高考化学一轮复习 核心素养测评十九 化学反应中的热效应(含解析)苏教版-苏教版高三全册化学试题

化学反应中的热效应
一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)
1.(2020·北京平谷区模拟)中国研究人员研制一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,主要过程如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.整个过程实现了光能向化学能的转化
B.过程Ⅱ放出能量并生成了O—O键
C.总反应2H2O2H2↑+O2↑
D.过程Ⅲ属于分解反应也是吸热反应
【解析】选D。

A.由图可知,利用太阳光在催化剂表面实现水分解为氢气和氧气,光能转化为化学能,故A正确;B.过程Ⅱ生成了O—O键,释放能量,故B正确;C.该过程的总反应是水分解为氢气和氧气,故C正确;D.由图可知,过程Ⅲ既有O—H键断裂,也有H—H键形成,由能量高、不稳定的H2O2,转化为能量低、稳定的H2、O2,释放能量,故D错误。

2.标准状况下,气态分子断开1 mol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·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。

下列热化学方程式正确的是( )
A.H2O (g)H2(g)+O2(g) ΔH= -485 kJ·mol-1
B.H2O (g)H2(g)+O2(g) ΔH=+485 kJ·mol-1
C.2H2(g)+ O2 (g)2H2O(g) ΔH = +485 kJ·mol-1
D.2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH=-485 kJ·mol-1
【解析】选D。

1 mol的气态水分解产生1 mol的氢气和 mol 的氧气的能量变化是2×463 kJ-436 kJ-×495 kJ=242.5 kJ,因此热化学方程式为H2O(g)
H2(g)+O2(g) ΔH=+242.5kJ·mol-1,A、B错误;2 mol的气态水分解产生2 mol的氢气和1 mol 的氧气的能量变化是485 kJ,物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等,即热化学方程式是2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH=-485 kJ·mol-1,C错误,D正确。

3.(2020·乌鲁木齐模拟)下列热化学方程式正确的是( )
A.CH4的燃烧热为890 kJ·mol-1:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-890 kJ·mol-1
B.中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1:CH3COOH(aq)+NaOH(aq)H2O(l)+CH3COONa(aq) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
C.一定条件下,0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出35.5 kJ的热量:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-71 kJ·mol-1
D.96 g O2的能量比96 g O3的能量低b kJ:3O2(g)2O3(g) ΔH=+b kJ·mol-1
【解析】选D。

表示燃烧热时,生成的水必须为液态, A错误;强酸强碱的稀溶液反应只生成1 mol 液态水时放出的热量叫中和热,醋酸为弱酸, B错误;可逆反应不能彻底,0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出35.5 kJ的热量,则1 mol N2与3 mol H2充分反应后放出的热量比71 kJ要大,C错误;反应热与化学计量数成正比关系,反应物总能量比生成物低则为吸热反
应,3O2(g)2O3(g) ΔH=
+b kJ·mol-1, D正确。

4.(双选)根据表中的信息判断下列说法错误的是( )
燃烧热
物质外观熔点
/(kJ·mol-1)
金刚石无色,透明固体? 395.4
石墨灰黑,不透明固体? 393.5
A.由表中信息可得如图所示的图象
B.由表中信息知C(石墨,s)C(金刚石,s)
ΔH=+1.9 kJ·mol-1
C.由表中信息可推知相同条件下金刚石的熔点高于石墨的熔点
D.表示石墨燃烧热的化学方程式为C(石墨,s)+O2(g)CO(g)
ΔH=-393.5 kJ·mol-1
【解析】选C、D。

C(金刚石,s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-395.4 kJ·mol-1①,C(石
墨,s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1②,①-②得出:C(金刚石,s)
C(石墨,s) ΔH=-1.9 kJ·mol-1,此反应属于放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,故A、B正确;等物质的量金刚石和石墨,石墨能量低于金刚石,能量越低越稳定,石墨中层内共价键的键长比金刚石的键长短,因此石墨的熔点比金刚石高,故C错误;燃烧热:1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量,C转化成二氧化碳更稳定,故D错误。

【加固训练】
已知:①1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键。

②Si(s)+O2(g)SiO2(s) 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1 mol共价键
460 500 176 所需键能/kJ
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.二氧化硅的稳定性小于硅的稳定性
C.ΔH=-988 kJ·mol-1
D.ΔH=a-c
【解析】选C。

晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能,A项错误;根据化学键的键能判断,断裂1 mol二氧化硅中的Si—O键需要的能量为4×460 kJ=1 840 kJ,断裂1 mol晶体硅中的Si—Si键需要的能量为2×176 kJ=352 kJ,故二氧化硅的稳定性大于硅的稳定性,B项错
误;Si(s)+O2(g)SiO2(s) ΔH=(176×2+500
-460×4) kJ·mol-1=-988 kJ·mol-1,C项正确;根据图中信息可知,ΔH=-c,D项错误。

二、非选择题(本题包括2小题,共26分)
5.(12分)(1)(2019·南通模拟)消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。

已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=a kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1
反应8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(l) ΔH=____________kJ·mol-1。

(2)(2018·衡水高三检测)H2是一种清洁能源,在冶金、电力、材料等领域应用广泛。

请回答下列问题:
用H2和CO合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH (g) ΔH1。

已
知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0 kJ·mol-1;CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1 kJ·mol-1。

则ΔH1=____________kJ·mol-1。

(3)已知下列两个热化学方程式:
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1
①实验测得H2和C3H8的混合气体共5 mol,完全燃烧生成液态水时放热6 262.5 kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积之比约为____________。

②已知:H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,求丙烷燃烧生成CO2和气态水的ΔH为
____________。

【解析】(1)①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=a kJ·mol-1
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1
盖斯定律计算2×③-7×①-3×②得到反应
8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(l) ΔH=(2c-7a-3b) kJ·mol-1;
(2)设已知反应方程式分别为a和b,所求
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)为c,则
方程式c=a+b,
则ΔH1=ΔH2+ΔH3=-90.1 kJ·mol-1。

(3)①设氢气和丙烷的物质的量分别为x mol和y mol,则有
,解得x≈2.5,y≈2.5,故x∶y≈1∶1。

②H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1,C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2 220.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由上面第一个热化学方程式×4+上面第二个热化学方程式可得出丙烷燃烧生成CO2和H2O(g)的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 044.0 kJ·mol-1。

答案:(1)2c-7a-3b (2)-90.1
(3)①1∶1 ②-2 044.0 kJ·mol-1
6.(14分)(2020·九江模拟)已知E1=134 kJ·mol-1、E2=368 kJ·mol-1,请参考题中图表,按要求填空:
(1)图甲是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率加快,E1的变化是________
____(填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是____________。

请写出NO2和CO 反应的热化学方程式:____________________。

(2)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。

目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=____________。

(3)下表所示是部分化学键的键能参数。

化学键P—P P—O O O P O
键能/kJ·mol-1 a b c x
已知P4(g)+5O2(g)P4O10(g) ΔH=-d kJ·mol-1,P4及P4O10的结构如图乙所示。

表中
x=____________ kJ·mol-1。

(用含a、b、c、d的代数式表示)
【解析】(1)加入催化剂,降低反应的活化能,即E1减小,反应的焓变不变。

由图示知,1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)反应的焓变ΔH=E1-E2=-234 kJ·mol-1,由此可写出反应的热化学方程式。

(2)由盖斯定律知,反应Ⅲ=2×反应Ⅱ-反应Ⅰ,故ΔH3
=2ΔH2-ΔH1。

(3)P4(g)+5O2(g)P4O10(g) ΔH=-d kJ·mol-1,由“反应焓变=反应物键能之和—生成物键能之和”可得-d=6a+5c-(12b+4x),解得x=(d+6a+
5c-12b)。

答案:(1)减小不变NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol-1
(2)2ΔH2-ΔH1(3)(d+6a+5c-12b)
一、选择题(本题包括2小题,每题9分,共18分)
1.(2020·余姚模拟)已知在25℃,1.01×105 Pa 下,1 mol H2O 分解生成 H2(g)和 O2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.甲为气态水,乙为液态水
B.甲、乙、丙、丁中物质所具有的能量大小关系为丙>丁>乙>甲
C.H2的标准燃烧热为 245 kJ·mol-1
D.形成 1 mol H2O(g)中的化学键需吸收 930 kJ 的能量
【解析】选B。

乙聚集状态变为甲聚集状态放热,水蒸气变为液态水为液化放热,所以甲为液态水,乙为气态水, A错误;甲为液态水,乙为气态水,气态水比液态水的能量高,具有的总能量大小关系为乙>甲,形成新键释放能量,由图可知,具有的总能量大小关系为丙>丁,由乙到丙,断
裂化学键吸收能量,所以,甲、乙、丙、丁物质所具有的总能量大小关系为丙>丁>乙>甲, B正确;焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量,则热化学方程式为
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=(436 kJ·mol-1×2+249 kJ·mol-1×2-930 kJ·mol-1×2)=-490 kJ·mol-1,H2的标准燃烧热是完全燃烧1 mol物质生成最稳定的化合物为液态水,标准燃烧热应大于为245 kJ·mol-1, C错误;图示可知,形成 1 mol H2O(g)中的化学键需放出 930 kJ 的能量,D错误。

【加固训练】
已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-116 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH2=-242 kJ·mol-1
CO具有类似N2结构,某些化学键的键能数据如表:
化学键C—H H—H C—O H—O 键能/kJ·mol-1413 436 358 463
下列叙述正确的是( )
A.C O键的键能为728 kJ·mol-1
B.可求CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的反应热ΔH
C.O O键的键能为496 kJ·mol-1
D.H2的燃烧热为242 kJ·mol-1
【解析】选C。

由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-116 kJ·mol-1,焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,依据图表提供的化学键的键能计算得到:ΔH1
=E CO+2E H-H-3E C-H-E C-O-E H-O=E CO+2×436 kJ·mol-1-(3×413 kJ·mol-1+358 kJ·mol-1+
463 kJ·mol-1)=-116 kJ·mol-1,可得C O键的键能为1 072 kJ·mol-1,A错误;要求
CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的反应热ΔH,利用化学键的键能计算,则需C O键的键能数据。

若要利用盖斯定律计算,需要知道CO(g)+O2(g)
CO2(g)的反应热ΔH,要求此反应的ΔH,也需C O键的键能数据,B错
误;H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH2=-242 kJ·mol-1,焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,依据图表提供的化学键的键能计算得到:ΔH2=E H-H+-2E H-O=
436 kJ·mol-1+E O=O-2×463 kJ·mol-1=-242 kJ·mol-1,可得O O键的键能为
496 kJ·mol-1,C正确;由燃烧热的定义知,D错误。

2.查阅资料:Na2CO3(aq)与盐酸反应过程中的能量变化示意图如图。

(注:碳酸钠与碳酸氢钠的溶解过程的热效应忽略不计)
下列说法错误的是( )
A.ΔH1<ΔH3
B.反应HC+H+H2O+CO2↑的熵增效应大于吸热效应,则其在常温下能自发进行
C.C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l) ΔH=(ΔH1+ΔH2-ΔH3) kJ·mol-1
D.相同条件下,结合H+的能力:C>HC
【解析】选C。

由①C(aq)+H+(aq)HC(aq) ΔH1<0
②HC(aq)+H+(aq)H2CO3(aq) ΔH2<0
③H2CO3(aq)H2O(l)+CO2(g) ΔH3>0
则有ΔH1<ΔH3,A项正确;HC(aq)+H+(aq)H2O(l)+CO2(g) ΔH>0,是一个吸热反应,因该反应的熵增效应大于吸热效应,故该反应在常温常压下能够自发进行,B项正确;①+②+③可得:C(aq)+2H+(aq)CO2(g)+H2O(l) ΔH=(ΔH1+
ΔH2+ΔH3) kJ·mol-1,C项错误;C(aq)与H+(aq)需两步反应产生二氧化碳,而HC(aq)与H+(aq)只需一步即可生成二氧化碳,相同条件下,C结合H+的能力强,D项正确。

【加固训练】
下列图示与对应的叙述相符的是( )
A.图甲中的ΔH1>ΔH2
B.图乙表示可逆反应A(s)+3B(g)2C(g) ΔH>0
C.图丙表示充满NO2气体的试管,倒置于水槽中,向其中缓慢通入氧气直至试管中全部充满水,假设溶质不扩散,溶质的物质的量浓度与通入氧气的体积关系
D.由图丁可说明烯烃与H2的加成反应是放热反应,虚线表示在有催化剂的条件下进行
【解析】选C。

ΔH1、ΔH2、ΔH3均小于零,且ΔH1=ΔH2+ΔH3,故A错误;平衡常数不会随压强的改变而改变,故B错误;试管中发生的总反应为4NO2+O2+2H2O
4HNO3,所以随氧气通入,溶质的物质的量浓度不变,故C正确;催化剂会降低反应的活化能,故D错误。

二、非选择题(本题包括2小题,共32分)
3.(16分)(2019·石家庄模拟)碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。

请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光照射可转化成N,转化过程如下:
该反应的ΔH=+88.6 kJ·mol-1。

则M、N相比,较稳定的是____________。

(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH=-726.5 kJ·mol-1,
CH3OH(l)+O2(g)CO2(g) +2H2(g)
ΔH=-a kJ·mol-1,则a____________(填“>”“<”或“=”)726.5。

(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ 热量,写出该反应的热化学方程式: ____________。

(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。

将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s) + 3TiO2(s)+3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 176 kJ·mol-1,反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为____________。

【解析】(1)有机物M经过太阳光照射可转化成N,该反应的ΔH=+88.6kJ·mol-1,是吸热反应,N 在暗处转化为M,是放热反应,物质的能量越低越稳定,说明M较稳定。

(2)燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量小于燃烧热。

(3)已知有
1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,则
2 mol氯气参与反应放热290 kJ,故Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层发生反应的热化学方程式为2Cl2(g) +2H2O(g) +C(s)4HCl(g) +CO2(g) ΔH=-290 kJ·mol-1。

(4)由4Al(s) +3TiO2(s) +3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 176 kJ·mol-1,可知转移12 mol 电子放热1 176 kJ,则反应过程中,每转移1 mol电子放热98 kJ。

答案:(1)M (2)< (3)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g) +CO2(g)
ΔH=-290 kJ·mol-1(4)98 kJ
4.(16分) (1)下列三个反应在某密闭容器中进行:
反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
反应②:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
反应③:2Fe(s)+O2(g)2FeO(s) ΔH3=____________ kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。

(2)焦炭与CO、CO2、H2均是重要的化工原料,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-49.58 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH2=+41.19 kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
则反应Ⅲ的ΔH3=____________ kJ·mol-1。

(3)一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定下来,但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,相关的热化学方程式如下:
①CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)
ΔH1=+210.5 kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)
ΔH2=-47.3 kJ·mol-1
反应:CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g)的ΔH=____________ kJ·mol-1。

(4)根据下列3个热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)
ΔH1=-24.8 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH2=-47.2 kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)
ΔH3=+19.4 kJ·mol-1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学方程式:___。

【解析】(1)分析反应①和②,根据盖斯定律,由①×2+②可得2Fe(s)+O2(g) 2FeO(s),则有ΔH3=2ΔH1+ΔH2=2a kJ·mol-1+b kJ·mol-1=(2a+b) kJ·mol-1。

(2)分析反应Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ,根据盖斯定律,由反应Ⅰ-Ⅱ可得反应Ⅲ,则有ΔH3=
ΔH1-ΔH2=(-49.58 kJ·mol-1)-(+41.19 kJ·mol-1)=-90.77 kJ·mol-1。

(3)根据盖斯定律,由②×4-①可得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g),则有
ΔH=4ΔH2-ΔH1=(-47.3 kJ·mol-1)×4-(+210.5 kJ·mol-1)=-399.7 kJ·mol-1。

(4)分析已知的三个热化学方程式,根据盖斯定律,由①×3-②-③×2可得
6CO(g)+6FeO(s)6Fe(s)+6CO2(g),则有ΔH=(-24.8 kJ·mol-1)×3-
(-47.2 kJ·mol-1)-(+19.4 kJ·mol-1)×2=-66 kJ·mol-1,从而可得热化学方程
式:CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1。

答案:(1)(2a+b) (2)-90.77 (3)-399.7
(4)CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1。