适用于新教材2024版高考化学一轮总复习第六章课时规范练30化学反应的热效应鲁科版

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课时规范练30
一、选择题:每小题只有1个选项符合题意。
1.(2023北京西城区期末)依据图示关系,下列说法不正确的是(　　)

A.ΔH2>0
B.1 mol S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJ
C.ΔH2=ΔH1-ΔH3
D.16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ
答案B
解析硫固体转化为硫蒸气的过程为吸热过程,则焓变ΔH2>0,A正确;硫蒸气的能量高于硫固体,则1mol硫蒸气完全燃烧释放的能量大于2968kJ,B错误;由盖斯定律可知,焓变ΔH2+ΔH3=ΔH1,则焓变ΔH2=ΔH1-ΔH3,C正确;由图可知,16g硫固体完全燃烧释放的能量为×2968kJ·mol-1=1484kJ,D正确。
2.Mn2+催化H2O2分解反应为2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)　ΔH1,其反应机理如图所示。

若反应Ⅱ的焓变为ΔH2,反应Ⅰ、Ⅱ的化学计量数均为最简整数比,则反应Ⅰ的焓变(ΔH)为(　　)
A.ΔH1+ΔH2 B.ΔH1-ΔH2
C.2ΔH1-ΔH2 D.ΔH1-2ΔH2
答案B
解析Mn2+催化H2O2分解反应为2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)　ΔH1　①,
反应Ⅱ:MnO2(s)+H2O2(aq)+2H+(aq)Mn2+(aq)+O2(g)+2H2O(l)　ΔH2　②,
反应Ⅰ:Mn2+(aq)+H2O2(aq)MnO2(s)+2H+(aq)ΔH。根据盖斯定律,由①-②可得反应Ⅰ,则有ΔH=ΔH1-ΔH2。
3.2022年6月5日我国在酒泉卫星发射中心利用长征二号F遥十四运载火箭成功将“神舟十四号”送入太空,运载火箭第三级使用液氧-液氢作推进剂。已知:
①H2(g)H2(l)　ΔH1=-0.92 kJ· mol-1
②O2(g)O2(l)　ΔH2=-6.84 kJ· mol-1

下列说法正确的是(　　)
A.H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)放热483.6 kJ· mol-1
B.氢气的摩尔燃烧焓ΔH=-241.8 kJ· mol-1
C.火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)+O2(l)2H2O(g)　ΔH=-474.92 kJ· mol-1
D.H2O(g)H2O(l)　ΔH=-88 kJ· mol-1
答案C
解析由题图可知,2molH2(g)与1molO2(g)反应生成2molH2O(g)放热483.6kJ,A项中未指明反应物的物质的量,A错误;氢气的摩尔燃烧焓ΔH=kJ·mol-1=-285.8kJ·mol-1,B错误;由盖斯定律可知,火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)+O2(l)2H2O(g)　ΔH=-(483.6-2×0.92-6.84)kJ·mol-1=-474.92kJ·mol-1,C正确;H2O(g)H2O(l)　ΔH=kJ·mol-1=-44kJ·mol-1,D错误。
4.(2023河北邢台模拟)臭氧层中O3分解过程如图所示,下列说法正确的是(　　)

臭氧分解过程示意图
A.催化反应①②均为放热反应
B.决定O3分解反应速率的是催化反应②
C.E1是催化反应①对应的正反应的活化能,(E2+E3)是催化反应②对应的逆反应的活化能
D.温度升高,总反应的正反应速率的增加幅度小于逆反应速率的增加幅度,且平衡常数增大
答案C
解析催化反应①中反应产物能量高于反应物,催化反应①是吸热反应,A错误;决定总反应速率的是慢反应,活化能越大反应越慢,据图可知催化反应①的正反应活化能更大,反应更慢,故催化反应①决定臭氧的分解速率,B错误;E1为催化反应①中反应物断键吸收的能量,即催化反应①的正反应的活化能,E2+E3为催化反应②生成物成键时释放的能量,即催化反应②的逆反应的活化能,C正确;总反应的反应物能量高于生成物的能量,则总反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,总反应的正反应速率的增加幅度小于逆反应速率的增加幅度,平衡常数减小,D错误。
5.自由基是化学键断裂时产生的含未成对电子的中间体,活泼自由基与氧气的反应一直是科研人员的关注点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.反应物的键能总和大于反应产物的键能总和
B.产物P1与P2的分子式、氧元素的化合价均相同
C.该过程中最大正反应的活化能E正=186.19 kJ
D.相同条件下,Z转化为反应产物的速率:v(P1)>v(P2)
答案D
解析由图可知,反应物总能量大于反应产物总能量,反应为放热反应,则参与反应的反应物总键能小于生成物的总键能,A错误;产物P1与P2的分子式均为HNO3,但产物P1结构中存在“—O—O—”,则产物P1中部分氧元素的化合价为-1价,而产物P2中氧元素的化合价均为-2价,两者氧元素的化合价不同,B错误;最大的正反应的活化能出现在由中间产物Z到过渡态Ⅳ时,即最大正反应的活化能E正=-18.92kJ·mol-1-(-205.11kJ·mol-1)=186.19kJ·mol-1,C错误;相同条件下,反应所需的活化能越小,反应速率越快,由于到产物P1所需活化能更小,故反应速率更大,故v(P1)>v(P2),D正确。
6.煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用:a.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳,然后得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧;b.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热。这两个过程的热化学方程式如下:
途径a:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=Q1 kJ·mol-1①
H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH2=Q2 kJ·mol-1②
CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH3=Q3 kJ·mol-1③
途径b:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH4=Q4 kJ·mol-1④
下列说法正确的是(　　)
A.ΔH3>0 B.ΔH2+ΔH3>ΔH4
C.Q1<0 D.Q1+Q2+Q3<-Q4
答案D
解析反应③CO生成CO2是放热反应,则有ΔH3<0,A错误;反应①是吸热反应,则Q1>0,C错误;据盖斯定律可得:④=①+②+③,则有ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3,由于ΔH1>0,推知ΔH4>ΔH2+ΔH3,B错误;Q1、Q2、Q3、Q4之间的关系为Q4=Q1+Q2+Q3,由于Q4<0,则-Q4>0,则Q1+Q2+Q3<-Q4,D正确。
7.(2023湖北武汉部分重点校联考)我国科学家在合成气直接制烯烃方面的研究获重大突破。已知:
反应①:C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH1
反应②:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH2
反应③:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3=-90.1 kJ·mol-1
反应④:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH4=-134.0 kJ·mol-1
反应⑤:3CH3OH(g)CH3CHCH2(g)+3H2O(g)　ΔH5=-131.0 kJ·mol-1
下列说法正确的是(　　)
A.ΔH1-ΔH2>0
B.反应②为放热反应
C.3CH3OCH3(g)2CH3CHCH2(g)+3H2O(g)　ΔH=+140.0 kJ·mol-1
D.3CO(g)+6H2(g)CH3CHCH2(g)+3H2O(g)　ΔH=-301.3 kJ·mol-1
答案C
解析根据盖斯定律,由①-②可得H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2,而该反应为放热反应,则有ΔH<0,从而推知ΔH1-ΔH2<0,A错误;反应②中C(s)与H2O(g)在高温下反应生成CO(g)和H2(g),该反应为吸热反应,B错误;根据盖斯定律,由⑤×2-④×3可得3CH3OCH3(g)2CH3CHCH2(g)+3H2O(g),则有ΔH=(-131.0kJ·mol-1)×2-(-134.0kJ·mol-1)×3=+140.0kJ·mol-1,C正确;根据盖斯定律,由③×3+⑤可得3CO(g)+6H2(g)CH3CHCH2(g)+3H2O(g),则有ΔH=(-90.1kJ·mol-1)×3+(-131.0kJ·mol-1)=-401.3kJ·mol-1,D错误。
8.已知:①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=a kJ· mol-1
②2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-220 kJ· mol-1
H—H键、OO键和O—H键的键能分别为436 kJ· mol-1、496 kJ· mol-1和462 kJ· mol-1,则a为(　　)
A.-332 B.-118
C.+350 D.+130
答案D
解析根据盖斯定律由①×2-②可得:2H2O(g)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+(2a+220)kJ·mol-1,则有:4×462kJ·mol-1-2×436kJ·mol-1-496kJ·mol-1=(2a+220)kJ·mol-1,解得a=+130。
9.某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的反应历程,该反应历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。

下列说法错误的是(　　)
A.HAP能提高HCHO与O2的反应速率,但不影响平衡转化率
B.HCHO在反应过程中,C原子杂化形式发生了改变
C.根据图示信息,CO2分子中的氧原子全部来自O2
D.该反应可表示为HCHO+O2CO2+H2O
答案C
解析从题干信息和示意图可知,HAP为反应的催化剂,可以加快化学反应速率,但不影响平衡转化率,A项正确;反应物HCHO中C原子为sp2杂化,生成物CO2中C原子为sp杂化,B项正确;从示意图可以看出,二氧化碳中只有1个氧原子来自氧气,另外1个氧原子来自甲醛,C项错误;根据反应历程示意图,甲醛和O2在HAP催化下生成了CO2和H2O,D项正确。
二、非选择题
10.[2021全国甲卷,28(1)]二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·mol-1
总反应的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1;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　　　　　(填字母),判断的理由是　 　。 

答案-49　A　ΔH1正值,ΔH2和ΔH为负值,反应①的活化能大于反应②
解析根据盖斯定律可知,①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),则有ΔH=(+41kJ·mol-1)+(-90kJ·mol-1)=-49kJ·mol-1。该反应的总反应为放热反应,则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的活化能大于反应②,同时反应①的反应物总能量低于反应产物总能量,反应②的反应物总能量高于反应产物总能量,因此示意图中能体现反应能量变化的是A项。
11.[2022山东卷,20(1)]利用γ-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应,涉及反应如下:

以5.0×10-3 mol BL或BD为初始原料,在493 K、3.0×103 kPa的高压H2氛围下,分别在恒压容器中进行反应。达平衡时,以BL为原料,体系向环境放热X kJ;以BD为原料,体系从环境吸热Y kJ。忽略副反应热效应,反应Ⅰ焓变ΔH(493 K,3.0×103 kPa)=　　　　 kJ·mol-1。 
答案-200(X+Y)
解析结合已知信息,在同温同压下,以相同物质的量的BL或BD为初始原料,达到平衡时状态相同,两个平衡是完全等效的。以5.0×10-3molBL为原料达到平衡时放出XkJ热量,以5.0×10-3molBD为原料达到平衡时吸收YkJ热量,即5.0×10-3molBL完全转化为BD时放出的热量为(X+Y)kJ,则1mol时BL完全转化为BD时放出的热量为kJ=200(X+Y)kJ。则反应Ⅰ的焓变ΔH=-200(X+Y)kJ·mol-1。
12.(2021海南卷,16题节选)碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。已知25 ℃,101 kPa时:
①1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2 804 kJ热量。
②CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1。
(1)25 ℃时,CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为
 　。 
(2)25 ℃,101 kPa时,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知OO键、C≡O键的键焓分别为495 kJ·mol-1、799 kJ·mol-1,CO2(g)分子中碳氧键的键焓为　　　　 kJ·mol-1。 
答案(1)6CO2(g)+6H2O(l)C6H12O6(s)+6O2(g)　ΔH=+2 804 kJ·mol-1　(2)664.75
解析(2)由反应热的焓变等于反应物的键焓之和-反应产物的键焓之和可得,反应②的焓变ΔH=E(C≡O)+E(OO)-2E(CO)=-283kJ·mol-1,即799kJ·mol-1+×495kJ·mol-1-2E(CO)=-283kJ·mol-1,解得E(CO)=664.75kJ·mol-1。
13.(1)(2020全国Ⅰ卷,28节选)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·mol-1。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 　。 

(2)(2020山东卷,18节选)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90.4 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3
则有ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。 
答案(1)2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)　ΔH=-351 kJ·mol-1
(2)+40.9
解析(1)根据图中物质能量变化写出热化学方程式:①V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s)　ΔH1=-399kJ·mol-1;②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g)　ΔH2=-24kJ·mol-1;
根据盖斯定律,由①-②×2可得2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)　ΔH=ΔH1-2ΔH2=-399kJ·mol-1-(-24kJ·mol-1)×2=-351kJ·mol-1。
(2)分析三个热化学方程式,由Ⅰ-Ⅱ可得反应Ⅲ,依据盖斯定律,则有ΔH3=ΔH1-ΔH2=-49.5kJ·mol-1-(-90.4kJ·mol-1)=+40.9kJ·mol-1。