1、第一讲 化学反应与热能一、选择题1(2019贵阳模拟)某反应过程中，体系的能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是()A该反应的正反应为放热反应B催化剂可以改变反应的焓变C催化剂能降低反应的活化能D逆反应的活化能大于正反应的活化能解析：该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，其为吸热反应，A项错误；催化剂可以降低反应的活化能，但不改变反应的焓变，B项错误，C项正确；该反应的正反应的活化能大于逆反应的活化能，D项错误。答案：C2(2019池州模拟)下列关于热化学反应的描述正确的是()A已知NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O
2、(l)H57.3 kJmol1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出57.3 kJ的热量BCO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H(2283.0)kJmol1C1 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D在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ 热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol1解析：A项，醋酸为弱酸，电离时要吸热，放出的热量应小于57.3 kJ；C项，甲烷的燃烧热指的是CH4燃烧生成液态H2O时放出的热
3、量；D项，反应中的H应为285.82 kJmol1。答案：B3(2019辽宁五校联考)下列示意图表示正确的是()A图A可表示：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H126.7 kJmol1反应的能量变化B图B表示C的燃烧热C实验环境温度为20 时，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，测量混合液温度，结果如图C(已知：V1V260 mL)D已知物质稳定性顺序：BAC，某反应由两步反应ABC构成，反应过程中的能量变化曲线如图D(E1、E3表示两反应的活化能)解析：图A中反应物的总能量比生成物的总能量高，为放热反应，而题给反应为吸热反应，A项错
4、误；C的燃烧热是指1 mol C完全燃烧生成CO2时的反应热，B项错误；H2SO4、NaOH溶液的物质的量浓度相等，当二者体积比为12时，二者恰好完全反应，放出的热量最多，混合液温度最高，此时H2SO4溶液为20 mL、NaOH溶液为40 mL，C项错误；物质稳定性：BAAC，故分步反应：AB为吸热反应，BC为放热反应，总反应AC为放热反应，D项正确。答案：D4(2019福州模拟)H2O2分解反应过程中能量变化如图所示，以下叙述正确的是()A1 mol H2O2(l)的键能总和比1 mol H2O(l)0.5 mol O2(g)的键能总和大(E2E1)B该反应是吸热过程C使用MnO2作催化剂，
5、E3将降低D2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)HE1E2解析：根据图示，该反应为放热反应，故反应物总键能小于生成物总键能，A、B项错误；使用MnO2作催化剂，可以降低活化能，C项正确；根据题图可得热化学方程式：H2O2(l)=H2O(l)O2(g)HE1E2，D项错误。答案：C5(2019广东粤西四校联考)已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1，Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H2，2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3。则H3与H1和H2间的关系正确的是()AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2 DH3H1H2解析：由盖斯定律可知，2，则H
6、3H12H2，故选A。答案：A6(2019河南豫北、豫南联考)HBr被O2氧化依次由如下、三步反应组成，1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量，其能量与反应过程曲线如图所示。()HBr(g)O2(g)=HOOBr(g)()HOOBr(g)HBr(g)=2HOBr(g)()HOBr(g)HBr(g)=H2O(g)Br2(g)下列说法正确的是()A三步反应均为放热反应B步骤()的反应速率最小CHOOBr比HBr和O2稳定D热化学方程式为4HBr(g)O2(g)=2H2O(g)2Br2(g)H12.67 kJmol1解析：放热反应的反应物总能量高于生成物的总能量，根据题图可知，第一
7、步反应为吸热反应，A项错误；步骤()为吸热反应，导致体系温度降低，反应速率减小，其余反应为放热反应，反应温度升高，反应速率增大，B项正确；HOOBr的总能量比HBr和O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C项错误；根据题意，1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量，则热化学方程式为4HBr(g)O2(g)=2H2O(g)2Br2(g)H50.68 kJmol1，D项错误。答案：B7(2019哈尔滨师大附中月考)已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应生成1 mol 正盐的H12.1 kJmol1；强酸、强碱的稀溶液反应的中和热H57.3 kJmol1。则HCN在水溶液中电离的
8、H等于()A69.4 kJmol1 B45.2 kJmol1C69.4 kJmol1 D45.2 kJmol1解析：由题意可写出热化学方程式：HCN(aq)OH(aq)=CN(aq)H2O(l)H12.1 kJmol1；H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，由可得HCN(aq)CN(aq)H(aq)H(12.1 kJmol1)(57.3 kJmol1)45.2 kJmol1，故D项正确。答案：D8(2019山西大学附中月考)根据键能数据估算CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)的反应热H为()化学键CHCFHFFF键能/(kJmol1)41448956515
9、5A485 kJmol1 B485 kJmol1C1 940 kJmol1 D1 940 kJmol1解析：H反应物的键能总和生成物的键能总和414 kJmol14155 kJmol14489 kJmol14565 kJmol141 940 kJmol1。答案：D二、非选择题9(2019大连模拟)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究特点。.已知：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJmol1H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184 kJmol1(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是_。(2)断开1 mol HO键所需能量为_k
10、J。.已知：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206.2 kJmol1CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247.4 kJmol1又知CH4的燃烧热为890.3 kJmol1。(3)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：_。(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_。(5)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是_，等物质的量的A、H2化学能较低的物质是_。解析：.(1)将题给两个反应依次编号
11、为、根据盖斯定律，由反应(2)可得：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H115.6 kJmol1(184 kJmol1)2483.6 kJmol1。(2)反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)发生过程中断裂2 mol HH键和1 mol O=O键，形成4 mol HO键，则2E(HH)E(O=O)4E(HO)483.6 kJmol1，E(HO) kJmol1462.9 kJmol1，即断开1 mol HO键所需能量为462.9 kJ。.(3)由CH4的燃烧热为890.3 kJmol1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJm
12、ol1。(4)根据盖斯定律，由2即可得到CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165.0 kJmol1。(5)观察图象信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量，故等物质的量时化学能较低的物质是氢气分子。答案：.(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1(2)462.9.(3)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1(4)CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165.0 kJm
13、ol1(5)H、O(或氢原子、氧原子)H210(2019豫南九校联考)根据信息书写下列热化学方程式。(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：已知AX3的熔点和沸点分别为93.6 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。(2)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(3)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容
14、器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式：_。(4)化学反应N23H22NH3的能量变化如图所示试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式：_。(5)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。解析：(1)室温时AX3为液态(l)，AX5为固态(s)。(2)根据碳原子守恒有：C2H5OH2CO22CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热
15、化学方程式。(3)1 mol N2完全反应放出的热量为 kJ4Q kJ，故N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJmol1。(4)根据箭头的指向可知a、b、c均为正值。(5)消耗1 mol NaBH4(s)放热38 kJ216 kJ。答案：(1)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJmol1(4)N2(g)3H2(g)2NH3(l)H2(abc) kJmol1(5)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)
16、H216 kJmol111(1)人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1 mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成_(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。2HCHO(g)O2(g)=2CO(g)2H2O(g)H_。(2)反应A(g)B(g)C(g)D(g)过程中的能量变化如图2所示，回答下列问题：该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，E2_。反应体系中
17、加入催化剂对反应热是否有影响？_(填“是”或“否”)，原因是_。(3)已知：若甲醇的燃烧热为H3，试用H1、H2、H3表示CO(g)2H2(g)CH3OH(l)的H_。若H1285.8 kJmol1，H2283.0 kJmol1，某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ能量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为_。(4)以CH4和H2O为原料，通过下列反应也可以制备甲醇。：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206.0 kJmol1：CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H129.0 kJmol1CH4(g)与H2O(g)反应生成CH
18、3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_。解析：(1)使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越大，生成HCHO的活化能最低。根据图表可知2HCHO(g)O2(g)=2CO(g)2H2O(g)中反应物能量高，生成物能量低，故该反应为放热反应，然后依据图中给出数据可得H(676158283)2 kJmol1470 kJmol1。(2)反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应。反应体系中加入催化剂，降低反应所需的活化能，所以E1、E2均减小，但H不变。(3)由反应 可得H2(g)O2(g)=H2O(l)H1，由反应可得CO2(g)=CO(g)
19、O2(g)H2，由甲醇的燃烧热可得CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3，将2可得目标热化学方程式，故H2H1H2H3。由H1、H2可知H2、CO的燃烧热分别为285.8 kJmol1、283.0 kJmol1，混合气体完全燃烧生成3.6 g液态水，n(H2O)0.2 mol，n(H2)0.2 mol，H2燃烧放出的热量Q0.2 mol285.8 kJmol157.16 kJ，则混合气体中CO燃烧放出的热量为113.74 kJ57.16 kJ56.58 kJ，则混合气体中n(CO)0.2 mol。(4)依据盖斯定律，得到：CH4(g)H2O(g)=CH3OH(g)H2(g)
20、H(206.0129.0) kJmol177 kJmol1。答案：(1)HCHO470 kJmol1(2)放热减小减小否反应物和生成物的能量差是不变的(3)2H1H2H311(4)CH4(g)H2O(g)=CH3OH(g)H2(g)H77 kJmol112(1)下图1是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式(H的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)：_。 图1(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应。已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g
21、)H92.4 kJmol1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，则2N2(g)6H2O(l)4NH3(g)3O2(g)H_。(3)臭氧可用于净化空气，饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：6Ag(s)O3(g)=3Ag2O(s)H235.8 kJmol1，已知：2Ag2O(s)=4Ag(s)O2(g)H62.2 kJmol1，则O3转化为O2的热化学方程式为_。(4)饮用水中的NO主要来自NH。已知在微生物的作用下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化如图2：图21 mol NH全部被氧化成NO的热化
22、学方程式为_。(5)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1，2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1，TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H141 kJmol1，则TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H_kJmol1。解析：(1)注意图示是表示生成1 mol NH3过程中能量变化。(2)由盖斯定律，23即得。(3)首先写出所求反应的化学方程式2O3(g)=3O2(g)，由盖斯定律前式2后式3即得。(4)首先写出NH (aq)2O2(g)= NO(aq)2H(aq)2H2O(l)，然后依据图象写出.NH (aq)O2(g)= NO(aq)2H(aq)H2O(l)H1273 kJmol1、.NO(aq)O2(g)= NO(aq)H173 kJmol1，即得。(5)对已知热化学方程式编号从前到后分别为、，2即可得所求方程式，所以H141 kJmol1(566 kJmol1)(393.5 kJmol1)280 kJmol1。答案：(1)N2 (g)3H2(g)2NH3(g)H2(Q1Q2)kJmol1(2)1 530 kJ mol1(3)2O3(g)=3O2(g)H285 kJmol1(4)NH (aq)2O2(g)= NO(aq)2H(aq)H2O(l)H346 kJmol1(5)80
