1、专题八 化学反应与能量变化1将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见 ()A. NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B该反应中，热能转化为产物内部的能量C反应物的总能量高于生成物的总能量D反应的热化学方程式为NH4HCO3HClNH4ClCO2H2OHQ kJmol1【答案】B【解析】根据醋酸逐渐凝固说明该反应是吸热反应，则A、C错误，B正确；热化学方程式的书写要标出物质的状态，D错误。2能源是当今社会发展的三大支柱之一。有专家提出：如果能够利用太阳能使燃料燃烧产物(如CO2、H2O、N2等)重新组合(如下图)，可以节
2、约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为 ()A化学能 B热能C生物能 D电能【答案】B【解析】根据图示是利用太阳能把燃烧产物转化为燃料CH4、CH3OH、NH3等，所以太阳能最终转化为热能。3某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：mCeO2(mx)CeO2xCexO2(mx)CeO2xCexH2OxCO2mCeO2xH2xCO下列说法不正确的是()A该过程中CeO2没有消耗B该过程实现了太阳能向化学能的转化C右图中H1H2H3D以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO4OH2e=CO2H2O【答案】C【解析】抓住
3、盖斯定律的含义(反应的焓变与途径无关，只与始态和终态有关)解题。A项根据题干中已知的两个反应可以看出，CeO2在反应前后没有变化，CeO2应是水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳的催化剂。B项在太阳能的作用下，水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳，太阳能转化为化学能。C项根据盖斯定律可知H1H2H3。D项以一氧化碳和氧气构成的碱性燃料电池，负极应为一氧化碳失电子，在碱性条件下一氧化碳应变为碳酸根离子，结合选项中所给的电极反应式，再根据电荷守恒、得失电子守恒则可判断其正确。4根据碘与氢气反应的热化学方程式()I2(g)H2(g)2HI(g)H9.48 kJmol1()I2(s)H2(g)2HI(g)H2
4、6.48 kJmol1下列判断正确的是()A1 mol I2(s)中通入2 g H2(g)，反应吸热26.48 kJB1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJC反应()的反应物总能量比反应()的反应物总能量低D反应()放出的热量多，所以产物的能量低，比反应()的产物更稳定【答案】C【解析】A项，I2(s)和H2(g)的反应是可逆反应；B项，I2(g)=I2(s)H35.96 kJmol1，所以1 mol I2(s)和1 mol I2(g)所含能量相差35.96 kJ；C项，固态碘稳定，能量低；D项，()、()中HI均为气体，能量一样，也一样稳定。5化学反应中的能量变化是
5、由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法正确的是 ()A1 mol N2(g)和NA个O2(g)反应放出的能量为180 kJB1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量C通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NODNO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水【答案】B【解析】N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJmol1，A项，应为吸收热量180 kJ；C项，N2和O2反应需高温或放电；D项，NO不是酸性氧化物
6、。6利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线和曲线分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是 ()A该反应的H91 kJmol1B加入催化剂，该反应的H变小C反应物的总能量大于生成物的总能量D如果该反应生成液态CH3OH，则H增大【答案】C【解析】根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，故选项A错误，C正确；加入催化剂只能降低反应所需的活化能，而对反应热无影响，选项B错误；生成液态CH3OH时释放出的热量更多，H更小，选项D错误。7甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转
7、化为氢气的一种反应原理如下：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1下列说法正确的是()A1 L CH3OH蒸汽与1 L水蒸气反应生成1 L CO2气体与3 L氢气吸收热量49.0 kJB1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收49.0 kJ热量C相同条件下1 mol CH3OH(g)与1 mol H2O(g)的能量总和小于1 mol CO2(g)与3 mol H2(g)的能量总和D1 mol CH3OH蒸汽与1 mol液态水反应生成1 mol CO2气体与3 mol氢气吸收的热量小于49.0 kJ【答案】C【解析】热化学方程
8、式中，化学计量数代表物质的量，A、B错误；C项，该反应为吸热反应，生成物总能量高；D项，由于液态水变成气态水需要吸收热量，所以吸收的热量应大于49.0 kJ。8某一化学反应在不同条件下的能量变化曲线如下图所示。下列说法正确的是()A化学催化比酶催化的效果好B使用不同催化剂可以改变反应的热效应C使用不同催化剂可以改变反应的能耗D反应物的总能量低于生成物的总能量【答案】C【解析】酶的催化效果好，使用不同的催化剂可以降低反应所需的能耗。反应物的总能量大于生成物的总能量。9下列各组热化学方程式中，Q1Q2的是()ACH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)HQ1 kJmol1CH4(g)3/
9、2O2(g)=CO(g)2H2O(g)HQ2 kJmol1BS(g)O2(g)=SO2(g)HQ1 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)HQ2 kJmol1CH2(g)Br2(g)=2HBr(g)HQ1 kJmol1H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)HQ2 kJmol1DHCl(aq)NaOH(aq)=NaCl(aq)H2O(l)HQ1 kJmol1CH3COOH(aq)NaOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)HQ2 kJmol1【答案】C【解析】A项，生成CO2放出热量多，Q1Q2；B项，气态硫燃烧放出热量多，Q1Q2；C项，HCl比HBr稳定，放出热量多，Q1Q2
10、；D项，电离需吸热，Q1Q2。10已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下所示：2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H2 600 kJmol12C6H6(g)15O2(g)=12CO2(g)6H2O(l)H6 590 kJmol1下列说法正确的是()A2 mol C2H2(g)完全燃烧生成气态水时放热大于2 600 kJB2 mol C6H6(l)完全燃烧生成液态水时放热大于6 590 kJC相同条件下，等质量的C2H2(g)与C6H6(g)完全燃烧，C6H6(g)放热更多DC2H2(g)三聚生成C6H6(g)的过程属于放热反应【答案】D【解析】A项，生成气态水放出的热
11、量小于生成液态水放出的热量；B项，液态苯燃烧放出热量少；C项，1 g乙炔放出的热量：50 kJg11 g苯放出的热量：44.55 kJg1质量相同时，C2H2放热更多；D项，2得3C2H2(g)=C6H6(g)H605 kJmol1。11(1)生产水煤气过程中有以下反应：C(s)CO2(g)2CO(g)H1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H2；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H3；上述反应H3与H1、H2之间的关系为_。(2)将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为2CH4(g)3O2(g)2CO(g)4H2O(g)H1 038 kJmol1。工业上要选
12、择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)：X在750 时催化效率最高，能使正反应速率加快约3105倍；Y在600 时催化效率最高，能使正反应速率加快约3105倍；Z在440 时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1106倍；根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是_(填“X”或“Y”或“Z”)，选择的理由是_；(3)请画出(2)中反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。【答案】(1)H3H1H2(2)Z催化效率最高其活性温度低，节能(或催化活性高、速度快、反应温度低)(3)【解析】 (1)C(s)CO2(g)2CO(
13、g)H1CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H2两式相加C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H3H1H2。(2)选择催化剂，应看温度和催化效率，Z的催化效率最高时，温度低，且速率快，所以Z合适。(3)画图时，应注意在有催化剂时，反应物、生成物的总能量不变，H不变，活化能减少。12火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂双氧水。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知：0.4 mol液态肼与足量的双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出256.652 kJ的热量。请回答下列问题：(1)该反应的热化学方程式为_。(2)又已知H2O(l)=H2O(g)H44 k
14、Jmol1，则16 g液态肼与双氧水反应生成液态水时放出的热量是_ kJ。(3)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外还有一个很大的优点是_。【答案】(1)N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H641.63 kJmol1(2)408.815(3)对环境无污染【解析】解答本题的关键是先判断N2H4、H2O2中N、O的化合价：N2H4中N为2价、H2O2中O为1价。根据氧化还原反应方程式的配平原则，配平后的方程式为N2H42H2O2=N24H2O。所以该反应的热化学方程式为N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H641.63 kJmol1。若生成
15、的水为液态，其热化学方程式为N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(l)H817.63 kJmol1。13根据下列条件计算有关反应的焓变：(1)已知：Ti(s)2Cl2(g)=TiCl4(l)H804.2 kJmol12Na(s)Cl2(g)=2NaCl(s)H882.0 kJmol1Na(s)=Na(l)H2.6 kJmol1则反应TiCl4(l)4Na(l)=Ti(s)4NaCl(s)的H_ kJmol1。(2)已知下列反应数值：反应序号化学反应反应热Fe2O3(s)3CO(g)= 2Fe(s)3CO2(g)H126.7 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(
16、s)CO2(g)H250.8 kJmolFe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H336.5 kJmol1FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H4则反应的H4_ kJmol1。【答案】(1)970.2(2)7.3【解析】 (1)由已知反应得：TiCl4(l)=Ti(s)2Cl2(g)H804.2 kJmol14Na(s)2Cl2(g)=4NaCl(s)H1764.0 kJmol14Na(s)=4Na(l)H10.4 kJmol1。根据盖斯定律，将得：TiCl4(l)4Na(l)=Ti(s)4NaCl(s)H804.2 kJmol11 764.0 kJmol110.4 k
17、Jmol1970.2 kJmol1。(2)根据盖斯定律，将(32)/6得：FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)，则H4(H13H2H32)/67.3 kJmol1。14请参考题中图表，已知E1134 kJmol1、E2368 kJmol1，根据要求回答问题：(1)图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，H的变化是_。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下
18、：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1又知H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1，则甲醇蒸汽燃烧为液态水的热化学方程式为_。(3)如表所示是部分化学键的键能参数：化学键PPPOO=OP=O键能/kJmol1abcx已知白磷的燃烧热为d kJmol1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图所示，则表中x_ kJmol1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。【答案】(1)减小不变NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1(2)CH3OH(g)O2(g)
19、=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJmol1(3)(d6a5c12b)【解析】(1)观察图像，E1应为反应的活化能，加入催化剂反应的活化能降低，但是H不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1。(2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式作如下运算：322，即可求出甲醇蒸汽燃烧的热化学方程式。(3)白磷燃烧的化学方程式为P45O2P4O10，结合图中白磷及其完全燃烧产物的结构，根据“反应热反应物键能总和生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式：6a5c(4x12b)d，据此可得x(d6a5c12b)。