高中化学二轮复习：专题2第2讲　化学反应与能量

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课时作业5　化学反应与能量一、选择题(每小题6分，共54分)1．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是(　　)A．生成物总能量一定低于反应物总能量B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同解析：放热反应中生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应中生成物总能量高于反应物总能量，A错误；化学反应的速率与反应物本身的性质、温度、压强、浓度、催化剂等因素有关，与吸热、放热反应无关，B错误；通过盖斯定律可以间接测量某些难以直接测量的反应的焓变，C正确；同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应条件不会影响ΔH的值，D错误。答案：C2．根据盖斯定律判断如图所示的物质转变过程中，正确的等式是(　　)A．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3＝ΔH4　　 B．ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4   D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4答案：D3．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化：下列说法中正确的是(　　)A．1mol N2(g)和1mol O2(g)反应放出的能量为180kJB．1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量C．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOD．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水解析：根据图示可以看出拆开1mol N2和1mol O2需要吸收的能量分别为946kJ和498kJ，生成2mol NO(g)放出的能量＝2mol×632kJ/mol，故反应吸收热量为180kJ；选项B，N2和O2的反应是吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量；选项C，N2与O2在高压放电时才能化合生成NO；选项D，NO不是酸性氧化物，不能与NaOH溶液反应。答案：B4．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系，据此判断下列说法中正确的是(　　)A．石墨转变为金刚石是吸热反应B．白磷比红磷稳定C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1　S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2　则ΔH1>ΔH2D．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH1>0解析：从图像1可知，金刚石所具有的能量高于石墨，故A正确；能量越高越不稳定，B错；C项，因S(s)→S(g)，要吸收热量，故ΔH1<ΔH2；D项，由图4可以看出，反应物具有的总能量大于生成物所具有的总能量，故表现为放热，ΔH1<0。答案：A5．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原理是①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝ ＋ 49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1下列说法正确的是(　　)A．CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1B．反应①中的能量变化如上图所示C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D．根据②推知反应：CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH>－192.9kJ·mol－1解析：A项中192.9kJ/mol是反应②的热效应，而不是CH3OH的燃烧热，A错；B项中根据反应①的ΔH＝＋49.0kJ/mol可知该反应为吸热反应，生成物的总能量应该比反应物的总能量大，B错；C项中从反应①和②看，前者是吸热的，后者是放热的，C错；根据反应②CH3OH为气态时ΔH＝－192.9kJ/mol，而当CH3OH为液态时ΔH应大于－192.9kJ/mol，D正确。答案：D6．一定条件下用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知：①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574kJ/mol②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1 160kJ/mol下列叙述正确的是(　　)A．CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－867kJ/molB．CH4催化还原NOx为N2的过程中，若x＝1.6，则转移电子3.2molC．若0.2mol CH4还原NO2至N2，在上述条件下放出的热量为173.4kJD．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移电子3.2mol解析：①和②反应叠加可以得到CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝kJ/mol＝－867kJ/mol，A选项中生成的应是气态水，错误；NO1.6中的N的价态是＋3.2，还原成氮气时，1mol NO1.6完全反应转移电子为3.2mol，B选项中没有给出反应物的具体的量，错误；0.2mol CH4还原NO2至N2，放出的热量是867×0.2kJ＝173.4kJ，C选项正确；标准状况下4.48 L CH4参加反应时，消耗0.4mol的NO2，转移电子数为0.4×4mol＝1.6mol，D选项错误。答案：C7．已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566kJ/molNa2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋O2(g)　ΔH＝－226kJ/mol根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是(　　)A．CO的燃烧热为283kJB．下图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C．2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH>－452kJ/molD．CO(g)与Na2O2(s)反应放出509kJ热量时，电子转移数为6.02×1023解析：A选项中燃烧热单位错误，应为kJ/mol；B项中图中没有表示出ΔH＝－566kJ/mol时对应的反应物与生成物的量的关系，B项错误；由于2Na2O2(s)＋2CO2(g)===2Na2CO3(s)＋O2(g)　ΔH＝－452kJ/mol，所以2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g)　ΔH>－452kJ/mol，C正确；由盖斯定律得：CO(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s)　ΔH＝－509kJ/mol，可知当放出509kJ热量时，消耗1mol CO，电子转移数为2×6.02×1023，D错误。答案：C8．已知：①C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5kJ/mol②CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0kJ/mol③H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8kJ/mol④C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ/mol下列说法正确的是(　　)A．将2.4g炭完全转化为水煤气，然后再充分燃烧，整个过程放出热量39.35kJB．H2的燃烧热为241.8kJ/molC．由反应①可知CO具有还原性而没有氧化性D．由反应③可知，反应过程中转移5mol电子且生成液态水时放出的热量大于604.5kJ解析：选项A，根据盖斯定律，2.4g炭完全转化为水煤气，然后再充分燃烧，整个过程放出的热量等于0.2molC(s)完全燃烧释放出的热量，反应①＋②有：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ/mol，故0.2molC(s)完全燃烧放出热量78.7kJ。根据燃烧热的定义可知B选项错误；选项C，CO既有氧化性又有还原性；选项D，根据反应③可知，1mol H2(g)完全反应转移2mol电子生成气态水，同时放出241.8kJ热量，故反应过程中转移5mol电子生成气态水放出热量2.5mol×241.8kJ/mol＝604.5kJ，由于气态水转化为液态水时放出热量，故生成液态水时放出的热量大于604.5kJ。答案：D9．已知H2(g)＋Br2(l)＝2HBr(g)；ΔH＝－72kJ/mol，蒸发1mol Br2(1)需要吸收的能量为30kJ，其它相关数据如下表： H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436a369则表中a为(　　)A．404　　　　 B．260　　　　C．230　　　　 D．200解析：首先根据盖斯定律求出H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)的ΔH为－102kJ/mol，然后根据反应热：ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝436＋a－369×2＝－102解得：a＝200，由此可知D项正确。答案：D二、非选择题(共46分)10．(14分)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热点。已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝206.2kJ·mol－1CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝247.4kJ·mol－12H2S(g)===2H2(g)＋S2(g)　ΔH＝169.8kJ·mol－1(1)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________。(2)H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是________；燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：________。(3)H2O的热分解也可得到H2，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(1)所示。图中A、B表示的物质依次是________。(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图(2)(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。电解时，阳极的电极反应式为________。(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为________。解析：本题以新能源为背景涉及元素化合物性质、热化学方程式和电极反应方程式的书写、读图读表的综合题，是以化学知识具体运用的典型试题。答案：(1)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)ΔH＝165.0kJ·mol－1(2)为H2S热分解反应提供能量　2H2S＋SO2===2H2O＋3S(或4H2S＋2SO2===4H2O＋3S2)(3)H、O(或氢原子、氧原子)(4)CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O(5)2Mg2Cu＋3H2MgCu2＋3MgH211．(14分)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。 (1)等质量的金刚石和石墨完全燃烧________(填“金刚石”或“石墨”)放出热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式________________________________________________________________________。(2)在通常状况下，金刚石和石墨相比________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式________________________________________________________________________。(3)12g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36g，该过程放出的热量为________。答案：(1)金刚石　C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ/mol(2)石墨　C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＝＋1.9kJ/mol(3)252.0kJ12．(18分)(2010·北京高考)某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH和NH3·H2O的形式存在，该废水的处理流程如下：(1)过程Ⅰ：加NaOH溶液，调节pH至9后，升温至30℃，通空气将氨赶出并回收。①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用：____________。②用化学平衡原理解释通空气的目的：________________。(2)过程Ⅱ：在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：①第一步反应是________反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是________________。②1mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是____________________________________。(3)过程Ⅲ：一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。若该反应消耗32g CH3OH转移6mol 电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是________。答案：(1)①NH＋OH－===NH3·H2O②废水中的NH3被空气带走，使NH3·H2ONH3＋H2O的平衡向正反应方向移动，利于除氨(2)①放热　ΔH＝－273kJ/mol<0(反应物的总能量大于生成物的总能量)②NH(aq)＋2O2(g)===2H＋(aq)＋NO(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346kJ/mol(3)5：6