（新课标）广西2020高考化学二轮复习 专题二 化学基本理论 第5讲 化学反应与能量变化学案

（新课标）广西2020高考化学二轮复习 专题二 化学基本理论 第5讲 化学反应与能量变化学案

第5讲　化学反应与能量变化 一、选择题(本题包括6个小题,每小题8分,共48分)‎ ‎1.(2018贵州七校联考)根据如图所给信息,得出的结论正确的是(　　)‎ A‎.48 g碳完全燃烧放出的热量为1 574 kJ·mol-1‎ B‎.2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1‎ C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=+283.0 kJ·mol-1‎ D.C(s)+O2(g)CO2(s)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1‎ 答案B 解析‎48 g碳完全燃烧生成二氧化碳气体,放出热量为1 574 kJ,A项错误;根据题给图像可知,C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1,故‎2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1,B项正确;根据图像可知,CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1,故2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=+566.0 kJ·mol-1,C项错误;根据题给图像可知,C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1,D项中的CO2应该是气体,不是固态,D项错误。‎ ‎2.(2018北京门头沟区检测)化学反应常常伴随能量的变化,以下是H2与Cl2反应的能量变化示意图:‎ 根据H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)反应的能量变化示意图,则下列说法正确的是(　　)‎ A.氯化氢分子的电子式:H+]-‎ B.该反应是工业制取盐酸的化学反应原理 C.形成1 mol H—Cl键要吸收431 kJ的能量 D.该反应中反应物总能量小于生成物总能量 答案B 7‎ 解析HCl为共价化合物,A项错误;形成1 mol H—Cl键要释放431 kJ的能量,C项错误;1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)断键吸收的总能量小于2 mol HCl(g)形成时释放的总能量,故反应放热,D项错误。‎ ‎3.(2017江苏,8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是(　　)‎ ‎①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1‎ ‎②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=b kJ·mol-1‎ ‎③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)‎ ΔH3=c kJ·mol-1‎ ‎④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)‎ ΔH4=d kJ·mol-1‎ A.反应①②为反应③提供原料气 B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一 C.反应CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1‎ D.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+‎2c+d) kJ·mol-1‎ 答案C 解析A项,反应①生成CO(g)和H2(g),生成的CO(g)继续发生反应②生成CO2(g)和H2(g),反应③的原料为CO2(g)和H2(g),正确;B项,反应③可将温室气体CO2转化为燃料CH3OH,正确;C项,反应④中生成的H2O为气体,选项所给反应中生成的H2O为液体,故选项中反应的ΔH≠ kJ·mol-1,错误;D项,依据盖斯定律:反应②×2+反应③×2+反应④,可得热化学方程式2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=(2b+‎2c+d) kJ·mol-1,正确。‎ ‎4.下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法错误的是 (　　)‎ A.ΔH3<0‎ B.ΔH1=ΔH2+ΔH3‎ C.按Cl、Br、I的顺序,ΔH2依次增大 D.ΔH1越小,HX越稳定 答案C 解析原子形成化学键的过程中放热,则反应2H(g)+2X(g)2HX(g)　ΔH3<0,A正确。根据盖斯定律可知,途径Ⅰ生成HX的反应热与途径无关,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3,B正确。Cl、Br、I的原子半径依次增大,Cl2、Br2、I2断裂化学键需要能量减小,所以途径Ⅱ 7‎ 按Cl、Br、I的顺序,吸收的热量依次减小,即ΔH2依次减小,C错误。氢气和卤素单质形成HX的过程中ΔH1越小,说明放出的热量越多,则生成的HX具有能量越低,HX越稳定,D正确。‎ ‎5.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 答案D 解析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。‎ ‎6.根据键能数据估算CH4(g)+‎4F2(g)CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为(　　)‎ 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol-1)‎ ‎414‎ ‎489‎ ‎565‎ ‎155‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.-485 kJ·mol-1 ‎ B.+485 kJ·mol-1‎ C.+1 940 kJ·mol-1 ‎ D.-1 940 kJ·mol-1‎ 答案D 解析ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=414 kJ·mol-1×4+155 kJ·mol-1×4-489 kJ·mol-1×4-565 kJ·mol-1×4=-1 940 kJ·mol-1。‎ 二、非选择题(本题包括4个小题,共52分)‎ ‎7.(12分)碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及其部分化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:‎ ‎(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:‎ ΔH=+88.6 kJ·mol-1‎ 则M、N相比,较稳定的是　　　　。 ‎ ‎(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH=-238.6 kJ·mol-1,CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH=-a kJ·mol-1,则a　　　　(填“>”“<”或“=”)238.6。 ‎ 7‎ ‎(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s)+3TiO2(s)+‎3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s)　ΔH=-1 176 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为　　　　　　。 ‎ 答案(1)M ‎(2)<‎ ‎(3)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)‎ ΔH=-290 kJ·mol-1‎ ‎(4)98 kJ 解析(1)M转化为N是吸热反应,所以N的能量高,不稳定。(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量比完全燃烧时少,故a<238.6。(3)反应的化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g),当有2 mol Cl2参与反应时释放出290 kJ热量,所以该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)　ΔH=-290 kJ·mol-1。(4)所给反应中转移12 mol电子,故每转移1 mol电子放出的热量为1 176 kJ÷12=98 kJ。‎ ‎8.(14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)‎ 7‎ 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=反应物键能总和-生成物键能总和=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。‎ ‎9.(13分)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 7‎ 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:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 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 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。‎ ‎10.(2018天津理综,10)(13分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:‎ ‎(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为　　　　(写离子符号);若所得溶液c(HC)∶c(C)=2∶1,溶液pH=　　　。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11) ‎ ‎(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:‎ CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)‎ ‎①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:‎ 化学键 C—H CO H—H CO(CO)‎ 键能/(kJ·mol-1)‎ ‎413‎ ‎745‎ ‎436‎ ‎1 075‎ 则该反应的ΔH=　　　　　　。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol 的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是　　　　　　(填“A”或“B”)。 ‎ ‎②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为‎900 ℃‎的原因是 　。 ‎ 7‎ 图1‎ 图2‎ ‎(3)O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。‎ 电池的负极反应式:　。 ‎ 电池的正极反应式:6O2+6e-6‎ ‎6CO2+6‎3C2+6O2‎ 反应过程中O2的作用是　。 ‎ 该电池的总反应式:　。 ‎ 答案(1)C　10‎ ‎(2)①+120 kJ·mol-1　B ‎②‎900 ℃‎时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低 ‎(3)Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)　催化剂　2Al+6CO2Al2(C2O4)3‎ 解析(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,碱性较强,可知CO2主要转化为C;若所得溶液c(HC)∶c(C)=2∶1,此时K2=,则c(H+)=10-10 mol·L-1,则溶液的pH=10。‎ ‎(2)①ΔH=4×413 kJ·mol-1+2×745 kJ·mol-1-2×1 075 kJ·mol-1-2×436 kJ·mol-1=+120 kJ·mol-1;恒压时体积膨胀相当于减压,平衡右移吸热更多,故选择B。②根据图1可知,‎900 ℃‎时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低。‎ ‎(3)根据信息和图2可知电池的负极反应式:Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)。根据题意:“O2辅助”先发生了反应,然后又生成了O2,可见反应过程中O2的作用是催化剂。‎ 根据正、负极的电极反应式可知该电池的总反应为2Al+6CO2Al2(C2O4)3。‎ 7‎