2021届高三高考化学一轮复习 专题五　化学反应中的能量变化（综合练习）

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专题五　化学反应中的能量变化
【综合集训】
1.下列有关热化学方程式的叙述正确的是(　　)
A.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ/mol,则H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ/mol
B.已知C(石墨,s)C(金刚石,s)　ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
C.含20.0 g NaOH的稀NaOH溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为NaOH(aq)+CH3COOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.4 kJ/mol
D.2C(s)+2O2(g)2CO2(g)　ΔH1,2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2,则ΔH1>ΔH2
答案　A　
2.在含Fe3+的S2O82-和I-的混合溶液中,反应S2O82-(aq)+2I-(aq) 2SO42-(aq)+I2(aq)的分解机理及反应进程中的能量变化如下:
步骤①:2Fe3+(aq)+2I-(aq) I2(aq)+2Fe2+(aq)
步骤②:2Fe2+(aq)+S2O82-(aq) 2Fe3+(aq)+2SO42-(aq)
下列有关该反应的说法正确的是(　　)

A.化学反应速率与Fe3+浓度的大小有关
B.该反应为吸热反应
C.Fe2+是该反应的催化剂
D.若不加Fe3+,则正反应的活化能比逆反应的大
答案　A　
3.下图分别表示白磷、红磷燃烧时的能量变化,下列说法中正确的是(　　)

A.白磷比红磷稳定
B.白磷燃烧产物比红磷燃烧产物稳定
C.1 mol白磷转变为红磷放出2 244.7 kJ的热量
D.红磷燃烧的热化学方程式:4P(s)+5O2(g) P4O10(s)　ΔH=-2 954 kJ·mol-1
答案　D　
4.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键放出a kJ能量,则该条件下ΔH2=a kJ·mol-1
答案　D　
5.下图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是(　　)

A.由图可知此温度下MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(g)　ΔH=+117 kJ·mol-1
B.热稳定性:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2
C.工业上可电解MgCl2溶液冶炼金属镁,该过程需吸收热量
D.金属镁和卤素单质(X2)的反应能自发进行是因为ΔH均小于零
答案　D　
6.如图所示,下列说法中不正确的是(　　)

A.反应过程(1)的热化学方程式为A2(g)+B2(g)C(g)　ΔH1=-Q1 kJ·mol-1
B.反应过程(2)的热化学方程式为C(g)A2(g)+B2(g)　ΔH2=+Q2 kJ·mol-1
C.Q1与Q2的关系:Q1>Q2
D.ΔH2>ΔH1
答案　C　
7.物质A在一定条件下可发生一系列转化,由图判断下列关系错误的是(　　)

A.A→F,ΔH=-ΔH6
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
C.C→F,ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH6
D.若A→C为放热过程,则ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6 >0
答案　C　
8.H2S的分解反应是一个可逆反应,其能量与反应过程的关系如图所示,下列有关说法中正确的是(　　)

A.正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.若减小体系的压强,则该反应的焓变将增大
C.升高温度,化学反应速率加快,H2S的平衡转化率减小
D.向密闭容器中充入1 mol H2S充分反应,吸收84.9 kJ的热量
答案　A　
9.已知:NH3·H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH=-24.2 kJ·mol-1;强酸、强碱稀溶液发生中和反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则NH3·H2O在水溶液中电离的ΔH等于(　　)
A.+45.2 kJ·mol-1 B.-45.2 kJ·mol-1 C.+69.4 kJ·mol-1 D.-69.4 kJ·mol-1
答案　A　
10.已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下:
①2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1<0　平衡常数K1;
②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢)　ΔH2<0　平衡常数K2。
下列说法正确的是(　　)
A.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔH=-(ΔH1+ΔH2)

B.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常数K=K1K2
C.反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率
D.反应过程中的能量变化可用右图表示
答案　C　
11.一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是(　　)

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
答案　C　
12.工业制氢气的一个重要反应是CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。已知在25 ℃时:
①C(s)+12O2(g) CO(g)　ΔH1=-111 kJ·mol-1
②H2(g)+12O2(g) H2O(g)　ΔH2=-242 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH3=-394 kJ·mol-1
下列说法错误的是(　　)
A.25 ℃时,CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-31 kJ·mol-1
B.增大压强,反应①的平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小
C.反应①达到平衡时,每生成1 mol CO的同时生成0.5 mol O2
D.反应②断开2 mol H2和1 mol O2中的化学键所吸收的能量比形成4 mol O—H键所放出的能量少484 kJ
答案　AB　
13.甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中不正确的是(　　)

A.CH4(g)的能量大于CO2(g)和H2O(g)的能量总和
B.反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-800 kJ·mol-1
C.若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收热量493 kJ,则破坏1 mol C—H键需吸收热量415 kJ
D.在反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)中,放出热量400 kJ时,有2 mol O—H键生成
答案　AB　
14.乙炔广泛用于焊接、焊割及有机合成等方面。
(1)已知下列热化学方程式:
4CH4(g)+3O2(g) 2C2H2(g)+6H2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1;
2CH4(g) C2H2(g)+3H2(g)　ΔH3。
①ΔH3=　　　kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。 
②已知下列共价键的键能数据:
共价键
C—H
H—H

键能/kJ·mol-1
413.4
436
812
ΔH3=　　　kJ·mol-1(填数值)。 
(2)氯仿(CHCl3)与金属银共热可以制取乙炔,该反应的化学方程式为　。 
(3)向压强为1.0×104 kPa的恒压密闭容器中充入1 mol乙炔和1 mol HCl气体,在催化剂作用下乙炔与HCl发生反应: CH2 CHCl(g),乙炔的平衡转化率与温度的关系如图所示。

①该反应的ΔH　　　0(填“>”或“<”);N点时乙炔的反应速率v(正)　　　v(逆)(填“>”“<”或“=”)。 
②M点对应温度下,该反应的平衡常数Kp=　　　kPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 
答案　(1)①a-3b2　②+360.4
(2)2CHCl3+6Ag
(3)①<　>　②2.4×10-3
15.减少氮的氧化物和碳的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。合理应用和处理碳、氮及其化合物,在生产、生活中有重要意义。
(1)对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一,相关反应如下:
已知H2和CH4的燃烧热ΔH分别为-285.5 kJ/mol和-890.0 kJ/mol;H2O(l) H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ/mol。
试写出H2还原CO2生成CH4和H2O(g)的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)CO2在Cu-ZnO催化下,可同时发生反应Ⅰ、Ⅱ,两反应可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-57.8 kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ/mol
①某温度时,若反应Ⅰ的速率v1大于反应Ⅱ的速率v2,则下列反应过程的能量变化正确的是　　　　(填字母)。 


②对于有气体参加的反应,表示平衡常数Kp时,用气体组分(B)的平衡分压p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)。
已知:气体各组分的分压等于总压乘以该组分的体积分数。
在Cu-ZnO存在的条件下,保持温度为T,在容积不变的密闭容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及达平衡时容器内各气体物质的量如下表:

CO2(g)
H2(g)
CH3OH(g)
CO(g)
H2O(g)
起始/mol
5.0
7.0
0
0
0
平衡/mol


n1

n2
起始总压为p0 kPa,达平衡时总压为p kPa。若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时,p0=1.2p,则表中n1=　　;若此时n2=3,则反应Ⅰ的平衡常数Kp=　　　　(无需带单位,用含总压p的式子表示)。 
(3)汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成,可采用氧化还原法脱硝:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0
根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是　　　　　　　　　　　;氨氮物质的量之比一定时,在400 ℃时,脱硝效率最大,其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)　ΔH>0。在T ℃时,反应进行到不同时刻测得各物质的物质的量浓度如下:
时间/min浓度/(mol/L)
0
10
20
30
40
50
NO
1.0
0.58
0.40
0.40
0.48
0.48
N2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
CO2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
30 min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是　　　　。 
A.通入一定量的CO2　　　　 B.加入合适的催化剂
C.适当缩小容器的体积 D.通入一定量的NO
E.加入一定量的活性炭 F.适当升高温度
答案　(1)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-164.0 kJ/mol(2分,状态没有标注或部分标注,扣 1分,没有书写“-”得0分,方程式配平错误不得分)
(2)①D(2分)　②1.0(2分)　754p2(2分)
(3)温度 400 ℃,氨氮物质的量之比为1(2分,“温度”和“氨氮物质的量之比”每点1分)　在 400 ℃时催化剂的活性最好,催化效率高,同时温度较高,反应速率快(2分,答对1点给1分)
(4)CD(2分,答对1个给1分,错答0分)
16.TiO2和TiCl4均为重要的工业原料。已知:
Ⅰ.TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g)　ΔH1=-175.4 kJ·mol-1
Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2=-220.9 kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)TiCl4(g)与CO(g)反应生成TiO2(s)、C(s)和氯气的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。升高温度,对该反应的影响为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)若反应Ⅱ的逆反应活化能表示为E,则E　　　　220.9 kJ·mol-1(填“>”“<”或“=”)。 
(3)t ℃时,向10 L恒容密闭容器中充入1 mol TiCl4和2 mol O2,发生反应Ⅰ。5 min达到平衡时测得TiO2的物质的量为0.2 mol。
①0~5 min内,用Cl2表示的反应速率v(Cl2)=　　　　　　　　　。 
②TiCl4的平衡转化率α=　　　　。 
③下列措施,既能加快逆反应速率又能增大TiCl4的平衡转化率的是　　　　(填选项字母)。 
A.缩小容器容积 B.加入催化剂
C.分离出部分TiO2 D.增大O2浓度
④t ℃时,向10 L恒容密闭容器中充入3 mol TiCl4和一定量O2的混合气体,发生反应Ⅰ,两种气体的平衡转化率(α)与起始的物质的量之比[n(TiCl4)n(O2)]的关系如图所示:

能表示TiCl4平衡转化率的曲线为　　　　(填“L1”或“L2”);M点的坐标为　　　　。 
答案　(1)TiCl4(g)+2CO(g) TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)　ΔH=+45.5 kJ·mol-1(2分)　反应速率加快,反应物的转化率增大(2分)
(2)>(2分)
(3)①0.008 mol·L-1·min-1(2分)
②20%(2分)
③D(2分)
④L2(2分)　(1,17×100%)(2分)
17.乙烯可用作合成纤维、合成橡胶、塑料的原料。回答下列问题:
(1)实验室用乙醇和五氧化二磷制取乙烯的过程如下:
P2O5+3H2O 2H3PO4;
H3PO4+C2H5OH C2H5OPO(OH)2(磷酸单乙酯)+H2O;
170~200 ℃时,C2H5OPO(OH)2会分解生成乙烯和磷酸。
C2H5OPO(OH)2分解反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)用CrO3作催化剂,CO2重整C2H6制乙烯的反应过程如下:
C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　ΔH1;
3H2(g)+2CrO3(s) 3H2O(g)+Cr2O3(s)　ΔH2;
Cr2O3(s)+3CO2(g) 3CO(g)+2CrO3(s)　ΔH3。
①反应C2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的ΔH=　　　　　　　(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。 
②已知部分化学键的键能数据如下表所示,则ΔH1=　　　　kJ·mol-1。 
化学键
C—C
CC
C—H
H—H
键能/kJ·mol-1
348
615
413
436
答案　(1)C2H5OPO(OH)2 CH2CH2↑+H3PO4
(3)①(3ΔH1+ΔH2+ΔH3)/3　②+123
18.请认真观察图像,回答问题。
(1)图1中反应是　　　反应(填“放热”或“吸热”),该反应的ΔH=　　　　　　(用含E1、E2的代数式表示)。 

图1
(2)已知热化学方程式:H2(g)+1/2O2(g) H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为　 。 
(3)对于同一反应,图1中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能　　　　(填“升高”或“降低”),改变以下哪些条件可以通过改变活化分子百分数而改变反应速率?　　　　 
A.加入催化剂 B.增大反应物浓度 C.增大体系压强 D.升高温度
(4)如图2是1 mol NO2与1 mol CO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。图3是某学生模仿图2画出的NO(g)+CO2(g) NO2(g)+CO(g)的能量变化示意图,则图3中E4=　　　　 kJ·mol-1。 

图2

图3
(5)如图4为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。

图4
①同一主族元素非金属性越强,生成气态氢化物越容易,气态氢化物越稳定,该氢化物的能量越低,生成热ΔH就越小。
②已知H2Te分解反应的ΔS>0。
结合以上信息,请解释为什么Te和H2不能直接化合: 　 。 
答案　(1)放热　(E2-E1) kJ·mol-1
(2)409.0 kJ·mol-1
(3)降低　AD
(4)234
(5)因为ΔH>0,ΔS<0,则ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行
19.国家实施“青山绿水工程”,大力研究脱硝和脱硫技术。

(1)H2在催化剂作用下可将NO还原为N2。如图是该反应生成1 mol水蒸气的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　。 
(2)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程如下:
反应Ⅰ:2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1<0
v1正=k1正·c2(NO)、v1逆=k1逆·c(N2O2);
反应Ⅱ:N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢)　ΔH2<0v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2)、v2逆=k2逆·c2(NO2);
①一定条件下,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)达到平衡状态,平衡常数K=　　　　　　(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代数式表示)。 
反应Ⅰ的活化能EⅠ　　　反应Ⅱ的活化能EⅡ(填“>”“<”或“=”)。 
②已知反应速率常数K随温度升高而增大,则升高温度后k2正增大的倍数　　　　k2逆增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。 
答案　(1)2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=2(E1-E2) kJ·mol-1或H2(g)+NO(g) 1/2N2(g)+H2O(g)　ΔH=(E1-E2) kJ·mol-1
(2)①k1正·k2正k1逆·k2逆　<　②小于