2022年高考化学三轮冲刺之回归教材05 化学反应中的能量变化练习题

这是一份2022年高考化学三轮冲刺之回归教材05 化学反应中的能量变化练习题，共18页。试卷主要包含了对吸、放热反应的理解，反应热大小比较，标准燃烧热，中和热，3 kJ·ml－1，热化学方程式，盖斯定律，煤的液化可以合成甲醇等内容，欢迎下载使用。
高考五星高频考点，2021年全国甲卷第28(1)题、2021年全国乙卷第7题、2020年全国 = 1 \* ROMAN I卷第28(1)题、2020年全国 = 2 \* ROMAN II卷第28(1)题、2019年全国 = 1 \* ROMAN I卷第28(3)题、2019年全国 = 2 \* ROMAN II卷第28(1)题、2019年全国第 = 3 \* ROMAN III卷第28(2)题。
新课标明确了焓变与反应热的关系，运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算，此类试题是高考的必出题型。从近几年高考题来看，在基本理论的大题中，必有一小题考查焓变计算或通过热化学方程式书写的形式考查盖斯定律，重点考查学生灵活运用知识、接受新知识的能力。学习中应以“热化学方程式”为突破口，通过对热化学方程式的书写及正误判断充分理解其含义，同时触类旁通，不断掌握反应热的计算技巧，学会应用盖斯定律。
1．对吸、放热反应的理解
2．反应热大小比较
(1)反应物和生成物的状态：物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系。
(2)ΔH的符号：比较反应热的大小时，不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。
(3)参加反应物质的量：当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。
(4)反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。
3．标准燃烧热
(1)概念：在101 kPa时，1 ml纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热。标准燃烧热的单位一般用kJ·ml－1表示。
标准燃烧热的限定词有恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 ml)、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。
(2)表示的意义：例如：C的标准燃烧热为393.5 kJ·ml－1，表示在101 kPa时，1 ml C完全燃烧生成CO2气体时放出393．5 kJ的热量。
(3)书写热化学方程式：标准燃烧热是以1 ml物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 ml物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)＋eq \f(25,2)O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·ml－1，即C8H18的标准燃烧热ΔH为－5 518 kJ·ml－1。
(4)标准燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n(可燃物)×|ΔH|。式中：Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的标准燃烧热。
4．中和热
(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1ml液态H2O时的反应热。
(2)注意几个限定词：①稀溶液；②产物是1 ml液态H2O；③用热化学方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l) ΔH＝－57．3 kJ·ml－1。
(3)中和热的测定
①测定原理：ΔH＝－eq \f(（m酸＋m碱）·c·（t终－t始）,n)
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。
②装置如图
5．热化学方程式
(1)概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
例如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571．6 kJ·ml－1：表示在25 ℃、101 kPa条件下，2 ml H2(g)和1 ml O2(g)完全反应生成2 ml H2O(l)，放出571．6 kJ的热量。
(3)热化学方程式的书写
6．盖斯定律
(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
(2)计算模式
(3)主要应用：计算某些难以直接测量的反应热。
(4)注意事项：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径。
①当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。
②热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时，ΔH都要带“＋”“－”号计算、比较，即把ΔH看作一个整体进行分析判断。
③在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
④当设计的反应逆向进行时，其ΔH与正反应的ΔH数值相等，符号相反。
7．准确利用盖斯定律计算反应热
根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法
(1)计算步骤
(2)计算方法
1．(2021•全国乙卷)我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是( )
A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源
C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发催化剂将CO2还原为甲醇
【答案】D
【解析】A项，将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故A不符合题意； B项，大规模开采可燃冰做为新能源，会增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合题意；C项，通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故C不符合题意；D项，研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇，可以减少二氧化碳的排放量，达到碳中和的目的，故D符合题意；故选D。
2．(2020•新课标Ⅱ卷)据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．OH-参与了该催化循环B．该反应可产生清洁燃料H2
C．该反应可消耗温室气体CO2D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化
【答案】C
【解析】题干中明确指出，铁配合物Fe(CO)5充当催化剂的作用。机理图中，凡是出现在历程中，进去的箭头表示反应物，出来的箭头表示生成物，既有进去又有出来的箭头表示为催化剂或反应条件，其余可以看成为中间物种。由题干中提供的反应机理图可知，铁配合物Fe(CO)5在整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，反应过程中所需的反应物除CO外还需要H2O，最终产物是CO2和H2，同时参与反应的还有OH-，故OH-也可以看成是另一个催化剂或反应条件。A项，从反应机理图中可知，OH-有进入的箭头也有出去的箭头，说明OH-参与了该催化循环，故A项正确；B项，从反应机理图中可知，该反应的反应物为CO和H2O，产物为H2和CO2，Fe(CO)5作为整个反应的催化剂，而OH-仅仅在个别步骤中辅助催化剂完成反应，说明该反应方程式为CO+H2OCO2+H2，故有清洁燃料H2生成，故 B项正确；C项，由B项分析可知，该反应不是消耗温室气体CO2，反而是生成了温室气体CO2，故 C项不正确；D项，从反应机理图中可知，Fe的成键数目和成键微粒在该循环过程中均发生了变化，故 D项正确；故选C。
3．(2021•全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)+H2＝CO(g)+H2O(g)△H1=+41kJ·ml-l
②CO(g)+2H2＝CH3OH(g)△H2=-90kJ·ml-l
总反应的△H =_______ kJ·ml-l；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)，判断的理由是_______。
A． B．C． D．
【答案】(1)-49 A ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②
【解析】(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g)，该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)+H2＝CO(g)+H2O(g)△H1=+41kJ·ml-l，②CO(g)+2H2＝CH3OH(g)△H2=-90kJ·ml-l，根据盖斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为：CO2(g)+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g) △H=(+41kJ·ml-l)+(-90kJ·ml-l)=-49kJ·ml-l，；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项。
4．(2020·新课标Ⅰ卷)硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=−98 kJ·ml−1。回答下列问题：
钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：_________。
【答案】(1)2V2O5(s)+ 2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s) ∆H= -351 kJ∙ml-1
【解析】(1)由题中信息可知：
①SO2(g)+O2(g)SO3(g) ∆H= -98kJ∙ml-1
②V2O4(s)+ SO3(g)V2O5(s)+ SO2(g) ∆H2= -24kJ∙ml-1
③V2O4(s)+ 2SO3(g)2VOSO4(s) ∆H1= -399kJ∙ml-1
根据盖斯定律可知，③-②2得2V2O5(s)+ 2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s)，则∆H= ∆H1-2∆H2=( -399kJ∙ml-1)-( -24kJ∙ml-1)2= -351kJ∙ml-1，所以该反应的热化学方程式为：2V2O5(s)+ 2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s) ∆H= -351 kJ∙ml-1
5．(2020·全国新课标Ⅱ卷)天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)= C2H4(g)+H2(g) ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示：
ΔH=_________kJ·ml−1。
【答案】(1)137
【解析】(1)①由表中燃烧热数值可知：
①C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g) +3H2O(l) ∆H1= -1560kJ∙ml-1；②C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g) +2H2O(l) ∆H2= -1411kJ∙ml-1；③H2(g)+O2(g)=H2O(l) ∆H3= -286kJ∙ml-1；根据盖斯定律可知，①-②-③得C2H6(g) =C2H4(g) + H2(g)，则∆H= ∆H1-∆H2-∆H3=( -1560kJ∙ml-1)-( -1411kJ∙ml-1)- ( -286kJ∙ml-1)=137kJ∙ml-1。
6．(2019•新课标Ⅰ卷)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)，该历程中最大能垒(活化能)E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。
【答案】(3)小于 2.02 COOH+H+H2O＝COOH+2H+OH或H2O＝H+OH
【解析】(3)根据水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并结合水煤气变换的反应历程相对能量可知，CO(g)+H2O(g)的能量(-0.32eV)高于CO2(g)+H2(g)的能量(-0.83eV)，故水煤气变换的ΔH小于0；活化能即反应物状态达到活化状态所需能量，根据变换历程的相对能量可知，最大差值为：其最大能垒(活化能)E正=1．86-(-0.16)eV=2．02eV；该步骤的反应物为COOH+H+H2O===COOH+2H+OH；因反应前后COOH和1个H未发生改变，也可以表述成H2O===H+OH；
7．(2019新课标Ⅱ卷)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
(1)已知：(g)= (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·ml −1 ①
H2(g)+ I2(g)=2HI(g) ΔH2=﹣11．0 kJ·ml −1 ②
对于反应：(g)+ I2(g)=(g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________kJ·ml −1。
【答案】(1)89．3
【解析】(1)根据盖斯定律可得：反应③=①+②，可得反应③的ΔH3= ΔH1 +ΔH2 =89．3KJ/ml；
7．(2019•新课标Ⅲ卷)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(2)Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=83 kJ·ml-1
CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·ml-1
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·ml-1
则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________ kJ·ml-1。
【答案】(2)﹣116
【解析】(2)根据盖斯定律知，(反应I+反应II+反应III)×2得4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=(∆H1+∆H2+∆H3)×2=-116kJ∙ml-1。
8．(2022·黑龙江省龙东地区四校高三联考)煤的液化可以合成甲醇。下列有关说法正确的是( )
①“气化”： C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH1=+90.1kJ·ml-1；
②催化液化Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2= -49.0kJ•ml-1；
③催化液化Ⅱ：CO2(g)+2H2(g)=CH3OH(g)+O2(g) ΔH3= akJ•ml-1；
A．催化液化Ⅰ中使用催化剂，反应的活化能Ea、ΔH2都减小
B．反应C(s)+H2O(g) +H2(g)=CH3OH(g) ΔH= 41.1 kJ•ml-1
C．ΔH2>ΔH3
D．KOH为电解质溶液的甲醇燃料电池中负极的电极反应为：CH3OH-6e-+6OH-= CO2+5H2O
【答案】B
【解析】A项，使用催化剂，降低活化能，但对ΔH无影响，A错误；B项，根据盖斯定律①+②得，C(s)+H2O(g)+H2(g)=CH3OH(g)ΔH=+41.1kJ•ml-1，B正确；C项，根据盖斯定律，②-③可得热化学方程式为：H2(g)＋O2(g)=H2O(g) ΔH=ΔH2-ΔH3=(-49.0-a) kJ·ml—1，该反应为放热反应，即ΔH