2020届高考化学一轮复习化学反应中的热量作业

2020届高考化学一轮复习化学反应中的热量作业

课时规范练6　化学反应中的热效应 ‎(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.下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是(　　)‎ A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能 B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能 C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能 D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能 ‎2.下列有关化学能与热能的说法正确的是(　　)‎ A.铝热反应属于吸热反应 B.若某反应的反应物总能量大于生成物总能量,则该反应为吸热反应 C.H2H+H的变化需要吸收能量 D.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应 ‎3.在催化剂作用下,H2O2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ΔH>0‎ B.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 ‎4.(2018北京)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%‎ B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂 C.①→②放出能量并形成了C—C键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 ‎5.根据碘与氢气反应的热化学方程式 ‎①I2(g)+H2(g)2HI(g)　ΔH=-9.48 kJ·mol-1‎ ‎②I2(s)+H2(g)2HI(g)　ΔH=+26.48 kJ·mol-1‎ 下列判断正确的是(　　)‎ A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ C.反应①的产物比反应②的产物稳定 D.反应物的物质的量相等时,反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低 ‎6.已知:①破坏1 mol A—A键、1 mol B—B键、1 mol A—B键时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、463 kJ的能量;②反应2A2(g)+B2(g)2A2B(g)的能量变化如图所示。下列说法中错误的是(　　)‎ A.体系中A2、B2最活泼 B.E1=1 370 kJ·mol-1‎ C.ΔH=-482 kJ·mol-1‎ D.该反应是放热反应 ‎7.设NA为阿伏加德罗常数的值,对反应:‎ ‎(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1‎ ‎(2)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1‎ 其他数据如下表所示:‎ 化学键 CO OO C—H O—H 键能/(kJ·mol-1)‎ ‎798‎ x ‎413‎ ‎463‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.H2O(g)H2O(l)　ΔS<0,ΔH=(a-b) kJ·mol-1‎ B.当有4NA个C—H键断裂时,该反应放出热量一定为a kJ C.表中x=‎‎1 796+b‎2‎ D.利用反应(1)设计的原电池电解精炼铜时,当负极输出0.2NA个电子时,电解槽的阳极一定减轻6.4 g ‎8.已知:‎ ‎①CH3OH(g)+‎3‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1‎ ‎②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-b kJ·mol-1‎ ‎③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-c kJ·mol-1‎ 则下列叙述中正确的是(　　)‎ A.由上述热化学方程式可知b>c B.甲烷的标准燃烧热为-b kJ·mol-1‎ C.2CH3OH(g)2CH4(g)+O2(g)　ΔH=2(b-a) kJ·mol-1‎ D.当甲醇和甲烷物质的量之比为1∶2,完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出的热量为Q kJ,则该混合物中甲醇的物质的量为Qa+2b mol ‎9.已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热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.+69.4 kJ·mol-1 D.+45.2 kJ·mol-1‎ ‎10.一定条件下,在水溶液中1 mol Cl-、ClOx‎-‎(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.e是ClO‎3‎‎-‎ B.b→a+c反应的活化能为60 kJ·mol-1‎ C.a、b、c、d、e中c最稳定 D.b→a+d反应的热化学方程式为3ClO-(aq)ClO‎3‎‎-‎(aq)+2Cl-(aq)　ΔH=-116 kJ·mol-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可作为太阳光分解水的催化剂。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:2H2O(g)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+484 kJ·mol-1,不同时段产生O2的量见表格:‎ 时间/min ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ n(O2)/mol ‎0.001 0‎ ‎0.001 6‎ ‎0.002 0‎ ‎0.002 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 N—H键断裂吸收的能量约等于　　　　。 ‎ ‎(3)已知:①2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1‎ ‎②N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1‎ 则H2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 SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ·mol-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ΔH=　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物,四价钒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·(L·min)-1,则v(O2)=　　　　 mol·(L·min)-1、v(SO3)=　　　　 mol·(L·min)-1。 ‎ ‎(5)已知单质硫的标准燃烧热为-296 kJ·mol-1,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH=　 。 ‎ 图1‎ ‎13.(15分)人类研究氢能源从未间断过,而热化学循环分解水制H2是在水反应体系中加入一种中间物,经历不同的反应阶段,最终将水分解为H2和O2,这是一种节约能源、节省反应物料的技术,图1是热化学循环制氢气的流程:‎ ‎(1)实验测得,1 g H2燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)整个流程参与循环的物质是　　　　和　　　　(填化学式),最难进行的反应是　　　　(填序号)。 ‎ ‎(3)汞虽然有毒,但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂,可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气:‎ ‎①CaBr2+2H2OCa(OH)2+2HBr↑;‎ ‎②……‎ ‎③HgBr2+Ca(OH)2CaBr2+HgO+H2O;‎ ‎④2HgO2Hg+O2↑。‎ 反应②的化学方程式为　。 ‎ ‎(4)合成氨用的H2可用甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图2所示,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 　 。 ‎ 图2‎ 课时规范练6　化学反应中的热效应 ‎1.A　B项、C项属于电化学反应,一定有电子转移,一定发生氧化还原反应;D项营养物质为人类提供能量的过程,是被O2氧化的过程,发生了氧化还原反应;A项光能转化成电能的过程没有新物质生成,没有发生化学反应,故选A。‎ ‎2.C　铝热反应属于放热反应,A项错误;反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应,B项错误;H2H+H的变化是断裂了H—H共价键,断裂化学键需要吸收能量,C项正确;一个反应是吸热反应还是放热反应取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小,与反应的条件无关,有些放热反应也需要加热,如燃烧反应,D项错误。‎ ‎3.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,ΔH<0,A项错误;加入催化剂,可改变反应的活化能,从而改变反应速率,但不能改变反应的热效应,B项错误;催化剂只能改变反应速率,不能使平衡发生移动,故不能提高H2O2的分解率,C项错误;催化剂能降低反应的活化能,从而改变反应进程,提高H2O2的分解速率,D项正确。‎ ‎4.D　A项,由示意图可知反应的化学方程式为CO2+CH4CH3COOH,反应中原子的利用率为100%,正确;B项,由示意图可知CH4在催化剂作用下发生C—H键断裂,正确;C项,①的总能量高于②,①→②转化过程放出热量,并形成了C—C键,正确;D项,催化剂不能改变平衡的移动方向,不能提高转化率,错误。‎ ‎5.D　因为反应为可逆反应,所以不能进行彻底,254 g I2(g)与2 g H2(g)反应放热小于9.48 kJ,A错误;根据盖斯定律,1 mol固态碘和1 mol气态碘的能量差为9.48 kJ-(-26.48 kJ)=35.96 kJ,B错误;反应①和反应②的产物HI状态相同,稳定性相同,C错误;对于同一物质,固态物质的能量比气态物质的能量低,因此反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低,D正确。‎ ‎6.A　由题图可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应是放热反应,D正确;E1表示断开反应物中化学键所吸收的能量(即反应的活化能),则E1=2×436 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1=1 370 kJ·mol-1,B正确;E2可表示形成生成物中化学键所放出的热量,则E2=2×2×463 kJ·mol-1=1 852 kJ·mol-1,ΔH=E1-E2=1 370 kJ·mol-1-1 852 kJ·mol-1=-482 kJ·mol-1,C正确;图中A和B具有的能量最高,因此A和B最活泼,故A错误。‎ ‎7.C　水从气态到液态、从液态到固态的变化均是熵减的过程;根据盖斯定律,H2O(g)H2O(l)可由‎1‎‎2‎[(1)-(2)]得到,即H2O(g)H2O(l)　ΔH=‎1‎‎2‎(a-b) kJ·mol-1,A错误。当有4NA个C—H键断裂时,即消耗甲烷的物质的量是1 mol,生成液态水时反应放出热量为|a| kJ,生成气态水时反应放出热量|b| kJ,B错误。根据反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g),断键吸收的热量为2 mol x+413 kJ·mol-1×4 mol,成键放出的热量是798 kJ·mol-1×2 mol+463 kJ·mol-1×4 mol=3 448 kJ,因为反应是放热的,所以2 mol x+413 kJ·mol-1×4 mol-3 448 kJ=b kJ,解得x=‎1 796+b‎2‎ kJ·mol-1,C正确。电解精炼铜时,负极上粗铜中的杂质锌、铁、镍比铜先失电子,当负极输出0.2NA个电子时,电解槽的阳极不仅仅是减小的金属铜的质量,D错误。本题为典型易错题。错因:本题综合性强,不能正确应用盖斯定律和“ΔH=断键吸收的能量-形成化学键所放出的能量”计算出ΔH,没有掌握物质分子中化学键的构成。另外,在计算x值时,应以反应(2)为依据计算。‎ ‎8.C　等物质的量时,CH4燃烧生成液态水放出的热量更多,故c>b,A项错误;甲烷的标准燃烧热是指1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时的反应热,反应②中生成的是气态H2O,故-b kJ·mol-1‎ 不是甲烷的标准燃烧热,B项错误;①×2-②×2可得2CH3OH(g)2CH4(g)+O2(g)　ΔH=2(b-a) kJ·mol-1, C项正确;③-②+①得CH3OH(g)+‎3‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-(a+c-b) kJ·mol-1④,若设甲醇的物质的量为x,则CH4的物质的量为2x,根据④和③有(a+c-b) kJ·mol-1×x+2x kJ·mol-1×c=Q kJ,x=Qa-b+3c mol,即混合物中甲醇的物质的量为Qa+3c-b mol,D项错误。‎ ‎9.D　由题意可写出热化学方程式:①HCN(aq)+OH-(aq)CN-(aq)+H2O(l)　ΔH=-12.1 kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,由①-②可得HCN(aq)CN-(aq)+H+(aq)　ΔH=(-12.1 kJ·mol-1)-(-57.3 kJ·mol-1)=+45.2 kJ·mol-1,D项正确。‎ ‎10.D　由图可知,a为Cl-,b为ClO-,c为ClO‎2‎‎-‎,d为ClO‎3‎‎-‎,e为ClO‎4‎‎-‎,A项错误;无法确定活化能的大小,B项错误;a、b、c、d、e中a的能量最低,所以a最稳定,C项错误;b→a+d的化学方程式为3ClO-ClO‎3‎‎-‎+2Cl-,所以热化学方程式为3ClO-(aq)ClO‎3‎‎-‎(aq)+2Cl-(aq)　ΔH=-116 kJ·mol-1,故D项正确。‎ ‎11.答案 (1)化学　0.968　(2)391 kJ ‎(3)4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 034.9 kJ·mol-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 mol×484 kJ·mol-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=3×436 kJ·mol-1+945.8 kJ·mol-1-6×E(N—H)=-92.2 kJ·mol-1,E(N—H)=391 kJ·mol-1。‎ ‎(3)反应4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)可以由①×2-②得到,‎ 故ΔH=(-483.6 kJ·mol-1)×2-67.7 kJ·mol-1=-1 034.9 kJ·mol-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+V2O5SO3+2VO2、4VO2+O22V2O5‎ ‎(4)0.025　0.05　(5)-1 185 kJ·mol-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ΔH=-99 kJ·mol-1×2=-198 kJ·mol-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)　ΔH1=-296 kJ·mol-1①‎ SO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)SO3(g)　ΔH2=-99 kJ·mol-1②‎ 由①×3+②×3得:3S(s)+‎9‎‎2‎O2(g)3SO3(g)　ΔH=(ΔH1+ΔH2)×3=-1 185 kJ·mol-1‎ ‎13.答案 (1)H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1‎ ‎(2)SO2　I2　②‎ ‎(3)Hg+2HBrHgBr2+H2↑‎ ‎(4)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)‎ ΔH=+161.1 kJ·mol-1‎ 解析 (1)1 g氢气燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量,则2 g氢气即1 mol氢气燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1。‎ ‎(2)反应①为二氧化硫、碘单质与水的反应:SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,反应②为硫酸分解生成二氧化硫、氧气、水:2H2SO42SO2↑+O2↑+2H2O,反应③为碘化氢分解:2HIH2+I2,整个流程参与循环的物质是SO2、I2,最难进行的反应是②。‎ ‎(3)根据反应③知反应②有HgBr2生成,根据HgBr2知反应①的产物HBr参与反应②,所以反应②为Hg+2HBrHgBr2+H2↑。‎ ‎(4)由题图2可写出相应的热化学方程式:‎ CO(g)+‎1‎‎2‎O2(g)CO2(g)　ΔH=-282 kJ·mol-1①‎ H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1②‎ CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-846.3 kJ·mol-1③‎ 由盖斯定律③-(①+②×3)得所求反应的ΔH=+161.1 kJ·mol-1,‎ 则热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH=+161.1 kJ·mol-1。‎