2018版高考化学大一轮专题复习课时作业：化学反应与能量（有答案）

 第14讲　化学反应与能量
　　　　　　　　　　　
教材习题回扣
1．(必修2 P37－6)下列说法中，错误的是(　　)。
A．化学反应必然伴随发生能量变化
B．化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的
C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
D．能量变化是化学反应的基本特征之一
2．(必修2 P37－7改编)金刚石和石墨是由碳元素组成的两种结构不同的单质(同素异形体)。在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的热能。据此，试判断在100 kPa压强下，下列结论正确的是(　　)。
A．石墨比金刚石稳定
B．金刚石比石墨稳定
C．1 mol石墨比1 mol金刚石的总能量高
D．1 mol石墨与1 mol金刚石的总能量一样高
3．(必修2 P37－4)下列反应中，属于放热反应的是__________________(填序号，下同)，属于吸热反应的是________。
①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)；②燃烧木炭取暖；③炸药爆炸；④酸与碱的中和反应；⑤生石灰与水作用制熟石灰；⑥食物因氧化而腐败。
4．(选修4 P6－4)根据下图所示变化，写出反应的热化学方程式。
 
(1)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
能力提升训练
一、单项选择题
1．(2015年湖南岳阳模拟)下列有关热化学方程式的叙述正确的是(　　)。
A．2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－a kJ•mol－1，则中和热为a2 kJ•mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1＝－a kJ•mol－1，则氢气燃烧热为a kJ•mol－1
C．反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应必须加热才能发生
D．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－a kJ•mol－1，则将14 g N2(g)和足量H2置于一密闭容器中，充分反应后放出0.5a kJ的热量
2．(2015年河南郑州质检)某化学反应的能量变化如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)。
 
A．该反应的反应热ΔH＝E2－E1
B．a、b分别对应有催化剂和无催化剂的能量变化
C．催化剂能降低反应的活化能
D．催化剂能改变反应的焓变
3．(2016届贵州贵阳摸底)一些烷烃的标准燃烧热如下表：
化合物 标准燃烧热ΔH/(kJ•mol－1) 化合物 标准燃烧热ΔH/(kJ•mol－1)
甲烷 －891.0 正丁烷 －2878.0
乙烷 －1560.8 异丁烷 －2869.6
丙烷 －2221.5 2­甲基丁烷 －3531.3
下列说法正确的是(　　)。
A．热稳定性：正丁烷＞异丁烷
B．正戊烷的标准燃烧热大约为：ΔH＝－3540 kJ•mol－1
C．乙烷燃烧的热化学方程式为：2C2H6(g)＋7O2(g)―→4CO2(g)＋6H2O(g)＋1560.8 kJ•
mol－1
D．在101 kPa下，甲烷的热值是891.0 kJ•g－1
4．(2015年重庆模拟)向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 mol•L－1 Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol•L－1 HCl溶液时，放出的热量为2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为(　　)。
A．Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－2.92 kJ•mol－1
B．Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－0.72 kJ•mol－1
C．Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－73 kJ•mol－1
D．Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－18 kJ•mol－1
5．(2016届湖南岳阳平江一中期中)下列热化学方程式书写正确的是(　　)。
A．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝＋393.5 kJ•mol－1
B．2SO2＋O2===2SO3　ΔH＝－196.6 kJ•mol－1
C．H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ•mol－1　
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ
6．已知：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH2
4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH3
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH4
2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)。
A．ΔH1>0，ΔH2>0  B．ΔH3>0，ΔH4>0
C．ΔH2＝ΔH4＋ΔH5  D．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
7．(2016届安徽皖江联考)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。下列说法正确的是(　　)。
 
A．加入催化剂，减小了反应的热效应
B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．H2O2分解的热化学方程式：H2O2===H2O＋12O2　ΔH<0
二、非选择题
8．(1)(2015年福建卷节选)已知：
①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1344.1 kJ•mol－1
②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝＋1169.2 kJ•mol－1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为______________________________
__________________________________________。
(2)(2015年江苏卷节选)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：
①NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)　ΔH1＝－200.9 kJ•mol－1
②NO(g)＋12O2(g)===NO2(g)　ΔH2＝－58.2 kJ•mol－1
则反应3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝____kJ•mol－1
(3)(2015年山东卷节选)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时，该反应的热化学方程式为______________________________________________。
已知温度为T时：①CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH1＝＋165 kJ•mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41 kJ•mol－1
9．(1)有关研究需要得到反应C3H8(g)===3C(石墨，s)＋4H2(g)的ΔH，但测定实验难进行。设计下图可计算得到：
 
①ΔH______0(填“>”“<”或“＝”)。
②ΔH＝____________________(用图中其他反应的反应热表示)。
(2)已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图。若在a MPa和500 ℃时，2 mol H2和1 mol CO2在某密闭容器中反应达到平衡，此过程中容器与外界的热交换总量为0.3Q kJ，请补充完整热化学方程式：CO2转化为二甲醚的反应为：2CO2(g)＋6H2(g)  CH3OCH3(g)＋3______(g)　ΔH＝________。
 
10．(2015年四川模拟)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：
(Ⅰ)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋247.3 kJ•mol－1
(Ⅱ)CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
ΔH2＝－90.1 kJ•mol－1
(Ⅲ)2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)
ΔH3＝－566.0 kJ•mol－1
(1)用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为______________________________
__________________________________________。
(2)某温度下，向4 L恒容密闭容器中通入6 mol CO2和6 mol CH4，发生反应(Ⅰ)，平衡体系中各组分的体积分数均为14，则此温度下该反应的平衡常数K＝________，CH4的转化率为________。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为CH3OH(g)＋CO(g) HCOOCH3(g)　ΔH4＝－29.1 kJ•mol－1。科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如图甲、乙所示：
         
            甲                       乙                    丙

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是__________(填“3.5×106 Pa”“4.0×106 Pa”或“5.0×106 Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80 ℃，其理由是________________________________
______________________________。
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图丙所示：
①通入a气体的电极是电池的______(填“正”或“负”)极，其电极反应式为______________________________________。
②常温下，用此电池以惰性电极电解0.5 L饱和食盐水(足量)，若两极共生成气体1.12 L(已折算为标准状况下的体积)，则电解后溶液的pH为______(忽略溶液的体积变化)。
第14讲　化学反应与能量
【教材习题回扣】
1．C　2.A
3．②③④⑤⑥　①
4．(1)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝－41 kJ•mol－1
(2)CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH＝＋41 kJ•mol－1
【能力提升训练】
1．A　解析：根据中和热的定义为稀的强酸和强碱中和生成1 mol水放出的热量，2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－a kJ•mol－1，则中和热为a2 kJ•mol－1，A正确；燃烧热是指完全燃烧1 mol物质生成最稳定氧化物所放出的热量，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH1＝－a kJ•mol－1，则氢气燃烧热为a2 kJ•mol－1，B错误；反应物的总能量低于生成物的总能量时，为吸热反应，吸热反应的发生不一定需要加热，如氯化铵和氢氧化钡晶体的反应，C错误；可逆反应的反应物不能完全转化为生成物，将14 g N2(g)和足量H2置于一密闭容器中，充分反应放出的热量小于0.5a kJ，D错误。
2．C　解析：本题考查能量变化，意在考查考生对图象的识别及解释的能力。由能量变化图可知，该反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；图示曲线中a代表无催化剂的能量变化，b代表有催化剂的能量变化，B项错误；催化剂不能改变反应的焓变，能降低反应的活化能，故C项正确，D项错误。
3．B　解析：由表格中的数据可知，异丁烷的燃烧热比正丁烷的燃烧热小，则异丁烷的能量低，即热稳定性：正丁烷＜异丁烷，A错误；正戊烷和2­甲基丁烷互为同分异构体，由表格中正丁烷、异丁烷的燃烧热比较可知，则互为同分异构体的化合物，支链多的燃烧热小，则正丁烷的燃烧热大于2­甲基丁烷，即正戊烷的燃烧热大约为3540 kJ•mol－1，B正确；根据乙烷燃烧热的含义：完全燃烧1 mol乙烷生成二氧化碳和液态水时会放出1560.8 kJ的热量，所以热化学方程式为2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－3121.6 kJ•mol－1，C错误；燃料的热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，在101 kPa下，甲烷的热值是116×891.0 kJ•g－1，D错误。
4．D　解析：100 mL 0.4 mol•L－1 Ba(OH)2的物质的量为0.04 mol，向H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 mol•L－1 Ba(OH)2溶液反应涉及的离子方程式有Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)；100 mL 0.4 mol•L－1 HCl的物质的量为0.04 mol，反应涉及的离子方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，根据放出的热量为2.2 kJ，可知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－2.2 kJ0.04 mol＝－55 kJ•mol－1，设Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)　ΔH＝－Q kJ•mol－1，则0.04Q＋0.08 mol×55 kJ•mol－1＝5.12 kJ，解得Q＝18，所以Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)　ΔH＝－18 kJ•mol－1。
5．C　解析：燃烧反应是放热反应，ΔH＜0，所以热化学方程式为：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ•mol－1，A错误；热化学方程式需要标注物质的聚集状态，所以热化学方程式为：2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ•mol－1，B错误；C选项的反应热化学方程式符合要求， C正确；反应的焓变单位是kJ•mol－1，所以热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ•mol－1，D错误。
6．D　解析：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)属于放热反应，故ΔH1<0。H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)属于放热反应，故ΔH2<0。4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)属于放热反应，故ΔH3<0。N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)属于放热反应，故ΔH4<0，故A、B错误；根据盖斯定律，ΔH2＝(ΔH4＋ΔH5)×13，故C错误；根据盖斯定律，ΔH3＝ΔH1－2ΔH2，故D正确。
7．C　解析：加入催化剂不改变反应的热效应，选项A不正确；催化剂不改变平衡的移动，故不改变反应物的转化率，选项B不正确；此反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，选项C正确；热化学方程式书写时要注明反应物和生成物的状态，选项D不正确。
8．(1)Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ•mol－1
(2)－317.3
(3)CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)
ΔH＝－206 kJ•mol－1
解析：(1)根据盖斯定律由①－②可得：Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝＋174.9 kJ•mol－1。(2)根据盖斯定律由①＋②×2可得3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2×2＝－317.3 kJ•mol－1。(3)根据盖斯定律由②－①可得CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－206 kJ•mol－1。
9．(1)①>　②ΔH1－ΔH2－ΔH3
(2)H2O　－Q kJ•mol－1
解析：(1)读图可见反应吸热，ΔH>0；读图可见－ΔH＋ΔH1＝ΔH2＋ΔH3。(2)读图可见当500 ℃、n(H2)/n(CO2)＝2时，CO2的转化率为60%，放热0.3Q kJ，则当生成2 mol CO2时放热Q kJ。
10．(1)2CH4(g)＋O2(g) 2CH3OH(g)
ΔH＝－251.6 kJ•mol－1
(2)1　33.3%
(3)①4.0×106 Pa　②高于80 ℃时，温度对反应速率影响较小，且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低
(4)①负　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　②13