课时规范练20 化学反应的热效应一、选择题:本题共9小题,每小题只有一个选项符合题目要求。1.(2021江苏南通模拟)反应2N2H4(l)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1135.7kJ·mol-1可为火箭发射提供能量。下列有关该反应的说法正确的是( )A.反应消耗32gN2H4(l)放出1135.7kJ的能量B.反应物中所有化学键键能之和大于反应产物中所有化学键键能之和C.每生成18g水,反应中转移电子的物质的量为4molD.常温下该反应可自发进行2.(2021重庆三模)硫是一种重要的非金属元素,正交硫是硫稳定存在的唯一形式,单斜硫是硫的同素异形体之一。下列说法不正确的是( )已知:①S(正交,s)+O2(g)SO2(g) ΔH1=-296.83kJ·mol-1②S(单斜,s)+O2(g)SO2(g) ΔH2=-297.16kJ·mol-1③S(单斜,s)S(正交,s) ΔH3A.硫黄是一种黄色晶体,不溶于水B.正交硫比单斜硫稳定C.ΔH3=-0.66kJ·mol-1D.1molS(单斜,s)和1molO2(g)的总能量高于1molSO2(g)的能量3.(2021北京西城二模)碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)失水可得到Na2CO3·H2O(s)或Na2CO3(s),两个化学反应的能量变化示意图如下:下列说法正确的是( )A.ΔH1<0B.碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)失水不是化学变化C.Na2CO3·H2O(s)失水生成Na2CO3(s):ΔH=ΔH1-ΔH2D.向Na2CO3(s)中滴加几滴水,温度升高4.(2021山东日照二模)二氧化碳甲烷化可以缓解能源危机。CO2在催化剂的作用下与H2制备甲烷的反应机理如图所示。下列说法错误的是( )A.Ni属于d区元素,Cu属于ds区元素B.Ni和La2O3是该反应的催化剂,二者不能改变反应物的平衡转化率\nC.H2→2H·的过程吸收热量,使用恰当的催化剂可以使该过程放热D.该过程总反应的化学方程式为4H2+CO2CH4+2H2O5.已知室温下,将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。则下列能量转化关系的判断不正确的是( )A.ΔH1>0B.ΔH2>ΔH3C.ΔH3>ΔH1D.ΔH2=ΔH1+ΔH36.(2021河北邯郸三模)已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ):N≡N键为942、OO键为500、N—N键为154、O—H键为452.5,则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是( )A.194B.316C.391D.6587.(2021北京房山二模)我国学者研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应,计算机模拟单个CO分子在金催化剂表面的反应历程如图所示(其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注)。下列说法不正确的是( )A.催化剂能够改变反应历程B.H2O*转化为H*和OH*时需要吸收能量C.反应过程中,过渡态1比过渡态2更难达到D.总反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-0.72NAeV·mol-18.某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程,该历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。\n下列说法错误的是( )A.HAP能提高HCHO与O2的反应速率,但不影响平衡转化率B.HCHO在反应过程中,C原子杂化形式发生改变C.根据图示信息,CO2分子中的氧原子全部来自O2D.该反应可表示为HCHO+O2CO2+H2O9.(2021湖南衡阳二模)乙二醛(OHCCHO)与O2的反应历程中所涉的反应物(OHCCHO、O2)、过渡态、中间体及产物(OHCCOOH、HCOOH、HOOCCOOH)相对能量如图。下列说法错误的是( )A.乙二醛氧化历程中涉及极性键和非极性键的断裂B.乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸的反应均为放热反应C.乙二醛氧化历程中,若加入催化剂,能提高乙二醛的平衡转化率D.乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为反应物→TS1二、非选择题:本题共2小题。10.(2021浙江温州模拟)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,充分燃烧时生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。(1)在通常状况下,金刚石和石墨中 (填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的标准摩尔燃烧焓ΔH为 。 (2)12g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36g,该过程放出的热量为 。 (3)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ·mol-1、497kJ·mol-1,N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.0kJ·mol-1,则NO分子中化学键的键能为 kJ·mol-1。 (4)综合上述有关信息,请写出CO与NO反应的热化学方程式: 。 \n11.(1)(2019全国Ⅲ卷,28节选)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:CuCl2(s)CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=+83kJ·mol-1CuCl(s)+O2(g)CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20kJ·mol-1CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121kJ·mol-1则4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH= kJ·mol-1。 (2)(2019天津卷,10节选)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。回答下列问题:Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2,放出225kJ热量,该反应的热化学方程式为 。 Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1>0②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH2<0③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3反应③的ΔH3= (用ΔH1、ΔH2表示)。 参考答案课时规范练20 化学反应的热效应1.D 解析2N2H4(l)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1135.7kJ·mol-1表示2molN2H4(l)参与反应放热1135.7kJ,则反应消耗32g即1molN2H4(l),应放出567.85kJ的能量,A错误;反应热ΔH=反应物中所有化学键键能之和-反应产物中所有化学键键能之和,该反应的ΔH<0,故反应物中所有化学键键能之和小于反应产物中所有化学键键能之和,B错误;反应中,N2H4中N元素的化合价从-2价升高到0价,NO2中N元素的化合价从+4价降低到0价,则2molN2H4和2molNO2反应生成4mol水时转移8mol电子,则每生成18g即1mol水时,反应中应转移电子的物质的量为2mol,C错误;该反应是一个放热、熵增的反应,在任何温度下均可以自发进行,D正确。2.C 解析硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体,质脆,不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳,A正确;依据热化学方程式可知,正交硫燃烧放出的热量较少,说明正交硫能量低于单斜硫,所以正交硫稳定,B正确;根据盖斯定律②-①得到热化学方程式:S(单斜,s)S(正交,s) ΔH3=-0.33kJ·mol-1,C错误;单斜硫与氧气反应生成二氧化硫的焓变小于零,为放热反应,所以1molS(单斜,s)和1molO2(g)的总能量高于1molSO2(g)的能量,D正确。\n3.D 解析从题图1可看出反应物能量低,反应产物能量高,是吸热反应,ΔH1>0,A错误;失水过程有新物质生成,是化学变化,B错误;由题图1得①Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g) ΔH1,由题图2得②Na2CO3·10H2O(s)Na2CO3(s)+10H2O(g) ΔH2,②-①得Na2CO3·H2O(s)Na2CO3(s)+H2O(g) ΔH=ΔH2-ΔH1,C错误;碳酸钠溶于水是典型的放热过程,向Na2CO3(s)中滴加几滴水,温度会升高,D正确。4.C 解析Ni的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,属于d区元素,Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,属于ds区元素,故A正确;由图可知反应前有Ni和La2O3,反应后还有Ni和La2O3,则该循环中Ni和La2O3是该反应的催化剂,催化剂改变活化能,改变反应速率,但不能改变转化率,故B正确;H2→2H·为断键的过程,该过程为吸热过程,催化剂可以降低反应的活化能,但不能改变该反应的热效应,故C错误;CO2在催化剂的作用下与H2制备甲烷,该反应的总反应方程式为4H2+CO2CH4+2H2O,故D正确。5.C 解析将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,说明是吸热过程,ΔH2>0,将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,说明是放热过程,ΔH3<0,根据盖斯定律可知,ΔH2=ΔH1+ΔH3,则ΔH1>0,则C项符合题意。6.C 解析依据图像分析,反应为N2H4+O2N2+2H2O,反应的焓变ΔH=-534kJ·mol-1,反应的焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-反应产物形成化学键放出的能量,断裂化学键吸收的能量为2752kJ·mol-1-534kJ·mol-1=2218kJ·mol-1,设断裂1molN—H键吸收的能量为xkJ,则4x+154+500=2218,解得:x=391。7.C 解析由反应历程图可知:在过渡态中,催化剂能够改变反应过程中的相对能量,改变的是反应的历程,但是反应物和最终反应产物不会改变,A正确;CO*+H2O(g)+H2O*的相对能量为-0.32eV;CO*+H2O(g)+H*+OH*的相对能量为1.25eV,所以H2O*转化为H*和OH*时需要吸收能量,B正确;反应过程中生成过渡态1的能垒(1.91eV)比过渡态2的能垒(2.02eV)小,所以过渡态1易达到,C错误;0.72eV为单个CO分子反应时放出的能量,则1molCO发生反应放出0.72NAeV的能量,总反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-0.72NAeV·mol-1,D正确。8.C 解析从题干信息和示意图可知,HAP为反应的催化剂,可以加快化学反应速率,但不影响平衡转化率,A项正确;反应物HCHO中C原子为sp2杂化,反应产物CO2中C原子为sp杂化,B项正确;从示意图可以看出来,二氧化碳中只有1个氧原子来自于氧气,另外1个氧原子来自甲醛,C项错误;根据历程示意图,甲醛和O2在HAP催化下生成了CO2和H2O,D项正确。9.C 解析乙二醛氧化历程中,涉及反应物O2中的OO非极性键及乙二醛中C—H极性键的断裂,A正确;乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸时,反应产物的总能量都小于反应物的总能量,发生反应放出热量,因此这些反应均为放热反应,B正确;催化剂只能改变反应途径,降低反应的活化能,但不改变化学平衡状态,因此催化剂不能提高乙二醛的平衡转化率,C错误;乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为活化能最大的步骤,反应物→TS1的活化能最高,速率最慢,所以乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为反应物→TS1,D正确。10.答案(1)石墨 -393.5kJ·mol-1 (2)252.0kJ (3)631.5(4)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0kJ·mol-1解析(1)由题图知石墨的能量比金刚石的低,所以石墨比金刚石更稳定;石墨的标准\n摩尔燃烧焓ΔH=ΔH3+ΔH2=-110.5kJ·mol-1+(-283.0kJ·mol-1)=-393.5kJ·mol-1。(2)36g气体为CO和CO2的混合气体,则n(CO)×28g·mol-1+n(CO2)×44g·mol-1=36g,n(CO)+n(CO2)=1mol,所以n(CO)=n(CO2)=0.5mol,放出的热量为110.5kJ·mol-1×0.5mol+393.5kJ·mol-1×0.5mol=252.0kJ。(3)设NO分子中化学键的键能为x,则946kJ·mol-1+497kJ·mol-1-2x=+180.0kJ·mol-1,x=631.5kJ·mol-1。(4)由题图知2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1,将该式减去N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.0kJ·mol-1得:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0kJ·mol-1。11.答案(1)-116(2)Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=-225kJ·mol-1Ⅱ.ΔH2-ΔH1解析(1)由盖斯定律可知,将题给催化过程的三个反应直接相加可得:2HCl(g)+O2(g)Cl2(g)+H2O(g)ΔH'=(+83-20-121)kJ·mol-1=-58kJ·mol-1,则ΔH=2ΔH'=-116kJ·mol-1。(2)Ⅰ.首先书写反应的化学方程式:Si+3HClSiHCl3+H2,然后加上状态和焓变得热化学方程式:Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-225kJ·mol-1。Ⅱ.根据盖斯定律:反应②-反应①可得反应③,则ΔH3=ΔH2-ΔH1。
