2020版高考化学大一轮复习课时规范练《19化学反应的热效应》鲁科版(含解析)

课时规范练19　化学反应的热效应

一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分。每小题只有一个选项符合题目要求)

1.已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.64 kJ·mol-1。下列说法正确的是(　　)

A.1 mol S(s)在纯氧中燃烧放出的热量大于在空气中燃烧放出的热量

B.1 mol SO2和0.5 mol O2储存的能量之和大于1 mol SO3

C.1 L SO2(g)完全反应生成1 L SO3(g),放出98.32 kJ热量

D.使用催化剂,可以减少上述反应放出的热量

2.(2018甘肃天水一中高三检测)下列说法正确的是(　　)

A.在25 ℃、101 kPa,1 mol S(s)和2 mol S(s)的燃烧热相等

B.1 mol H2SO4(浓)与1 mol Ba(OH)2完全中和所放出的热量为中和热

C.CO是不稳定的氧化物,它能继续和氧气反应生成稳定的CO2,所以CO的燃烧反应一定是吸热反应

D.101 kPa时,1 mol H2燃烧所放出的热量为氢气的燃烧热

3.已知热化学方程式:

C(金刚石,s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1 ①

C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)　ΔH2 ②

C(石墨,s)C(金刚石,s)　ΔH3=+1.9 kJ·mol-1③

下列说法正确的是(　　)

A.金刚石比石墨稳定

B.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应

C.ΔH3=ΔH1-ΔH2

D.ΔH1>ΔH2

4.下列热化学方程式正确的是(　　)

5.(2018山东潍坊高三期中)已知:1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ的热量;氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。

下列叙述正确的是(　　)

A.碳[C(s)]的燃烧热ΔH为-110.4 kJ·mol-1

B.1 mol CuO分解生成Cu2O放出73 kJ的热量

C.反应2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)的活化能为292 kJ·mol-1

D.足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为:C(s)+2CuO(s)Cu2O(s)+CO(g)　ΔH=+35.6 kJ·mol-1

6.已知298 K时,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1,在相同温度下,向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2,达到平衡时放出热量Q1 kJ;向另一体积相同的密闭容器中通入1 mol SO2和1 mol O2,达到平衡时放出热量Q2 kJ。则下列关系正确的是(　　)

A.2Q2=Q1 B.2Q2<Q1

C.Q2<Q1<197 D.Q2=Q1<197

7.(2018河北邢台期末考试)一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.氢能属于二次能源

B.图中能量转化的方式至少有6种

C.太阳能电池的供电原理与燃料电池相同

D.太阳能、风能、氢能都属于新能源

8.(2018江苏苏北四市高三一模)通过以下反应均可获取O2。下列有关说法不正确的是(　　)

①光催化分解水制氧气:2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH1=+571.6 kJ·mol-1

②过氧化氢分解制氧气:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)

ΔH2=-196.4 kJ·mol-1

③一氧化氮分解制氧气:2NO(g)N2(g)+O2(g)　ΔH3=-180.5 kJ·mol-1

A.反应①是人们获取H2的途径之一

B.反应②、③都是化学能转化为热能

C.反应H2O2(l)H2O(g)+ O2(g)的ΔH=-285.8 kJ·mol-1

D.反应2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(l)的ΔH=-752.1 kJ·mol-1

二、非选择题(本题共3小题,共44分)

9.(14分)已知图Ⅰ中E1=134 kJ·mol-1、E2=368 kJ·mol-1,请参考题中图表,按要求填空:

(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,反应速率加快,E1的变化是　　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是　　　　。NO2和CO反应的热化学方程式为　。 

(2)下表所示是部分化学键的键能参数:

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

(3)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应。

反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)　ΔH1

反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)　ΔH2

反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)　ΔH3

则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

10.(2018黑龙江大庆中学高三期中)(15分)为解决能源短缺问题,工业生产中应合理利用化学能。

(1)25 ℃,1.01×105Pa时,实验测得4 g氢气在O2中完全燃烧生成液态水,放出572 kJ的热量,则表示H2的燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)如图是某笔记本电脑使用的甲醇燃料电池的结构示意图,放电时甲醇应从　　　处通入(填“a”或“b”)。电池内部H+向　　(填“左”或“右”)移动。写出电池负极的电极反应式　　　　　。 

(3)从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-93 kJ·mol-1,试根据表中所列键能数据计算a的数值　　　　。 

当可逆反应中净生成N—H物质的量为2 mol时,反应放热　　　　　　。 

(4)已知:C(s,石墨)+O2 (g)CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH2=-571.6 kJ·mol-1

2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3=-2 599 kJ·mol-1

根据盖斯定律,计算反应2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)的ΔH=　　　　　　。 

11.(15分)(1)在一定条件下N2与H2反应生成NH3,请回答:

①若反应物的总能量为E1,生成物的总能量为E2,且E1>E2,则该反应为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

②已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为　　　　　　　　　　。 

(2)N2H4和H2O2混合可作火箭推进剂,已知:16 g液态N2H4和足量氧气反应生成N2(g)和H2O(l),放出310.6 kJ的热量;2H2O2(l)O2(g)+2H2O(l)　ΔH=-196.4 kJ·mol-1。反应N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)的ΔH=　　　　　　　　 kJ·mol-1。N2H4和H2O2反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)实验室用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL某浓度的NaOH溶液在如图所示装置中反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。该装置有一处明显的错误,该处错误是缺少一种玻璃仪器,该仪器的名称为　　　　　　　　　　　　　;实验室提供了0.50 mol·L-1和0.55 mol·L-1两种浓度的NaOH溶液,应选择　　　mol·L-1的溶液进行实验。 

(4)“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼反应的产物只有CO2(g)、H2O(g)和N2(g),并放出大量的热,已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量,该反应的热化学方程式为　。 

(5)已知:①H2(g)H2(l)　ΔH=-0.92 kJ·mol-1

②O2(g)O2(l)　ΔH=-6.84 kJ·mol-1

③H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1

④H2(g)+ O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1

请写出液氢与液氧反应生成气态水的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。 

课时规范练19　化学反应的热效应

1.B　1 mol S(s)在纯氧和空气中完全燃烧放出的总能量相同,在纯氧中燃烧反应剧烈,发出蓝紫色火焰,在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,因此S(s)在纯氧中燃烧时转化为其他形式的能量(如光能)多,热能减少,A错;热化学方程式中化学计量数表示参加反应的物质的物质的量,C错;使用催化剂只改变反应的速率,但不改变反应的焓变,D错。

2.A　燃烧热指25 ℃、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,因此S的燃烧热相等,故A项正确;中和热是稀强酸与稀强碱溶液发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量,浓硫酸稀释会放出热量,且反应生成BaSO4沉淀也会放出热量,故B项错误;所有的燃烧都是放热反应,故C项错误;燃烧热要求生成稳定的氧化物,即101 kPa时1 mol氢气燃烧产生的H2O是液态时,放出的热量才是燃烧热,故D项错误。

3.B　石墨转化为金刚石吸热,说明石墨的总能量低于金刚石,所以石墨比金刚石稳定性强,A项错误;石墨转化成金刚石的反应是吸热反应,B项正确;根据盖斯定律可知②-①即得到ΔH3=ΔH2-ΔH1>0,C项错误;ΔH1<ΔH2,D项错误。

4.D　选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应,A错误;根据方程式中的化学计量数,ΔH应为-196.6 kJ·mol-1,B错误;选项C中由于生成了BaSO4沉淀,则放出的热量大于114.6 kJ,C错误。

5.D　因1 g C(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2 kJ,则12 g C(s)燃烧生成一氧化碳放热110.4 kJ,而燃烧热指的是1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,A项错误;根据图像可知,由CuO分解生成Cu2O需要吸收热量,B项错误;反应2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)的活化能为348 kJ·mol-1,C项错误;依据图像书写热化学方程式①2Cu2O(s)+O2(g)4CuO(s)　ΔH=-292 kJ·mol-1;再根据1 g C(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2 kJ,可得热化学方程式为:②2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-220.8 kJ·mol-1,根据盖斯定律,②-①得4CuO(s)+2C(s)2CO(g)+2Cu2O(s)　ΔH=+71.2 kJ·mol-1,则2CuO(s)+C(s)CO(g)+Cu2O(s)　ΔH=+35.6 kJ·mol-1, D项正确。

6.C　根据反应的热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1,可知在题给条件下反应生成2 mol SO3气体放热197 kJ。向容器中加入2 mol SO2和1 mol O2反应生成SO3的量小于2 mol,所以Q1<197,1 mol SO2和1 mol O2相当于在2 mol SO2和1 mol O2达平衡的基础上,减少反应物的浓度,平衡逆向移动,即Q2<Q1,综上可得:Q2<Q1<197。

7.C　氢能是利用太阳能等产生的,故属于二次能源,A项正确;图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能,电能与化学能的相互转化,电能与光能、热能的转化等,B项正确;太阳能电池的供电原理是太阳能转化为电能,而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能,所以二者是不相同的,C项错误;太阳能、风能、氢能都属于新能源,D项正确。

8.C　反应①是通过光催化分解水制氧气的同时也得到氢气,所以是人们获取H2的途径之一,A项正确;反应②、③都是放热反应,是化学能转化为热能,B项正确;由反应②可知,H2O2(l)H2O(l)+ O2(g)　ΔH=-98.2 kJ·mol-1,由于H2O(l)→H2O(g)要吸收热量,故C项错误;根据盖斯定律,由③-①可得反应2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=ΔH3-ΔH1=-752.1 kJ·mol-1,D项正确。

9.答案 (1)减小　不变　NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1

(2)(6a+5c+d-12b)　(3)2ΔH2-ΔH1

解析 (1)加入催化剂能降低反应所需的活化能,则E1和E2都减小,但E1-E2不变,即反应热不改变。由图知,1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO放出热量368 kJ-134 kJ=234 kJ,则该反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)　ΔH=-234 kJ·mol-1。(2)白磷燃烧的化学方程式为P4+5O2P4O10,1 mol白磷完全燃烧需拆开6 mol P—P键、5 mol OO键,形成12 mol P—O键、4 mol PO键,故12 mol×b kJ·mol-1+4 mol×x kJ·mol-1-(6 mol×a kJ·mol-1+5 mol×c kJ·mol-1)=d kJ,解得x= (6a+5c+d-12b)。(3)观察方程式,利用盖斯定律,由Ⅱ×2-Ⅰ可得方程式Ⅲ,故ΔH3=2ΔH2-ΔH1。

10.答案 (1)H2(g)+ O2(g)H2O(l)　ΔH=-286 kJ·mol-1

(2)a　右　2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+

(3)391　31 kJ

(4)ΔH=+226.7 kJ·mol-1

解析 (1)25 ℃、1.01×105Pa时,实验测得4 g氢气在O2中完全燃烧生成液态水,放出572 kJ的热量,2 g即1 mol H2在氧气中燃烧生成液态水,应放出286 kJ热量,则表示H2的燃烧热的热化学方程式为H2(g)+ O2(g)H2O(l)　ΔH=-286 kJ·mol-1;(2)原电池中电子从负极经外电路流向正极,根据电子流向可知a电极为负极,甲醇在负极上发生氧化反应,氢离子移向正极右侧,负极电极反应式为2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+;(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=945 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1×3-a kJ·mol-1×6=-93 kJ·mol-1,解得a=391;当可逆反应中净生成N—H键的物质的量为2 mol时,即生成mol NH3,根据反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-93 kJ·mol-1可知,反应放热31 kJ;(4)①C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1

③2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-2 599 kJ·mol-1

利用盖斯定律,由①×2+②×-③×可得:

2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g)　ΔH=(-393.5 kJ·mol-1)×2+×(-571.6 kJ·mol-1)-×(-2 599 kJ·mol-1)=+226.7 kJ·mol-1。

11.答案 (1)①放热

②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1

(2)-621.2　N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l)　ΔH=-817.6 kJ·mol-1

(3)环形玻璃搅拌棒　0.55

(4)C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)

ΔH=-2 550.0 kJ·mol-1

(5)H2(l)+O2(l)H2O(g)　ΔH=-237.46 kJ·mol-1

解析 (1)①若反应物的总能量为E1,生成物的总能量为E2,且E1>E2,则ΔH=E2-E1<0,该反应为放热反应。②ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-2×3×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1。(2)16 g液态N2H4和足量氧气反应生成N2(g)和H2O(l),放出310.6 kJ的热量,故N2H4(l)和足量氧气反应的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-621.2 kJ·mol-1。已知:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-621.2 kJ·mol-1　a,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)　ΔH=-196.4 kJ·mol-1　b,根据盖斯定律,由a+b得:N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l)　ΔH=-817.6 kJ·mol-1。(3)由题图可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒,应加入过量的氢氧化钠溶液以保证盐酸反应完全,故应选择0.55 mol·L-1的溶液进行实验。(4)N2O4与偏二甲肼反应的产物为CO2、N2和气态水,1 mol C2H8N2(l)与N2O4完全燃烧放出的热量为×60 g=2 550.0 kJ。热化学方程式为C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)　ΔH=-2 550.0 kJ·mol-1。(5)根据盖斯定律,由④+③-①-②×得:H2(l)+ O2(l)H2O(g)　ΔH=-237.46 kJ·mol-1。