高考化学二轮巩固练习：化学反应与能量变化

化学反应与能量变化 一、选择题 1．已知：HCN(aq)与 NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；HCl(aq)与 NaOH(aq)反应的 ΔΗ＝－55.6 kJ·mol－1。 则 HCN 在水溶液中电离的ΔH 等于( ) A．－67.7 kJ·mol－1 B．－43.5 kJ·mol－1 C．＋43.5 kJ·mol－1 D．＋67.7 kJ·mol－1 2．肼(N2H4)在不同条件下的分解产物不同，200 ℃时，在 Cu 表面分解的机理如图甲。已 知 200 ℃时，反应Ⅰ：3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g) ΔH1＝－32.9 kJ·mol － 1，反应Ⅱ： N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g) ΔH2＝－41.8 kJ·mol－1，下列说法不正确的是( ) A．图甲所示过程①、②都是放热反应 B．反应Ⅱ的能量变化如图乙所示 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 D．200 ℃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) ΔH＝ ＋50.7 kJ·mol－1 3．下列叙述或书写正确的是( ) A．H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1，则相同条件下，2 mol HF 气体的能量大 于 1 mol 氢气和 1 mol 氟气的能量之和 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热大于 241.8 kJ·mol－1 C．含 20.0 g NaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出 28.7 kJ 的热量，则表示该中和反应 的热化学方程式为 NaOH＋HCl===NaCl＋H2O ΔH＝－57.4 kJ·mol－1 D．500 ℃、30 MPa 时，发生反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1，在此 条件下将 1.5 mol H2 和过量 N2 充分反应，放出热量 19.3 kJ 4．如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为 NaCl 和酚酞的混合溶液浸湿的滤纸，离 子交换膜只允许 Na＋通过，电池充电、放电的化学方程式为 2Na2S2＋NaBr3 放电 充电 Na2S4 ＋3NaBr。闭合开关 K 时，b 电极附近先变红色。下列说法正确的是( ) A．电池充电时，电极 B 连接直流电源的正极 B．电池放电过程中 Na＋从左到右通过离子交换膜 C．闭合开关 K 后，b 电极附近的 pH 变小 D．当 b 电极上析出气体 1120 mL(标准状况)时，有 0.1 mol Na＋通过离子交换膜 5．CH4 超干重整 CO2 技术可得到富含 CO 的气体，用于生产多种化工产品。该技术中的化 学反应为：CH4(g)+3CO2(g) 2H2O(g)+4CO(g) ΔH=+330kJ/mol （1）下图表示初始投料比 n(CH4)∶n(CO2)为 1∶3 或 1∶4，CH4 的转化率在不同温度 （T1、T2）下与压强的关系。[注：投料比用 a1、a2 表示] ①a2=__________。 ②判断 T1 的 T2 的大小关系，并说明理由：__________。 （2）CH4 超干重整 CO2 的催化转化原理示意图如下： ①过程Ⅰ，生成 1mol H2 时吸收 123.5kJ 热量，其热化学方程式是__________。 ②过程Ⅱ，实现了含氢物种与含碳物种的分离。生成 H2O(g)的化学方程式是__________。 ③假设过程Ⅰ和过程Ⅱ中的各步均转化完全，下列说法正确的是__________。（填序号） a．过程Ⅰ和过程Ⅱ中发生了氧化还原反应 b．过程Ⅱ中使用的催化剂为 Fe3O4 和 CaCO3 c．若过程Ⅰ投料     4 2 1n CH n CO  ，可导致过程Ⅱ中催化剂失效 6．某实验小组用 0.50mol·L−1 NaOH 溶液和 0.50mol·L−1 硫酸溶液进行中和热的测定。 Ⅰ．配制 0.50mol·L−1 NaOH 溶液 (1)若实验中大约要使用 470mL NaOH 溶液，至少需要称量 NaOH 固体____g。 (2)从图中选择称量 NaOH 固体所需要的仪器是(填字母)：____。 名称 托盘天平(带砝码) 小烧杯 坩埚钳 玻璃棒 药匙 量筒 仪器 序号 a b c d e f Ⅱ．测定中和热 (1)实验桌上备有烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、盐酸、NaOH 溶液，尚缺少的实验玻璃用品是____。 (2)取 50mL NaOH 溶液和 30mL 硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。 ①请填写下表中的空白： 实验次 数 起始温度 t1/℃ 终止温度 t2/℃ 温度差平均值(t2- t1)/℃H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 30.1 ___ 2 27.0 27.4 27.2 33.3 3 25.9 25.9 25.9 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 ②近似认为 0.50mol·L−1 NaOH 溶液和 0.50mol/L 硫酸溶液的密度都是 1g/cm3，中和后生成 溶液的比热容 c=4.18J/(g·℃)。则中和热ΔH=______(取小数点后一位)。 ③上述实验数值结果与 57.3kJ·mol−1 有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)____。 A．实验装置保温、隔热效果差 B．量取 NaOH 溶液的体积时仰视读数 C．分多次把 NaOH 溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 D．用温度计测定 NaOH 溶液起始温度后直接测定 H2SO4 溶液的温度 7．科学家用 X 射线激光技术观察到 CO 与 O 在催化剂表面形成化学键的过程。其反应过 程的示意图如图，下列说法正确的是 A．CO 和 O 生成 CO2 是吸热反应 B．在该过程中，CO 断键形成 C 和 O C．CO 和 O 生成了具有非极性共价键的 CO2 D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示 CO 与 O 反应的过程 8．MgCO3 和 CaCO3 的能量关系如图所示(M=Ca、Mg)： M2+(g)+CO2−3 (g)――→ΔH2 M2+(g)+O2−(g)+CO2(g) ――→ΔH 已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是（ ） A．ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0 B．ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)＞0 C．ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO) D．对于 MgCO3 和 CaCO3，ΔH1+ΔH2＞ΔH3 9．已知 H2(g) 、C2H4(g)和 C2H5OH(1)的燃烧热分别是-285.8kJ·mol−1-1411.0kJ·mol−1 和- 1366.8kJ·mol−1，则由 C2H4(g)和 H2O(l)反应生成 C2H5OH(l)的ΔH 为（ ） A．-44.2kJ·mol−1 B．+44.2kJ·mol−1 C．-330kJ·mol−1 D．+330kJ·mol− 1 10．关于如图所示转化关系(X 代表卤素),下列说法不正确．．．的是( )。 A.2H(g)+2X(g) 2HX(g) ΔH3 0 B.ΔH1+ΔH5=0 C.ΔH2+ΔH3+ΔH4=ΔH6 D.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0 12．一种直接铁燃料电池(电池反应为 3Fe+2O2 Fe3O4)的装置如图所示,下列说法正确的 是( )。 A.Fe 极为电池正极 B.KOH 溶液为电池的电解质溶液 C.电子由多孔碳极沿导线流向 Fe 极 D.每 5.6 g Fe 参与反应,导线中流过 1.204×1023 个 e- 二、解答题 13．已知在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成 1 mol 水时的反应热叫作中和热。现利用 如图装置进行中和热的测定，请回答下列问题： (1)该图中有两处未画出，它们是______________、_______________。 (2)做一次完整的中和热测定实验，温度计需使用________次。 (3)把温度为 15.0 ℃，浓度为 0.5 mol·L－1 的酸溶液和 0.55 mol·L－1 的碱溶液各 50 mL 混合 (溶液密度均为 1 g·mL－1)，生成溶液的比热容 c＝4.18 J·g－1· ℃－1，轻轻搅动，测得酸碱 混合液的温度变化数据如下： 反应物 起始温度 t1/℃ 终止温度 t2/℃ 中和热 HCl＋NaOH 15.0 18.4 ΔH1 HCl＋NH3·H2O 15.0 18.1 ΔH2 ① 试 计 算 上 述 两 组 实 验 测 出 的 中 和 热 ΔH1 ＝ __________________ ， Δ H2 ＝ __________________。 ②两组实验结果差异的原因是__________________________。 ③写出 HCl＋NH3·H2O 的热化学方程式：_____________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________。 14．按要求回答下列问题 (1)已知在常温常压下：①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ∆H=-1275.6kJ·mol−1 ②H2O(l)=H2O(g) ∆H=+44.0kJ·mol−1 写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式___________ ________________。 (2)已知：CH3OH(g)+ 1 2 O2(g) CO2(g)+2H2(g) ∆H1=-192.9kJ·mol−1 H2(g)+ 1 2 O2(g) H2O(g) ∆H2=-120.9kJ·mol−1 则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变∆H3________________。 (3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5－CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的 方 法 制 取 苯 乙 烯 (C6H5—CH=CH2) 的 反 应 方 程 式 为 ： C6H5 － CH2CH3(g) C6H5 － CH=CH2(g)+H2(g) ∆H1 已知：3C2H2(g) C6H6(g) ∆H2；C6H6(g)+C2H4(g) C6H5—CH2CH3(g) ∆H3 则反应 3C2H2(g)+C2H4(g) C6H5—CH2CH3(g) +H2(g)的∆H=________。 (4)氨的合成是最重要的化工生产之一。工业上合成氨用的 H2 有多种制取的方法： ①用焦炭跟水反应： 2 2C(s)+H O(g) CO(g)+H (g) 高温 ； ②用天然气跟水蒸气反应： 4 2 2CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g) 催化剂 高温 已知有关反应的能量变 化如图所示，则方法②中反应的∆H=________。 参考答案 一、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 C A B D C A D C A C D B 二、解答题 13．(1)环形玻璃搅拌棒 烧杯上方的泡沫塑料盖 (2)3 (3)①－56.8 kJ·mol－1 －51.8 kJ·mol－1 ②NH3·H2O 是弱碱，在中和过程中 NH3·H2O 发生电离，要吸热，因而总体放热较少 ③HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－51.8 kJ·mol－1 解析 本题主要考查中和热的测定实验及有关热化学方程式的书写。(2)实验前，分别测定 酸、碱的温度，实验中测定混合液的最高温度，共计 3 次。(3)①根据题目给出的酸、碱的 物质的量，酸为 0.025 mol，碱为 0.027 5 mol，碱是过量的，应根据酸的量进行计算，即反 应生成了 0.025 mol H2O。根据实验数据算出生成 1 mol H2O 所放出的热量，即得出两组实 验 测出 的中 和热 数 值：ΔH1 ＝ －[4.18×(50 ＋50)×(18.4－15.0)×10 － 3]÷0.025＝ －56.8 kJ·mol－1，ΔH2＝－[4.18×(50＋50)×(18.1－15.0)×10－3]÷0.025＝－51.8 kJ·mol－1。 14．（1）CH3OH(l)+ 3 2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔΗ=-725.8kJ·mol−1 （2）-72.0kJ·mol−1 （3）ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3 （4）(a+3b-c)kJ·mol－1 【解析】(1)①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔΗ=-1275.6kJ·mol−1；②H2O(l)=H2O (g) ΔΗ=+44.0kJ·mol−1，根据盖斯定律，①× 1 2 -②×2 得 CH3OH(l)+ 3 2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔΗ=-725.8kJ·mol−1；答案：CH3OH(l)+ 3 2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔΗ=-725.8kJ·mol−1；(2)根 据盖斯定律和已知方程式，可得甲醇和水蒸气催化重整的方程式=①-②，所以焓变 ΔΗ3=ΔΗ1-ΔΗ2=-192.9kJ/mol+120.9kJ/mol=-72.0kJ/mol；答案：-72.0kJ·mol−1；(3)根据盖斯定 律，将已知三个热化学方程式相加即得所求方程式，所求热效应也等于三式的热效应相 加，所以ΔΗ=ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3；答案：ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3；(4)由图知 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔΗ=-a kJ/mol；① H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g） ΔΗ=-b kJ/mol；② CH4(g)+2O2(g)=2H2O(g)+CO2(g) ΔΗ=-c kJ/mol；③ 根据盖斯定律得方法②中反应的ΔΗ=③-①-②×3=-c-(-a)-(-b)×3=（a+3b-c）kJ/mol；答案： (a+3b-c)kJ·mol−1