1、第五章化学反应中的能量的转化第一节化学反应与能量的转化题号1234414255152678答案一、单项选择题1下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()A碳酸钙受热分解B钠与水反应C铝粉与氧化铁粉末反应 D氧化钙溶于水解析:生成物总能量高于反应物总能量的反应是吸热反应,A项符合题意。答案:A2已知热化学方程式:Zn(s)O2(g)=ZnO(s)H351.1 kJmol1;2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H181.4 kJmol1。由此可知Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)H()A441.8 kJmol1 B254.8 kJmol1C438.9 kJmol1 D260.4
2、kJmol1解析:Zn(s)O2(g)=ZnO(s)H351.1 kJmol1,2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H181.4 kJmol1。利用盖斯定律:,可得Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)H260.4 kJmol1。答案:D31 g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水,放出热量120.9 kJ,则()A反应的热化学方程式:2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1B氢气的燃烧热为241.8 kJmol1C1 mol H2O(l)的能量大于1 mol H2O(g)的能量D2 mol H2和1 mol O2的能量总和大于2 mol H2O(g)的能量解析:氢
3、气燃烧为放热反应,A项错误;此时生成的为气态水,B项错误;等物质的量的液态水具有的能量比气态水的小,C项错误。答案:D4下图是198 K时N2与H2反应过程中能量变化曲线。下列叙述正确的是()A该反应的热化学方程式为N23H22NH3H92 kJmol1Ba曲线是加入催化剂时的能量变化曲线C加入催化剂,该化学反应的反应热发生改变D温度、体积一定,1 mol N2和3 mol H2反应后放出的热量为Q1 kJ,若2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ,则184Q22Q1解析:在热化学方程式中必须注明物质的状态,因此A项错误;催化剂可以降低反应的活化能,加快化学反应速率,但
4、反应热并不发生改变,B、C项均错误。假设把1 mol N2和3 mol H2放在体积为V的密闭容器中进行反应,2 mol N2和6 mol H2放在体积为2V的密闭容器中进行反应,则两容器中N2和H2的转化率分别相等,反应放出的热量是的2倍。若把容器加压使其体积变为V,则平衡向生成NH3的方向移动,N2的转化率增大,反应放出的热量增加,因此Q22Q1。由于N2与H2的反应为可逆反应,因此Q2小于2 mol N2完全反应放出的热量184 kJ,因此D项正确。答案:D41.氯原子对O3的分解有催化作用:O3Cl=ClOO2H1,ClOO=ClO2H2,大气臭氧层的分解反应是O3O=2O2H,该反应
5、的能量变化示意图如下图所示,下列叙述中正确的是()A反应O3O=2O2的HE1E3B反应O3O=2O2的HE2E3CO3O=2O2是吸热反应DHH1H2解析:O3O的总能量高于2O2的能量,反应O3O=2O2为放热反应,H0,HE3E2,故A、B、C项均错误;根据盖斯定律可得HH1H2,D项正确。答案:D42.2SO2(g)O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如下图所示。已知E、Q表示1 mol SO2(g)参与反应时能量变化的绝对值。则下列说法中正确的是()A该反应为吸热反应,1 mol SO2(g)被氧化成SO3(g)时,吸收的热量为(EQ) kJB该反应为放热反应,当加入合适的催化
6、剂时,1 mol SO2(g)被氧化成SO3(g)时,E会减小,但Q不变C反应的热化学方程式可表示为2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQ kJmol1D反应的热化学方程式可表示为SO2(g)O2(g)SO3(g)HQ kJmol1解析:A项,1 mol SO2(g)被氧化成SO3(g)时,反应放出的热量为Q kJ,错误;B项,E为活化能,而加入合适的催化剂则能降低活化能,但Q不会改变,正确;C项,Q为1 mol SO2(g)被氧化成SO3(g)时所放出的热量,所以该反应的反应热H2Q kJmol1,错误;D项,反应为放热反应,HQ kJmol1,错误。答案:B5已知充分燃烧a g乙烯气体
7、时生成1 mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则乙烯燃烧的热化学方程式正确的是()A2C2H4(g)6O2(g)4CO2(g)4H2O(l)H4b kJmol1BC2H4(g)3O2(g)2CO2(g)2H2O(l)H2b kJmol1C2C2H4(g)6O2(g)4CO2(g)4H2O(l)H2b kJmol1D2C2H4(g)6O2(g)4CO2(g)4H2O(l)Hb kJmol1解析:乙烯燃烧是放热反应,H为负值,通过定性判断,排除B、D两项,生成1 mol CO2时,放热b kJ,故生成4 mol CO2时,放热4b kJ。答案:A51.下列关于反应热的描述中正确的是()
8、AHCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热为H2(57.3)kJmol1BCO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1,则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)的H566.0 kJmol1C在25 、101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量,则表示氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol1D1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热解析:A项中和热是以生成1 mol水为标准的,A项错误;热化学反应方程式逆向书写时,H的数值相等,符号相反,
9、B项正确;C项表示燃烧的热化学方程式,H2的系数应该是1,C项错误;D项应该生成液态水,D项错误。答案:B52.燃烧1 g某液态有机物,只生成0.05 mol CO2和1.2 g液态水,且放出热量33.63 kJ,该有机物的蒸气相对H2的密度为30,则该有机物燃烧的热化学方程式为()AC3H8O(l)O2(g)3CO2(g)4H2O(l)H2 017.8 kJmol1BC3H8(l)5O2(g)3CO2(g)4H2O(l)H33.63 kJmol1CC3H8(l)5O2(g)3CO2(g)4H2O(l)H1 479.4 kJmol1DC3H8O(l)O2(g)3CO2(g)4H2O(g)H2
10、017.8 kJmol1解析:该有机物的相对分子质量为60,选项B、C均不符合;产物为液态水,选项D不符合;选项A正确。答案:A6某实验小组学生用50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 的NaOH溶液在如右下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量计算反应热。下列说法正确的是()A如右图条件下实验过程中没有热量损失B图中实验装置缺少环形玻璃搅拌棒C烧杯间填碎纸条的主要作用是固定小烧杯D若改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液进行反应,从理论上说所求放出热量相等解析:图中小烧杯与大烧杯之间有很大
11、空隙未填满碎纸条,会有较多的热量散失,A项错误;烧杯间填碎纸条的主要作用是隔热保温,C项错误;D项中所求中和热相同,但反应物的物质的量不同,所以放热不同,D项错误。故选B项。答案:B二、双项选择题7下列推论正确的是()AS(g)O2(g)=SO2(g)Ha;S(s)O2(g)=SO2(g)Hb,则abBC(石墨,s)=C(金刚石,s)H1.9 kJmol1,则可判定石墨比金刚石稳定CNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.4 kJmol1,则含20 g NaOH的溶液与稀盐酸完全反应,放出的热量为28.7 kJDCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H0,则该反
12、应任何温度下都能自发进行解析:气体燃烧放出的热量大于固体,故ab,A项错误;石墨的能量低于金刚石,故石墨比金刚石稳定,B正确;20 g NaOH即0.5 mol NaOH与稀盐酸完全反应,放出的热量为28.7 kJ,C正确;吉布斯自由能GHTS,G0时反应可以自发进行,反应CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g),S0,H0,故G不一定小于0,D错误。答案:BC8下列各组热化学方程式中,化学反应的H前者大于后者的是()AC(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2BS(g)O2(g)=SO2(g)H3S(s)O2(g)=SO2(g)H4CH2(g)O2(g)=H2O
13、(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H8解析:本题主要考查对“H”的理解,明确“H”既有“”、“”,又有数值大小。碳与氧气反应放热,即H10,H20,CO再与O2作用时又放热,所以H1H2;等量的固态硫变为气态硫蒸气时吸收热量,故在与O2作用产生同样多的SO2时,气态硫放出的热量多,即H3H6;碳酸钙分解吸收热量,H70,CaO与H2O反应放出热量,H8H8。故本题答案为C、D。答案:CD三、非选择题9.科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接
14、以甲醇为燃料的燃料电池。已在H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热H分别为285.8 kJmol1、283.0 kJmol1和726.5 kJmol1。请回答下列问题:(1)用太阳能分解10 mol水消耗的能量是_kJ。(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_。.用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。反应A:4HClO22Cl22H2O。已知:反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。(1)H2O的电子式是_。(2)反应A的热化学方程式是_ _。(3)断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需
15、能量相差约为_kJ,H2O中HO键比HCl中HCl键_(填“强”或“弱”)。解析:.(1)分解10 mol水消耗的能量在数值上等于10 mol H2(g)完全燃烧时所放出的热量:10 mol285.8 kJmol12 858 kJ。(2)根据CO(g)、CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式,再由盖斯定律可写出甲醇不完全燃烧的热化学方程式。.(1)H2O是共价化合物,原子间通过共用电子对结合,故H2O的电子式为。(2)利用反应A与题中信息“氧化4 mol HCl放出115.6 kJ的热量”可写出热化学方程式:4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJ/mol。(3)设
16、HCl键键能为x kJ/mol、HO键键能为y kJ/mol,依据(2)中热化学方程式和题干中已知数据有:4x49824324y115.6,解之得:yx32,说明HO键与HCl键键能相差约32 kJ/mol。因为“键能越大,键越牢固”,所以HO键强于HCl键。答案:.(1)2 858(2)CH3OH(l)O2(g)CO(g)2H2O(l)H443.5 kJmol1.(1) (2)4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJ/mol(3)32强10已知H2(g)O2(g)=H2O(g),反应过程中的能量变化如下图所示。(1)a、b、c分别代表的意义是_、_、_。(2)该
17、反应是_(填“吸热”或“放热”)反应,H_(填“”或“”)0。解析:(1)a代表旧键断裂所吸收的能量,b代表形成新键所放出的能量,c则代表断键吸收的能量与成键释放的能量之差。(2)由图可知该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应为放热反应,H0。答案:(1)旧键断裂吸收的能量生成新键放出的能量反应热(2)放热11断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为AB键的键能。下表列出了一些化学键的键能E:化学键HHClClO=OCClCHOHHClE/kJmol1436247x330413463431请回答下列问题:(1)如图表示某反应的能量
18、变化关系,则此反应为_(填“吸热”或“放热”)反应,其中H_(用含有a、b的关系式表示)。(2)若图示中表示反应H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1,则b_kJmol1,x_。(3)历史上曾用“地康法”制氯气,这一方法是用CuCl2作催化剂,在450 利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为_ _。若忽略温度和压强对反应热的影响,根据(2)题中的有关数据,计算当反应中有1 mol电子转移时,反应的能量变化为_。解析:(1)反应物的能量高于生成物,因此是放热反应。反应热为反应物与生成物的能量之差,即H(ab)kJmol1。(2)b表示H、O原子结合为气态水时
19、的能量变化,其数值为4632926;436x926241.8,则x496.4。(3)根据题意易写出方程式。反应的H(496.4431424724634) kJmol1125.6 kJmol1,则转移1 mol电子时反应放出的能量为31.4 kJ。答案:(1)放热(ab) kJmol1(2)926496.4(3)O24HCl2Cl22H2O放出能量31.4 kJ12过渡态理论认为:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。图1是1 mol NO2与1 mol CO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。(1)试写出NO2和CO反应的热化学
20、方程式:_。该反应的活化能是_kJmol1。(2)在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应,则其逆反应的热化学方程式为_ _,该反应的活化能为_kJmol1。(3)图2是某学生模仿图1画出的NO(g)CO2(g)=NO2(g)CO(g)的能量变化示意图。则图中E3_kJmol1,E4_kJmol1。解析:(1)图中E1是活化能,即该反应的活化能为134 kJmol1。生成物和反应物之间的能量差即为反应热。(2)可逆反应的逆反应的反应热应该与正反应的数值相等,但符号相反。(3)E3即为逆反应的活化能,E4是反应物与生成物的能量之差。答案:(1)NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g)H234 kJmol1134(2)NO(g)CO2(g)=NO2(g)CO(g)H234 kJmol1368(3)368234