1、考点规范练 16 化学反应与能量变化(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2017 成都模拟)下列过程伴随的能量变化中,属于反应热的是( )A.形成 1 mol HCl 键放出的能量B.石墨转变成金刚石吸收的能量C.1 mol O2形成 2 mol O 原子吸收的能量D.水蒸气变成液态水放出的能量2.在催化剂作用下,H 2O2发生分解,其反应能量随反应的进程变化如图:下列说法正确的是( )A.H2O2分解反应的 H0B.催化剂的加入使反应的热效应减小C.催化剂的加入提高了 H2O2的分解率D.催
2、化剂通过改变反应进程、降低反应的活化能来 提高 H2O2分解速率3.下列说法正确的是( )A.氢气的燃烧热为 H=-285.8 kJmol-1,则电解水时水分解的热化学方程式 2H 2O(l) 2H2(g)+O2(g) H=+285.8 kJmol-1B.反应 SO2(g)+2H2S(g) 3S(s)+2H2O(l)在常温下能自发进行,则该反应的 HcB.甲烷的燃烧热为 b kJmol-1C.2CH3OH(g) 2CH4(g)+O2(g) H=2(b-a) kJmol-1D.当甲醇和甲烷物质的量之比为 12,完全燃烧生成 CO2(g)和 H2O(l)时,放出的热量为 Q kJ,则该混合物中甲醇
3、的物质的量为 mol(+2)8.已知 HCN(aq)与 NaOH(aq)反应生成 1 mol 正盐的 H=-12.1 kJmol-1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热 H=-57.3 kJmol-1。则 HCN 在水溶液中电离的 H 等于( )A.-69.4 kJmol-1 B.-45.2 kJmol-1C.+69.4 kJmol-1 D.+45.2 kJmol-19.(2017 安徽池州模拟)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )A.常温常压下,1 g H 2在足量 Cl2中燃烧生成 HCl 气体放出 92.3 kJ 的热量,则热化学方程式可表示为 H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g
4、) H=+184.6 kJmol-1B.甲烷的燃烧热为 890.3 kJmol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) H=-890.3 kJmol-1C.已知 NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) H=-57.4 kJmol-1,则含 20.0 g NaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出 28.7 kJ 的热量D.相同条件下,2 mol 氢原子所具有的能量小于 1 mol 氢分子所具有的能量10.已知:2Fe2O3(s)+3C(s) 3CO2(g)+4Fe(s) H=+468.2 kJmol-1;C(s)+
5、O2(g) CO2(g) H=-393.5 kJmol-1;则 4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)的 H 是( )A.-1 648.7 kJmol-1 B.-1 255.3 kJmol-1C.-861.7 kJmol-1 D.+861.7 kJmol-1二、非选择题(本题共 3 个小题,共 50 分)11.(15 分)氢气是一种 清洁能源 ,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点;氢气也是重要的化工原料。(1)纳米级的 Cu2O 可作为太阳能分解水的催化剂。一定温度下,在 2 L 密闭容器中加入纳米级 Cu2O并通入 0.10 mol 水蒸气发生反 应:2H 2O(g) 2H2(g)+
6、O2(g) H=+484 kJmol-1,不同时段产生 O2的量见表格:时间/min 20 40 60 80n(O2)/mol0.001 00.001 60.002 00.002 0上述反应过程中能量转化形式为光能转化为 能,达平衡过程中至少需要吸收光能 kJ(保留三位小数)。 (2)氢气是合成氨工业的原料,合成塔中每产生 2 mol NH3,放出 92.2 kJ 热量。已知:则 1 mol NH 键断裂吸收的能量约等于 。 (3)已知:2H 2(g)+O2(g) 2H2O(g) H=-483.6 kJmol-1N 2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H=+67.7 kJmol-1则 H2
7、还原 NO2生成水蒸气和氮气反应的热化学方程式是 。 12.(20 分)工业上合成反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),其反应过程的能量变化如图所示:已知:1 mol SO 2(g)氧化为 1 mol SO3(g)的 H=-99 kJmol-1。请回答下列问题:(1)图中 A、 C 分别表示 、 , E 的大小对该反应的反应热 (填“有”或“无”)影响。该反应通常用 V2O5作催化剂,加 V2O5会使图中 B 点 (填“升高”或“降低”),理由是 。 (2)图中 H= kJmol -1。 (3)V2O5的催化循环机理可能为:V 2O5氧化 SO2时,自身被还原为四价钒化合物,四价钒
8、化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式: 。 (4)如果反应速率 v(SO2)为 0.05 mol(Lmin)-1,则 v(O2)= mol(Lmin) -1、 v(SO3)= mol(Lmin)-1。 (5)已知单质硫的燃烧热为 296 kJmol-1,计算由 S(s)生成 3 mol SO3(g)的 H= 。 13.(2016 浙江理综,节选)(15 分)催化还原 CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在 Cu/ZnO 催化剂存在下,CO 2与 H2可发生两个平行反应,分别生成 CH3OH 和 CO。反应的热化学方程式如下:CO2(g)+3H2(g) CH3O
9、H(g)+H2O(g) H1=-53.7 kJmol-1 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H2 某实验室控制 CO2和 H2初始投料比为 12.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:T/K 催化剂 CO2转化率/% 甲醇选择性/%543 Cat.1 12.3 42.3543 Cat.2 10.9 72.7553 Cat.1 15.3 39.1553 Cat.2 12.0 71.6备注Cat.1:Cu/ZnO 纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO 纳米片;甲醇选择性:转化的 CO2中生成甲醇的百分比已知:CO 和 H2的燃烧热分别为 H(CO)=-283.0 kJm
10、ol-1、 H(H2)=-285.8 kJmol-1H 2O(l) H2O(g) H3=+44.0 kJmol-1请回答:(1)反应的 H2= kJmol -1。 (2)在下图中分别画出反应在无催化剂、有 Cat.1 和有 Cat.2 三种情况下“反应过程能量”示意图。参考答案考点规范练 16 化学反应与能量变化1.B 化学反应中的能量变化叫反应热,化学反应的 实质是旧键的断裂和新键的形成。形成 1 mol HCl 键只涉及化学键的形成,是放热过程,其能量变化不属于反应热,A 错误;石墨转化为金刚石既有旧键的断裂,又有新键的形成,故其能量的变化为反应热,B 正确;C 项,只涉及化学键的断裂,没
11、有新键的形成,故其能量变化不属于反应热,C 错误;D 项,水蒸气变成液态水是物理变化,属于物理过程,过程中的热量变化不是反应热,D 错误。2.D 由图可知,反应物 H2O2具有的能量高于生成物具有的能量,则该反应为放热反应, Hb,A 项错误;甲烷的燃烧热是指 1 mol CH4完全燃烧生成 CO2气体和液态 H2O 时放出的热量,反应中生成的是气态 H2O,故 b kJmol-1不是甲烷的燃烧热,B 项错误;2-2 可得 2CH3OH(g) 2CH4(g)+O2(g) H=2(b-a) kJmol-1,C 项正确;-+得 CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-(
12、a+c-b) kJmol-1,若32设甲醇的物质的量为 x,则 CH4的物质的量为 2x,根据和有( a+c-b) kJmol-1x+2x kJmol-1c=Q kJ,x= mol,即混合物中甲醇的物质的量为 mol,D 项错误。-+3 +3-8.D 由题意可写出热化学方程式:HCN(aq)+OH -(aq) CN-(aq)+H2O(l) H=-12.1 kJmol-1;H +(aq)+OH-(aq) H2O(l) H=-57.3 kJmol-1,由-可得 HCN(aq) CN-(aq)+H+(aq) H=(-12.1 kJmol-1)-(-57.3 kJmol-1)=+45.2 kJmol-
13、1,D 项正确。9.C H 2在 Cl2中燃烧放出热量, H0,A 项错;B 项,生成物中水应为液态,B 项错;1 mol NaOH 完全中和放出 57.4 kJ 热量,0.5 mol NaOH 完全反应放出 28.7 kJ 热量,C 项正确;氢原子转化为氢分子,形成化学键放出能量,故 2 mol 氢原子具有的能量大于 1 mol 氢分子具有的能量,D 项错。10.A 将已知反应依次记为,根据盖斯定律,由3-即可得出 4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s) H=-393.5 kJmol-13-468.2 kJmol-1=-1 648.7 kJmol-1。11.答案 (1)化学 0.96
14、8 (2)391 kJ(3)4H2(g)+2NO2(g) N2(g)+4H2O(g) H=-1 034.9 kJmol-1解析 (1)题述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能,达平衡时,生成氧气 0.002 mol,至少需要吸收的光能为 0.002 mol484 kJmol-1=0.968 kJ。(2)3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),反应的焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量=3436 kJ mol-1+945.8 kJmol-1-6E(NH)=-92.2 kJmol-1,E(NH)=391 kJmol-1。(3)反应 4H2(g)+2NO2(g) N2(
15、g)+4H2O(g)可以由2-得到,故 H=(-483.6 kJmol-1)2-67.7 kJmol-1=-1 034.9 kJmol-1。12.答案 (1)反应物总能量 生成物总能量 无 降低 因为催化剂改变了反应历程,使活化能 E降低 (2) -198(3)SO2+V2O5 SO3+2VO2、4VO 2+O2 2V2O5(4)0.025 0.05 (5)-1 185 kJmol -1解析 (1)图中 A 表示反应物总能量, C 表示生成物总能量, E 为活化能,与反应热无关,但使用催化剂可以降低活化能。(2)图中表示的是 2 mol SO2(g)的反应,因此 H=-99 kJmol-12=
16、-198 kJmol-1。(3)V2O5氧化 SO2时,自身被还原为四价钒化合物 VO2,可写出相关反应的化学方程式。(4)依据化学反应速率之比等于化学计量数之比可进行计算。(5)S(s)+O2(g) SO2(g) H1=-296 kJmol-1SO2(g)+ O2(g) SO3(g) H2=-99 kJmol-112由3+3 得:3S(s)+ O2(g) 3SO3(g)92 H=( H1+ H2)3=-1 185 kJmol-113.答案 (1)+41.2(2)解析 (1)根据 CO、H 2的燃烧热可得热化学方程式:CO(g)+ O2(g) CO2(g) H=-283.0 12kJmol-1;:H 2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJmol-1;若设 H2O(l) H2O(g) H=+44 12kJmol-1为,将反应+-可得反应,故 H2=-285.8 kJmol-1+44 kJmol-1-(-283.0 kJmol-1)=+41.2 kJmol-1。(2)催化剂对平衡移动无影响,故三条曲线的起点和终点相同,但是使用催化剂后能降低反应的活化能,由表格中的数据可知,Cat.2 的催化效果更好,即在图像上表现为 Cat.2 对应曲线在 Cat.1 对应曲线的下方。
