高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一章 化学反应与能量综合与测试习题

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一章 化学反应与能量综合与测试习题，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共计60分)
1．某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．该反应为放热反应
B．催化剂能改变该反应的焓变
C．催化剂能降低该反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能
【解析】 解本题的关键是正确理解图像的意义。不难看出，E1＞E2，正反应的活化能大于逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2＞0，故该反应为吸热反应，故A、D均错。催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，故B错，C对。
【答案】 C
2．下列说法不正确的是 ( )
A．反应是放热还是吸热必须看生成物和反应物所具有的总能量的相对大小
B．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能储存起来
C．吸热反应中由于反应物总能量小于生成物总能量，因而无利用价值
D．物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能为人类所利用
【解析】 C(s)＋H2O(g)eq \(=====,\s\up14(高温))CO(g)＋H2(g)，此反应为吸热反应，但可据此制得水煤气，故选项C错误。
【答案】 C
3．某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图(E1、E3表示活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应
B．三种化合物中C最稳定
C．加入催化剂会改变反应的焓变
D．整个反应的ΔH＝E1－E2
【解析】 由图中物质A、B、C的能量相对大小可知，AB是吸热反应，BC是放热反应，A项错误；三种物质中C的能量最低，故化合物C最稳定，B项正确；催化剂改变反应途径和活化能大小，但不能改变焓变，C项错误；整个反应的ΔH＝E1－E4，D项错误。
【答案】 B
4．下列说法或表示方法不正确的是 ( )
A．盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现
B．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/ml，若将含0.5 ml H2SO4的浓硫酸与含1 ml NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ
C．由C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＝＋1.9 kJ/ml，可知石墨比金刚石稳定
D．在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/ml
【解析】 盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现；浓硫酸稀释过程中也放出热量，所以放出的热量大于57.3 kJ；能量越低的物质越稳定；选项D中ΔH应等于－571.6 kJ/ml。
【答案】 D
5．在下列各说法中，正确的是 ( )
A．ΔH>0表示放热反应，ΔH<0表示吸热反应
B．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数
C．1 ml H2SO4与1 ml Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫做中和热
D．1 ml H2与0.5 ml O2反应放出的热就是H2的燃烧热
【解析】 A项，ΔH>0表示吸热反应，ΔH<0表示放热反应；C项，“中和热”是指在稀溶液中，酸和碱发生中和反应，生成1 ml液态水时放出的热量，1 ml H2SO4与1 ml Ba(OH)2反应生成2 ml水，放出的热大于中和热；D项，在101 kPa时，1 ml H2与0.5 ml O2反应，生成液态水时放出的热才是H2的燃烧热，题中没有说明生成的水的聚集状态。
【答案】 B
6．白磷会对人体造成严重的烧伤，白磷(P4)分子结构为。下列说法不正确的是( )
A．白磷着火点低，在空气中可自燃
B．白磷、红磷互为同素异形体
C．31 g白磷中，含P—P键1.5 ml
D．已知P4(白磷，s)＋3O2(g)===2P2O3(s) ΔH＝－Q kJ·ml－1，则白磷的燃烧热为Q kJ·ml－1
【解析】 D选项中的白磷燃烧产物P2O3(s)不是最稳定的化合物，白磷燃烧产物中最稳定的化合物是P2O5(s)。
【答案】 D
7．下列热化学方程式中，ΔH表示可燃物燃烧热的是( )
A．CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283 kJ·ml－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－802.3 kJ·ml－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
D．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH＝－184.6 kJ·ml－1
【解析】 根据燃烧热的概念知应是1 ml燃料，生成常温常压下稳定的氧化物时所放出的热量，H2O在上述情况下液态稳定。
【答案】 A
8．已知在1.01×105 Pa、298 K条件下，2 ml氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ的热量，下列热化学方程式正确的是( )
A．H2O(g)===H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)
ΔH＝＋242 kJ·ml－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－484 kJ·ml－1
C．H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)
ΔH＝＋242 kJ·ml－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝＋484 kJ·ml－1
【解析】 2 ml氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，则1 ml氢气燃烧生成水蒸气应放出eq \f(1,2)×484 kJ＝242 kJ热量，放出热量ΔH为“－”，各物质的状态分别是H2(g)、O2(g)、H2O(g)。B项中的H2O的状态应为气态；C、D项中ΔH的符号应为“－”；A项是逆向进行的反应，ΔH为“＋”，数值相等。故应选A。
【答案】 A
9．下列说法中正确的是( )
A．在100 ℃、101 kPa条件下，1 ml液态水汽化时需要吸收40.69 kJ的热量，则H2O(g)H2O(l)的ΔH＝＋40.69 kJ·ml－1
B．已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1，则CH4的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ
C．H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝－72 kJ·ml－1其他相关数据如下表：
则表中a为230
D．已知S(g)＋O2(g)===SO2(s) ΔH1，S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2，则ΔH2<ΔH1
【解析】 A选项ΔH应小于0；B选项单位错误，应为kJ·ml－1；C选项，ΔH＝(436＋a－369×2)kJ·ml－1＝－72 kJ·ml－1，正确；D选项，生成固体放热更多，则ΔH更小，错误。
【答案】 C
10．用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－574 kJ·ml－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－1 160 kJ·ml－1
下列说法不正确的是( )
A．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJ
B．由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH<－574 kJ·ml－1
C．反应①②转移的电子数相同
D．反应②中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 ml
【解析】 根据盖斯定律，(①＋②)×eq \f(1,2)得到如下热化学方程式：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·ml－1，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 ml，放出的热量为0.2 ml×867 kJ·ml－1＝173.4 kJ；由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则ΔH越小，即ΔH<－574 kJ·ml－1；反应②中每1 ml CH4反应完全时转移的电子总数为8 ml，因为没有指明气体的温度和压强，4.48 L CH4的物质的量无法求算。
【答案】 D
11．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
据此判断下列说法中正确的是( )
A．石墨转变为金刚石是吸热反应
B．S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1，
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2，则ΔH1＞ΔH2
C．白磷比红磷稳定
D．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＞0
【解析】 金刚石的能量高于石墨的能量，所以石墨转变为金刚石是吸热反应，A正确；固态S的能量低于气态S的能量，所以气态S燃烧放出的热量多，但放热越多，ΔH越小，B不正确；白磷的能量高于红磷的能量，所以白磷不如红磷稳定，C不正确；反应应该是放热反应，D不正确，答案选A。
【答案】 A
12．如图表示白磷(P4)分子结构。白磷在氧气不足时燃烧生成P4O6，P4O6分子结构可以看成是白磷分子中磷磷键之间插入氧原子。
已知：键能表示断裂1 ml化学键需要吸收的能量。几种共价键的键能如下表所示：
则P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热(ΔH)为( )
A．(6a＋3d－12b－4c)kJ·ml－1
B．(4a＋3d－8d)kJ·ml－1
C．(6a＋3d－12b)kJ·ml－1
D．(6a＋3d＋4c－12b)kJ·ml－1
【解析】 断裂6个P—P键、3个O===O键，形成12个P—O键，C选项正确。
【答案】 C
二、非选择题(本题包括4小题，共40分)
13．(8分)(1)3 ml甲烷燃烧时，生成液态水和二氧化碳，同时放出2 670.9 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式： __。
(2)当1 g氨气完全分解为N2和H2时，吸收2.7 kJ的热量，写出其热化学方程式：____。
(3)HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则H2SO4和NaOH反应的中和热的热化学方程式为__。
【解析】 (1)每摩尔CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放热2 670.9 kJ÷3＝890.3 kJ。
(2)2 ml NH3(g)完全分解为N2(g)和H2(g)吸热2.7 kJ×17×2＝91.8 kJ。
(3)H2SO4和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，故热化学方程式为
eq \f(1,2)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===eq \f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
【答案】 (1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·ml－1
(2)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋91.8 kJ·ml－1
(3)eq \f(1,2)H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===eq \f(1,2)Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
14．(12分)据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。
(1)晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为Si(s)＋O2(g)===SiO2(s) ΔH＝－989.2 kJ·ml－1，有关键能数据如下表：
则x的值为 ________。
(2)硅光电池作为电源已广泛应用于人造卫星、灯塔和无人气象站等。硅光电池是一种把 ________能转化为________能的装置。
(3)假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是 ________。
A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．硅的来源丰富，易于开采，且可再生
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术
(4)工业制备纯硅的反应为2H2(g)＋SiCl4(g)===Si(s)＋4HCl(g) ΔH＝＋240.4 kJ·ml－1，生成的HCl通入100 mL 1 ml·L－1的NaOH溶液恰好反应，则反应过程中________(填“吸收”或“释放”)的热量为__kJ。
【解析】 (1)每摩尔Si含有2 ml Si—Si键，每摩尔SiO2含有4 ml Si—O键，则ΔH＝2×176 kJ·ml－1＋498.8 kJ·ml－1－4x kJ·ml－1＝－989.2 kJ·ml－1，解得x＝460。
(2)硅光电池将光(或太阳)能转化为电能。
(3)硅是固体，便于运输、贮存，A对；硅元素在地壳中含量居于第二位，来源丰富，B对；硅燃烧的产物为SiO2，没有污染，C对；制备硅不需要催化剂，D错。
(4)100 mL 1 ml·L－1的NaOH溶液消耗0.1 ml HCl，则工业制备纯硅的反应中有0.1 ml HCl生成，故吸收的热量为eq \f(240.4 kJ,4 ml)×0.1 ml＝6.01 kJ。
【答案】 (1)460 (2)光(或太阳) 电 (3)D
(4)吸收 6.01
15．(10分)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甲醇在氧气中完全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 ml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的断裂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。已知反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ·ml－1。
试根据表中所列键能数据计算a的数值：__。
(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·ml－1①
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH2＝－571.6 kJ·ml－1②
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH3＝－2 599 kJ·ml－1③
根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 ml C2H2(g)反应的焓变：__。
【解析】 (1)5 g CH3OH(l)充分燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出113.5 kJ的热量，则1 ml CH3OH充分燃烧时，放出的热量为eq \f(32,5)×113.5 kJ＝726.4 kJ，故其燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.4 kJ·ml－1，或2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 452.8 kJ·ml－1。
(2)ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝3×436 kJ·ml－1＋945 kJ·ml－1－6×391 kJ·ml－1＝－93 kJ·ml－1，故a的值为－93。
(3)由题意知，需求下述反应的焓变：
2C(石墨，s)＋H2(g)===C2H2(g) ΔH，由盖斯定律，将题给热化学方程式加合，(①×4＋②－③)/2得：
2C(石墨，s)＋H2(g)===C2H2(g)
ΔH＝2ΔH1＋eq \f(ΔH2,2)－eq \f(ΔH3,2)
则ΔH＝[2×(－393.5)＋eq \f(－571.6,2)－eq \f(－2 599,2)] kJ·ml－1＝＋226.6 kJ·ml－1
【答案】 (1)2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 452.8 kJ·ml－1
(2)－93
(3)ΔH＝＋226.7 kJ·ml－1
16．(10分)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 ml产物的数据)。
根据上图回答下列问题：
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是____。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是____。
(3)P和Cl2分两步反应生成1 ml PCl5的ΔH3＝____________，P和Cl2一步反应生成1 ml PCl5的ΔH4________ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【解析】 (1)生成物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热，结合图像可知，PCl3和反应物P、Cl2的能量差为306 kJ，因此该热化学反应方程式为
P(s)＋eq \f(3,2)Cl2(g)===PCl3(g) ΔH＝－306 kJ·ml－1。
(2)根据图像可知PCl5和PCl3、Cl2之间的能量差为93 kJ，因此PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋93 kJ·ml－1。
(3)ΔH4＝ΔH3＝－306 kJ·ml－1－93 kJ·ml－1＝－399 kJ·ml－1。该反应与途径无关，只与起始状态、最终状态有关。
【答案】 (1)eq \f(3,2)Cl2(g)＋P(s)===PCl3(g)
ΔH＝－306 kJ·ml－1
(2)PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g)
ΔH＝＋93 kJ·ml－1
(3)－399 kJ·ml－1 等于
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 ml分子中的化
学键断裂时需要吸
收的能量/kJ
436
a
369
化学键
P—P
P—O
P===O
O===O
键能/(kJ·ml－1)
a
b
c
d
化学键
Si—O
O===O
Si—Si
键能/kJ·ml－1
x
498.8
176
化学键
H—H
N—H
N≡N
键能/(kJ·ml－1)
436
391
945