1、第10讲 化学反应与能量变化1中国学者在水煤气变换CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H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()A过程、过程均为放热过程B过程生成了具有极性共价键的H2、CO2C使用催化剂降低了水煤气变换反应的HD图示过程中的H2O均参与了反应过程解析：DA.根据反应过程示意图，过程中水分子中的化学键断裂的过程为吸热过程，故A错误；B.过程中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；C.催化剂不能改变反应的H，故C错误；D.
2、根据反应过程示意图，过程中水分子中的化学键断裂，过程也是水分子中的化学键断裂的过程，过程中形成了水分子，因此H2O均参与了反应过程，故D正确。2N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O表面转化为无害气体，其反应为N2O(g)CO(g)CO2(g)N2(g)H，有关化学反应的物质变化过程(图甲)及能量变化过程(图乙)如下：下列说法正确的是()A由图甲可知：H1HH2B由图乙可知：H226 kJmol1C为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O和Pt2OD由图乙可知该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能解析：BN2O(g)Pt2O(s)=Pt2O(s)N2(g)H1，Pt2O(s)CO(g)=P
3、t2O(s)CO2(g)H2，结合盖斯定律计算得到Na2O(g)CO(g)=CO2(g)N2(g)HH1H2，A错误；由图乙分析可知，反应物能量高于生成物的能量，反应为放热反应，反应焓变H134 kJmol1360 kJmol1226 kJmol1，B正确；反应过程中Pt2O和Pt2O参与反应后又生成，不需要补充，C错误；正反应的活化能(E1134 kJmol1)小于逆反应的活化能(E2360 kJmol1)，D错误。3下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A若S(单斜，s)=S(斜方，s)H0.33 kJmol1，则单斜硫比斜方硫稳定B若2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2
4、O(l)H2 687.2 kJmol1，则C2H2(g)的燃烧热H1 343.6 kJmol1C已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则NaOH(s)与稀盐酸完全中和生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ的热量D已知2H2S(g)O2(g)=2S(g)2H2O(l)H1；2H2S(g)3O2(g)=2SO2(g)2H2O(l)H2，则H1H2解析：B单斜硫转化为斜方硫的反应为放热反应，说明等质量的斜方硫能量比单斜硫的低，能量越低的物质越稳定，A项错误；燃烧热为1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，B项正确；NaOH固体溶于水放热，C项错误；
5、物质完全燃烧时放热更多，而比较H1和H2时要带上正负号比较，D项错误。4利用图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置(连通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。下列推断正确的是()A2H2O2(l)2H2O(l)O2(g)H0BN2O4(g)2NO2(g)H0C烧瓶A中气体颜色比烧瓶B中的深D2 mol NO2(g)的总能量低于1 mol N2O4(g)的总能量解析：B由图(a)可知，H2O2的分解反应是放热反应，即H0，A项错误；由图(b)知，NO2生成N2O4时放出热量。则N2O4分解时吸收热量，B项正确；对于图(c)，因为NO2呈红棕色，B对应烧杯中水的温度较高，促进平衡2NO2(g)
6、N2O4(g)H0向左移动，故烧瓶B中气体颜色加深，C项错误。根据图(b)知，2 mol NO2(g)的总能量高于1 mol N2O4(g)的总能量，D项错误。5已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H44Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H54Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H6以下表述不正确的是()AH1H2BH3H4CH5H6 DH5H6解析：D能量：H2O(l)H2O(g)，燃烧为放热反应，生成H2O(l)时放热较多，故H
7、1H2，A项正确；能量；S(s)S(g)，燃烧为放热反应，S(g)燃烧放出热量较多，故H3H4，B项正确；可得铝与Fe2O3的铝热反应方程式，铝热反应是放热反应，即H5H60，故H5H6，C项正确，D项错误。6三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，其催化剂表面物质转化的关系如图所示。下列说法正确的是()A转化过程中，氮元素均被还原B依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程C还原过程中生成0.1 mol N2，转移电子数为0.5 molD三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化解析：D根据图中信息可知，NOx被氧气氧化得到硝酸盐，硝酸盐还原产生氮气，A项错误；催化剂参与储
8、存和还原过程，反应前后质量和化学性质不变，B项错误；还原过程中氮元素从5价降为0价，生成0.1 mol N2，转移电子数为1.0 mol，C项错误；三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化，转化为无污染的气体再排放，D项正确。7碳循环(如图)对人类生存、发展有着重要的意义。下列说法错误的是()A碳是构成有机物的主要元素B光合作用是将太阳能转化为化学能的过程C化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一D石油的年产量是一个国家石油化工发展水平的标志解析：D有机物中一定含有碳元素，A项正确；光合作用是利用光能将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气的过程，B项正确；化石燃料大量燃烧
9、生成的二氧化碳和烃类，均能产生温室效应，C项正确；乙烯的年产量是一个国家石油化工发展水平的标志，D项错误。8根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图，下列说法正确的是()AH50BH1H20CH3H4H5DH1H2H3H4H50解析：D水由510 的气态变为25 的液态放热，H50，A项错误；由图可知，有关H1与H2的反应进行时，反应物与生成物的温度不同，H1H20，B项错误；由图可知，H30，H40，H50，所以H3H4H5，C项错误；根据能量守恒定律，H1H2H3H4H50，D项正确。9CO、H2、C2H5OH三种物质燃烧的热化学方程式如下：CO(g)O2(g)=CO2(g)H1a kJ
10、mol1；H2(g)O2(g)=H2O(g)H2b kJmol1；C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H3c kJmol1。下列说法正确的是()AH10B2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H2b kJmol1CCO2与H2合成C2H5OH反应的原子利用率为100%D2CO(g)4H2(g)=H2O(g)C2H5OH(l)H(2a4bc) kJmol1解析：D燃烧为放热反应，H10，A项错误；反应中水的状态为气态，B项错误；原子利用率为100%是指反应物的原子全部转化到目标产物中，C项错误；根据盖斯定律24得：2CO(g)4H2(g)=H2O(g)C2H5OH(l)H
11、(2a4bc) kJmol1，D项正确。102SO2(g)O2(g)2SO3(g)H198 kJmol1，V2O5存在时，该反应机理为V2O5SO22VO2SO3(快)；4VO2O22V2O5(慢)。下列说法正确的是()A反应速率主要取决于V2O5的质量BVO2是该反应的催化剂C逆反应的活化能大于198 kJmol1D升高温度，该反应的H增大解析：CV2O5是固体，该反应速率取决于第二步反应，A项错误；V2O5为催化剂，B项错误；反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能，故逆反应的活化能大于198 kJmol1，C项正确；温度不影响反应热，D项错误。11(2019河北衡水期中)已知：CO(g
12、)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H1；CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H2。下列推断正确的是()A若CO的燃烧热为H3，则H2的燃烧热为H3H1B反应CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)的HH2H1C若反应的反应物总能量低于生成物总能量，则H20D若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多，则H10解析：B若CO的燃烧热为H3，则CO(g)O2(g)=CO2(g)H3，根据盖斯定律，得H2(g)O2(g)=H2O(g)H4H3H1，但生成的水不是液态，故H2的燃烧热不是H3H1，A错误；根据盖斯定律，由得CH4(g)CO2(g)=2CO(g)
13、2H2(g)HH2H1，B正确；若反应的反应物总能量低于生成物总能量，则该反应为吸热反应，H20，C错误；若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多，则H3H4，H1H3H40，D错误。12已知：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(l)Hx kJmol1。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的热量为44 kJ，其他相关数据如下表：NH3(g)O2(g)NO(g)H2O(g)1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量a kJb kJz kJd kJ则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为()A.B.C.D.解析：A由题给条件可得6H2O(l)=6H2O(g)H26
14、4 kJmol1，根据盖斯定律，将此式与题干中热化学方程式相加得4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H(x264) kJmol1，依据键能与反应热的关系可得4a5b(4z6d)(x264)，解得z，A项正确。13氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30 MPa时，合成氨时平衡混合气体中NH3的体积分数与温度的关系如表所示：温度/200300400500600氨的体积分数/%89.971.047.026.413.8请回答下列问题：(1)根据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的原因：_。(2)据图写出合成氨反应的热化学方程式：_。(3)将1 mol N2(g)
15、和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量_(填“大于”“等于”或“小于”)92.2 kJ，原因是_；若加入催化剂，H_(填“变大”“不变”或“变小”)。(4)已知分别破坏1 mol NN键、1 mol HH键时需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ，则破坏1 mol NH键需要吸收的能量为_kJ。(5)N2H4可视为NH3分子中的H被NH2取代的产物。发射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化剂，二者反应生成N2和H2O(g)。已知：N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H167.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(
16、g)H2534 kJmol1则1 mol N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为_。解析：(3)合成氨的反应是可逆反应，1 mol N2(g)和3 mol H2(g)不能完全反应生成2 mol NH3(g)，故测得反应放出的热量小于92.2 kJ。(4)设破坏1 mol NH键需吸收的能量为x kJ，则94643636x92.2，x391。(5)N2H4和NO2反应的化学方程式为N2H4(g)NO2(g)=N2(g)2H2O(g)，依据盖斯定律可得此反应的HH2H1567.85 kJmol1。答案：(1)温度升高，平衡向吸热反应方向移动，因氨在混合气体中的体积分数减小，故正反应是放热反应(2
17、)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJmol1(3)小于该反应是可逆反应，反应物不能全部转化为生成物不变(4)391(5)N2H4(g)NO2(g)=N2(g)2H2O(g)H567.85 kJmol114根据已知热化学方程式写出下列变化的热化学方程式：(1)用H2或CO催化还原NO可达到消除污染的目的。已知：2NO(g)=N2(g)O2(g)H180.5 kJmol12H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1则用H2催化还原NO消除污染的热化学方程式是_。(2)将H2与CO2以41的体积比混合，在适当的条件下制得CH4。已知：CH4(g)2O2(g)=C
18、O2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是_。(3)已知：2C(s)O2(g)=2CO(g)HQ1 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)HQ2 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)HQ3 kJmol1工业上常用CO将SO2还原为单质硫，该反应的热化学方程式是_。解析：(1)根据盖斯定律，由即得2H2(g)2NO(g)=N2(g)2H2O(l)H752.1 kJmol1。(2)利用盖斯定律，由4得CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(l)H252.9 kJmol1。(3)SO2与CO反应的化学方程式为SO2(g)2CO(g)=S(s)2CO2(g)，运用盖斯定律，由2即得该反应的H(Q12Q2Q3) kJmol1。答案：(1)2H2(g)2NO(g)=N2(g)2H2O(l)H752.1 kJmol1(2)CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(l)H252.9 kJmol1(3)SO2(g)2CO(g)=S(s)2CO2(g)H(Q12Q2Q3) kJmol1