高考化学二轮复习技能强化专练06《化学反应与能量》（含详解）

技能强化专练(六)　化学反应与能量

1．据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是(　　)

解析：A项，水的分解为吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，与图不符，故A错；B项，加入催化剂反应热不变，并且图象符合反应物的总能量小于生成物的总能量，故B正确；C项，化学反应一定伴随着能量变化，反应物的总能量与生成物的总能量不相等，故C错；D项，加入催化剂降低反应的活化能，图象不符合，故D错。

答案：B

2．如图所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列说法或表示中，正确的是(　　)

A．金刚石比石墨稳定性好

B．石墨和金刚石的转化是物理变化

C．C(s、石墨)===C(s、金刚石) ΔH＝－1.9 kJ·mol－1

D．断裂1 mol石墨中的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石中的化学键吸收的能量多1.9 kJ

解析：根据图象可知金刚石的能量高于石墨，能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定性好，A错误；石墨和金刚石是两种结构不同的单质，二者的转化是化学变化，B错误；根据图象可知C(s、石墨)===C(s、金刚石)　ΔH＝＋395.4 kJ·mol－1－393.5 kJ·mol－1＝＋1.9 kJ·mol－1，C错误；石墨转化为金刚石吸热，则断裂1 mol石墨中的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石中的化学键吸收的能量多1.9 kJ，D正确。

答案：D

3．为探究NaHCO3、Na2CO3与1 mol·L－1盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应，进行实验并测得如下数据。下列有关说法正确的是(　　)

A.仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应

B．仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应

C．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应

D．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应

解析：因盐酸中亦有水，故综合①③可知Ⅰ为吸热反应，综合②④可知Ⅱ为放热反应，故C正确。

答案：C

4．已知：①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)

ΔH＝－241.8 kJ·mol－1

H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1

②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1

下列结论正确的是(　　)

A．H2的燃烧热为241.8 kJ·mol－1

B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

C．稀CH3COOH溶液与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)，放出热量大于57.3 kJ

D．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1

解析：A项，H2的燃烧热应为285.8 kJ·mol－1；B项正确；C项，CH3COOH电离要吸收热量；D项，生成BaSO4要放出热量，所以放出热量应大于114.6 kJ。

答案：B

5．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是(　　)

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1

B．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1

C．氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1

D．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

解析：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热叫做中和热，中和热是以生成1 mol液态H2O为基准的，A项错误；CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－2×283.0 kJ·mol－1，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解2 mol水吸收的热量和2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，C项中的ΔH应为571.0 kJ·mol－1；在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时(水应为液态)所放出的热量是该物质的燃烧热，D项错误。

答案：B

6．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·mol－1

②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1

③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－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·mol－1

解析：反应①是太阳能转化为化学能，A不正确；反应②中ΔH2＞0，是吸热反应，B不正确；反应③使用催化剂不能改变反应的焓变，ΔH不变，C不正确；D项中，由盖斯定律，反应③－②可得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH＝＋74.8 kJ·mol－1，D正确。

答案：D

7．如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MgCl2制取Mg是放热过程

B．热稳定性：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2

C．金属镁和卤素单质(X2)的反应都是放热反应

D．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

解析：分析图象可知，MgCl2的能量低于Mg与Cl2的能量之和，依据能量守恒定律知由MgCl2制取Mg的反应为吸热反应，A项错误；物质的能量越低越稳定，化合物的稳定性顺序为MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，B项错误；根据图象分析，金属镁与卤素单质(X2)的反应都是放热反应，C项正确；分析图象可知反应的焓变等于－117 kJ·mol－1，D项错误。

答案：C

8．煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)

ΔH1＝＋218.4kJ·mol－1(反应Ⅰ)

CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)

ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)

假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。

答案：C

9．一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－，ClO(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。

则B→A＋C反应的热化学方程式(用离子符号表示)______________________。

解析：A中氯元素的化合价为－1，则A为Cl－；B中氯元素的化合价为＋1，则B为ClO－；C中氯元素的化合价为＋5，则C为ClO。B―→A＋C反应的离子方程式为3ClO－===ClO＋2Cl－。由图象可知：Cl－的相对能量为0 kJ·mol－1，ClO－的相对能量为60 kJ·mol－1，ClO的相对能量为63 kJ·mol－1，则该反应放出的能量为3×60 kJ·mol－1－63 kJ·mol－1＝117 kJ·mol－1，故该反应的热化学方程式为3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)

ΔH＝－117 kJ·mol－1。

答案：3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)

ΔH＝－117 kJ/mol

10．模拟题组合

(1)雷雨天气中发生自然固氮后，N元素转化为________而存在于土壤中，处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应：

2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH　K　①

已知：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)

ΔH1＝－92.4 kJ·mol－1　K1　②

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1　K2　③

则ΔH＝________；K＝________(用K1和K2表示)。

(2)真空碳热还原­氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：

2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g)　ΔH＝a kJ·mol－1

3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)　

ΔH＝b kJ·mol－1

反应Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。

(3)已知：

Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s)

ΔH＝－74.5 kJ·mol－1

Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s)　

ΔH＝－64.4kJ·mol－1

则Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)

ΔH＝________kJ·mol－1。

(4)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOx等污染大气。其中生成NO的能量变化示意图如图：

2NO(g)

该反应的热化学方程式为____________________。

解析：(1)雷雨天气中发生自然固氮后，N2→NO→NO2→NO，N元素转化为硝酸盐而存在于土壤中，根据盖斯定律①＝②×2－③×3，ΔH＝－92.4 kJ·mol－1×2＋3×571.6 kJ·mol－1＝＋1 530 kJ·mol－1，K＝。

(2)①2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g)　ΔH＝a kJ·mol－1

②3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)

ΔH＝b kJ·mol－1

依据盖斯定律＋②得到Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)

ΔH＝(0.5a＋b)kJ·mol－1。

(3)①Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s)

ΔH1＝－74.5 kJ·mol－1

②Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s)　ΔH2＝－64.4 kJ·mol－1

Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)　ΔH3。由盖斯定律②－2×①得到Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)　ΔH3＝－64.4 kJ·mol－1－2×(－74.5 kJ·mol－1)＝＋84.6 kJ·mol－1。

(4)该反应中的反应热＝反应物的键能和－生成物的键能和＝(945＋498)kJ·mol－1－2×630 kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1，所以N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋183 kJ·mol－1。

答案：(1)硝酸盐　＋1 530 kJ·mol－1　

(2)0.5a＋b　(3)＋84.6

(4)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)

ΔH＝＋183 kJ·mol－1

11．CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为

①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

③C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－393.5 kJ·mol－1

(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生能量而存活，甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量________(填“>”“<”或“＝”)890.3 kJ。

(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4＋CO2===2CO＋2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则：

①下图能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。

②若将物质的量均为1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随时间的变化如图所示，则CH4的转化率为________。

(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝________。

(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是________(填字母)。

A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量

B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成C与O2

C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)

D．将固态C合成为C60，以C60作为燃料

解析：(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，故甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3 kJ。(2)①1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ，故D图符合题意。②CH4的转化率＝155.8 kJ÷247.36 kJ×100%≈63%。(3)②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－74.8 kJ·mol－1。(4)已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热，故A项不正确；使CO2分解生成C与O2的反应为吸热反应，常温下不能发生，故B项不正确；利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的，故C项正确；将固态C合成为C60，以C60作为燃料，是极不经济合算的，故D项不正确。

答案：(1)＝　(2)①D　②63%

(3)－74.8 kJ·mol－1　(4)C