2024届人教版高考化学一轮复习第六章第17讲化学反应的热效应作业含答案

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练案[17] 第六章　化学反应与能量
第17讲　化学反应的热效应
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2023·河北邯郸模拟)已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O===O为500、N—N为154、O—H为452.5，则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是( C )

A．194 B．316
C．391 D．658
[解析]　依据图像分析，反应为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)，反应的焓变ΔH＝－534 kJ·mol－1，反应的焓变＝反应物断裂化学键吸收的能量－生成物形成化学键放出的能量，断裂化学键吸收的能量为2 752 kJ·mol－1－534 kJ·mol－1＝2 218 kJ·mol－1，设断裂1 mol N—H吸收的能量为x kJ，则4x＋154＋500＝2 218，解得：x＝391。故选C。
2．(2023·山东济南模拟)锂(Li)在能源、航天等工业上应用广泛。已知1 g Li完全燃烧生成固态Li2O时放出热量为42.9 kJ。下列可表示Li燃烧的热化学方程式的是( D )
A．2Li＋O2===Li2O　ΔH＝－85.8 kJ·mol－1
B．2Li＋O2===Li2O　ΔH＝＋85.8 kJ·mol－1
C．2Li＋O2===Li2O　ΔH＝－600.6 kJ·mol－1
D．Li(s)＋O2(g)===Li2O(s)　ΔH＝－300.3 kJ·mol－1
[解析]　锂燃烧生成氧化锂的化学方程式为4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)，已知1 g Li的物质的量＝＝ mol，完全燃烧生成固态Li2O时放出热量为42.9 kJ，ΔH<0，计算1 mol Li燃烧放出的热量＝42.9 kJ×7＝300.3 kJ，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式为Li(s)＋O2(g)===Li2O(s)　ΔH＝－300.3 kJ·mol－1或2Li(s)＋O2(g)===Li2O(s)　ΔH＝－600.6 kJ·mol－1，A中状态未标，焓变错误，B中状态未标、焓变为正值错误，C中物质聚集状态未标注。
3．已知C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝a kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－220 kJ·mol－1
H—H、O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为( D )
A．－332 B．－118
C．＋350 D．＋130
[解析]　已知①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1
①×2－②得：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH＝(2a＋220)kJ·mol－1,4×462－496－2×436＝2a＋220，解得a＝＋130。
4．(2023·山东威海模拟)已知Cl2(g)＋NH3(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g)　ΔH＝＋12 kJ·mol－1，相关的化学键键能数据如下表：
化学键
N—H
N—Cl
H—Cl
H—H
键能/(kJ·mol－1)
391
191
431
436
则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH为( A )
A．－183 kJ·mol－1 B．248 kJ·mol－1
C．－431 kJ·mol－1 D．－207 kJ·mol－1
[解析]　根据ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和；由反应Cl2(g)＋NH3(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g)　ΔH＝＋12 kJ·mol－1知，[E(Cl—Cl)＋3×E(N—H)]－[2×E(N—H)＋E(N—Cl)＋E(H—Cl)]＝ΔH；E(Cl—Cl)＋3×391 kJ·mol－1－2×391 kJ·mol－1－191 kJ·mol－1－431 kJ·mol－1＝＋12 kJ·mol－1；E(Cl—Cl)＝243 kJ·mol－1，则反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH＝E(H—H)＋E(Cl—Cl)－2×E(H—Cl)＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1；故选A。
5．下列关于热化学反应的描述中正确的是( B )
A．1 mol HCl和1 mol NaOH反应放出热量57.3 kJ，则1 mol H2SO4和1 mol Ca(OH)2反应放出的热量为2×(－57.3)kJ
B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0)kJ·mol－1
C．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
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
[解析]　1 mol H2SO4和1 mol Ca(OH)2反应除了生成2 mol水，还生成CaSO4沉淀，也要放热，因此A错误；正逆反应的ΔH数值相等，符号相反，1 mol CO的燃烧热ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0)kJ·mol－1，因此B正确；有水生成的燃烧反应，必须按液态水计算燃烧热，因此C错误；稀醋酸是弱酸，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3 kJ，因此D错误。
6.取50 mL 0.5 mol·L－1的盐酸溶液与50 mL 0.55 mol·L－1的氢氧化钠溶液进行中和反应反应热测定实验。下列操作和说法不正确的是( B )

A．氢氧化钠稍过量是为了确保盐酸完全反应
B．向盛装盐酸的烧杯中小心缓慢地加入氢氧化钠溶液
C．仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒
D．在实验过程中，把温度计上的酸用水冲洗干净后再测量氢氧化钠溶液的温度
[解析]　实验时为了使氢离子或氢氧根离子完全反应，需要使其中一种反应物稍过量，A正确；为减少热量损失，迅速向盛装盐酸的烧杯中加入氢氧化钠溶液，B错误；仪器A是环形玻璃搅拌棒，C正确；在实验过程中，为使测量准确，应把温度计上的酸用水冲洗干净后再测量NaOH溶液的温度，D正确。
7．下列热化学方程式正确的是( D )
A．H2的燃烧热为a kJ·mol－1：
H2＋Cl22HCl　ΔH＝－a kJ·mol－1
B．1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应，放出热量98.3 kJ
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
ΔH＝－98.3 kJ·mol－1
C．若H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，
则：H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1
D．31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ
P4(白磷，s)===4P(红磷，s)
ΔH＝－4b kJ·mol－1
[解析]　选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应，A错误；ΔH应为－196.6 kJ·mol－1，B错误；选项C中由于生成BaSO4沉淀，放出的热量大于114.6 kJ，C错误。
8．已知：①CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
则CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)的ΔH为( B )
A．＋478.7 kJ·mol－1 B．－764.5 kJ·mol－1
C．－478.7 kJ·mol－1 D．＋764.5 kJ·mol－1
[解析]　分析题给热化学方程式可知，要得到目标热化学方程式，应将①和②中的H2(g)消去，而①和②中的H2(g)分别在方程式的两边，因此通过②×2＋①即可得到目标热化学方程式，则CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝(－285.8 kJ·mol－1×2)＋(－192.9 kJ·mol－1)＝－764.5 kJ·mol－1。
9．(2022·山东省实验中学期中)下列说法正确的是( B )
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，在测定中和热时实际加入的酸碱的量的多少会影响该反应的ΔH
B．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6 g时，放出19.12 kJ热量，则Fe(s)＋S(s)===FeS(s)　ΔH＝－95.6 kJ·mol－1
C．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·mol－1
D．相同条件下，在两个相同的恒容密闭容器中，2 mol N2和6 mol H2反应放出的热量是1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量的2倍
[解析]　在测定中和热时实际加入的酸碱的量的多少会影响反应放出的热量，但不会影响该反应的ΔH，A错误；计算可知，硫粉过量，密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6 g(即0.2 mol)时，放出19.12 kJ热量，则热化学方程式为Fe(s)＋S(s)===FeS(s)　ΔH＝－95.6 kJ·mol－1，B正确；N2和H2反应生成NH3的反应是可逆反应，氮气和氢气没有完全反应，因此不能根据题给数据得出合成氨反应的热化学方程式，C错误；两个反应在容积相同的容器中进行，则压强不同，反应的程度不同，该反应正方向是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，则2 mol N2和6 mol H2反应程度大，放出的热量多于1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量的2倍，D错误。
10．(2023·湖南衡阳模拟)乙二醛(OHCCHO)与O2的反应历程中所涉及的反应物(OHCCHO、O2)、过渡态、中间体及产物(OHCCOOH、HCOOH、HOOCCOOH)相对能量如图。下列说法错误的是( C )

A．乙二醛氧化历程中涉及极性键和非极性键的断裂
B．乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸的反应均为放热反应
C．乙二醛氧化历程中，若加入催化剂，能提高乙二醛的平衡转化率
D．乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为反应物→TS1
[解析]　乙二醛氧化历程中，涉及反应物O2中的O===O非极性键及乙二醛中C—H极性键的断裂，A正确；乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸时，生成物的总能量都小于反应物的总能量，发生反应放出热量，因此这些反应均为放热反应，B正确；催化剂只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不改变化学平衡状态，因此催化剂不能提高乙二醛的平衡转化率，C错误；乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为活化能最大的步骤，反应物→TS1的活化能最高，速率最慢，所以乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为反应物→TS1，D正确。
二、非选择题：本题共3小题。
11．(2023·浙江温州模拟)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。

(1)在通常状况下，金刚石和石墨中 石墨　(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的标准燃烧热ΔH为 －393.5 kJ·mol－1　。
(2)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程放出的热量为 252.0 kJ　。
(3)已知：N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol－1、497 kJ·mol－1，N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.0 kJ·mol－1，则NO分子中化学键的键能为 631.5　kJ·mol－1。
(4)综合上述有关信息，请写出CO与NO反应的热化学方程式： 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.0 kJ·mol－1　。
12．(2023·山东济南模拟)甲烷和二氧化碳都是温室气体。随着石油资源日益枯竭，储量丰富的甲烷(天然气、页岩气、可燃冰的主要成分)及二氧化碳的高效利用已成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)在催化剂作用下，将甲烷部分氧化制备合成气(CO和H2)的反应为CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)。
已知：25 ℃，101 kPa，由稳定单质生成1 mol化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓。化学反应的反应热ΔH＝生成物的标准摩尔生成焓总和－反应物的标准摩尔生成焓总和。相关数据如下表：
物质
CH4
O2
CO
H2
标准摩尔生成焓/
kJ·mol－1
－74.8
0
－110.5
0
由此计算CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ －35.7　kJ·mol－1。
(2)利用H2S代替H2O通过热化学循环可高效制取H2，原理如图所示：

①“Bunsen反应”的离子方程式为 SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋2I－＋SO　。
②已知键能E(I—I)＝152.7 kJ·mol－1，E(H—H)＝436.0 kJ·mol－1，E(H—I)＝298.7 kJ·mol－1，HI气体分解为碘蒸气和氢气的热化学方程式为 2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＝＋8.7 kJ·mol－1　。
③上述循环过程总反应方程式为 8H2S8H2＋S8　。
[解析]　(1)化学反应的反应热ΔH＝生成物的标准摩尔生成焓总和－反应物的标准摩尔生成焓总和，所以CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝－110.5 kJ·mol－1－(－74.8 kJ·mol－1)＝－35.7 kJ·mol－1。(2)①“Bunsen反应”是SO2、I2、H2O反应生成H2SO4和HI，故离子方程式为SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋2I－＋SO；②反应热ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，故2HI(g)H2(g)＋I2(g)的反应热为298.7×2－436.0－152.7＝8.7(kJ·mol－1)；③上述流程图中，进入的是H2S和CO2，出来的是H2和S8以及CO2，故为H2S分解成了H2和S8，总反应方程式为8H2S8H2＋S8。
13．(1)已知拆开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学程式为 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1　。
(2)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，回答下列问题：

①该反应的ΔH >　(填“>”“<”或“＝”)0。
②反应物的总键能为 a kJ·mol－1　。
③写出该反应的热化学方程式： A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1　。
(3)联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：
①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)　ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)　ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热之间的关系式为ΔH4＝ 2ΔH3－2ΔH2－ΔH1　，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为 反应放热量大、产生大量气体、无污染　。
[解析]　(1)N2与H2反应生成NH3的化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，该反应的ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝946 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1；N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1。(2)①1 mol A2(g)和1 mol B2(g)具有的总能量小于2 mol AB(g)具有的总能量，反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)为吸热反应，ΔH>0。②根据题图可知反应物的总键能为a kJ·mol－1。③根据题图可知该反应的ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1，该反应的热化学方程式为A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1。(3)根据盖斯定律可知，③×2－②×2－①得④，则ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。根据反应④知，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为反应放热量大、产生大量气体、无污染。