kJ·mol－1。
(2)反应热ΔH＝a＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)＝3×436 kJ·mol－1＋945 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－93 kJ·mol－1。
(3)ΔH＝＝
＝＋226.7 kJ·mol－1。
23．参考下列图表和有关要求回答问题：
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：__________________________。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1
则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式：____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)下表是部分化学键的键能数据：
化学键 | P—P | P—O | O===O | P===O |
键能/(kJ·mol－1) | a | b | c | x |
已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________ kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
【答案】(1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
(3)
(2)利用盖斯定律由3×②－①×2＋③×2得方程式：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)，ΔH＝3×(－192.9 kJ·mol－1)－2×49.0 kJ·mol－1＋(－44 kJ·mol－1)×2＝－764 kJ·mol－1。
(3)反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和，即6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，可得x＝。
24.用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①CaSO4(s)＋CO(g)CaS(s)＋CO2(g)
ΔH1＝－47.3 kJ·mol－1
②CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)
ΔH2＝＋210.5 kJ·mol－1
③CO(g)C(s)＋CO2(g)
ΔH3＝－86.2 kJ·mol－1
反应2CaSO4(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋ C(s)＋SO2(g)的ΔH＝_______________________________________________________________________
(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2) 已知：25 ℃、101 kPa时，
Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH＝－520 kJ·mol－1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1
Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s)
ΔH＝－1 065 kJ·mol－1
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是___________________________。
(3)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq)ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq)ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝_________________________________。
(4)已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：
①WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)
ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1
②WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)
ΔH＝－137.9 kJ·mol－1
则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝________________________________________________。
【答案】(1)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 (2)MnO2(s)＋ SO2 (g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ·mol－1
(3)2ΔH2－ΔH1 (4)＋203.9 kJ·mol－1
25．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。
(1)实验测得5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。
化学键 | H—H | N—H | N≡N |
键能/(kJ·mol－1) | 436 | 391 | 945 |
已知反应：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ·mol－1
试根据表中所列键能数据估算a的值为________。
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝－2 599 kJ·mol－1
根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变：________。
【答案】(1)2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 452.8 kJ·mol－1
(2)－93 (3)＋226.7 kJ·mol－1
【解析】(1)设2 mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2气体和液态水放出热量为Q。则有＝，解得Q＝1 452.8 kJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为
26．参考下列图表和有关要求回答问题：
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：__________________________。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1
则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式：____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)下表是部分化学键的键能数据：
化学键 | P—P | P—O | O===O | P===O |
键能/(kJ·mol－1) | a | b | c | x |
已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________ kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
【答案】(1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
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