题型九 化学反应中的能量变化
题型限时训练
1.(2018·湖北期末联合调研)某反应使用催化剂后,其反应过程中能量变化如图所示。下列说法错误的是( B )
A.该反应的总反应为放热反应
B.使用催化剂,可以改变反应进行的方向 C.反应①是吸热反应,反应②是放热反应 D.ΔH=ΔH1+ΔH2
解析:反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,A正确;使用催化剂,不能改变反应进行的方向,B错误;由图可知,①为吸热反应,②为放热反应,C正确;由图可知,ΔH=ΔH1+ΔH2,D正确。
2.(2018·安徽淮北十二中濉溪二中期中联考)下列关于热化学反应的描述中正确的是( B )
-1
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol,则1 mol硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放热为114.6 kJ
-1
B.H2(g)的燃烧热ΔH是-285.8 kJ·mol,则2H2O(l)2H2(g)+O2(g)反应的ΔH=+571.6
-1
kJ·mol
C.放热反应比吸热反应容易发生
D.1 mol丙烷燃烧生成水和一氧化碳所放出的热量是丙烷的燃烧热 解析:中和热是强酸和强碱稀溶液反应生成1 mol液态水放出的能量,和消耗的酸、碱的物质的量之间没有关系,1 mol 硫酸与足量氢氧化钡溶液反应生成2 mol液态水,放出的热量为114.6 kJ,同时硫酸根离子和钡离子生成沉淀也伴随能量变化,所以1 mol硫酸与足量氢氧化
-1
钡溶液反应放热一定不是114.6 kJ,A错误;H2(g)的燃烧热ΔH是-285.8 kJ·mol,则
-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol,所以反应2H2O(l)2H2(g)+O2(g)的Δ
-1
H=+571.6 kJ·mol,B正确;氢气与氧气常温下不反应,在点燃条件下发生反应,该反应为放热反应,而氢氧化钡晶体与氯化铵常温下发生反应,该反应为吸热反应,所以放热反应不一定比吸热反应容易发生,C错误;1 mol丙烷燃烧生成液态水和气态二氧化碳时所放出的热量是丙烷的燃烧热,D错误。
3.(2018·天津宝坻区八校联考)已知 键能(kJ/mol) H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 对于反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的能量变化描述正确的是( D ) A.436 kJ/mol是指断开1 mol H2中的H—H键需要放出436 kJ的 能量
B.431 kJ/mol是指生成2 mol HCl中的H—Cl键需要放出431 kJ的能量 C.由键能数据分析,该反应属于吸热反应
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D.2 mol HCl(g)的能量比1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量低 解析:436 kJ/mol是指断开1 mol H2中的H—H键需要吸收436 kJ的能量,A错误;431 kJ/mol是指生成1 mol HCl中的H—Cl键需要放出431 kJ的能量,B错误;反应热ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量=(436+243-2×431)kJ/mol= -183 kJ/mol,因此该反应属于放热反应,C错误;反应是放热反应,则 2 mol HCl(g)的能量比1 mol H2(g)和 1 mol Cl2(g)的总能量低,D 正确。
4.(2018·四川凉山模拟)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-198 kJ/mol,在V2O5存在时,该反应机理为 Ⅰ:V2O5+SO22VO2+SO3(快) Ⅱ:4VO2+O22V2O5(慢)。 下列说法正确的是( B )
A.反应速率主要取决于Ⅰ步反应
B.该反应逆反应的活化能大于198 kJ/mol
C.2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)在一定条件下充分反应能放出198 kJ的热量
D.在恒温、恒容条件下,达到平衡后继续加入少量SO3,平衡将向正反应方向移动,所以SO3的体积百分数增大
解析:对于多步反应,决定总反应速率的应该是较慢的反应,所以反应速率主要取决于Ⅱ步反应,选项A错误;该反应为放热反应,其能量变化可以表示为:
则E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,焓变ΔH为-198 kJ/mol,所以该反应逆反应的活化能大于 198 kJ/mol,选项B正确;该反应为可逆反应,2 mol SO2(g) 和 1 mol O2(g)在一定条件下反应,但是不能完全反应,所以放热一定小于198 kJ,选项C错误;恒温、恒容加入少量SO3相当于增大压强,SO3的体积分数减小,选项D错误。
5.(2018·浙江宁波模拟)固态或气态碘分别与氢气反应的热化学方程式如下: ①H2(g)+I2(?)2HI(g) ΔHl=-9.48 kJ/mol ②H2(g)+I2(?)2HI(g) ΔH2=+26.48 kJ/mol 下列判断不正确的是( C )
A.①中的I2为气态,②中的I2为固态
B.②的反应物总能量比①的反应物总能量低 C.反应①的产物比反应②的产物热稳定性更好 D.1 mol固态碘升华时将吸热35.96 kJ
解析:根据反应热ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,说明①中反应物的总能量大于②中反应物的总能量,由于物质在气态时的能量大于在固态时的能量,则①中的I2为气态,②中的I2为固态,即A、B都正确;由于两个反应的产物相同、状态相同,热稳定性也相同,故C不正确;根据盖斯定律,②-①即得I2(s)I2(g) ΔH=ΔH2-ΔHl= +26.48 kJ/mol-(-9.48 kJ/mol)=+35.96 kJ/mol,说明1 mol固态碘升华为碘蒸气需要吸收35.96 kJ的热量,即D正确。
6.(2018·甘肃白银一中模拟)已知:①C6H12O6(s)2C2H5OH(l)+2CO2(g) ΔH1
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②6CO2(g)+6H2O(g)C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH2 ③2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH3 ④2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(l)+3H2O(g) ΔH4 下列有关说法正确的是( D )
A.H2的燃烧热ΔH为-
B.反应①使用催化剂,ΔH1将减小
C.标准状况下,反应②生成1.12 L O2,转移的电子数为0.1×6.02× 2310
D.2ΔH4=ΔH1+ΔH2-6ΔH3
解析:根据2H2O(g)2H2(g)+O2(g)反应可知,H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-ΔH3,但是氢
气的燃烧热指的是生成液态水,A错误;催化剂不能改变反应的焓变,B错误;反应②每生成6 mol O2转移电子 24 mol,则在标准状况下,生成1.12 L O2,转移电子数为
×4×NA=0.2×
6.02×10,C错误;根据盖斯定律:①+②-6×③,得反应4CO2(g)+ 12H2(g)2C2H5OH(l)+6H2O(g) 2ΔH4=ΔH1+ΔH2-6ΔH3,D正确。 7.(2018·江苏六市调研)在好氧菌和厌氧菌作用下,废液中N示意图如下:
能转化为N2(g)和H2O(l),
23
反应Ⅰ:Na kJ·mol 反应Ⅱ:5N
-1-1
(aq)+2O2(g)N(aq)+2H(aq)+H2O(l) ΔH1=
+
(aq)+3N(aq)4N2(g)+9H2O(l)+2H(aq) ΔH2=
+
b kg·mol
下列说法正确的是( D )
A.两池发生的反应中,氮元素只被氧化 B.两池中投放的废液体积相等时,N
能完全转化为N2
23
C.常温常压下,反应Ⅱ中生成22.4 L N2转移的电子数为3.75×6.02×10 D.4N
(aq)+3O
2
(g)2N
2
(g)+4H
+
(aq)+6H2O(l) ΔH=
(3a+b)kJ·mol
-1
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解析:厌氧菌池中发生反应Ⅱ,硝酸根离子中氮元素化合价由+5价变为0价,被还原,选项A错误;根据反应方程式中铵根离子的量,两池中投放的废液体积比为 3∶5时,N
能完全转
化为N2,选项B错误;标准状况下,反应Ⅱ中生成22.4 L N2,即1 mol氮气,转移的电子数为
×6.02×10=3.75×6.02×10,但题中给定的是常温常压,选项C错误;根据盖斯定律,由
2323
①×+②×得反应4N(aq)+3O2(g)
2N2(g)+4H(aq)+6H2O(l) ΔH=(3a+b)kJ·mol,选项D正确。
8.(2018·北京丰台区模拟)如图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。下列说法不正确的是( C )
+-1
A.反应②为反应③提供了原料
B.反应②也是SO2资源利用的方法之一 C.制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅰ)
D.系统(Ⅰ)制氢的热化学方程式为H2O(l)
-1
H2(g)+O2(g) ΔH=
+286 kJ·mol
解析:由图可以看出,反应②为反应③提供了原料HI,故A正确;SO2在反应②中实现了再利用,故B正确;由已知化学方程式可知①+②+③可得系统(Ⅰ)制氢的热化学方程式
H
2
O(l
-1
)H
2
(g)+O
2
(g) ΔH=
+286 kJ·mol,②+③+④可得系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式H2S(g)H2(g)+S(s) Δ
-1
H=+20 kJ·mol;由上面的热化学方程式可知:制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ),故C
错误;①+②+③可得系统(Ⅰ)制氢的热化学方程式H2O(l)
-1
H2(g)+O2(g) ΔH=
+286 kJ·mol,故D正确。
9.(2018·江苏徐州模拟)联氨(N2H4)常温下为无色液体,可用作火箭燃料。下列说法不正确的是( A ) ①2O2(g)+N2(g)N2O4(l) ΔH1 ②N2(g)+2H2(g)N2H4(l) ΔH2 ③O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3
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④2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1 048.9 kJ·mol A.O2(g)+2H2(g)2H2O(l) ΔH5,ΔH5>ΔH3 B.ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1
C.1 mol O2(g)和2 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol H2O(g) D.联氨和N2O4作火箭推进剂的原因之一是反应放出大量的热 解析:A.O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3;O2(g)+2H2(g)2H2O(l)ΔH5;
两个反应均为放热反应,ΔH均为负值,放热越多ΔH越小,由于生成液态水放热更多,所以ΔH5<ΔH3,A不正确;根据盖斯定律,③×2-②×2-①得,2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g),所以ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1,B正确;O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3,该反应为放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以C正确;由ΔH4=
-1
-1 048.9 kJ·mol知,反应放出大量的热,所以可以用联氨和N2O4作火箭推进剂,D正确。 【教师用书备用】
1.(2018·上海崇明区模拟)如图是2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的能量变化图,据图得出的相关叙述正确的是( D )
-1
A.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH=(b-a)kJ·mol B.1 mol SO2(g)的能量比1 mol SO3(g)的能量高
C.2 mol SO3(g)在一定条件下充分反应,吸收(a-b)kJ热量 D.该化学反应过程中的能量变化既有吸热又有放热
解析:由能量变化图可知,反应物的总能量小于生成物的总能量,该反应为吸热反应,热化学
-1
方程式可以表示为2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH=(a-b)kJ·mol,故A错误;据图可知,2 mol SO3(g)的能量小于2 mol SO2(g) 和1 mol O2(g)的总能量,但不能说明1 mol SO2(g)的能量和 1 mol SO3(g)的能量高低,故B错误;因该反应为可逆反应,则2 mol SO3(g)在一定条件下充分反应时,吸收的能量小于(a-b)kJ,故C错误;在反应过程中,反应物断裂化学键时吸收热量,生成物形成化学键时放出热量,故D正确。 2.2A(g)B(g) ΔH1(ΔH1<0);2A(g)B(l) ΔH2。下列能量变化示意图正确的是( B )
-1
解析:由2A(g)
B(g) ΔH1<0,又知B(g)→B(l)的ΔH<0,所以可以判断能量高低顺序为
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2A(g)>B(g)>B(l),结合图像可知,B正确。
3.(2018·北京朝阳区模拟)中国学者在水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题,该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如下:
下列说法正确的是( D )
A.过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程
B.过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2 C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH D.图示过程中的H2O均参与了反应过程
解析:根据反应过程示意图,过程Ⅰ为水分子中的化学键断裂的过程,为吸热过程,故A错误;过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气,H2中的化学键为非极性键,故B错误;催化剂不能改变反应的ΔH,故C错误;根据反应过程示意图,过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂,过程Ⅱ也是水分子中的化学键断裂的过程,过程Ⅲ中形成了水分子,因此H2O均参与了反应过程,故D正确。
4.C和H2在生产、生活、科技中是重要的燃料。
-1
①2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol
②2H2O(g)
下列推断正确的是( C )
-1
A.C(s)的燃烧热为110 kJ·mol
-1
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=+480 kJ·mol
-1
C.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+130 kJ·mol D.欲分解2 mol H2O(g),至少需要提供4×462 kJ的热量
解析:2C(s)+O2(g)
-1
2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol,C(s)+O2(g)
-1
CO(g) ΔH=-110
kJ·mol,但 C(s)的燃烧热指1 mol C(s)完全燃烧产物为稳定的二氧化碳时所放出的热量,
-1
则C(s)的燃烧热大于 110 kJ·mol,故A错误;水的结构式为H—O—H,2 mol水分子中含有 4 mol H—O键,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
-1
ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和=436 kJ·mol×2+
496 kJ·mol-4×462 kJ·mol=-480 kJ·mol,故B错误;①C(s)+O2(g)
-1-1-1
CO(g) Δ
H=-110 kJ·mol,②2H2(g)+O2(g)得
:
C
(
s
)
+
H
2
-1
2H2O(g) ΔH=-480 kJ·mol,由①-×②g
)
C
O
(
g
)
+
H
2
-1
O((g)
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ΔH=(-110 kJ·mol)-
-1
×(-480 kJ·mol)=+130
-1
-1
kJ·mol,
-1
故C正
确;2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-480 kJ·mol,将方程式反应物和生成物颠倒,根据盖斯定律,则反应热变换符号,分解2 mol H2O(g),至少需要提供480 kJ热量,故D错误。
5.(2018·江苏盐城模拟)化学链燃烧技术是目前能源领域研究的热点之一,用NiO作载氧体的化学链燃烧示意图和相关热化学反应 如下:
2Ni(s)+O2(g)2NiO(s) ΔH=-479.8 kJ·mol
-1
CH4(g)+NiO(s)CO(g)+2H2(g)+Ni(s) ΔH=a kJ·mol
-1
CH4(g)+2NiO(s)CO2(g)+2H2(g)+2Ni(s) ΔH=b kJ·mol
-1
CH4(g)+4NiO(s)CO2(g)+2H2O(g)+4Ni(s) ΔH=156.9 kJ·mol 下列说法错误的是( C )
-1
A.CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=(2a-b)kJ·mol
-1
B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.7 kJ·mol C.甲烷在“燃料反应器”中反应时产生淡蓝色火焰并放出热量 D.含碳燃料利用“化学链燃烧技术”有利于二氧化碳的分离与回收
-1
解析:已知:①2Ni(s)+O2(g)2NiO(s) ΔH1=-479.8 kJ·mol
-1
②CH4(g)+NiO(s)CO(g)+2H2(g)+Ni(s) ΔH2=a kJ·mol
-1
③CH4(g)+2NiO(s)CO2(g)+2H2(g)+2Ni(s) ΔH3=b kJ·mol
-1
④CH4(g)+4NiO(s)CO2(g)+2H2O(g)+4Ni(s) ΔH4=156.9 kJ·mol
-1
根据盖斯定律,由②×2-③得反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=(2a-b)kJ·mol,选项A正确;根据盖斯定律,由①×2+④得反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) Δ
-1
H=-802.7 kJ·mol,选项B正确;甲烷在“燃料反应器”中反应不是甲烷的燃烧反应,不产生淡蓝色火焰,选项C错误;含碳燃料利用“化学链燃烧技术”从燃料反应器排放出的CO2浓度更高,因此有利于二氧化碳的分离与回收,选项D正确。
6.(2018·江苏泰州中学模拟)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,会污染大气。采用NaClO、Ca(ClO)2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,下列说法正确的是( A ) ①SO2(g)+2OH(aq)ΔH1=a kJ/mol ②ClO(aq)+S③CaSO4(s)
---1
S(aq)+H2O(l)
(aq)Ca(aq)+S
2+
S(aq)+Cl(aq) ΔH2=b kJ/mol (aq)
-
ΔH3=c kJ/mol
2+---④SO2(g)+Ca(aq)+ClO(aq)+2OH(aq)CaSO4(s)+H2O(l)+Cl(aq) ΔH4=d kJ/mol
A.随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐减小
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B.反应①、②均为氧化还原反应 C.反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq)CaSO4(s)+2H2O(l)的ΔH=-c kJ/mol D.d=a+b+c
-解析:由反应①和④可知,随着吸收反应的进行,不断消耗OH,因此导致吸收剂溶液的pH逐渐减小,A正确;反应①没有发生化合价的变化,不是氧化还原反应,B错误;反应Ca(OH)2(aq)+H2SO4(aq) CaSO4(s)+2H2O(l)的离子方程式为Ca+S
2+
+2OH+2H
-+
CaSO4↓+2H2O,该离子反应不是反
应③的逆反应,因此ΔH≠-c kJ/mol,C错误;根据盖斯定律可知,④=①+②-③,所以d=a+b-c,D错误。
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