通用版2022届高三化学一轮复习强化训练化学反应与热能含解析

化学反应与热能

1.下图分别表示白磷、红磷燃烧时的能量变化,下列说法中正确的是(　　)

A.白磷比红磷稳定

B.白磷燃烧产物比红磷燃烧产物稳定

C.1 mol白磷转变为红磷放出2 244.7 kJ的热量

D.红磷燃烧的热化学方程式:4P(s)+5O2(g) P4O10(s)　ΔH=-2 954 kJ·mol-1

1.答案　D　A项,等质量的白磷和红磷完全燃烧时,白磷释放的能量比红磷多,白磷能量高于红磷,能量越低越稳定,所以红磷稳定,故A错误;B项,两者燃烧产物相同,状态相同,所以产物稳定性相同,故B错误;C项,白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(s,白磷) 4P(s,红磷)　ΔH=-2 983.2 kJ·mol-1+2 954 kJ·mol-1=-29.2 kJ·mol-1,所以1 mol白磷转变为红磷放出29.2 kJ的热量,故C错误;D项,红磷燃烧是放热反应,红磷燃烧的热化学方程式为4P(s)+5O2(g) P4O10(s)　ΔH=-738.5×4 kJ·mol-1=-2 954 kJ·mol-1,故D正确。

2.三元WO3/C3N4/Ni(OH)x光催化剂产氢机理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.TEOA→TEOA+为还原反应

B.Ni(OH)x降低了H+→H2的活化能

C.能量转化形式为太阳能→电能→化学能

D.WO3没有参与制氢反应过程

2.答案　B　A项,TEOA→TEOA+为失去电子的过程,发生氧化反应;B项,Ni(OH)x为催化剂,降低了H+→H2的活化能;C项,题给过程利用太阳能使反应发生,则能量转化形式为太阳能→化学能;D项,由图可知WO3参与反应过程,改变反应的途径。

3.研究表明CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步反应分别为①N2O+Fe+ N2+FeO+ (慢)、②FeO++CO CO2+Fe+ (快)。下列说法正确的是(　　)

A.反应①是氧化还原反应,反应②是非氧化还原反应

B.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定

C.Fe+使反应的活化能减小,FeO+是中间产物

D.若转移1 mol电子,则消耗11.2 L N2O

3.答案　C　A项,反应①、②均有元素化合价的升降,因此都是氧化还原反应,A错误;B项,由题图可知,反应①、②都是放热反应,总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定,B错误;C项,Fe+作催化剂,使反应的活化能减小,FeO+是反应过程中产生的物质,因此是中间产物,C正确;D项,由于没有指明外界条件,所以不能确定气体的体积,D错误。

4. N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应原理为N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g)　ΔH,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.ΔH=ΔH1+ΔH2

B.ΔH=-226 kJ/mol

C.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能

D.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2

4.答案　D　根据盖斯定律可知,ΔH=ΔH1+ΔH2,A项正确;由图可知,ΔH=134 kJ/mol-360 kJ/mol=-226 kJ/mol,B项正确;该反应为放热反应,正反应的活化能小于逆反应的活化能,C项正确;反应过程中Pt2O+和Pt2参与反应后又生成,不需要补充,D项错误。

5.在含Fe3+的S2和I-的混合溶液中,反应S2(aq)+2I-(aq) 2S(aq)+I2(aq)的分解机理及反应进程中的能量变化如下:

步骤①:2Fe3+(aq)+2I-(aq) I2(aq)+2Fe2+(aq)

步骤②:2Fe2+(aq)+S2(aq) 2Fe3+(aq)+2S(aq)

下列有关该反应的说法正确的是(　　)

A.化学反应速率与Fe3+浓度的大小有关

B.该反应为吸热反应

C.Fe2+是该反应的催化剂

D.若不加Fe3+,则正反应的活化能比逆反应的大

5.答案　A　A项,Fe3+可以看作该反应的催化剂,根据反应机理知,化学反应速率与Fe3+浓度的大小有关,故A正确;B项,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以反应为放热反应,故B不正确;C项,Fe3+是该反应的催化剂,故C不正确;D项,此反应为放热反应,不管加不加催化剂,正反应活化能都低于逆反应活化能,故D不正确。

6.物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是(　　)

A.A→F,ΔH=-ΔH6

B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0

C.C→F,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH6

D.若A→C为放热过程,则ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6 >0

6.答案　C　A项,A→F和F→A的焓变数值相等、符号相反,A项正确;B项,由 A循环到A,能量变化为0,即ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,B项正确;C项,由C→F,ΔH=ΔH3+ΔH4+ΔH5,由F→C,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH6,二者ΔH的绝对值相等,符号相反,故C项错误;D项,若A→C为放热过程,则C→A为吸热过程,即ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6>0,D项正确。

7.通过以下反应均可获取H2。

①太阳光催化分解水制氢:

2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH1=+571.6 kJ/mol

②焦炭与水反应制氢:

C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH2=+131.3 kJ/mol

③甲烷与水反应制氢:

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH3=+206.1 kJ/mol

下列有关说法不正确的是(　　)

A.由反应①知H2的燃烧热为571.6 kJ/mol

B.反应②中生成物的总能量高于反应物的总能量

C.反应③若改用新催化剂,ΔH3不变

D.反应CH4(g) C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ/mol

7.答案　A　101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量是燃烧热,由反应①知H2的燃烧热为285.8 kJ/mol,A错误。

8.在298 K、101 kPa时,已知:

2H2O(g) O2(g)+2H2(g)　ΔH1

Cl2(g)+H2(g) 2HCl(g)　ΔH2

2Cl2(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

8.答案　A　①2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)　ΔH1;②H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)　ΔH2;③2Cl2(g)+2H2O(g) 4HCl(g)+O2(g)　ΔH3。由盖斯定律可知,反应③=①+2×②,故ΔH3=ΔH1+2ΔH2,故选A。

9.火箭推进器常以联氨(N2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的热化学方程式:

N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g)

ΔH1=-533.23 kJ·mol-1

H2O(g) H2O(l)　ΔH2=-44 kJ·mol-1

2H2O2(l) 2H2O(l)+O2(g)

ΔH3=-196.4 kJ·mol-1

则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为(　　)

A.N2H4(g)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(l)

ΔH=+817.63 kJ·mol-1

B.N2H4(g)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-641.63 kJ·mol-1

C.N2H4(g)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(l)

ΔH=-641.63 kJ·mol-1

D.N2H4(g)+2H2O2(l) N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-817.63 kJ·mol-1

9.答案　B　将题中的反应依次编号为①、②、③,生成液态水的反应热ΔH=ΔH1+ΔH3+2×ΔH2=-817.63 kJ·mol-1,生成气态水的反应热ΔH=ΔH1+ΔH3-2×ΔH2=-641.63 kJ·mol-1。

10.乙烯是重要的化工原料。用CO2催化加氢可制取乙烯:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH<0。

(1)若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的ΔH=　　　　kJ·mol-1。(用含a、b的式子表示) 

(2)几种化学键的键能如下表所示,实验测得上述反应的ΔH=-152 kJ·mol-1,则表中的x=　　　　 。 

10.答案　(1)-2(b-a)　(2)620

解析　(1)ΔH等于正反应的活化能与逆反应的活化能的差。由图可知反应2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)为放热反应,ΔH=-2(b-a)kJ·mol-1。(2)ΔH=(4×803+6×436-4×414-x-8×463)kJ·mol-1=-152 kJ·mol-1,解得x=620。

11.请参考题中图表,根据要求回答问题:

图Ⅰ

(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)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　　　　。 

(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的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

③H2O(g) H2O(l)　ΔH=-44 kJ·mol-1

则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为 　              。 

(3)下表是部分化学键的键能参数:

已知白磷的燃烧热为d kJ·mol-1,白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示,则表中x=　　　　kJ·mol-1(用含a、b、c、d的代数式表示)。 

图Ⅱ

11.答案　(1)减小　不变

(2)CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-764.7 kJ·mol-1

(3)(d+6a+5c-12b)

解析　(1)观察图像,E1应为反应的活化能,加入催化剂反应的活化能减小,但是ΔH不变。

(2)观察方程式,利用盖斯定律,将所给热化学方程式做如下运算:②×3-①×2+③×2,即可求出甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式。

(3)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2 P4O10,结合题图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物的结构,根据“反应热=反应物键能总和-生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式:6a+5c-(4x+12b)=-d,据此可得x=(d+6a+5c-12b)。