1、专题6 化学反应能量一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)1下列关于能量变化的说法正确的是 ()A“冰，水为之，而寒于水”说明相同质量的水和冰相比较，冰的能量高B化学反应在物质变化的同时，伴随着能量变化，其表现形式只有吸热和放热两种C已知C(石墨，s)=C(金刚石，s )H0，则金刚石比石墨稳定D化学反应遵循质量守恒的同时，也遵循能量守恒解析：冰融化为水需要吸热，故水的能量高；化学反应的能量变化可以以光能、热能等形式变化；石墨能量较低，比金刚石稳定.答案：D2下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是 ()A铝片与稀盐酸的反应B灼热的炭与CO2的反应CBa(OH)28H2O与N
2、H4Cl的反应D甲烷在氧气中的燃烧反应解析：A、D均为放热反应，吸热反应的是B、C，但C反应Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O为非氧化还原反应.答案：B3已知2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H569.6 kJ/mol，2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H482.1 kJ/mol.现有1 g液态H2O，蒸发时吸收的热量是 ()A2.43 kJB4.86 kJC43.8 kJ D87.5 kJ解析：将所给热化学方程式相加得：H2O(g)=H2O(l)H43.75 kJ/mol，则1 g液态H2O蒸发时吸收的热量是2.43 kJ.答案：A4.参照反应BrH2H
3、BrH的能量对反应历程的示意图，下列叙述中正确的是()A正反应为吸热反应B正反应为放热反应C加入催化剂，该化学反应的反应热增大D从图中可看出，该反应的反应热与反应途径有关解析：该反应中反应物BrH2的总能量低于生成物HBrH的总能量，正反应为吸热反应，A正确；H117 kJ/mol42 kJ/mol75 kJ/mol，反应热只与反应物的始态与终态有关，与反应途径、是否使用催化剂无关.答案：A5.右图是778 K时氮气与氢气合成氨反应过程中能量变化的曲线图，下列叙 述正确的是 ()A此反应为吸热反应Bb曲线是加入催化剂时的能量变化曲线C加入催化剂可增大正反应速率和平衡常数D加入催化剂，该化学反应
4、的S、H都变大解析：该反应为放热反应，b曲线活化能降低，加入了催化剂；加入催化剂可改变反应速率，但不能改变平衡常数、熵变和反应热.答案：B6已知热化学方程式：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQ kJ/mol(Q0).下列说法正确的是() A相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量B将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出热量为Q kJC增大压强或升高温度，该平衡都向逆反应方向移动D如将一定量的SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，则此过程中有2 m
5、ol SO2(g)被氧化解析：由于SO2和O2反应放热，所以相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量，A错误.SO2和O2的反应是可逆反应，将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，参加反应的SO2小于2 mol，放出的热量小于Q kJ，B错误.增大压强，该平衡向正反应方向移动，C错误.答案：D7常温常压下将氢气和氧气混合在一起，即使过上几年，它们也不会化合生成水.然而只要给一个电火花，氢气就迅速与氧气反应生成水.反应过程中的能量变化如图所示.对比图B中的情景，漫画中的羊提供给石头的“能
6、量”相当于图A中的 ()AE2 BE2E1CE3E2 DE3解析：羊提供给石头的“能量”相当于化学反应中的活化能，图A中表示的活化能为E3E2.答案：C8肼(N2H4)是火箭发动机的燃料，它与N2O4反应时，N2O4为氧化剂，生成氮气和水蒸气.已知：N2(g)2O2(g)=N2O4(g)H8.7 kJ/mol，N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534.0 kJ/mol，下列表示肼跟N2O4反应的热化学方程式，正确的是 ()A2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g) 4H2O(g)； H542.7 kJ/molB2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)；H
7、1059.3 kJ/molC2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)；H1076.7 kJ/molDN2H4(g) N2O4(g)=N2(g)2H2O(g)；H1076.7 kJ/mol解析：N2(g)2O2(g)=N2O4(g)H8.7 kJ/mol，N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534.0 kJ/mol，将热化学方程式2就可以得到肼与N2O4反应的热化学方程式，则H534.0 kJ/mol28.7 kJ/mol1076.7 kJ/mol，选项C正确.答案：C92008年北京奥运会“祥云”火炬用的是环保型燃料丙烷(C3H8)，悉尼奥运会火炬所用燃料为6
8、5%丁烷(C4H10)和35%丙烷，已知丙烷的燃烧热为2221.5 kJ/mol，下列有关说法正确的是() A奥运火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能B丙烷的沸点比正丁烷高C丙烷、空气及铂片可组成燃料电池，在丙烷附近的铂极为电池的正极D丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)H2221.5 kJ/mol解析：根据能量守恒定律得出A项正确；B项，丙烷的相对分子质量小于正丁烷的相对分子质量，应是正丁烷的沸点高；C项，燃料电池中通入可燃性气体的一极应为负极；D项，所谓燃烧热是指1 mol可燃性气体完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，而D项中的H2O是气态，
9、不是稳定氧化物.答案：A10用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.例如：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)；H574 kJ/molCH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)；H1160 kJ/mol下列说法不正确的是 ()A反应均为放热反应B反应转移的电子数相同C由反应可推知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)；Ha kJ/mol，a574D若用标准状况下4.48 L CH4通过上述反应还原NO2至N2，放出的热量为173.4 kJ解析：因反应和的反应热均为负值，故两反应均为放热反应，A正确；因两个反
10、应中均有1 mol CH4(g)完全反应，其氧化产物均为CO2(g)，故转移电子数也相同，B正确；因为等量的H2O(l)比H2O(g)能量低，故a574，C不正确；D项中，根据盖斯定律，()/2有：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJ/mol，则0.2 mol CH4反应释放出的热量为0.2 mol867 kJ/mol173.4 kJ.答案：C11工业生产硫酸过程中，SO2在接触室中被催化氧化为SO3，已知该反应为放热反应.现将2 mol SO2、1 mol O2充入一密闭容器充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则下列热
11、化学方程式正确的是 ()A2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H196.6 kJ/molB2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H98.3 kJ/molCSO2(g)O2(g) SO3(g)H98.3 kJ/molDSO2(g)O2(g) SO3(g)H196.6 kJ/mol解析：可逆反应中的反应热表示的是反应物完全转化为生成物时的焓变，题中告诉当有1 mol SO2完全转化时放出的热量为98.3 kJ，故只有A正确.答案：A12强酸和强碱稀溶液的中和热可表示为：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol已知：HCl(aq)NH3H2O(aq)=NH4Cl(aq)H2
12、O(l)Ha kJ/molHCl(aq)NaOH(s)=NaCl(aq)H2O(l)Hb kJ/molBa(OH)2(aq)H2SO4(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)Hc kJ/mol则a、b、c三者的大小关系判断错误的是 ()A2a2bc Ba57.3Cb57.3 Dc114.6解析：氨水电离需要吸收热量，氢氧化钠固体溶解要放出热量，所以a57.3、b57.3；生成2 mol H2O的同时还生成了难溶的BaSO4沉淀，故c114.6.答案：A13(2010青岛高三检测)通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能.键能的大小可用于估算化学反应的焓变(H)，化学反应的
13、H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差.化学键HHClClHCl生成1 mol化学键时放出的能量(kJ/mol)436243431则下列热化学方程式不正确的是 ()A.H2(g)Cl2(g)=HCl(g)H91.5 kJ/molBH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H183 kJ/molC.H2(g)Cl2(g)=HCl(g)H91.5 kJ/molD2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H183 kJ/mol解析：一个反应的焓变等于反应物的化学键键能之和生成物的化学键键能之和.C项应为：H2(g)Cl2(g)=HCl(g)H91.5 kJ/mol.答案：C14
14、下列说法正确的是 ()A在101 kPa时，1 mol C与适量O2反应生成1 mol CO时，放出110.5 kJ热量，则C的燃烧热为110.5 kJ/molB在101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，H2的燃烧热为285.8 kJ/molC测定HCl和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后终止温度D在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3 kJ解析：燃烧热指的是在101
15、 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；B项不能带负号；D项中和热指的是在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热.答案：C15(2008北京高考)工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g) HQ kJ/mol(Q0)某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是 ()A反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率B若反应开始时SiCl4为1 mol，则达平衡时，吸收热量为Q kJC反应至4 min时，若HCl浓度为0.12 mol/L，则H2的反应
16、速率为0.03 mol/(Lmin)D当反应吸收热量为0.025Q kJ时，生成的HCl通入100 mL 1 mol/L的NaOH溶液恰好反应16将V1 mL 1.00 mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1V250 mL).下列叙述正确的是()A做该实验时环境温度为22B该实验表明化学能可以转化为热能CNaOH溶液的浓度约为1.00 mol/LD该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析：从图中曲线可以看出，温度为22时，V1为5 mL，则V2为45 mL，此时已经开始发生反应，所以22一定不是室温，A错.从曲
17、线随V1的增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高说明反应放热，化学能转化为热能，B正确.当V130 mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c(NaOH)1.5 mol/L，C错.该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的.答案：B二、非选择题(本题包括6小题，共52分)17(8分)美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机于2009年5月11日升空修复哈勃望远镜.(1)“阿特兰蒂斯号”使用的燃料是液氢和液氧，下面是298K时，氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ/molC(g)O2(g)=CO2(g)H
18、393.5 kJ/molC8H18(l)25/2O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5518 kJ/molCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ/mol相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是_，等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是_(保留1位小数).(2)已知：H2(g)=H2(l)H0.92 kJ/molO2(g)=O2(l)H6.84 kJ/molH2O(l)=H2O(g)H44.0 kJ/mol请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：_.(3)如果此次“阿特兰蒂斯号”所携带的燃料为45吨，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水
19、，总共释放能量_kJ(保留3位有效数字).解析：(1)略.(2)利用盖斯定律对方程式进行合理变换，可得出H2(l)1/2O2(l)=H2O(g)H0.920.56.84(285.8)44237.46 kJ/mol.(3)45吨燃料中氢气的质量为245/18吨，物质的量为2.5106 mol，故放出的热量为2.5106237.465.94108 kJ.答案：(1)H24.41(2)H2(l)1/2O2(l)=H2O(g)H237.46 kJ/mol(3)5.9410818(8分)化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用.(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观象冰的甲烷水合物固体.甲烷气体
20、燃烧和水汽化的热化学方程式如下：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H44 kJmol1则356 g“可燃冰”(分子式为CH49H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出的热量为_.(2)0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ热量，其热化学方程式为_(3)家用液化气中主要成分之一是丁烷.当丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出热量50 kJ.试写出丁烷燃烧的热化学方程式_.解析：(1)356 g“可燃冰”释放的甲烷为2 mol，根据题中的热化学方程式写
21、出甲烷燃烧生成液态水的燃烧方程式可计算出放出的热量.(3)1 mol丁烷质量为58 g，从而顺利写出热化学方程式.答案：(1)1780.6 kJ(2)B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)H2165 kJ/mol(3)C4H10(g)6.5O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H2900 kJ/mol19(8分)某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁管感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案.甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是_，_，说明反应放热.(下
22、列装置中支撑及捆绑等仪器已略去)乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接或，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是(接)_，(接)_ _，说明反应放热.丙方案：用胶头滴管向盛放有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中盛适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是_，说明反应放热，其原因是_.解析：实验从反应放热的“热”为出发点进行探究，通过放热使温度上升、使气体膨胀、水被蒸发等特征现象，合理地设计了实验探究方案.答案：方案甲：小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生；温度计温度上升方案乙：有气泡产生左边水柱下降，右边水柱上升方案丙：无水硫酸铜粉末变蓝色水和生石灰反应放出热量，
23、使水蒸发20(12分)近年来，由CO2催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注.该方法既可解决CO2废气的利用问题，又可开发生产甲醇的新途径，具有良好的应用前景.已知4.4 g CO2气体与H2经催化加成生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95 kJ的能量.(1)该反应的热化学方程式为： _.(2)在270、8 MPa和适当催化剂的条件下，CO2的转化率达到22%，则4.48 m3(已折合为标准状况)的CO2能合成CH3OH气体的物质的量是_，此过程中能放出热量_ kJ.(3)又已知H2O(g)=H2O(l)H44 kJ/mol，则22 g CO2气体与H2反应生成CH3OH气体和液态水时
24、放出热量为_.(4)根据该反应特点，有利于甲醇合成的条件是_.A高压高温 B低压高温C高压低温 D低压低温解析：(1)4.4 g CO2气体完全合成CH3OH和水蒸气放出热量4.95 kJ，则1 mol CO2完全合成CH3OH和水蒸气放热49.5 kJ，热化学方程式为CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H49.5 kJ/mol.(2)n(CH3OH)n(CO2)22%44 mol，每生成1 mol CH3OH(g)放热49.5 kJ，则此过程中放出热量为：(4449.5)kJ2178 kJ.(3)由H2O(g)=H2O(l)H44 kJ/mol以及(1)中的热化学方程式可知
25、，1 mol CO2完全合成CH3OH并生成液态水时放出热量为44 kJ49.5 kJ93.5 kJ.则22 g CO2即0.5 mol CO2与H2反应时，放出热量为93.5 kJ246.75 kJ.(4)该反应正反应放热，低温有利于CO2合成CH3OH，又因正反应为体积减小的反应，高压有利于CO2合成CH3OH.答案：(1)CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H49.5 kJ/mol(2)44 mol2178(3)46.75 kJ(4)C21(8分)(1)化学反应中的H是以_的形式体现的.对于化学反应AB=CD，若H(A)H(B)H(C)H(D)，则该反应的H_0(填“大
26、于”或“小于”)，该反应是_反应(填“放热”或“吸热”).(2)进一步研究表明，化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关.所谓键能就是：在101.3 kPa、298 K时，断开1 mol气态AB生成气态A、气态B过程中的焓变，用H298(AB)表示；断开化学键时H0如H2(g)=2H(g)H436 kJmol1，形成化学键时H0如2H(g)=H2(g)H436 kJmol1已知：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H185 kJmol1H298(H2)436 kJmol1，H298(Cl2)247 kJmol1，H298(HCl)_.解析：(1)化学反应中释放或吸收的能量，都可以热能的形式表
27、现出来，当H(A)H(B)H(C)H(D)，表示H0，反应放热.(2)HH298(H2)H298(Cl2)2H298(HCl)，故2H298(HCl)436 kJmol1247 kJmol1(185)kJmol1，H298(HCl)434 kJmol1.答案：(1)热能小于放热(2)434 kJmol122(8分)磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物.3.1 g 的单质磷(P)在3.2 g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出x kJ热量.(1)通过计算确定反应物的组成(用化学式表示)是_，其相应的质量为_.(2)已知单质磷的燃烧热y kJmol1，则1 mol P与O2反应生成固态P2O3的反应热H_.(3)写出1 mol P与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式：_.解析：3.1 g P在3.2 g O2中充分燃烧后，产物中n(P)n(O)12，可知其中必然有P2O5，另一种固态氧化物为P2O3.列出方程组：
