1、第15讲化学反应与能量变化A组基础必做题(40分)一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)1(2021河北保定高三检测)工业合成三氧化硫的反应为2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H198 kJmol1，反应过程可用下图模拟(代表O2分子，代表SO2分子，代表催化剂)。下列说法正确的是(D)A过程和过程决定了整个反应进行的程度B过程为放热反应，过程为吸热反应C催化剂可降低整个反应的活化能，且可使H减小D1 mol SO2和1 mol O2反应，放出的热量小于99 kJ解析本题考查化学反应与能量，考查的化学核心素养是证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想。由题图可知过程是旧键的断裂，过
2、程是新键的生成，则过程和过程决定了整个反应进行的程度，A项错误；过程是旧键的断裂，是吸热过程，过程是新键的生成，是放热过程，B项错误；催化剂可降低反应的活化能，但不影响H，C项错误；该反应为可逆反应，1 mol SO2和1 mol O2不能完全反应，故放出的热量小于99 kJ，D项正确。点拨本题题干中198 kJmol1是指2 mol二氧化硫与1 mol氧气完全反应生成2 mol SO3放出198 kJ的热量，而实际反应中，该反应可逆，不能完全转化。2(2021安徽合肥质量检测)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程中的能量变化如图1所示。在以Fe2O3为催化剂的条件下可能发生的反
3、应过程如图2所示(铁元素以离子的形式表示)。下列说法正确的是(C)A上述脱硝的总反应为4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(g)B催化剂的存在，使该脱硝的总反应成为放热反应C过程2中NO被还原DO2的作用主要是吸收产生的H生成水解析本题考查化学反应过程与能量变化，主要考查考生分析问题和解决问题的能力。由题图2可知，脱硝的反应中有NH3、NO和O2三种反应物，脱硝的总反应的化学方程式为4NH3(g)4NO(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g)，A项错误；由题图1可知，生成物能量低于反应物能量，该脱硝的总反应为放热反应，但是催化剂不能改变反应的热效应，B项错误；过程2中，NO转化为N
4、2，N的化合价由2降低为0，NO被还原，C项正确；O2的主要作用是将Fe2氧化为Fe3，实现Fe3的循环利用，D项错误。3(2021湖北武汉模拟)下列热化学方程式正确的是(D)ACH4的燃烧热为890 kJmol1：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890 kJmol1B中和热H57.3 kJmol1：CH3COOH(aq)NaOH(aq)=H2O(l)CH3COONa(aq)H57.3 kJmol1C一定条件下，0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出35.5 kJ的热量：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H71 kJmol1D96 g O2的能量比96
5、 g O3的能量低b kJ：3O2(g)2O3(g)Hb kJmol1解析表示燃烧热时，生成的水必须为液态，A错误；强酸强碱的稀溶液反应生成1 mol液态水时放出的热量叫中和热，醋酸为弱酸，B错误；可逆反应不能彻底，0.5 mol N2与1.5 mol H2充分反应后放出35.5 kJ的热量，则1 mol N2与3 mol H2充分反应后生成2 mol NH3，放出的热量比71 kJ要大，C错误；反应热与化学计量数成正比关系，反应物总能量比生成物低则为吸热反应，3O2(g)2O3(g)Hb kJmol1，D正确。4(2021湖北黄冈模拟)肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，200 时在Cu
6、表面分解的机理如图1。已知200 时：反应：3N2H4(g)=N2(g)4NH3(g)H132.9 kJmol1反应：N2H4(g)H2(g)=2NH3(g)H241.8 kJmol1下列说法不正确的是(A)A图1所示过程、都是放热反应B反应的能量过程示意图如图2所示C断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量D200 时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2H4(g)=N2(g)2H2(g)H50.7 kJ mol1解析过程是N2H4分解生成N2和NH3，已知热化学方程式中H为负值，所以图示过程为放热反应
7、，过程由盖斯定律可知()2()得N2H4(g)=N2(g)2H2(g)H32.9 kJmol12(41.8 kJ mol1)50.7 kJmol1，为吸热反应，A错误；反应：N2H4(g)H2(g)=2NH3(g)H241.8 kJmol1，反应为放热反应，图中反应物能量高于生成物，二者一致，B正确；反应中H132.9 kJmol1，反应为放热反应，断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量，C正确；根据盖斯定律：()2()得N2H4(g)N2(g)2H2(g)H32.9 kJmo12(41.8 kJmol1)
8、50.7 kJmol1，D正确。二、非选择题(本题包括2小题，共24分)5(2021广东广州一模)乙烯是重要的化工原料。用CO2催化加氢可制取乙烯：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)H0)总反应：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H3c kJmol1反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是(C)A反应是放热反应B1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量大于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量Cc0D优良的催化剂可降低反应的活化能，并减少H3，节约能源解析本题考查化学反应与能量，考查的核心素养是变化观念与
9、平衡思想。根据题图可知反应中生成物总能量大于反应物总能量，因此反应为吸热反应，A项错误；根据题图可知1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量小于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量，B项错误；由题图知，总反应是吸热反应，因此c0，C项正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，但焓变不变，焓变由反应物和生成物的总能量决定，D项错误。2(2021重庆南川中学月考)肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，T 时在Cu表面分解的机理如图。已知200 时：反应：3N2H4(g)=N2(g)4NH3(g)H1a kJmol1(a0)反应：N2H4(g)H2(g)=2N
10、H3(g)H2b kJmol1总反应为N2H4(g)=N2(g)2H2(g)H3下列说法不正确的是(D)A图示过程是放热反应Bb0，故该反应是放热反应，A正确；由图可知，反应中反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，该反应是放热反应，则b0，B正确；反应是放热反应，则3 mol N2H4(g)的总能量高于1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)的总能量，C正确；根据盖斯定律，由2可得：N2H4(g)=N2(g)2H2(g)H3(a kJmol1)2b kJmol1(a2b)kJmol1，D错误。3.(2020浙江1月选考)在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如
11、图。下列说法正确的是(D)AEa为逆反应活化能，Ea为正反应活化能B该反应为放热反应，HEaEaC所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量D温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移解析观察题给能量变化图知，Ea为正反应活化能，Ea为逆反应活化能，A错误；该反应为放热反应，HEaEa，B错误；所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量，C错误；温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆向移动，D正确。4(2021浙江高三检测)关于下列H的判断正确的是(B)CO(aq)H(aq)=HCO(aq)H1CO(aq)H2O(l)HCO(aq)OH(aq)H2O
12、H(aq)H(aq)=H2O(l)H3OH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COO(aq)H2O(l)H4AH10H20BH1H2CH30DH3H4解析：HCO(aq)CO(aq)H(aq)为HCO的电离，电离吸热，可得H10，A项错误，B项正确；：OH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COO(aq)H2O(l)属于中和反应，故H40，H4H3H50，故H4H3，D项错误。二、非选择题(本题包括2小题，共36分)5(2021河北石家庄模拟)碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：(1)有机物M经过太阳光照射可转化成N，转化过程如下：该反
13、应的H88.6 kJmol1。则M、N相比，较稳定的是M。(2)已知CH3OH(l)的燃烧热H726.5 kJmol1，CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2(g)Ha kJmol1，则a”“”或“”)726.5。(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：2Cl2(g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)H290 kJmol1。(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)3TiO2(s)3
14、C(s)=2Al2O3(s)3TiC(s)H1 176 kJmol1，反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为98 kJ。解析(1)有机物M经过太阳光照射可转化成N，该反应的H88.6 kJmol1，是吸热反应，N在暗处转化为M，是放热反应，物质的能量越低越稳定，说明M较稳定。(2)燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量小于燃烧热。(3)已知有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，则2 mol氯气参与反应放热290 kJ，故Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层发生反应的热化学方程式为2Cl2(
15、g)2H2O(g)C(s)=4HCl(g)CO2(g)H290 kJmol1。(4)由4Al(s)3TiO2(s)3C(s)=2Al2O3(s)3TiC(s)H1 176 kJmol1，可知转移12 mol电子放热1 176 kJ，则反应过程中，每转移1 mol电子放热98 kJ。6(2021江西九江模拟)已知E1134 kJmol1、E2368 kJmol1，请参考题中图表，按要求填空：(1)图甲是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率加快，E1的变化是减小(填“增大”“减小”或“不变”，下同
16、)，H的变化是不变。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1。(2)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：反应：2NH3(l)H2O(l)CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应：NH3(l)H2O(l)CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反应：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3则H3与H1、H2之间的关系是H32H2H1。(3)下表所示是部分化学键的键能参数。化学键P
17、PPOO=OP=O键能/(kJmol1)abcx已知P4(g)5O2(g)=P4O10(g)Hd kJmol1，P4及P4O10的结构如图乙所示，表中x(d6a5c12b)kJmol1。(用含a、b、c、d的代数式表示)解析(1)加入催化剂，降低反应的活化能，即E1减小，反应的焓变不变。由图示知，1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)反应的焓变HE1E2234 kJmol1，由此可写出反应的热化学方程式。(2)由盖斯定律知，反应2反应反应，故H32H2H1。(3)P4(g)5O2(g)=P4O10(g)Hd kJmol1，由“反应焓变反应物键能之和生成物键能之和”可得d6a5c(12b4x)，解得x(d6a5c12b)。