2021届高考化学一轮复习化学反应与能量变化作业

2021届高考化学一轮复习化学反应与能量变化作业

考点规范练16　化学反应与能量变化 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ ‎　考点规范练第32页　 ‎ 一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)‎ ‎1.(2018北京理综)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　‎ 下列说法不正确的是(　　)。‎ A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%‎ B.CH4CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂 C.①②放出能量并形成了C—C键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 答案:D 解析:A项,由示意图可知反应的化学方程式为CO2+CH4CH3COOH,反应中原子的利用率为100%,正确;B项,由示意图可知CH4在催化剂作用下发生C—H键断裂,正确;C项,①的总能量高于②的总能量,①②转化过程放出热量,并形成了C—C键,正确;D项,催化剂不能改变平衡的移动方向,不能提高反应物的转化率,错误。‎ ‎2.(2019江西师大附中期末)下列说法正确的是(　　)。‎ A.图①中ΔH2=ΔH1+ΔH3‎ B.图②在催化剂条件下,反应的活化能等于E1+E2‎ C.图③表示CH3COOH溶液滴定NaOH和氨水混合溶液的电导率变化曲线 D.图④可表示由CO(g)生成CO2(g)的过程中要放出566 kJ热量 答案:C 解析:根据盖斯定律可知,一个反应无论是一步完成还是分为数步完成,其热效应是相同的,故ΔH2=-ΔH1-ΔH3,A项错误;E1、E2分别代表反应过程中各步反应的活化能,整个反应的活化能为能量较高的E1,B项错误;NaOH是强电解质,NH3·H2O是弱电解质,CH3COOH也是弱电解质,滴加的弱电解质CH3COOH先与NaOH反应生成强电解质CH3COONa,但溶液体积不断增大,溶液被稀释,所以电导率下降,当NaOH完全被中和后,CH3COOH继续与弱电解质NH3·H2O反应生成强电解质CH3COONH4,所以电导率增大,NH3·H2O也完全反应后,继续滴加CH3COOH溶液,因为溶液被稀释,电导率有下降趋势,C项正确;图像中未标明CO、O2以及CO2的物质的量与焓变的值的数值计量关系,D项错误。‎ ‎3.(2019天津第一中学高三月考)下列说法正确的是(　　)。‎ A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-801.3 kJ·mol-1,则CH4的燃烧热为ΔH=-801.3 kJ·mol-1‎ B.稀溶液中有H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将稀盐酸与稀氨水混合后,生成1 mol H2O,则会放出57.3 kJ的能量 C.Sn(s,灰)Sn(s,白)　ΔH=+2.1 kJ·mol-1(灰锡为粉末状),可得出锡制品在寒冷的冬天因易转化为灰锡而损坏 D.C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1;C(s,金刚石)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-395 kJ·mol-1,可得出相同条件下金刚石性质比石墨稳定 答案:C 解析:101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,A项热化学方程式中水不是液态水,对应的反应热不是甲烷的燃烧热,A项错误;强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol液态水时放出的热量叫中和热,热化学方程式可表示为H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)‎ ΔH=-57.3 kJ·mol-1,由于NH3·H2O是弱碱,电离需要吸热,故稀盐酸与稀氨水反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ,B项错误;降温,平衡向放热反应方向移动,冬天温度低,正反应为吸热反应,平衡则逆向移动,故白锡转化为粉末状的灰锡而损坏,C项正确;将D项中两个反应依次编号为①、②,依据盖斯定律,①-②得C(s,石墨)C(s,金刚石)　ΔH=+1.5 kJ·mol-1,说明石墨变成金刚石要吸收热量,即相同物质的量时金刚石具有的能量比石墨具有的能量高,物质所含能量越低越稳定,所以石墨更稳定,D项错误。‎ ‎4.根据碘与氢气反应的热化学方程式 ‎①I2(g)+H2(g)2HI(g)　ΔH=-9.48 kJ·mol-1‎ ‎②I2(s)+H2(g)2HI(g)　ΔH=+26.48 kJ·mol-1‎ 下列判断正确的是(　　)。‎ A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ C.反应①的产物比反应②的产物稳定 D.反应物的物质的量相等时,反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低 答案:D 解析:因为反应为可逆反应,所以不能进行彻底,254 g I2(g)与2 g H2(g)反应放热小于9.48 kJ,A项错误;根据盖斯定律,1 mol固态碘和1 mol气态碘的能量差为9.48 kJ-(-26.48 kJ)=35.96 kJ,B项错误;反应①和反应②的产物HI状态相同,稳定性相同,C项错误;对于同一物质,固态物质的能量比气态物质的能量低,因此反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低,D项正确。‎ ‎5.已知:①破坏1 mol A—A键、1 mol B—B键、1 mol A—B键时分别需要吸收436 kJ、498 kJ、463 kJ的能量;②反应2A2(g)+B2(g)2A2B(g)的能量变化如图所示。下列说法中错误的是(　　)。‎ A.体系中A2、B2最活泼 B.E1=1 370 kJ·mol-1‎ C.ΔH=-482 kJ·mol-1 D.该反应是放热反应 答案:A 解析:由题图可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应是放热反应,D项正确;E1表示断开反应物中化学键所吸收的能量(即反应的活化能),则E1=2×436 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1=1 370 kJ·mol-1,B项正确;E2可表示形成生成物中化学键所放出的热量,则E2=2×2×463 kJ·mol-1=1 852 kJ·mol-1,ΔH=E1-E2=1 370 kJ·mol-1-1 852 kJ·mol-1=-482 kJ·mol-1,C项正确;图中A和B具有的能量最高,因此A和B最活泼,故A项错误。‎ ‎6.现有三个热化学方程式:‎ ‎①CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-870.3 kJ·mol-1‎ ‎②C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH2=-393.5 kJ·mol-1‎ ‎③H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol-1‎ 则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为(　　)。‎ A.-488.3 kJ·mol-1 B.+488.3 kJ·mol-1‎ C.-2 228.9 kJ·mol-1 D.+191 kJ·mol-1‎ 答案:A 解析:运用盖斯定律解题时先观察方程式2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的化学计量数,然后利用盖斯定律进行整合叠加。由②×2+③×2-①得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)　ΔH=(-393.5 kJ·mol-1)×2+(-285.8 kJ·mol-1)×2-(-870.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·mol-1,选A。‎ ‎7.已知:‎ ‎①CH3OH(g)+‎3‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1‎ ‎②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-b kJ·mol-1‎ ‎③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-c kJ·mol-1‎ 则下列叙述中正确的是(　　)。‎ A.由上述热化学方程式可知b>c B.甲烷的燃烧热为ΔH=-b kJ·mol-1‎ C.2CH3OH(g)2CH4(g)+O2(g) ΔH=2(b-a) kJ·mol-1‎ D.当甲醇和甲烷物质的量之比为1∶2,完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出的热量为Q kJ,则该混合物中甲醇的物质的量为Q‎(a+2b)‎ mol 答案:C 解析:等物质的量时,CH4燃烧生成液态水放出的热量更多,故c>b,A项错误;甲烷的燃烧热是指1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出的热量,反应②中生成的是气态H2O,故ΔH=-b kJ·mol-1不是甲烷的燃烧热,B项错误;根据盖斯定律①×2-②×2可得2CH3OH(g)2CH4(g)+O2(g)‎ ΔH=2(b-a) kJ·mol-1,C项正确;③-②+①得CH3OH(g)+‎3‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-(a+c-b) kJ·mol-1④,若设甲醇的物质的量为x,则CH4的物质的量为2x,根据④和③有(a+c-b) kJ·mol-1×x+2x kJ·mol-1×c=Q kJ,x=Qa-b+3c mol,即混合物中甲醇的物质的量为Qa+3c-b mol,D项错误。‎ ‎8.已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于(　　)。‎ A.-69.4 kJ·mol-1 B.-45.2 kJ·mol-1‎ C.+69.4 kJ·mol-1 D.+45.2 kJ·mol-1‎ 答案:D 解析:由题意可写出热化学方程式:①HCN(aq)+OH-(aq)CN-(aq)+H2O(l)　ΔH=-12.1 kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,由①-②可得HCN(aq)CN-(aq)+H+(aq)　ΔH=(-12.1 kJ·mol-1)-(-57.3 kJ·mol-1)=+45.2 kJ·mol-1,D项正确。‎ ‎9.根据表中的信息判断下列说法错误的是(　　)。‎ 物质 外　观 熔点 燃烧热ΔH/(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像 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低于石墨的熔点 D.表示石墨燃烧热的热化学方程式为C(石墨,s)+‎1‎‎2‎O2(g)CO(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1‎ 答案:D 解析:由表中信息可得:‎ 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 根据盖斯定律,由①-②得:‎ C(金刚石,s)C(石墨,s)　ΔH=-1.9 kJ·mol-1,A项正确;C(石墨,s)C(金刚石,s)　ΔH=+1.9 kJ·mol-1,B项正确;由表中信息可知等质量的石墨所具有的能量低于等质量的金刚石所具有的能量,物质所具有的能量越低越稳定,而石墨的层内共价键键长比金刚石的共价键键长短,作用力更大,破坏石墨中化学键需要更多的能量,所以石墨的熔点比金刚石的高,C项正确;式②表示石墨燃烧热的热化学方程式,D项错误。‎ ‎10.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 OO Si—Si 断开1 mol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.二氧化硅的稳定性小于硅的稳定性 C.ΔH=-988 kJ·mol-1‎ D.ΔH=(a-c) kJ·mol-1‎ 答案:C 解析: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 kJ·mol-1,D项错误。‎ 二、非选择题(本题共3个小题,共50分)‎ ‎11.(15分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点;氢气也是重要的化工原料。‎ ‎(1)纳米级的Cu2O可作为太阳能分解水的催化剂。一定温度下,在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10 mol水蒸气发生反应:2H2O(g)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+484 kJ·mol-1,不同时段产生O2的量见表格:‎ 时间/min ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ n(O2)/mol ‎0.001 0‎ ‎0.001 6‎ ‎0.002 0‎ ‎0.002 0‎ 上述反应过程中能量转化形式为光能转化为　　　能,达平衡过程中至少需要吸收光能　　　　 kJ(保留三位小数)。 ‎ ‎(2)氢气是合成氨工业的原料,合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.2 kJ热量。已知:‎ 则1 mol N—H键断裂吸收的能量约等于　　　　。 ‎ ‎(3)已知:①2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1‎ ‎②N2(g)+2O2(g)2NO2(g)　ΔH=+67.7 kJ·mol-1‎ 则H2还原NO2生成水蒸气和氮气反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案:(1)化学　0.968　(2)391 kJ ‎(3)4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 034.9 kJ·mol-1‎ 解析:(1)题述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能,达平衡时,生成氧气0.002 mol,至少需要吸收的光能为0.002 mol×484 kJ·mol-1=0.968 kJ。‎ ‎(2)3H2(g)+N2(g)2NH3(g),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=3×436 kJ·mol-1+945.8 kJ·mol-1-6×E(N—H)=-92.2 kJ·mol-1,E(N—H)=391 kJ·mol-1。‎ ‎(3)反应4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)可以由①×2-②得到,故ΔH=(-483.6 kJ·mol-1)×2-67.7 kJ·mol-1=-1 034.9 kJ·mol-1。‎ ‎12.(20分)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+3H2O2H3PO4;‎ H3PO4+C2H5OHC2H5OPO(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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)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)2CH2CH2↑+H3PO4‎ ‎(2)①‎3ΔH‎1‎+ΔH‎2‎+ΔH‎3‎‎3‎　②+123‎ 解析:(1)170~200 ℃时,C2H5OPO(OH)2会分解生成乙烯和磷酸,则C2H5OPO(OH)2分解反应的化学方程式为 C2H5OPO(OH)2CH2CH2↑+H3PO4。‎ ‎(2)①将题述热化学方程式分别用a、b、c表示,‎3a+b+c‎3‎得:C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH=‎3ΔH‎1‎+ΔH‎2‎+ΔH‎3‎‎3‎。‎ ‎②ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和,则ΔH1=(6×413+348-4×413-615-436) kJ·mol-1=+123 kJ·mol-1。‎ ‎13.(15分)(1)CO是煤气的主要成分之一,H2S是许多煤化工产品的原料气。工业上,生产水煤气的主要反应如下:‎ Ⅰ.H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)　ΔH=x kJ·mol-1‎ Ⅱ.CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1‎ 已知:2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1;利用下表中几种共价键的键能可以确定氢气燃烧生成气态水的热化学方程式。‎ 化学键 OO H—H O—H 键能/(kJ·mol-1)‎ ‎496‎ ‎436‎ ‎462‎ 则H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)　ΔH=　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)为消除氮氧化物(NOx)的污染,可采用甲烷催化还原法:‎ CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-574 kJ·mol-1‎ CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2‎ CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-867 kJ·mol-1‎ 则ΔH2=　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品——甲醛,制备过程中能量的转化关系如图所示:‎ ‎①写出上述反应的热化学方程式: 　 。 ‎ ‎②反应热大小比较:过程(Ⅰ)　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)过程(Ⅱ)。 ‎ ‎(4)有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:CO2+3H2CH3OH+H2O。‎ 已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1‎ ‎2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-b kJ·mol-1‎ H2O(g)H2O(l)　ΔH=-c kJ·mol-1‎ CH3OH(g)CH3OH(l)　ΔH=-d kJ·mol-1‎ 则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为  　 。 ‎ 答案:(1)+130　(2)-1 160 kJ·mol-1　(3)①CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)　ΔH=+(E2-E1) kJ·mol-1　②等于　(4)CH3OH(l)+‎3‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-(‎3‎‎2‎b+2c-a-d) kJ·mol-1‎ 解析:(1)先由键能求出2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的焓变　ΔH2=436 kJ·mol-1×2+496 kJ·mol-1-462 kJ·mol-1×4=-480 kJ·mol-1;令2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH1=-220 kJ·mol-1①,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH2=-480 kJ·mol-1②,由盖斯定律①-②得:2C(s)+2H2O(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2,则反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=ΔH‎1‎-ΔH‎2‎‎2‎=‎-220 kJ·mol‎-1‎+480 kJ·mol‎-1‎‎2‎=+130 kJ·mol-1。‎ ‎(2)已知:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-574 kJ·mol-1①‎ CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH3=-867 kJ·mol-1③‎ 根据盖斯定律,由③×2-①得反应CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),则ΔH2=ΔH3×2-ΔH1=-867 kJ·mol-1×2-(-574 kJ·mol-1)=-1 160 kJ·mol-1。‎ ‎(3)①根据图中信息可知,反应的热化学方程式为CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)　ΔH=+(E2-E1) kJ·mol-1;②催化剂能改变化学反应的活化能,但不能改变反应的焓变,故过程(Ⅰ)的反应热与过程(Ⅱ)的反应热相等。‎ ‎(4)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1　①‎ ‎2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-b kJ·mol-1　②‎ H2O(g)H2O(l)　ΔH=-c kJ·mol-1　③‎ CH3OH(g)CH3OH(l)　ΔH=-d kJ·mol-1　④‎ CH3OH(l)的燃烧热是1 mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的能量;根据盖斯定律②×‎3‎‎2‎+③×2-①-④得CH3OH(l)+‎3‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-(‎3‎‎2‎b+2c-a-d) kJ·mol-1。‎