高考化学三轮复习专题化学反应中的能量变化.docx
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高考化学三轮复习专题化学反应中的能量变化
化学反应中的能量变化
1.已知下列热化学方程式:
(1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-870.3kJ/mol
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5kJ/mol
(3)H2(g)+
O2(g)=H2O(l) ΔH3=-285.8kJ/mol
则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的焓变为( ).
A.-488.3kJ/molB.-244.15kJ/molC.488.3kJ/molD.244.15kJ/mol
【答案】A
【解析】由盖斯定律可知,
(2)×2+(3)×2-
(1)可得热化学方程式2C(s)+2H2(g)+O2(g)═CH3COOH(l),则ΔH=2ΔH2+2ΔH3-ΔH1=2×(-393.5kJ/mol)+2×(-285.8kJ/mol)-(-870.3kJ/mol)=-488.3KJ/mol,故选A。
2.臭氧层中臭氧分解过程如图所示,下列说法正确的是
A.催化反应①②均为放热反应
B.E1是催化反应①对应的正反应的活化能,(E2+ΔH)是催化反应②对应的逆反应的活化能。
C.决定O3分解反应速率的是催化反应②。
D.温度升高,总反应的正反应速率的增加幅度小于逆反应速率的增加幅度,且平衡常数增大。
【答案】B
【解析】A.从图上可知,①反应中生成物能够高于反应物,①是吸热反应,故A错误;B.据图可知E1为催化反应①中反应物断键吸收的能量,即催化反应①对应的正反应的活化能,E2+ΔH为催化反应②生成物成键时释放的能量,即催化反应②对应的逆反应的活化能,故B正确;C.决定总反应速率的是慢反应,活化能越大反应越慢,据图可知催化反应①的正反应活化能更大,反应更慢,所以催化反应①决定臭氧的分解速率,故C错误;D.据图可知总反应的反应物能量高于生成物的能量,所以总反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,总反应的正反应速率的增加幅度小于逆反应速率的增加幅度,平衡常数减小,故D错误;故答案为B。
3.2019年9月,我国科研人员研制出Ti-H-Fe双温区催化剂,其中Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100℃。
Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
下列说法错误的是( )
A.①②③在高温区发生,④⑤在低温区发生
B.该历程中能量变化最大的是2.46eV,是氮分子中氮氮三键的断裂过程
C.在高温区加快了反应速率,低温区提高了氨的产率
D.使用Ti-H-Fe双温区催化合成氨,不会改变合成氨反应的反应热
【答案】B
【解析】A.①为催化剂吸附N2的过程,②为形成过渡态的过程,③为N2解离为N的过程,以上都需要在高温时进行,目的是加快反应速率;而④⑤为了增大平衡产率,需要在低温下进行,故A正确;B.由图可知,历程中能量变化最大的是2.46eV,该过程为N2的吸附过程,氮氮三键没有断裂,故B错误;C.升高温度可提高反应速率,所以高温区加快了反应速率,但合成氨的反应为放热反应,所以低温区可提高氨的产率,故C正确;D.催化剂能改变反应历程,降低反应的活化能,但不能改变反应的始态和终态,即不能改变反应的反应热,故D正确;故答案为B。
4.(2020高考江苏卷T8)反应
可用于纯硅的制备。
下列有关该反应的说法正确的是
A.该反应
、
B.该反应的平衡常数
C.高温下反应每生成1molSi需消耗
D.用E表示键能,该反应
【答案】B
【解析】A.SiCl4、H2、HCl为气体,且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和,因此该反应为熵增,即△S>0,故A错误;B.根据化学平衡常数的定义,该反应的平衡常数K=
故B正确;C.题中说的是高温,不是标准状况下,因此不能直接用22.4L·mol-1计算,故C错误;D.△H=反应物键能总和-生成物键能总和,即△H=4E(Si-Cl)+2E(H-H)-4E(H-Cl)-2E(Si-Si),故D错误;答案为B。
5.已知A转化为C和D分步进行:
①A(g)
B(g)+2D(g)②B(g)
C(g)+D(g),其反应过程能量如图所示,下列说法正确的是()
A.1molA(g)的能量低于1molB(g)的能量
B.B(g)
C(g)+D(g)ΔH=Ea4-Ea3
C.断裂1molA(g)化学键吸收的热量小于形成1molC(g)和3molD(g)化学键所放出的热量
D.反应过程中,由于Ea3 ,气体B很难大量积累 【答案】D 【解析】A.从图中可知1molA(g)的能量低于1molB(g)和2molD(g)的总能量,不能比较1molA(g)的能量和1molB(g)的能量大小,A错误;B.从图中反应前后能量变化可知,反应物总能量低于生成物总能量,B(g) C(g)+D(g)为吸热反应,ΔH>0,故ΔH=Ea3-Ea4,B错误;C.从图中可知,A转化为C和D为吸热反应,断裂1molA(g)化学键吸收的热量应大于形成1molC(g)和3molD(g)化学键所放出的热量,C错误;D.从反应过程的图像中可知,Ea3 6.下列过程都与热量变化有关,其中表述不正确的是 A.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则表示CO(g)燃烧反应的热化学方程式为CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=—283.0kJ/mol B.稀盐酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热为57.3kJ/mol,则表示稀硫酸与稀氢氧化钡溶液发生反应的热化学方程式为 H2SO4(aq)+ Ba(OH)2(aq)= BaSO4(s)+H2O(l)△H=—57.3kJ/mol C.铝热反应是放热反应,但需要足够的热量才能使反应发生 D.水的电离过程是吸热过程,升高温度,水的离子积增大、pH减小 【答案】B 【解析】A项、燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,表示CO(g)燃烧热的热化学方程式为CO(g)+ O2(g)=CO2(g)△H=—283.0kJ/mol,故A正确;B项、中和热是稀强酸溶液和稀强碱溶液恰好反应生成1mol水放出的热量,因SO42-和Ba2+反应生成BaSO4沉淀会放出热量,所以反应热小于—57.3kJ/mol,故B错误;C项、铝热反应是放热反应,但需要足够的热量,高温条件下才能发生反应,故C正确;D项、水的电离过程是吸热过程,升高温度,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度增大,水的离子积常数增大,溶液pH减小,故D正确;故选B。 7.如图是某反应的能量关系图,下列叙述错误的是( ) A.反应物总能量高于生成物的总能量 B.曲线b是使用了催化剂的能量变化曲线 C.反应的热化学方程式为: 4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)+115.6kJ D.若反应生成2mol液态水,放出的热量低于115.6kJ 【答案】D 【解析】A.由图看出反应物总能量高,生成物总能量低,反应物总能量高于生成物总能量,故A正确;B.使用催化剂能降低反应所需活化能,则b为使用催化剂的图象,a为未使用催化剂的图象,故B正确;C.反应物为: 4HCl(g)+O2(g),生成物为: 2Cl2(g)+2H2O(g),反应放出热量为115.6kJ,所以热化学方程式为: 4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)+115.6kJ,故C正确;D.若生成2mol液态水,液态水比气态水能量低,放热会更多,放出的热量高于115.6kJ,故D错误;答案选D。 8.25℃时,一定量的甲烷与aL(已折合成标准状况)空气的混合气体充分反应,甲烷恰好完全燃烧,恢复至25℃时,放出bkJ的热量。 假设空气中氧气的体积分数是1/5,则下列表示甲烷燃烧热的热化学方程式正确的是 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】空气中氧气的体积为 L,则甲烷体积为 L,物质的量为 mol。 mol甲烷燃烧放出热量bkJ,则1mol甲烷燃烧放出热量 kJ。 燃烧热规定生成稳定的氧化物,即H2O(l),且放热反应的焓变为负值,故C正确; 9.2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确的是() A.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7 B.ΔH4的值数值上和Cl-Cl共价键的键能相等 C.ΔH7<0,且该过程形成了分子间作用力 D.ΔH5<0,在相同条件下,2Br(g)的ΔH5′>ΔH5 【答案】C 【解析】A.由盖斯定律可得,ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7,A正确;B.ΔH4为破坏1molCl-Cl共价键所需的能量,与形成1molCl-Cl共价键的键能在数值上相等,B正确;C.物质由气态转化为固态,放热,则ΔH7<0,且该过程形成了离子键,C不正确;D.Cl转化为Cl-,获得电子而放热,则ΔH5<0,在相同条件下,由于溴的非金属性比氯弱,得电子放出的能量比氯少,所以2Br(g)的ΔH5′>ΔH5,D正确;故选C。 10.已知: ①I2(g)+H2(g) 2HI(g) ΔH1=-9.48kJ/mol ②I2(s)+H2(g) 2HI(g) ΔH2=+26.48kJ/mol 下列判断正确的是( ) A.254gI2(g)中通入2gH2(g),反应放热9.48kJ B.I2(g)=I2(s) ΔH=-17.00kJ/mol C.固态碘的稳定性比气态碘的稳定性高 D.1mol固态碘和1mol气态碘分别与氢气完全反应,前者断裂的I—I键更多 【答案】C 【解析】A.254gI2(g)和2gH2(g)的物质的量均为1mol,由I2(g)+H2(g) 2HI(g) ΔH1=-9.48kJ/mol可知,若这些反应物完全转化为生成物,则可放热9.48kJ,由于该反应是可逆反应,反应物不能转化为生成物,反应放热少于9.48kJ,A项错误;B.根据盖斯定律,①-②得: I2(g)=I2(s) ΔH=-35.96kJ/mol,B项错误;C.由上述热化学方程式可知,在相同条件下,固态碘能量低于气态碘,故固态碘的稳定性比气态碘的稳定性高,C项正确;D.1mol固态碘和1mol气态碘均含有1molI—I键,分别与氢气完全反应,两者断裂的I—I键相同,D项错误。 故选C。 11.下列热化学方程式正确的是(注: △H的绝对值均正确) A.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g);△H=-1367.0kJ/mol(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/mol(反应热) D.2NO2=O2+2NO;△H=+116.2kJ/mol(反应热) 【答案】C 【解析】A.燃烧热是25℃、101kPa时,1mol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,故A错误;B.△H的单位是kJ·mol-1,故B错误;C.符合书写热化学反应方程式的要求,故C正确;D.没有写上状态,故D错误;答案: C。 12.甲烷燃烧时的能量变化如图,有关说法正确的是() A.图1中反应为: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)∆H=+890.3kJ/mol B.图2中反应为: CH4(g)+ O2(g)=CO(g)+2H2O(g)∆H=﹣607.3kJ/mol C.由图可以推得: CO(g)+ O2(g)=CO2(g)∆H=﹣283kJ/mol D.由图可以推知: 等物质的量的CO2和CO,CO2具有的能量高 【答案】C 【解析】A.根据图像分析,反应物的总能量高于生成物总能量,则图1中反应为: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)∆H=-890.3kJ/mol,A错误;B.根据图像分析,生成物水的状态是液态,则图2中反应为: CH4(g)+ O2(g)=CO(g)+2H2O(l)∆H=﹣607.3kJ/mol,B错误;C.CO(g)+ O2(g)=CO2(g)的焓变可根据CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)∆H=-890.3kJ/mol和反应∆H=﹣283kJ/mol,CH4(g)+ O2(g)=CO(g)+2H2O(l)∆H=﹣607.3kJ/mol求出焓变∆H=﹣283kJ/mol,C正确;D.CO(g)+ O2(g)=CO2(g)∆H=﹣283kJ/mol,该反应放热,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以等物质的量的CO2和CO,CO具有的能量高,D错误;故选C。 13.炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧。 活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。 活化氧可快速氧化SO2。 下列说法错误的是: A.每活化一个氧分子放出0.29eV能量 B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV C.氧分子的活化是氧氧共价键的断裂与碳氧共价键的生成过程 D.无水条件下该过程的活化能为1.04eV 【答案】D 【解析】A.根据能量变化图分析,氧气最终变成活化氧,体系能量降低,则每活化一个氧气分子放出0.29eV能量,A项正确;B.反应过程中存在多步反应的活化能,根据能量变化图分析,整个反应的活化能应是活化能较大的,则没有水加入的反应活化能E=0.75eV,有水加入反应的活化能E=0.57eV,所以水可以使氧分子活化反应的活化能降低0.75eV-0.57eV=0.18eV,B项正确;C.根据能量变化图和题意,氧分子活化过程中氧氧的断裂,生成碳氧键,所以氧分子的活化是氧氧的断裂与碳氧键的生成过程,C项正确;D.根据能量变化图分析,整个反应的活化能应是活化能较大的,则没有水加入的反应活化能E=0.75eV,D项错误;答案选D。 14.以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下: 相关反应的热化学方程式为: 反应I: SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq);ΔH1 =﹣213kJ·mol-1 反应II: H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+1/2O2(g);ΔH2 =+327kJ·mol-1 反应III: 2HI(aq)=H2(g)+I2(g);ΔH3 =+172kJ·mol-1 下列说法不正确的是() A.该过程实现了太阳能到化学能的转化 B.SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用 C.总反应的热化学方程式为: 2H2O(l)=2H2 (g)+O2(g);ΔH =+286kJ·mol-1 D.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,但总反应的ΔH不变 【答案】C 【解析】A、通过流程图,反应II和III,实现了太阳能到化学能的转化,故A说法正确;B、根据流程总反应为H2O=H2↑+1/2O2↑,SO2和I2起到催化剂的作用,故B说法正确;C、反应I+反应II+反应III,得到H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)△H=(-213+327+172)kJ·mol-1=+286kJ·mol-1,或者2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H=+572kJ·mol-1,故C说法错误;D、△H只与始态和终态有关,该过程降低了水分解制氢的活化能,△H不变,故D说法正确。 15.甲烷燃烧时的能量变化如图,有关描述错误的是( ) A.反应①和反应②均为放热反应 B.等物质的量时,CO2具有的能量比CO低 C.由图可以推得: 2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)+283kJ D.反应②的热化学方程式: CH4(g)+ O2(g)→CO(g)+2H2O(l)+607.3kJ 【答案】C 【解析】A.从图像可以看出,甲烷燃烧后释放能量,故都是放热反应,反应①和反应②均为放热反应,故A正确;B.从图像可以看出CO2具有的能量比CO低,故B正确;C.CH4(g)+ O2(g)=CO(g)+2H2O(l)+607.3kJ②,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)+890.3kJ①,①-②得到CO(g)+ O2(g)=CO2(g)+283kJ,故C错误;D.根据图示,反应②的热化学方程式: CH4(g)+ O2(g)=CO(g)+2H2O(l)+607.3kJ,故D正确;答案选C。 16.某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是 A.反应过程a有催化剂参与 B.该反应为吸热反应,热效应等于∆H C.改变催化剂,可改变该反应的活化能 D.有催化剂的条件下,反应的活化能等于E1+E2 【答案】C 【解析】A.催化剂能降低反应的活化能,故b中使用了催化剂,故A错误;B.反应物能量高于生成物,为放热反应,△H=生成物能量-反应物能量,故B错误;C.不同的催化剂,改变反应的途径,反应的活化能不同,故C正确;D.催化剂不改变反应的始终态,焓变等于正逆反应的活化能之差,图中不能确定正逆反应的活化能,故D错误;故选C。 17.多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。 如图,我国学者发现T°C时,甲醇(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下: 反应I: CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)∆H1=akJ/mol 反应Ⅱ: CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)∆H2=-bkJ/mol(b>0) 总反应: CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)∆H3=ckJ/mol 下列有关说法中正确的是( ) A.反应I是放热反应 B.1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量 C.c>0 D.优良的催化剂降低了反应的活化能,并减少∆H3,节约了能源。 【答案】C 【解析】A选项,根据图象可知反应I是生成物能量大于反应物能量,因此为吸热反应,故A错误;B选项,根据图象可知1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量,故B错误;C选项,1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量,是吸热反应,因此c>0,故C正确;D选项,优良的催化剂降低了反应的活化能,焓变不变,焓变只能由反应物和生成物总能量决定,故D错误。 综上所述,答案为C。 18.已知: ①1mol晶体硅中含有2molSi—Si键。 ②Si(s)+O2(g)===SiO2(g)ΔH,其反应过程与能量变化如图所示。 ③ 化学键 Si—O O=O Si—Si 断开1mol共价键所需能量/kJ 460 500 176 下列说法中正确的是() A.晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能B.二氧化硅稳定性小于硅的稳定性 C.ΔH=-988kJ·mol-1D.ΔH=(a-c)kJ·mol-1 【答案】C 【解析】A项,晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能,故A项错误;B项,根据化学键的键能判断,断裂1mol二氧化硅需要的能量为1840kJ/mol,断裂1mol晶体硅需要的能量为354kJ/mol,所以二氧化硅稳定性大于硅的稳定性,故B项错误;C项, 故C项正确;D项,根据图中可知, ,故D项错误;故答案选C。 19.己知: 与 反应的 ; 与 反应的 。 则 在水溶液中电离的 等于 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】HCN(aq)、HCl(aq)分别与NaOH(aq)反应△H的差值即为HCN在溶液中电离的能量,HCN属于弱电解质,其电离过程要吸收,即△H>0,综合以上分析,可知△H=+43.5kJ·mol-1,答案为C。 20.已知: ①H2(g)+1/2O2(g)===H2Og)ΔH=akJ·mol-1 ②2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=bkJ·mol-1 ③H2(g)+1/2O2(g)===H2O (1)ΔH=ckJ·mol-1 ④2H2(g)+O2(g)===2H2O (1)ΔH=dkJ·mol-1 下列关系式中正确的是() A.a 【答案】C
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