高考化学(2011~2020)真题专项练习 专题22 热化学反应方程式书写(教师版)
展开A.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g);△H=-1367.0kJ/ml(燃烧热)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);△H=-57.3kJ(中和热)
C.S(s)+O2(g)=SO2(g);△H=-269.8kJ/ml(反应热)
D.2NO2=O2+2NO;△H=+116.2kJ/ml(反应热)
【答案】C
【解析】A.燃烧热是25℃、101kPa时,1ml可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,此时的水应为液体,因此反应热不是燃烧热,错误;B.△H的单位是kJ·ml-1,错误;C.符合书写热化学反应方程式的要求,正确;D.没有写上状态,错误;答案:C。
2.(2014·海南高考真题)标准状态下,气态分子断开1 ml化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O=O键的键焓ΔH分别为436 kJ·ml-1、463 kJ·ml-1和495 kJ·ml-1。下列热化学方程式正确的是
A.H2O(g)==H2+1/2O2(g)ΔH=-485 kJ·ml-1
B.H2O(g)==H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+485 kJ·ml-1
C.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH=+485 kJ·ml-1
D.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) ΔH=-485 kJ·ml-1
【答案】D
【解析】化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程,断裂化学键需要吸收能量,形成化学键需要释放能量,根据H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g),该反应的能量变化为2×463kJ/ml-436kJ/ml-=+242.5kJ/ml,化学反应逆向进行,反应热数值不变,符号相反,化学方程式系数加倍,反应热加倍,则2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H =-485kJ/ml,答案选D。
3.(2019·上海高考真题)下列图示正确的是( )
A.断开非极性键和生成极性键的能量相同
B.反应Ⅱ比反应Ⅲ生成的OH键更牢固
C.O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)-Q(Q>0)
D.H2O(g)→O2(g)+H2(g)+Q(Q>0)
【答案】C
【解析】A.断开不同的化学键的能量不同,错误;B.OH键为相同的化学键,则两步反应生成的OH键具有相同的稳定性,错误;C.从反应历程图象可以判断1/2mlO2(g)+1mlH2(g)的能量低于1mlOH(g)+H(g),因此 1/2O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)反应为吸热反应,正确;D.水分解生成氧气和氢气,是吸热反应,错误;答案选C。
4.(2016·浙江高考真题)已知1 ml CH4气体完全燃烧生成气态CO2和液态H2O,放出890.3 kJ热量,则表示该反应的热化学方程式正确的是
A.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+890.3 kJ·mlˉ1
B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mlˉ1
C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·mlˉ1
D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mlˉ1
【答案】B
【解析】1 ml CH4气体完全燃烧生成气态CO2和液态H2O,放出890.3 kJ热量,表示该反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·ml-1,答案选B。
5.(2017·浙江高考真题)根据能量变化示意图,下列热化学方程式正确的是( )
A.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-(b-a)kJ/ml
B.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-(a-b)kJ/ml
C.2NH3(l)=N2(g)+3H2(g) ΔH=2(b+c-a)kJ/ml
D.2NH3(l)=N2(g)+3H2(g) ΔH=2(a+b-c)kJ/ml
【答案】C
【解析】焓变等于反应物断裂化学键吸收的能量减去形成化学键释放的能量,由图可知,N2(g)+H2(g)=NH3(g) △H=(a-b)kJ•ml-1,N2(g)+H2(g)=NH3(l) △H=(a-b-c)kJ•ml-1,据此分析判断。A.N2(g)+H2(g)=NH3(g) △H=(a-b)kJ•ml-1,则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-2(b-a)kJ•ml-1,错误;B.N2(g)+H2(g)=NH3(g) △H=(a-b)kJ•ml-1,则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H═-2(b-a)kJ•ml-1,错误;C.N2(g)+H2(g)=NH3(l) △H=(a-b-c)kJ•ml-1,则N2(g)+3H2(g)=2NH3(l) △H=2(a-b-c)kJ•ml-1,则2NH3(1)=N2(g)+3H2(g)△H=2(b+c-a)kJ•ml-1,正确;D.N2(g)+H2(g)=NH3(l) △H=(a-b-c)kJ•ml-1,则N2(g)+3H2(g)=2NH3(l) △H=2(a-b-c)kJ•ml-1,则2NH3(1)=N2(g)+3H2(g)△H=2(b+c-a)kJ•ml-1,错误;故选C。
6.(2009·四川高考真题)25 ℃,101 k Pa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/ml,辛烷的燃烧热为5518 kJ/ml。下列热化学方程式书写正确的是( )
A.2H+(aq) +(aq)+Ba2+ (aq)+2OH(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l);ΔH=-57.3 kJ/ml
B.KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+H2O(l);ΔH=-57.3kJ/ml
C.C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(g);ΔH=-5518 kJ/ml
D.2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l);ΔH=-5518 kJ/ml
【答案】B
【解析】中和热是强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1ml水时放出的热量;燃烧热是1ml可燃物完全反应生成稳定氧化物时放出的热量。A.反应热化学方程式中生成的是2ml水,不符合中和热的定义,A错误;B.符合中和热的定义,B正确;C.反应热化学方程式中生成的水是气体,不是稳定氧化物,不符合燃烧热的定义,C错误;D.热化学方程式中不是1ml可燃物的燃烧,不符合燃烧热的定义,D错误;故合理选项为B。
7.(2008·重庆高考真题)N2和H2合成NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是( )
A.N2(g)+3H2(g)=2NH3(l) △H=2(a-b-c)kJ/ml
B.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=2(b-a)kJ/ml
C.1/2 N2(g)+3/2H2(g)=NH3(l) △H=(b+c-a)kJ/ml
D.1/2 N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g) △H=(a+b)kJ/ml
【答案】A
【解析】根据图像,mlN2(g)+mlH2(g)的能量比1mlNH3(g)的能量大(b-a)kJ,因此N2(g)+H2(g)=NH3(g) △H=(a-b)kJ/ml,而1ml的NH3(g)转化为1ml的NH3(l)放出的热量为ckJ,所以有:N2(g)+H2(g)=NH3(l) △H=(a-b-c)kJ/ml,即:N2(g)+3H2(g)=2NH3(1) △H=2(a-b-c)kJ•ml-1,故选A。
8.(2007·全国高考真题)已知:①1 ml H2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量
②1 ml Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量
③由H原子和Cl原子形成1 ml HCl分子时释放431kJ的能量
下列叙述正确的是
A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)
B.氢气和氯气反应生成2 ml氯化氢气体,反应的△H=183kJ/ml
C.氢气和氯气反应生成2 ml氯化氢气体,反应的△H=-183kJ/ml
D.氢气和氯气反应生成1 ml氯化氢气体,反应的△H=-183kJ/ml
【答案】C
【解析】反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,因此生成2ml氯化氢的反应热是436 kJ/ml+243 kJ/ml-2×431 kJ/ml=-183 kJ/ml,所以选项C正确,其余都是错误的,答案选C。
9.(2017·江苏高考真题)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3 )。下列说法不正确的是
①C(s) + H2O(g)==CO(g) + H2 (g) ΔH1 = akJ·ml−1
②CO(g) + H2O(g)==CO2(g) + H2 (g) ΔH2 = bkJ·ml−1
③CO2 (g) + 3H2 (g)==CH3OH(g) + H2O(g) ΔH3 = ckJ·ml−1
④2CH3OH(g)==CH3OCH3 (g) + H2O(g) ΔH4 = dkJ·ml−1
A.反应①、②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
C.反应CH3OH(g)==12CH3OCH3 (g) +12H2O(l)的ΔH =d2kJ·ml−1
D.反应2CO(g) + 4H2 (g)==CH3OCH3 (g) + H2O(g)的ΔH = ( 2b + 2c + d ) kJ·ml−1
【答案】C
【解析】A.反应①、②的生成物CO2和H2是反应③的反应物,A正确;B.反应③可将二氧化碳转化为甲醇,变废为宝,B正确;C.4个反应中,水全是气态,没有给出水由气态变为液态的焓变,C错误;D.根据盖斯定律可知把反应②③④三个反应按(②+③)×2+④可得该反应对应的焓变,D正确,答案选C。
10.(2016·江苏高考真题)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是( )
①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)=2H2(g)+ O2(g) ΔH1=+571.6 kJ·ml-1
②焦炭与水反应制氢:C(s)+ H2O(g)=CO(g)+ H2(g) ΔH2=+131.3 kJ·ml-1
③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+ H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1 kJ·ml-1
A.反应①中电能转化为化学能
B.反应②为放热反应
C.反应③使用催化剂,ΔH3减小
D.反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ·ml-1
【答案】D
【解析】A.反应①中,太阳光催化分解水制氢,由光能转化为化学能,A不正确;B.反应②中,ΔH2>0,为吸热反应,B不正确;C.反应③中,使用催化剂,对ΔH3不产生影响,C不正确;D.应用盖斯定律,将反应③-反应②得,反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8 kJ·ml-1,D正确;答案选D。
11.(2015·广东高考真题)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染,
(1)传统上该转化通过如图所示的催化剂循环实现,
其中,反应①为:2HCl(g) + CuO(s)H2O(g)+CuCl2(g) △H1
反应②生成1mlCl2(g)的反应热为△H2,则总反应的热化学方程式为___________(反应热用△H1和△H2表示)。
【答案】(1)2HCl(g) + 1/2O2(g)H2O(g)+Cl2(g) △H=△H1+△H2
【解析】
(1)根据图像信息,箭头指向的是生成物可写出反应②的热化学方程式:CuCl2(g)+1/2O2(g)CuO(s) +Cl2(g) △H2,则①+②可得总反应;
12.(2020·全国高考真题)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:
(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:_________。
【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,③-②2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;
13.(2016·四川高考真题)资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2,其简化流程如下:
已知:①Ca5(PO4)3F在950℃不分解;
②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4
请回答下列问题:
(5)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ/ml
5 CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ/ml
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。
【答案】
(5)Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) ΔH =-418kJ/ml
【解析】
(5)已知25℃,101kPa时:
①CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH =-271kJ/ml
②5 CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) ΔH =-937kJ/ml
根据盖斯定律:①×5-②得Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) ΔH =-418kJ/ml 。
14.(2017·全国高考真题)[2017·新课标I]近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:
(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为______________、______________,制得等量H2所需能量较少的是_____________。
【答案】(2) H2O(l)=H2(g)+O2(g) ΔH=+286 kJ/ml H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/ml
【解析】
(1)根据盖斯定律,把系统(Ⅰ)的三个热化学方程式相加可得:H2O(l)=H2(g)+O2(g) ΔH=286 kJ•ml-1;把系统(Ⅱ)的三个热化学方程式相加可得:H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=20 kJ•ml-1;由上述两个热化学方程式可得,制得1ml H2,系统(Ⅰ)需要吸收286kJ能量,系统(Ⅱ) 需要吸收20kJ能量,所以制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。
15.(2008·全国高考真题)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成1ml产物的数据)。
根据上图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式_________________________________。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式_________________________________,上述分解反应是一个可逆反应,温度T1时,在密闭容器中加入0.80mlPCl5,反应达到平衡时PCl5还剩0.60ml,其分解率α1等于_________;若反应温度由T1升高到T2,平衡时PCl5的分解率为α2,α2_______α1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1)P(s)+Cl2(g)=PCl3(g) △H=-306kJ·ml-1 (2)PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) △H=+93kJ·ml-1 25% 大于
【解析】
(1)由图可以看出,1mlP在Cl2中完全燃烧生成PCl3放出的热量为306kJ·ml-1,所以P与Cl2反应生成PCl3的热化学反应方程式为P(s)+Cl2(g)===PCl3(g) △H=-306kJ·ml-1。
(2)中间产物PCl3和未完全反应的Cl2的总能量高于最终产物PCl5的能量,其△H=-93kJ·ml-1,所以PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g) △H=+93kJ·ml-1;分解率α1=×100%=25%,由热化学反应方程式可知,此反应的正反应为吸热反应,所以升高温度,平衡向正反应方向移动,PCl5的分解率增大,即α2大于α1。
16.(2018·北京高考真题)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·ml-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ·ml-1
反应Ⅱ的热化学方程式:_________________________________________。
【答案】(1)3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=−254 kJ·ml−1
【解析】
(1)根据过程,反应II为SO2催化歧化生成H2SO4和S,反应为3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用盖斯定律,反应I+反应III得,2H2SO4(l)+S(s)=3SO2(g)+2H2O(g)ΔH=ΔH1+ΔH3=(+551kJ/ml)+(-297kJ/ml)=+254kJ/ml,反应II的热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH=-254kJ/ml。
17.(2009·江苏高考真题)废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生,并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离,能得到非金属粉末和金属粉末。
(2)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) △H=64.39kJ·ml-1
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) △H=-196.46kJ·ml-1
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.84kJ·ml-1
在H2SO4溶液中Cu 与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为:__________。
【答案】(2) Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=-319.68kJ·ml-1
【解析】
(2)根据盖斯定律,将三个方程式加合得:
Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=-319.68kJ·ml-1
18.(2019·天津高考真题)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题:
Ⅰ.硅粉与在300℃时反应生成气体和,放出热量,该反应的热化学方程式为________________________。的电子式为__________________。
【答案】
【解析】
I.参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl,生成的是气态的SiHCl3和氢气,反应条件是300℃,配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1,由此可顺利写出该条件下的热化学方程式:Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ∆H=-225kJ·ml-1;SiHCl3中硅与1个H、3个Cl分别形成共价单键,由此可写出其电子式为:,注意别漏标3个氯原子的孤电子对;
19.(2014·全国高考真题)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题:
(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和76 ℃,AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 ml AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_____________________________。
【答案】.(1)AX3(l)+X2(g)===AX5(s) ΔH=-123.8 kJ/ml
【解析】
⑴据题意,先写出反应方程式并标出各物质的状态AX3(l)+X2(g) = AX5(s),然后确定其反应热ΔH=-123.8KJ·ml-1,综上便可写出完整的热化学方程式。
20.(2013·四川高考真题)明矾石经处理后得到明矾( KAl(SO4)2·12H2O)。从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示:
焙烧明矾的化学方程式为:4KAl(SO4)2·12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O
请回答下列问题:
(5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时:
2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) △H1= 一197 kJ/ml;
2H2O (g)=2H2O(1) △H2=一44 kJ/ml;
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l) △H3=一545 kJ/ml。
则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是__________________________。
焙烧948t明矾(M=474 g/ml ),若SO2的利用率为96%,可生产质量分数为98%的硫酸________t。
【答案】(5) SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-152kJ·ml-1 432
【解析】
(5)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H1=-197kJ/ml; ①
2H2O(g)=2H2O(1)△H2=-44kJ/ml; ②
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)△H3=-545kJ/ml. ③
依据盖斯定律③-①-②得到:2SO3(g)+2H2O(l)=2H2SO4(l)△H=-304KJ/ml,
即反应的热化学方程式为:SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-152KJ/ml;
948 t明矾生成SO2物质的量为4500ml 故生成硫酸的质量m=4500×0.96×98÷0.98=432000Kg=432t.
故答案为SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-152 kJ/ml;432.
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