2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第八章 第一讲 化学反应与热能
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规范演练22
一、选择题
1．(2019·贵阳模拟)某反应过程中，体系的能量变化如图所示(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．该反应的正反应为放热反应
B．催化剂可以改变反应的焓变
C．催化剂能降低反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析：该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，其为吸热反应，A项错误；催化剂可以降低反应的活化能，但不改变反应的焓变，B项错误，C项正确；该反应的正反应的活化能大于逆反应的活化能，D项错误。
答案：C
2．(2019·池州模拟)下列关于热化学反应的描述正确的是( )
A．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出57.3 kJ的热量
B．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋(2×283.0)kJ·mol－1
C．1 mol
甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
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·mol－1
解析：A项，醋酸为弱酸，电离时要吸热，放出的热量应小于57.3 kJ；C项，甲烷的燃烧热指的是CH4燃烧生成液态H2O时放出的热量；D项，反应中的ΔH应为－285.8×2 kJ·mol－1。
答案：B
3．(2019·辽宁五校联考)下列示意图表示正确的是( )
A．图A可表示：Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH1＝＋26.7 kJ·mol－1反应的能量变化
B．图B表示C的燃烧热
C．实验环境温度为20 ℃时，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，测量混合液温度，结果如图C(已知：V1＋V2＝60 mL)
D．已知物质稳定性顺序：B
A>C，故分步反应：AB为吸热反应，BC为放热反应，总反应AC为放热反应，D项正确。
答案：D
4．(2019·福州模拟)H2O2分解反应过程中能量变化如图所示，以下叙述正确的是( )
A．1 mol H2O2(l)的键能总和比1 mol H2O(l)＋0.5 mol O2(g)的键能总和大(E2－E1)
B．该反应是吸热过程
C．使用MnO2作催化剂，E3将降低
D．2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝E1－E2
解析：根据图示，该反应为放热反应，故反应物总键能小于生成物总键能，A、B项错误；使用MnO2作催化剂，可以降低活化能，C项正确；根据题图可得热化学方程式：H2O2(l)===H2O(l)＋O2(g) ΔH＝E1－E2，D项错误。
答案：C
5．(2019·广东粤西四校联考)已知：
①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH1，
②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g) ΔH2，
③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3。
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
解析：由盖斯定律可知，③＝①＋2×②，则ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，故选A。
答案：A
6．(2019·河南豫北、豫南联考)HBr被O2氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成，1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量，其能量与反应过程曲线如图所示。
(Ⅰ)HBr(g)＋O2(g)===HOOBr(g)
(Ⅱ)HOOBr(g)＋HBr(g)===2HOBr(g)
(Ⅲ)HOBr(g)＋HBr(g)===H2O(g)＋Br2(g)
下列说法正确的是( )
A．三步反应均为放热反应
B．步骤(Ⅰ)的反应速率最小
C．HOOBr比HBr和O2稳定
D．热化学方程式为4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g)
ΔH＝－12.67 kJ·mol－1
解析：放热反应的反应物总能量高于生成物的总能量，根据题图可知，第一步反应为吸热反应，A项错误；步骤(Ⅰ)为吸热反应，导致体系温度降低，反应速率减小，其余反应为放热反应，反应温度升高，反应速率增大，B项正确；HOOBr的总能量比HBr和O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C项错误；根据题意，1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量，则热化学方程式为4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g) ΔH＝－50.68 kJ·mol－1，D项错误。
答案：B
7．(2019·哈尔滨师大附中月考)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
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，故D项正确。
答案：D
8．(2019·山西大学附中月考)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
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。
答案：D
二、非选择题
9．(2019·大连模拟)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究特点。
Ⅰ.已知：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·mol－1
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184 kJ·mol－1
(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是______________
______________________________________________________。
(2)断开1 mol H—O键所需能量为________kJ。
Ⅱ.已知：①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1
②CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1。
(3)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为______________
_____________________________________________________。
(5)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是________________，等物质的量的A、H2化学能较低的物质是________________。
解析：Ⅰ.(1)将题给两个反应依次编号为①、②根据盖斯定律，由反应(①＋2×②)可得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·mol－1＋(－184 kJ·mol－1)×2＝－483.6 kJ·mol－1。(2)反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)发生过程中断裂2 mol H—H键和1 mol O===O键，形成4 mol H—O键，则2E(H—H)＋E(O===O)－4E(H—O)＝－483.6 kJ·mol－1，E(H—O)＝ kJ·mol－1＝462.9 kJ·mol－1，即断开1 mol H—O键所需能量为462.9 kJ。
Ⅱ.(3)由CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。(4)根据盖斯定律，由①×2－②即可得到CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。(5)观察图象信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量，故等物质的量时化学能较低的物质是氢气分子。
答案：Ⅰ.(1)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－483.6 kJ·mol－1 (2)462.9
Ⅱ.(3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
(4)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)
ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
(5)H、O(或氢原子、氧原子) H2
10．(2019·豫南九校联考)根据信息书写下列热化学方程式。
(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_______________
____________________________________________________。
(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________
_____________________________________________________。
(3)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式：____________________
_____________________________________________________。
(4)化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示
试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(5)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是__________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)室温时AX3为液态(l)，AX5为固态(s)。
(2)根据碳原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。
(3)1 mol N2完全反应放出的热量为 kJ＝4Q kJ，故N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－4Q kJ·mol－1。
(4)根据箭头的指向可知a、b、c均为正值。
(5)消耗1 mol NaBH4(s)放热×38 kJ＝216 kJ。
答案：(1)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－123.8 kJ·mol－1
(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2Q kJ·mol－1
(3)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－4Q kJ·mol－1
(4)N2(g)＋3H2(g)2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c) kJ·mol－1
(5)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216 kJ·mol－1
11．(1)①人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1 mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。
②2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝________。
(2)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)过程中的能量变化如图2所示，回答下列问题：
①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
②在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，E2________。
③反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？________(填“是”或“否”)，原因是___________________________________
____________________________________________________。
(3)已知：
若甲醇的燃烧热为ΔH3，试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l)的ΔH＝_______。若ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1，ΔH2
＝＋283.0 kJ·mol－1，某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ能量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为________。
(4)以CH4和H2O为原料，通过下列反应也可以制备甲醇。
ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206.0 kJ·mol－1
ⅱ：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH＝－129.0 kJ·mol－1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为
_______________________________________________________
______________________________________________________。
解析：(1)①使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越大，生成HCHO的活化能最低。②根据图表可知2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g)中反应物能量高，生成物能量低，故该反应为放热反应，然后依据图中给出数据可得ΔH＝－[(676－158－283)×2] kJ·mol－1＝－470 kJ·mol－1。(2)①反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应。②反应体系中加入催化剂，降低反应所需的活化能，所以E1、E2均减小，但ΔH不变。(3)由反应 Ⅰ 可得①H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1，由反应Ⅱ可得②CO2(g)===CO(g)＋O2(g) ΔH2，由甲醇的燃烧热可得③CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3，将①×2－②－③可得目标热化学方程式，故ΔH＝2ΔH1－ΔH2－ΔH3。由ΔH1、ΔH2可知H2、CO的燃烧热分别为285.8 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1，混合气体完全燃烧生成3.6 g液态水，n(H2O)＝0.2 mol，n(H2)＝0.2 mol，H2
燃烧放出的热量Q＝0.2 mol×285.8 kJ·
mol－1＝57.16 kJ，则混合气体中CO燃烧放出的热量为113.74 kJ－57.16 kJ＝56.58 kJ，则混合气体中n(CO)≈0.2 mol。(4)依据盖斯定律，ⅰ＋ⅱ得到：CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g) ΔH＝(206.0－129.0) kJ·mol－1＝＋77 kJ·mol－1。
答案：(1)①HCHO ②－470 kJ·mol－1 (2)①放热 ②减小 减小 ③否 反应物和生成物的能量差是不变的 (3)2ΔH1－ΔH2－ΔH3 1∶1 (4)CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g) ΔH＝＋77 kJ·mol－1
12．(1)下图1是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式(ΔH的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)：_______________________
_____________________________________________________。
图1
(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应。已知：①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝________________。
(3)臭氧可用于净化空气，饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)＋O3(g)===3Ag2O(s) ΔH＝－235.8 kJ·mol－1，
已知：2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g) ΔH＝＋62.2 kJ·mol－1，则O3
转化为O2的热化学方程式为______________________________。
(4)饮用水中的NO主要来自NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化如图2：
图2
1 mol NH全部被氧化成NO的热化学方程式为___________。
(5)已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1，TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g) ΔH＝＋141 kJ·mol－1，则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
解析：(1)注意图示是表示生成1 mol NH3过程中能量变化。(2)由盖斯定律，①×2－②×3即得。(3)首先写出所求反应的化学方程式2O3(g)===3O2(g)，由盖斯定律前式×2＋后式×3即得。(4)首先写出NH (aq)＋2O2(g)=== NO(aq)＋2H＋(aq)＋2H2O(l)，然后依据图象写出ⅰ.NH (aq)＋O2(g)=== NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－273 kJ·mol－1、ⅱ.NO(aq)＋O2(g)=== NO(aq) ΔH1＝－73 kJ·mol－1，ⅰ＋ⅱ即得。(5)对已知热化学方程式编号从前到后分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，Ⅲ－Ⅱ＋Ⅰ×2即可得所求方程式，所以ΔH＝＋141 kJ·mol－1－(－566 kJ·mol－1)＋(－393.5 kJ·mol－1)×2＝－80 kJ·mol－1。
答案：(1)N2 (g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝2(Q1－Q2)kJ·mol－1 (2)＋1 530 kJ· mol－1
(3)2O3(g)===3O2(g) ΔH＝－285 kJ·mol－1
(4)NH (aq)＋2O2(g)=== NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol－1 (5)－80
