2019届高考化学一、二轮衔接专题整合(六)　化学反应与能量

2019届高考化学一、二轮衔接专题整合(六)　化学反应与能量

‎ 专题整合(六)　化学反应与能量 做一做——融会贯通知识联系寒假期间，检测一轮，启动二轮，学习状态保持好！‎ ‎[一题串知·迁移练]‎ TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：‎ 氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。‎ 已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　‎ ΔH1＝＋175.4 kJ·mol－1‎ ‎2C‎(s)＋O2(g)===2CO(g)‎ ΔH2＝－220.9 kJ·mol－1　　　　 ‎ ‎[串知设计]‎ ‎(1)氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据图判断：CO2生成CO反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)，判断依据：‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(2)由已知可得碳的燃烧热为110.45 kJ·mol－1，对吗？并说明原因。______________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)>　随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应是吸热反应 ‎(2)不对，碳的燃烧热是1 mol碳完全燃烧生成稳定氧化物(CO2)所放出的热量 ‎(3)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋‎2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)‎ ΔH＝－45.5 kJ·mol－1‎ ‎[保分题目·综合练]‎ ‎1.合成氨反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．反应体系中加入催化剂，会改变反应的热效应 B．反应物的总能量低于生成物的总能量 C．该反应的热化学方程式为3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)‎ D．该反应是吸热反应 解析：选C　反应体系中加入催化剂，不改变反应的始末状态，则不会改变反应的热效应，故A错误；该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故B、D错误；该反应的热化学方程式为3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，故C正确。‎ ‎2．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)(　　)‎ A．C(s)＋O2(g)===CO(g)‎ ΔH＝－110.5 kJ·mol－1(燃烧热)‎ B．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)‎ ΔH＝＋483.6 kJ·mol－1(反应热)‎ C．C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O ΔH＝－1 368.8 kJ·mol－1(反应热)‎ D．2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－114.6 kJ·mol－1(中和热)‎ 解析：选B　碳的燃烧热是指生成二氧化碳时放出的热量，故A错误；热化学方程式中要标注物质的聚集状态，故C错误；强酸和强碱反应生成1 mol水放出的热量叫中和热，故D错误。‎ ‎3．如图所示，下列热化学方程式正确的是(　　)‎ A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)‎ ΔH＝2(a＋b)kJ·mol－1‎ B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)‎ ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1‎ C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)‎ ΔH＝2(b－a＋c)kJ·mol－1‎ D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)‎ ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1‎ 解析：选D　根据图示1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)放热(b－a)kJ，因此有2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－2(b－a)kJ·mol－1。1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)生成1 mol H2O(l)放热(b－a＋c)kJ，因此有2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－2(b－a＋c) kJ·mol－1。‎ ‎4．已知：Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s)‎ ΔH＝＋234.1 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1‎ 则反应2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是(　　)‎ A．－169.4 kJ·mol－1　　　 B．－627.6 kJ·mol－1‎ C．－744.7 kJ·mol－1 D．－824.4 kJ·mol－1‎ 解析：选D　将已知热化学方程式依次编号①、②，根据盖斯定律由－①＋×②得目标方程式：‎ ‎2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)，即ΔH＝－ΔH1＋×ΔH2＝－234.1 kJ·mol－1＋×(－393.5)kJ·mol－1≈－824.4 kJ·mol－1，D项正确。‎ ‎5．关于热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297.23 kJ·mol－1，下列分析正确的是(　　)‎ A．1 mol S(s)与1 mol O2(g)的总能量比1 mol SO2(g)的总能量低297.23 kJ B．1 mol S(g)与1 mol O2(g)反应生成1 mol SO2(g)放出297.23 kJ的热量 C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)，该反应的ΔH小于－297.23 kJ·mol－1‎ D．反应物的总键能大于生成物的总键能 解析：选C　题述反应为放热反应，故1 mol S(s)与1 mol O2(g)的总能量比1 mol SO2(g)的总能量高297.23 kJ，A项错误；根据题意知1 mol S(s)与1 mol O2(g)反应生成1 mol SO2(g)放出297.23 kJ的热量，B项错误；S由固态转化为气态吸收热量，则S(g)＋O2(g)===SO2(g)的ΔH小于－297.23 kJ·mol－1，C项正确；题述反应为放热反应，故反应物的总键能小于生成物的总键能，D项错误。‎ ‎6．已知：H—H键、O===O键的键能分别是436 kJ·mol－1和496 kJ·mol－1。结合下图 进行计算，H—O键的键能是(　　)‎ A．926 kJ·mol－1 B．485 kJ·mol－1‎ C．463 kJ·mol－1 D．221 kJ·mol－1‎ 解析：选C　根据题图得到：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1。H—H键、O===O键的键能分别是436 kJ·mol－1和496 kJ·mol－1，设H—O键的键能为x kJ·mol－1，则ΔH＝2×436 kJ·mol－1＋496 kJ·mol－1－4x kJ·mol－1＝－484 kJ·mol－1，解得x＝463，C项正确。‎ ‎7．下列说法正确的是(　　)‎ A．‎1 g H2和‎4 g O2反应放出71.45 kJ热量，则氢气的燃烧热为142.9 kJ·mol－1‎ B．在稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的氢氧化钠溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D．相同条件下，在两个相同的恒容密闭容器中，1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量比2 mol N2和3 mol H2反应放出的热量多 解析：选B　‎1 g H2和‎4 g O2反应时，氧气量不足，所以放出的热量小于氢气完全反应时放出的热量，即氢气的燃烧热大于142.9 kJ·mol－1，A错误；因为浓硫酸溶于水时放热，所以B正确；反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，C错误；1 mol N2和3 mol H2反应产生的氨气要比相同条件下2 mol N2和3 mol H2反应产生的氨气少，即1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量少，D错误。‎ ‎8．已知：‎ ‎①CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－a kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－b kJ·mol－1‎ ‎③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－c kJ·mol－1‎ ‎④H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－d kJ·mol－1‎ 下列叙述不正确的是(　　)‎ A．d＞c B．H2的燃烧热为d kJ·mol－1‎ C．CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)‎ ΔH＝(b＋‎2c－a)kJ·mol－1‎ D．一定量CO和H2的混合气体中，CO和H2的物质的量之比为1∶2，其完全燃烧生成CO2和H2O(l)时，放出Q kJ热量，则混合气体中CO的物质的量为 mol 解析：选D　根据盖斯定律，由③－④得：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝(d－c)kJ·mol－1，由液态水生成气态水吸收热量，所以d＞c，A项正确；H2的燃烧热是指1 mol H2完全反应生成液态水时放出的热量，B项正确；根据盖斯定律，由①－②－2×③得CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝(b＋‎2c－a)kJ·mol－1，C项正确；设CO和H2的物质的量分别为n mol、2n mol，则CO完全燃烧生成CO2放出的热量是nb kJ，H2完全燃烧生成H2O(l)放出的热量是2nd kJ，则nb＋2nd＝Q，解得n＝，故混合气体中CO的物质的量为mol，D项错误。‎ ‎9．到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。‎ ‎(1)化学反应中放出的热能(焓变，ΔH)与反应物和生成物在反应过程中断键和形成新键吸收和放出能量的大小有关。‎ 已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1，断裂1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量为247 kJ，则形成1 mol H—Cl键放出的能量为________。‎ ‎(2)燃料燃烧将其所含的化学能转变为我们所需要的热能。已知：‎ ‎①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ ‎②C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)‎ ΔH＝－393.5 kJ·mol－1‎ ‎③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)‎ ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ 标准状况下‎22.4 L氢气和甲烷的混合气体在足量的氧气中充分燃烧反应放出588.05 kJ的热量，原混合气体中氢气的质量是________。根据以上三个热化学方程式，计算C(s，石墨)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH为________。‎ 解析：(1)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1，该反应的ΔH＝旧键断裂吸收的能量－新键形成放出的能量，设形成1 mol H—Cl键放出的能量为x，则每发生这样的反应1 mol，ΔH＝436 kJ·mol－1＋247 kJ·mol－1－2x＝－185 kJ·mol－1，解得x＝434 kJ·mol－1，所以每形成1 mol H—Cl键放出434 kJ的能量。(2)设混合气体中CH4的物质的量为a，‎ H2的物质的量为b，a＋b＝1 mol,890.3 kJ·mol－1×a＋571.6 kJ·mol－1×b/2＝588.05 kJ，解得a＝0.5 mol，b＝0.5 mol，所以H2的质量为0.5 mol×‎2 g·mol－1＝‎1.0 g。根据反应C(s，石墨)＋2H2(g)===CH4(g)可知，由②＋③－① 即得该反应的反应热为ΔH＝－393.5 kJ·mol－1－571.6 kJ·mol－1＋890.3 kJ·mol－1＝－74.8 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)434 kJ　(2)‎1.0 g　－74.8 kJ·mol －1‎ ‎10.题图中：E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：‎ ‎(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，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的热化学方程式如下：‎ ‎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，则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)已知在常温常压下：‎ ‎①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)‎ ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1‎ ‎②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)‎ ΔH＝－566.0 kJ·mol－1‎ ‎③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1‎ 请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol 一氧化碳和液态水的热化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)观察图像，E1应为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1。(2)观察热化学方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式作如下运算：②×3‎ ‎－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式。(3)根据盖斯定律，由(①－②＋③×4)÷2得CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8 kJ·mol－1。‎ 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)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－442.8 kJ·mol－1‎ 看一看——主干知识牢记心间寒假自修，平时浏览，考前温故，基础知识何时都不能丢！‎ ‎1．焓变与反应热 ‎(1)反应热(ΔH)计算的方法 ‎①从宏观角度分析：‎ ΔH＝H1(生成物的总能量)－H2(反应物的总能量)‎ ‎②从微观角度分析：‎ ΔH＝E1(反应物的键能总和)－E2(生成物的键能总和)‎ ‎③从活化能角度分析：‎ ΔH＝E1(正反应活化能)－E2(逆反应活化能)‎ ‎(2)燃烧热与中和热的比较 ‎2．热化学方程式书写与判断的注意事项 ‎(1)注意ΔH的符号和单位：ΔH的单位为kJ·mol－1。‎ ‎(2)注意测定条件：绝大多数的反应热ΔH是在‎25 ℃‎、101 kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。‎ ‎(3)注意热化学方程式中的化学计量数：热化学方程式化学计量数可以是整数，也可以是分数。‎ ‎(4)注意物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用标“↑”和“↓”。‎ ‎(5)注意ΔH的数值与符号：如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。‎ ‎(6)对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。‎ 如①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)‎ ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1‎ ‎②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)‎ ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1‎ ‎③S(单斜，s)===S(正交，s)　ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1‎ ‎3．盖斯定律的应用 ‎(1)盖斯定律的理解 热化学方程式 焓变之间的关系 aA===B　ΔH1‎ A===B　ΔH2‎ ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2‎ aA===B　ΔH1‎ B===aA　ΔH2‎ ΔH1＝－ΔH2‎ ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ ‎(2)反应热大小的比较 ‎①利用盖斯定律比较：‎ 如比较ΔH1与ΔH2的大小的方法。因ΔH1＜0，ΔH2＜0，ΔH3＜0(均为放热反应)，依据盖斯定律得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即|ΔH1|＞|ΔH2|，所以ΔH1＜ΔH2。‎ ‎②同一反应的生成物状态不同时，如：‎ A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1，‎ A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2，‎ 则ΔH1＞ΔH2。‎ ‎③同一反应物状态不同时，如：‎ A(s)＋B(g)===C(g)　ΔH1，‎ A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH2，‎ 则ΔH1＞ΔH2。‎