通用版2022届高三化学一轮复习强化训练化学反应中的能量变化1含解析

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化学反应中的能量变化 1．H2与ICl的反应分①②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是A．反应①、反应②均为放热反应B．反应①、反应②均为氧化还原反应C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1【答案】C【解析】反应物的总能量大于生成物的总能量，反应是放热反应，根据图象，故A说法正确；反应①中H的化合价由0→＋1，部分I的化合价降低，属于氧化还原反应，反应②中，I的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B说法正确；反应①比反应②慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，故C说法错误；根据盖斯定律，知反应的焓变只与始态和终态有关，与反应的途径无关，因此ΔH＝－218 kJ·mol－1，故D说法正确。故选C。2．高铁酸钠(Na2FeO4)是具有紫色光泽的粉末，是一种高效绿色强氧化剂，碱性条件下稳定，可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极，以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液，控制一定电压电解制备高铁酸钠，电解装置和现象如下。下列说法不正确的是c(NaOH)阴极现象阳极现象1 mol·L－1产生无色气体产生无色气体，10 min内溶液颜色无明显变化10 mol·L－1产生大量无色气体产生大量无色气体，3 min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深15 mol·L－1产生大量无色气体产生大量无色气体，1 min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深A．a为铁钉，b为石墨B．阴极主要发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．高浓度的NaOH溶液有利于发生Fe－6e－＋8OH－＝FeO42-＋4H2OD．制备Na2FeO4时，若用饱和NaCl溶液，可有效避免阳极产生气体【答案】D【解析】以石墨和铁钉为电极，用电解法制备Na2FeO4，Fe发生氧化反应，则铁钉为阳极，故a为铁钉，b为石墨，A正确。阴极上发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确。由表中信息可知，c(NaOH)越大，阳极附近溶液变为浅紫红色的时间越短，则生成Na2FeO4的速率越快，故高浓度的NaOH溶液有利于发生反应：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，C正确。若用饱和NaCl溶液，溶液中c(Cl－)较大，Cl－在阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，则阳极上还产生气体Cl2，D错误。故选D。3．下列说法正确的是A．需要加热的反应一定是吸热反应B．放热反应X(s)=Y(s),则X比Y稳定C．硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量更多D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同【答案】D【解析】吸热反应与放热反应的判断一般不能通过反应条件来简单地确定，而必须通过反应前后吸收与放出的总能量比较来确定，也可以通过反应物与生成物键能的总大小来比较。A.需要加热的反应不一定都是吸热反应，如碳的燃烧、金属与非金属的化合反应等；吸热反应也不一定都需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应，在室温时就可以发生。错误；B.X(s)=Y(s)为放热反应，放热反应是反应物具有的总能量大于生成物总能量，所以X(s)的总能量大于Y(s)的总能量，因此Y比X稳定。错误；C.相同条件下,同一物质在气态时具有的能量最多,液体时次之,固态时最少,反应放出的热量等于反应物所具有的总能量减去生成物所具有的总能量,因为生成物是一样的,所以等量的硫蒸气完全燃烧时放出的热量会比硫固体放出的要多。错误；D.化学反应的本质是旧键断裂，新键生成。旧键断键吸收的能量是不等于生成物成键放出的能量。正确；故选D。4.中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如下图所示。已知：几种物质中化学键的键能如下表所示。化学键H2O中H—O键O2中O＝O 键H2中H—H键H2O2中O—O键H2O2中O—H键键能kJ/mol463496436138463若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是A．总反应为2H2O2H2↑+O2↑B．过程I吸收了926 kJ能量C．过程II放出了574 kJ能量D．过程Ⅲ属于放热反应【答案】D【解析】A．由图可知，总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的方程式为2H2O2H2↑+O2↑，故A正确；B．过程I为2molH2O分子变成2mol氢原子和2mol羟基（—OH）的过程，吸收的能量=463 kJ×2=926 kJ，故B正确；C．过程II为2mol氢原子和2mol羟基（—OH）生成1mol氢气和1mol过氧化氢，放出的能量=436 kJ +138kJ=574 kJ，故C正确；D．过程Ⅲ为1mol过氧化氢变成1mol氧气和1mol氢气，断开1molH2O2中2molH—O键和1molO—O键，形成1molO2中O＝O 键和1molH2中H—H键，吸收的能量=463 kJ×2 +138 kJ =1064kJ，放出的能量=496 kJ +436 kJ =932 kJ，吸收的能量大于放出的能量，该过程为吸热反应，故D错误；故选D。5．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是A．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过B．从A口出来的是NaOH溶液C．阴极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑D．Na2SO4溶液从G口加入【答案】A【解析】A右边电极是阴极，氢离子放电，b是阳离子交换膜，允许Na＋通过，正确；B左边电极是阳极，阳极是氢氧根放电，从A口出来的是硫酸溶液，错误；C阴极是氢离子得到电子，错误；D根据分析可知Na2SO4溶液从F口加入，错误。故选A。6．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或折开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ/mol）：P—P：198，P—O：360，O＝O：498，则反应1 molP4（白磷）与氧气反应生成P4O6的热量变化为A．放出1 638 kJ     B．吸收1 638 kJ     C．放出126 kJ   D．吸收126 kJ【答案】A【解析】反应的热量变化要考虑反应物的键能总和与生成物的键能总和的相对大小，吸收198 kJ/mol 6+498 kJ/mol 3；放出360 kJ/mol 12，1 molP4（白磷）反应，生成物成键放出热量比反应物断键吸收能量多1 638 kJ。故选A。7．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是A．燃烧属于放热反应B．中和反应是吸热反应C．断裂化学键放出能量D．反应物总能量与生成物总能量一定相等【答案】A【解析】A.物质燃烧时向外界释放能量属于放热反应，故A正确；B.酸碱发生中和反应时向外界释放能量，所以中和反应都是放热反应，故B错误；C.化学键的断裂吸收能量，化学键的形成放出能量，故C错误；D.化学反应中有物质变化一定伴随有能量变化，反应物总能量与生成物总能量一定不相等，故D错误。故选A。8．如图所示的日常生活装置中，与手机充电时的能量转化形式相同的是【答案】A【解析】手机充电为电解过程，电能转化为化学能。电解水为电解过程，与手机充电的能量转化形式相同，A正确；水力发电为机械能转化为电能的过程，B错误；太阳能热水器将太阳能转化为热能，C错误；干电池将化学能转化为电能，D错误。故选A。9．已知反应X+Y＝M+N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量【答案】D【解析】A、反应吸热，但X的能量不一定低于M的，Y的能量不一定低于N的，A错误；B、反应的吸、放热，与反应条件无关，B错误；C、反应吸热，破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误；D、反应吸热，因此反应物总能量高于产物总能量，即X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，故D正确；故选D。10．如图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。当闭合开关S后，以下表述正确的是A．电流表指针不发生偏转B．Al、Pt两极有H2产生C．甲池pH减小，乙池pH不变D．Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应【答案】D【解析】甲池Al能与NaOH溶液反应，所以为原电池，乙池Pt、C均不与NaOH溶液反应，故乙池为电解池，电流表指针偏转。甲池中Mg为正极，产生H2，Al为负极溶解，Pt作阴极产生H2，C作阳极产生O2，甲池消耗NaOH，pH减小，乙池消耗水，pH增大。根据电子转移数目相等，则Mg、C两极产生的O2、H2体积比为1∶2，在一定条件下可以完全反应。 故选D。 11．（1）请用热化学方程式表示：①1 mol N2(g)与适量H2(g)反应，生成2 mol NH3(g)，放出92.2 kJ热量。________________________________________________________________________②1 mol N2(g)与适量O2(g)反应生成2 mol NO2(g)，吸收68 kJ热量。________________________________________________________________________（2）随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)；ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－192.9 kJ·mol－l由上述方程式可知，CH3OH的燃烧热________(填“大于”“等于”或“小于”)192.9 kJ·mol－1。已知水的汽化热为44 kJ·mol－1，则氢气燃烧热的热化学方程式为_____________________________________。（3）把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径Ⅰ　C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0　①途径Ⅱ　先制成水煤气：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2>0　②再燃烧水煤气：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)   ΔH3<0　③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4<0　④ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是________。A．2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4  B．2ΔH1<2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4C．2ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3＋ΔH4   D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4【答案】（1）①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)；ΔH＝－92.2 kJ·mol－1②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)；ΔH＝＋68 kJ·mol－1（2）大于　H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－124.6 kJ·mol－1（3）A【解析】（1）①N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol－1。②N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋68 kJ·mol－1。（2）燃烧热对应液态水，比②放出更多热量，所以CH3OH的燃烧热大于 192.9 kJ·mol－1。得到H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－80.6 kJ·mol－1，再结合H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，得到氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－124.6 kJ·mol－1。（3）煤直接燃烧与制成水煤气再燃烧的能量守恒，故选A。 12．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。（1）写出甲池中发生的有关电极反应式：负极_________________________________，正极__________________________________。（2）乙池中负极为______，正极发生______反应，总反应的离子方程式为__________________（3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________(填写元素符号，下同)活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。（4）由此实验，可得到如下结论正确的是________。A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质B．镁的金属性不一定比铝的金属性强C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值D．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析（5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：_________________________________________________________________。【答案】（1）Mg－2e－===Mg2＋　2H＋＋2e－===H2↑（2）Al　还原　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑（3）Mg　Al　（4）AD（5）不可靠　根据电路中电流的方向或电子转移的方向【解析】（1）甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，Al作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。（2）乙池中电池总反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，所以负极为Al，正极为Mg，正极上发生还原反应。（3）甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极。若根据负极材料金属比正极活泼，则甲判断Mg活动性强，乙判断Al活动性强。（4）A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质，正确。B．镁的金属性一定比铝的金属性强，错误。C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值，错误。D．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析，正确。（5）不可靠，因为这是特殊的反应，铝作为两性金属，能和氢氧化钠溶液反应，不代表铝的金属性比镁强，所以可以根据电路中电流的方向或电子转移的方向。