化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)是有新物質(zhì)生成，新物質(zhì)和反應(yīng)物的總能量是不同的。以下是化學(xué)反應(yīng)與能量專項(xiàng)練習(xí)，請考生練習(xí)。
1.某反應(yīng)的反應(yīng)過程中能量變化如下圖所示(圖中E表示活化能)。下列敘述正確的是()
A.逆反應(yīng)的活化能大于正反應(yīng)的活化能
B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
C.催化劑能改變反應(yīng)的焓變
D.催化劑能降低反應(yīng)的活化能
【答案】D
2.(上海十三校聯(lián)考)化學(xué)家借助太陽能產(chǎn)生的電能和熱能，用空氣和水作原料成功地合成了氨氣。下列有關(guān)說法正確的是()
A.該合成中所有的電能和熱能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.該合成氨過程不屬于氮的固定
C.空氣、水、太陽能均為可再生資源
D.斷裂N2中的NN鍵會釋放出能量
【答案】C
3.已知：①1 mol H2中化學(xué)鍵斷裂時需要吸收 436 kJ 的能量;②1 mol Cl2中化學(xué)鍵斷裂時需要吸收243 kJ的能量;③由氫原子和氯原子形成1 mol HCl時釋放431 kJ的能量。下列敘述正確的是()
A.氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式是 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
B.氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的H=+183 kJ/mol
C.氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的H=-183 kJ/mol
D.氫氣和氯氣反應(yīng)生成1 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的H=-183 kJ/mol
【答案】C
【解析】根據(jù)反應(yīng)熱的含義，生成2 mol氫氯鍵放出熱量4312 kJ，斷裂1 mol H2和Cl2分別吸收熱量436 kJ、243 kJ，故H=436+243-4312=-183 kJ/mol。
4.已知在298 K時下述反應(yīng)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：
C(s)+O2(g)===CO(g) H1=-110.5 kJ/mol
C(s)+O2(g)===CO2(g) H2=-393.5 kJ/mol
則C(s)+CO2(g)===2CO(g)的H為()
A.+283.5 kJ/mol B.+172.5 kJ/mol
C.-172.5 kJ/mol D.-504 kJ/mol
【答案】B
【解析】根據(jù)蓋斯定律，H=2(-110.5 kJ/mol)-(-393.5 kJ/mol)=+172.5 kJ/mol。
5.已知：Cu(s)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+H2(g) H1
2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) H2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) H3
則反應(yīng)Cu(s)+H2O2(l)+2H+ (aq)===Cu2+(aq)+2H2O(l)的H是()
A.H=H1+H2+H3B.H=H1+H2-H3
C.H=H1+2H2+2H3D.H=2H1+H2+H3
【答案】A
6.已知鹽酸和氫氧化鈉溶液的中和熱為H=-57.3 kJ/mol，則稀醋酸與氫氧化鈉(稀)的中和熱(H)一般情況下()
A.大于-57.3 kJ/mol B.等于-57.3 kJ/mol
C.小于-57.3 kJ/mol D.無法比較
【答案】A
【解析】醋酸是弱酸，發(fā)生中和反應(yīng)時會發(fā)生電離而吸熱，注意正負(fù)號。
7.(海南卷)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)分子斷開1 mol化學(xué)鍵的焓變稱為鍵焓。已知HH、HO和O===O鍵的鍵焓H分別為436 kJ/mol、463 kJ/mol和495 kJ/mol。下列熱化學(xué)方程式正確的是()
A.H2O(g)===H2(g)+O2(g) H=-485 kJ/mol
B.H2O(g)===H2(g)+O2(g) H=+485 kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) H=+485 kJ/mol
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) H=-485 kJ/mol
【答案】D
【解析】根據(jù)HH、HO和O===O鍵的鍵焓H分別為436 kJ/mol、463 kJ/mol、495 kJ/mol，可以計(jì)算出2 mol H2和1 mol O2完全反應(yīng)生成2 mol H2O(g)產(chǎn)生的焓變是436 kJ/mol2+495 kJ/mol1-463 kJ/mol4=-485 kJ/mol，所以該過程的熱化學(xué)方程式為2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) H=-485 kJ/mol，D正確。
8.將V1 mL 1.0 mol/L HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示(實(shí)驗(yàn)中始終保持V1+V2=50 mL)。下列敘述正確的是()
A.做該實(shí)驗(yàn)時環(huán)境溫度為22 ℃
B.該實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)能可能轉(zhuǎn)化為熱能
C.NaOH溶液的濃度約為1.0 mol/L
D.該實(shí)驗(yàn)表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)
【答案】B
【解析】觀察圖中曲線易知這是進(jìn)行了多次不同的實(shí)驗(yàn)做出的曲線，在酸和堿以不同的比例進(jìn)行混合時，酸和堿恰好反應(yīng)時放出熱量最大，即曲線中V1=30 mL處。由此可以計(jì)算堿的物質(zhì)的量濃度為1.5 molL-1。22 ℃不是環(huán)境溫度，酸堿反應(yīng)放出了一定的熱量，故環(huán)境溫度應(yīng)略低些。
9.(嘉興檢測)下列描述中，正確的是()
A.已知：2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) H=-566 kJmol-1
N2(g)+O2(g)===2NO(g) H=+180 kJmol-1
則2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g) H=-746 kJmol-1
B.由CH3CH2CH2CH3(g)+13/2O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g) H=-2658 kJmol-1
可知正丁烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為2658 kJmol-1
C.OH-(aq)+H+(aq)===H2O(l) H=-57.3 kJmol-1故1 mol醋酸與1 mol NaOH完全反應(yīng)，放出的熱量一定為57.3 kJmol-1
D.已知：P4(白磷，s)===4P(紅磷，s) 0，則白磷比紅磷穩(wěn)定
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，目標(biāo)方程式等于方程式①-方程式②，那么H=-566 kJmol-1-180 kJmol-1=-746 kJmol-1，正確;B項(xiàng)，燃燒熱要生成常溫下穩(wěn)定的氧化物，H2O(l)才是H最穩(wěn)定的氧化物，錯誤;C項(xiàng)，醋酸是弱酸，電離過程要吸熱，1 mol醋酸與1 mol NaOH完全反應(yīng)，放出的熱量小于57.3 kJmol-1，錯誤;D項(xiàng)，0說明紅磷具有的能量更低，物質(zhì)具有的能量越低越穩(wěn)定，所以紅磷比白磷穩(wěn)定，錯誤。
10.(株洲質(zhì)檢)下列有關(guān)反應(yīng)熱的說法正確的是()
A.在化學(xué)反應(yīng)過程中，吸熱反應(yīng)需不斷從外界獲得能量，放熱反應(yīng)不需向外界放出能量
B.甲烷的燃燒熱H=-890 kJ/mol，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) H=-890 kJ/mol
C.已知常溫常壓下：HCl(aq)+NaOH(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) H=-57.3 kJ/mol，則有
H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) H=-114.6 kJ/mol
D.已知：S(s)+O2(g)===SO2(g) H1=-Q1 kJ/mol，S(g)+O2(g)===SO2(g) H2=-Q2 kJ/mol，則Q1
【答案】D
【解析】在化學(xué)反應(yīng)過程中，有的放熱反應(yīng)的發(fā)生需要先從外界獲得能量，如鋁熱反應(yīng)，A項(xiàng)錯誤;可燃物的燃燒熱是1 mol可燃物生成穩(wěn)定氧化物釋放的熱量，H形成的穩(wěn)定氧化物是H2O(l)，B項(xiàng)錯誤;強(qiáng)酸強(qiáng)堿反應(yīng)生成2 mol H2O(l)，放出的熱量為中和熱的2倍，但SO(aq)+Ba2+(aq)===BaSO4(s)，此過程要放出熱量，-114.6 kJ/mol，C項(xiàng)錯誤;D項(xiàng)，S(s)===S(g) 0，說明后者反應(yīng)物具有的能量更高，燃燒放出的熱量比前者多，正確。 二、非選擇題
11.實(shí)驗(yàn)室用50 mL 0.50 molL-1鹽酸、50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液和下圖所示裝置進(jìn)行測定中和熱的實(shí)驗(yàn)，得到表中的數(shù)據(jù)：
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 起始溫度t1/℃ 終止溫度t2/℃ 鹽酸 NaOH溶液 1 20.2 20.3 23.7 2 20.3 20.5 23.8 3 21.5 21.6 24.9 試完成下列問題：
(1)實(shí)驗(yàn)時用環(huán)形玻璃棒攪拌溶液的方法是____________ ______________。
不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃棒的理由是__________ ________________。
(2)經(jīng)數(shù)據(jù)處理，t2t1=3.4 ℃，則該實(shí)驗(yàn)測得的中和熱H=________[鹽酸和NaOH溶液的密度按1 g/cm3計(jì)算，反應(yīng)后混合溶液的比熱容(c)按4.18 J/(g℃)計(jì)算]。
(3)若將NaOH溶液改為相同體積、相同濃度的氨水，測得中和熱為H1，則H1與H的關(guān)系為H1________H(填、或=)，理由是______________ ____________________。
【答案】(1)上下攪動(或輕輕攪動) Cu傳熱快，防止熱量損失 (2)-56.8 kJ/mol (3) NH3H2O屬于弱電解質(zhì)，電離吸熱
【解析】(1)對于本實(shí)驗(yàn)，讓氫氧化鈉和鹽酸盡可能地完全反應(yīng)是減小誤差的一個方面，所以實(shí)驗(yàn)時用環(huán)形玻璃棒上下攪動，以防將溫度計(jì)損壞。減少熱量散失是減小誤差的另一個重要方面，所以選用玻璃棒，而不用銅絲。
(2)H=-[100 g4.1810-3 kJ/(g℃)3.4 ℃]0.025 mol=-56.8 kJ/mol。
(3)因弱電解質(zhì)的電離過程是吸熱的，將NaOH溶液改為相同體積、相同濃度的氨水反應(yīng)后放出的熱量少，所以H1H。
12.將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學(xué)方程式：
C(s)+O2(g)===CO2(g) H=-393.5 kJmol-1
H2(g)+O2(g)===H2O(g) H=-242.0 kJmol-1
CO(g)+O2(g)===CO2(g) H=-283.0 kJmol-1
請回答：
(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出C(s)與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。
(2)比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量多。甲同學(xué)據(jù)此認(rèn)為煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律做出下面循環(huán)圖：
并據(jù)此認(rèn)為煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等。
請分析：甲、乙兩同學(xué)觀點(diǎn)正確的是______(填甲或乙判斷的理由是___________________________________________________________________________。
(3)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有很多優(yōu)點(diǎn)，請列舉其中的兩個優(yōu)點(diǎn)：___________________________________________________________________________。
(4)水煤氣不僅是優(yōu)良的氣體燃料，也是重要的有機(jī)化工原料。CO和H2在一定條件下可以合成：①甲醇、②甲醛、③甲酸、④乙酸。
試分析當(dāng)CO和H2按1∶1的體積比混合反應(yīng)，合成上述________(填序號)物質(zhì)時，可以滿足綠色化學(xué)的要求，完全利用原料中的原子，實(shí)現(xiàn)零排放。
【答案】(1)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
H=+131.5 kJmol-1
(2)乙 甲同學(xué)忽略了煤轉(zhuǎn)化為水煤氣要吸收熱量
(3)①減少污染;②燃燒充分;③方便運(yùn)輸(任寫兩個)
(4)②④
【解析】根據(jù)蓋斯定律將方程式合并即得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) H=+131.5 kJmol-1，由此可知煤轉(zhuǎn)化成水煤氣是吸熱反應(yīng)，而甲正是忽略了這個問題，才誤認(rèn)為煤轉(zhuǎn)化成水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量。CO和H2按1∶1反應(yīng)合成物質(zhì)時，可達(dá)到零排放，符合綠色化學(xué)的要求，則合成的物質(zhì)的最簡式應(yīng)滿足CH2O，則②④符合。
13.碳和碳的化合物在生產(chǎn)生活實(shí)際中應(yīng)用廣泛。
(1)水煤氣(主要成分是CO和H2)又稱合成氣，在一定條件下能合成很多有用的有機(jī)物，請完成下列合成辛烷的方程式：8CO+17H2===C8H18+________。
(2)甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產(chǎn)和生活。
已知：①2CH4 (g)+3O2 (g)===2CO(g)+4H2O(l) H1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) H2
則反應(yīng)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) 的H3=______________(用H1 和H2表示)。
(3)一定條件下，某密閉容器中N2O4和NO2的混合氣體達(dá)到平衡時，c(NO2)=0.50 mol/L、c(N2O4)=0.125 mol/L，則2NO2(g)??N2O4(g)的平衡常數(shù)K=____________;若NO2起始濃度為2 mol/L ，在相同條件下，NO2的最大轉(zhuǎn)化率為______。
(4)在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：
CO2(g)+H2(g)??CO(g)+H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如下表，回答下列問題：
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 ①該反應(yīng)為________(填吸熱或放熱)反應(yīng)。
②能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大且平衡向正反應(yīng)方向移動的是__________(填字母)。
a.及時分離出CO氣體 b.適當(dāng)升高溫度
c.增大CO2的濃度 d.選擇高效催化劑
【答案】(1)8H2O (2)(H1+H2)
(3)0.5 L/mol 50% (4)①吸熱 ②bc
【解析】 (1)由質(zhì)量守恒可知化學(xué)方程式還應(yīng)生成8H2O。
(2)據(jù)蓋斯定律可知 H3 =(H1+H2 )。
(3)平衡常數(shù)K===0.5 L/mol。
設(shè)NO2的轉(zhuǎn)化濃度為x mol/L。
2NO2(g)?? N2O4(g)
起始濃度 2 mol/L 0
轉(zhuǎn)化濃度 x mol/L 0.5x mol/L
平衡濃度 (2-x) mol/L 0.5x mol/L
據(jù)K==0.5 L/mol 解得x=1(x=4不符合題意)
NO2的最大轉(zhuǎn)化率==50%。
(4)溫度升高，平衡向吸熱方向移動，K增大，則正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng);升高溫度、增大CO2的濃度、使用催化劑都可增大反應(yīng)速率，升高溫度、增大CO2的濃度都使反應(yīng)正向移動，而使用催化劑對化學(xué)平衡無影響。
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