2024届人教版高考化学一轮复习第19讲化学反应与热能作业含答案

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课时跟踪练第19讲　化学反应与热能
一、选择题
1．(2022·东莞中学松山湖学校月考)根据图中的能量关系，可求得C—H的键能为(　　)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．414 kJ· mol－1 B．377 kJ· mol－1
C．235 kJ· mol－1 D．197 kJ· mol－1
解析：C(s)===C(g)　ΔH1＝＋717 kJ· mol－1；2H2(g)===4H(g)　ΔH2＝＋864 kJ· mol－1；C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH3＝－75 kJ· mol－1。根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能可得，－75 kJ· mol－1＝(＋717 kJ· mol－1)＋(＋864 kJ· mol－1)－4E(C—H)，解得E(C—H)＝414 kJ· mol－1。
答案：A
2．(2022·茂名一中月考)相同温度和压强下，关于反应的ΔH，下列判断正确的是(　　)


A．ΔH1＞0，ΔH2＞0
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH1＞ΔH2，ΔH3＞ΔH2
D．ΔH2＝ΔH3＋ΔH4
解析：根据盖斯定律，ΔH3≠ΔH1＋ΔH2，ΔH2＝ΔH3－ΔH4，B、D项错误。碳碳双键的加氢为放热反应，被加成的碳碳双键数目越多，反应放热越多，ΔH越小，则0>ΔH1>ΔH2；苯发生加氢还原反应生成环己烷时放热，即ΔH3<0，但苯比环己二烯稳定，ΔH4>0，则ΔH3＝ΔH2＋ΔH4>ΔH2，A项错误、C项正确。
答案：C
3.(2022·潮州松昌中学月考)如图是400 ℃下某反应的能量变化示意图，下列叙述错误的是(　　)

A．反应物的总能量高于生成物的总能量
B．曲线b是使用了催化剂的能量变化曲线
C．反应的热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ· mol－1
D．若反应生成2 mol液态水，放出的热量低于115.6 kJ
解析：若反应生成2 mol液态水，液态水比气态水能量低，放热会更多，放出的热量高于115.6 kJ，D项错误。
答案：D
4．(2022·中山一中月考)在298.15 K、100 kPa条件下，N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ· mol－1，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1 J·K－1· mol－1、28.9 J·K－1· mol－1和35.6 J·K－1· mol－1。一定压强下，1 mol反应中，反应物[N2(g)＋3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是(　　)


解析：根据热化学方程式可知，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，C、D项错误；升高温度，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的能量都升高，升高的能量可以根据比热容计算，反应物[N2(g)＋3H2(g)]能量升高值为(29.1＋3×28.9)×ΔT、生成物[2NH3(g)]的能量升高值为(2×35.6)×ΔT，则升高温度后，反应物的总能量与生成物的总能量的差值(焓变的绝对值)更大了，A项错误，B项正确。
答案：B
5．(2022·广州二中月考)NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能。下列说法正确的是(　　)
化学键
N≡N
F—F
N—F
键能/(kJ· mol－1)
946
154.8
283.0
A．过程N2(g)―→2N(g)放出能量
B．过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)放出能量
C．反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)的ΔH＞0
D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应
解析：N2(g)―→2N(g)为化学键的断裂过程，应吸收能量，故A项错误；N(g)＋3F(g)―→NF3(g)为形成化学键的过程，放出能量，故B项正确；反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)　ΔH＝(946＋3×154.8－283.0×6) kJ· mol－1＝－287.6 kJ· mol－1，ΔH＜0，为放热反应，故C项错误；NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，无化学变化的发生，故D项错误。
答案：B
6.(2022·江门棠下中学月考)NO与CO在金属铑(Rh)的催化下发生反应2NO(g)＋CO(g)===N2O(g)＋CO2(g)　ΔH，该反应过程经历如下两步：

反应Ⅰ：NO(g)＋CO(g)＋Rh(s)===RhN(s)＋CO2(g)　ΔH1＝－33.44 kJ· mol－1；
反应Ⅱ：RhN(s)＋NO(g)===Rh(s)＋N2O(g)
ΔH2＝－319.35 kJ· mol－1。
如图所示为该反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应过程的能量变化对比图。下列有关判断正确的是(　　)
A．ΔH＝－285.91 kJ· mol－1
B．E1为反应2NO(g)＋CO(g)===N2O(g)＋CO2(g)的活化能
C．E2为使用催化剂后降低的活化能
D．使用合适的催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率
解析：根据盖斯定律，由反应Ⅰ＋反应Ⅱ可得2NO(g)＋CO(g)===N2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－352.79 kJ· mol－1，A项错误；E1为2NO(g)＋CO(g)===N2O(g)＋CO2(g)不使用催化剂和使用催化剂的活化能之差，B项错误；E2为反应2NO(g)＋CO(g)===N2O(g)＋CO2(g)放出的能量，C项错误。
答案：D
7．(2022·东莞高级中学月考)已知几种共价键的键能如下。下列说法错误的是(　　)
化学键
H—N
N≡N
Cl—Cl
H—Cl
键能/(kJ· mol－1)
391
946
328
431
A．键能：N≡N＞N===N＞N—N
B．H(g)＋Cl(g)===HCl(g)该过程会放出431 kJ热量
C．H—N键能小于H—Cl键能，所以NH3的沸点高于HCl
D．2NH3(g)＋3Cl2(g)===H2(g)＋6HCl(g)该反应为放热反应，说明反应物具有的能量比生成物高
解析：三键键长小于双键键长小于单键键长，键长越短，键能越大，所以键能：N≡N＞N===N＞N—N，故A项正确；键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，表中数据H—Cl键能为431 kJ· mol－1，H(g)＋Cl(g)===HCl(g)该过程会放出431 kJ热量，故B项正确；NH3的沸点高于HCl是由于NH3能形成分子间氢键，而HCl不能，与键能无关，故C项错误；2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)为放热反应，这说明反应物具有的总能量比生成物具有的总能量高，故D项正确。
答案：C
8.(2022·揭阳惠来一中月考)氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＞0
B．相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小
C．相同条件下，HCl的ΔH3＋ΔH4比HI的大
D．一定条件下，气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量，则该条件下ΔH2＝－a kJ· mol－1
解析：已知HF气体溶于水放热，则其逆过程吸热，即HF的ΔH1＞0，A项正确；由于HCl比HBr稳定，所以相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的大，B项错误；ΔH3＋ΔH4代表H(g)―→
H＋(aq)的焓变，其大小与氢卤酸的种类无关，C项错误；一定条件下，气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量，则断开1 mol H—X生成气态原子吸收a kJ能量，则ΔH2＝＋a kJ·
mol－1，D项错误。
答案：A
9．(2022·佛山一中月考)工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B．反应Ⅰ逆反应的活化能＞反应Ⅱ正反应的活化能
C．反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大
D．2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)的ΔH＝E2－E1
解析：反应Ⅱ为吸热反应，在热力学上进行趋势较小，C项错误。
答案：C
10．(2022·珠海二中月考)我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(已知NA表示阿伏加德罗常数的值)下列说法不正确的是(　　)

A．该历程中最大能垒的化学方程式为N(CH3)3＋OH*＋H*===N(CH3)3＋H2O
B．增大DMF的浓度能增大反应速率，并增大DMF的平衡转化率
C．该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－1.02NA eV· mol－1
D．该历程中最小能垒(活化能)为0.22 eV
解析：由题图分析可知，该历程中最大能垒为1.19 eV，其化学方程式为N(CH3)3＋OH*＋H*===N(CH3)3＋H2O，故A项正确；由(CH3)2NCHO＋2H2N(CH3)3＋H2O可知，增大DMF的浓度即增大反应物的浓度，反应速率增大，但DMF的平衡转化率下降，故B项错误；由题中图示可知，该反应的总反应是由(CH3)2NCHO(g)转化为N(CH3)3(g)，但1.02 eV为单个(CH3)2NCHO(g)反应时放出的热量，ΔH＝－1.02NA eV· mol－1，所以热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－1.02NA eV· mol－1，故C项正确；由题图分析可知，该历程中最小能垒(活化能)为0.22 eV，故D项正确。
答案：B
二、非选择题
11．根据信息书写热化学方程式。
(1)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1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)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图2所示。

试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：________________________
________________________________________________________________________。
(5)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
ΔH1＝48 kJ· mol－1；
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)
ΔH2＝－30 kJ· mol－1；
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ· mol－1。
解析：(1)根据题图1可知，V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24 kJ· mol－1　①，V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s)　ΔH1＝－399 kJ· mol－1　②。根据盖斯定律，由②－①×2得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ· mol－1。(2)根据碳原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。(3)1 mol N2完全反应放出的热量为 kJ＝4Q kJ，故N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－4Q kJ· mol－1。(4)根据题图2箭头的指向可知a、b、c均为正值。(5)将已知热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②，可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)　ΔH＝3×48 kJ· mol－1－30 kJ· mol－1＝＋114 kJ· mol－1。
答案：(1)2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ· mol－1
(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2Q kJ· mol－1
(3)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－4Q kJ· mol－1
(4)N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝2(a－b－c) kJ· mol－1
(5)＋114
12．(1)①人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1 mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。
②2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g)　ΔH＝________。


(2)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)过程中的能量变化如图2所示，回答下列问题：
①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
②在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，E2________。
③反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？______，原因是__________________。
(3)已知：

若甲醇的燃烧热为ΔH3，试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)的ΔH＝________。若ΔH1＝－285.8 kJ· mol－1，ΔH2＝＋283.0 kJ· mol－1，某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ能量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为________。
(4)以CH4和H2O为原料，通过下列反应也可以制备甲醇。
Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.0 kJ· mol－1；
Ⅱ：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－129.0 kJ·mol－1。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_________________。
解析：(1)①使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越大，生成HCHO的活化能最低。②根据题图1可知2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g)中反应物能量高，生成物能量低，故该反应为放热反应，然后依据图中给出数据可得ΔH＝－[(676－158－283)×2] kJ· mol－1＝－470 kJ· mol－1。(2)①反应物总能量高于生成物总能量可知，为放热反应。②反应体系中加入催化剂，降低反应所需的活化能，所以E1、E2均减小，但ΔH不变。(3)由反应Ⅰ可得①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1，由反应Ⅱ可得②CO2(g)===CO(g)＋O2(g)　ΔH2，由甲醇的燃烧热可得③CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3，将①×2－②－③可得目标热化学方程式，故ΔH＝2ΔH1－ΔH2－ΔH3。由ΔH1、ΔH2可知H2、CO的燃烧热分别为285.8 kJ· mol－1、283.0 kJ· mol－1，混合气体完全燃烧生成3.6 g液态水，n(H2O)＝0.2 mol，n(H2)＝0.2 mol，H2燃烧放出的热量Q＝0.2 mol×285.8 kJ· mol－1＝57.16 kJ，则混合气体中CO燃烧放出的热量为113.74 kJ－57.16 kJ＝56.58 kJ，则混合气体中n(CO)≈0.2 mol。(4)依据盖斯定律，Ⅰ＋Ⅱ得到：CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g)　ΔH＝(206.0－129.0) kJ· mol－1＝＋77 kJ· mol－1。
答案：(1)①HCHO　②－470 kJ· mol－1
(2)①放热　②减小　减小　③否　反应物和生成物的能量差是不变的
(3)2ΔH1－ΔH2－ΔH3　1∶1
(4)CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g)　ΔH＝＋77 kJ· mol－1
13．(1)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。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________(填“大于”“等于”或“小于”)0。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：____________________________
________________________________________________________________________。
(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应。已知：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ· mol－1；
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ· mol－1。
则2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)　
ΔH＝________________。
(3)已知反应器中还存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH1；
ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2；
ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH3；
……
ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用____________________反应的ΔH。
(4)饮用水中的NO主要来自于NH。已知在微生物的作用下，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 mol NH全部被氧化成NO的热化学方程式为______________________________
________________________________________________________________________。
(5)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：
物质
H2(g)
C(石墨，s)
C6H6(l)
燃烧热ΔH/(kJ· mol－1)
－285.8
－393.5
－3 267.5
则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为___________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步始态物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。(2)由盖斯定律前式×2－后式×3即得。(3)根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ－ⅲ或ⅰ－ⅱ－ⅲ可得C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)。(4)首先写出NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋2H2O(l)，然后依据图像写出①NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－273 kJ· mol－1、②NO(aq)＋O2(g)===NO(aq)　ΔH1＝－73 kJ· mol－1，①＋②即得。(5)由题给燃烧热数据可得，①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－285.8 kJ· mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)=== CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ· mol－1，③C6H6(l)＋O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH3＝－3 267.5 kJ· mol－1，根据盖斯定律，目标方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8 kJ· mol－1)×3＋(－393.5 kJ· mol－1)×6－(－3 267.5 kJ· mol－1)＝＋49.1 kJ· mol－1，故H2(g)与C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l)　ΔH＝＋49.1 kJ· mol－1。
答案：(1)小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
(2)1 530 kJ· mol－1
(3)C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)[或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)]
(4)NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346 kJ· mol－1
(5)3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l)　ΔH＝＋49.1 kJ· mol－1