2.1化学键与化学反应中能量变化的关系（1）1、下列说法不正确的是（）A．电解池是将电能转化成化学能的装置B．化学键断裂时吸收能量，形成时放出能量C．增大反应物的浓度，可增加单位体积内活化分子数，从而使反应速率增大D．含0．1molH2SO4的浓硫酸与含0．2molNaOH的溶液混合；放出的热量即为中和热【答案】D2、以NA代表阿伏加德罗常数，关于热化学方程式：△H=－890kJ／mol，下列说法中正确的是（）A．有4NA个电子转移时，放出890kJ的能量B．有NA个C—H共价键断裂时，放出890kJ的能量C．有2NA个水分子生成且水为液体时，放出890kJ的能量D．有NA个C、O间的共用电子对生成时，放出890kJ的能量【答案】C3、已知一定条件下断裂或生成某些化学键的能量关系如下表：对于反应：H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g），下列说法正确的是（）A．该反应的反应热△H>0B．生成1molHC1时反应放热431kJC．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更牢固D．相同条件下，氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量【答案】C4、下列说法中，不正确的是（）A.若形成化学键释放的能量大于断裂化学键所吸收的能量，则是放热反应B.若反应物的总能量大于生成物的总能量，则是放热反应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.化学反应必然伴随着能量的变化和化学键的变化【答案】C5、已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143kJ，18g水蒸气变成液态水放出44kJ的热量。其它相关数据如下表：O=O(g)H-H(g)H-O(g)1mol化学键断裂时需要吸收的能量/kJ496X463则表中X为（ ）A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ【答案】C10\n6、碘与氢气反应的热化学方程式是①I2(g)+H2(g)2HI(g)？H=－9.48kJ·mol－1②I2(s)+H2(g)2HI(g)？H=+26.48kJ·mol－1下列说法正确的是（ ）A．①的产物比②的产物稳定B．I2(s)=I2(g)？H=+17.00kJ·mol－1C．②的反应物总能量比①的反应物总能量低D．1molI2(g)中通入1molH2(g)，发生反应时放热9.48kJ【答案】C7、SF6是一种优良的气体绝缘材料，分子结构中只存在S—F键。发生反应的热化学方程式为：S(s)＋3F2(g)=SF6(g)ΔH=―1220kJ/mol。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F键需吸收的能量为160kJ，则断裂1molS—F键需吸收的能量为A．330kJB．276.67kJC．130kJD．76.67kJ【答案】A8、SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中存在S-F键。已知S8(s)的分子结构模型（如图），断裂1molS—S、1molF—F、1moS—F键需吸收的能量分别为280kJ、160kJ、330kJ.则：的反应热ΔH为（）A．-1780kJ·mol－1B．-1220kJ·mol－1C．-450kJ·mol－1D．+430kJ·mol－1【答案】B9、CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3kJ·mol－1，②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1，③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5kJ·mol－1。(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量________(填“＞”“＜”或“＝”)890.3kJ。(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4＋CO2===2CO＋2H2，1gCH4完全反应可释放15.46kJ的热量，则：①图4－3能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。10\n图4－3图4－4②若将物质的量均为1mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随着时间的变化如图4－4所示，则CH4的转化率为________。(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出，C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝________。(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是________(填字母)。A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料【答案】(1)＝ (2)①D ②63% (3)－74.8kJ·mol－1 (4)C【解析】(1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，故甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3kJ。(2)①1gCH4完全反应释放15.46kJ的热量，则1molCH4完全反应放出热量为247.36kJ，故D图符合题意；②CH4的转化率＝×100%≈63%。(3)②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－74.8kJ·mol－1。(4)已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3kJ·mol－1，则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热，故A项不正确；使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应，常温下不能发生，故B项不正确；利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的，C项正确；将固态碳合成为C60，以C60作为燃料，极不经济合算，故D项不正确。10、根据化学反应的实质是旧化学键断裂、新化学键形成这一观点，下列变化不属于化学反应的是（）A．P2O5溶于水B．O2转变成O3C．加热NH4HCO3D．蔗糖溶于水10\n【答案】D11、下列说法正确是（）A．由H原子形成1molH-H键要吸收热量B．N2性质非常稳定,是因为N2分子中含有氮氮叁键，要破坏氮氮叁键需吸收更多的能量C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成H2O时所释放的热量称为中和热D．凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应【答案】B12、下列叙述不正确的是（）A．干冰变为二氧化碳气体，需吸收能量，是因为共价键被破坏B．碳酸氢铵是典型离子化合物，其受热分解产生氨气不仅破坏离子键还破坏了共价键C．化学反应是吸热还是放热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D．共价化合物中一定只含共价键【答案】A13、已知热化学方程式：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98.32kJ·mol-1，在容器中充入2molSO2和1molO2充分反应，最终放出的热量为（）A.196.64kJB.196.64kJC.＜196.64kJD.＞196.64kJ【答案】C14、已知反应H2+I2==2HI，在一定条件下的数据如下，根据数据判断该反应是（）化学键H—HI—IH—I断开时吸收的能量或形成时放出的能量（kJ/mol）436151299A．放热反应B．吸热反应C．没有热量变化D．无法判断【答案】A15、氢气可以在氧气中燃烧。在该反应中：断裂1molH—H键消耗的能量为Q1kJ，断裂1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH—O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中，正确的是（）A．2Q1+Q2＞Q3B．Q1+Q2＞2Q3C．2Q1+Q2＜4Q3D．2Q1+Q2＜2Q3【答案】C16、下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量（kJ）．物质Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量（kJ）243193151432366298436根据上述数据回答（1）～（4）题：（1）下列物质本身具有的能量最低的是A．H2B．Cl2C．Br2D．I2（2）X2+H2=2HX（X代表Cl、Br、I）的反应是反应（填“吸热”或“放热”）（3）相同条件下，X2（X代表Cl、Br、I）分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是（填写分子式）．（4）若无上表中的数据，你能正确回答出问题（3）吗？．你的根据是．10\n【答案】（1）A；（2）放热；（3）氯气；（4）能；生成物越稳定，放出的热量越多，在这几种HX中，HCl最稳定．【解析】（1）根据表中数据可知，破坏1mol氢气中的化学键所消耗的能量最高，则说明氢气最稳定，具有的能量最低，故选：A；（2）根据反应X2+H2═2HX，可以计算新键生成释放的热量均大于旧键断裂吸收的热量，所以X2+H2═2HX的反应是放热反应，故答案为：放热；（3）根据表中数据可知，破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量越高，生成物越稳定，发生该反应放出的热量越多，故答案为：氯气；（4）生成物越稳定，放出的热量越多，在这几种HX中，同主族元素从上到下元素的氢化物的稳定性逐渐减弱，所以HCl最稳定，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是氯气，故答案为：能；生成物越稳定，放出的热量越多，在这几种HX中，HCl最稳定．17、已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8kJ·mol－1、283.0kJ·mol－1和726.5kJ·mol－1。请回答下列问题。(1)用太阳能分解5mol液态水消耗的能量是________kJ。(2)液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为________________________________。(3)在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为__________________________。理想状态下，该燃料电池消耗2mol甲醇所能产生的最大电能为1404.2kJ，则该燃料电池的理论效率为________。(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)【答案】(1)1429(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－443.5kJ·mol－1(3)O2＋4e－＋4H＋===2H2O 96.6%【解析】(1)根据能量守恒定律可知分解5mol液态水消耗的能量与生成5mol液态水放出的能量相等，285.8kJ·mol－1×5mol＝1429kJ。(2)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0kJ·mol－1①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1453.0kJ·mol－1②根据盖斯定律(②－①)÷2得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－443.5kJ·mol－1。(3)甲醇燃料电池的正极反应物为O2，酸性条件下生成H2O：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。2mol甲醇完全燃烧放出的热量为1453.0kJ，故该电池的理论效率为1404.2kJ÷1453.0kJ×100%＝96.6%。18、(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574kJ·mol－1CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160kJ·mol－110\n若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为________(阿伏加德罗常数用NA表示)，放出的热量为________kJ。(2)已知：C3H8(g)===CH4(g)＋HCCH(g)＋H2(g) ΔH1＝＋156.6kJ·mol－1CH3CH＝CH2(g)===CH4(g)＋HCCH(g)ΔH2＝＋32.4kJ·mol－1则相同条件下，反应C3H8(g)===CH3CH＝CH2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。(3)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。部分物质的燃烧热数据如下表：已知1molH2O(g)转变为1molH2O(l)时放出44.0kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式___________________________。物质燃烧热(kJ·mol－1)H2(g)－285.8CO(g)－283.0CH4(g)－890.3(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式______________________。【答案】(1)1.6NA 173.4 (2)＋124.2 (3)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝－1420.7kJ·mol－1(4)N2＋6e－＋8H＋===2NH4+【解析】(1)根据盖斯定律可知，①＋②即得到CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867kJ·mol－1。标准状况下4.48LCH4的物质的量为0.2mol，失去0.2mol×8＝1.6mol电子，放出的热量为0.2mol×867kJ·mol－1＝173.4kJ。(2)同样根据盖斯定律可知，①－②即得到C3H8(g)===CH3CH＝CH2(g)＋H2(g)，所以该反应的ΔH＝＋156.6kJ·mol－1－32.4kJ·mol－1＝＋124.2kJ/mol。(3)根据物质的燃烧热可知，①H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8kJ·mol－1、②CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0kJ·mol－1、③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3kJ·mol－1、④H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0kJ/mol。所以根据盖斯定律可知，③＋④－①×3－②即得到CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝－1420.7kJ/mol。(4)原电池中正极得到电子，所以氮气在正极得到电子。又因为溶液显酸性，所以正极电极反应式是N2＋6e－＋8H＋===2NH4+。19、硫酸盐在生产、生活中有广泛的应用。Ⅰ.工业上以重晶石(主要成分BaSO4)为原料制备BaCl2，其工艺流程示意图如下：某研究小组查阅资料得：BaSO4(s)＋4C(s)===4CO(g)＋BaS(s)ΔH1＝＋571.2kJ·mol－1①BaSO4(s)＋2C(s)===2CO2(g)＋BaS(s)ΔH2＝＋226.2kJ·mol－1②10\n(1)用过量NaOH溶液吸收气体，得到硫化钠。该反应的离子方程式是_______________。(2)反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH＝______________________。(3)实际生产中必须加入过量的碳，同时还要通入空气，其目的有两个：①从原料角度看，___________________________________________________________；②从能量角度看，①②为吸热反应，碳和氧气反应放热维持反应所需高温。Ⅱ.某燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如下图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。请回答：(4)H＋由________极通过固体酸是电解质传递到另一极(填a或者b)。(5)b极上发生的电极反应是_______________________。【答案】Ⅰ.(1)H2S＋2OH－===S2－＋2H2O(2)＋172.5kJ·mol－1(3)使BaSO4(s)得到充分的还原，提高BsS的产量Ⅱ.(4)a(5)O2＋4e－＋4H＋===2H2O【解析】Ⅰ.(2)由盖斯定律得ΔH＝(ΔH1－ΔH2)/2＝＋172.5kJ·mol－1。Ⅱ.(4)a极为负极，H＋在电池内部由负极流向正极。20、(1)已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如下图所示：①在一定温度下，测得硫蒸气的平均摩尔质量为80g·mol－1，则该蒸气中S2分子的体积分数不小于________。②若已知硫氧键的键能为dkJ·mol－1，氧氧键的键能为ekJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－akJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为________。(2)下表是部分化学键的键能数据：化学键P—PP－OOOPO键能(kJ·mol－1)198360498X①已知白磷的燃烧热为2982kJ·mol－1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如下图所示，则上表中X＝________；②0.5mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为________kJ。10\n【答案】(1)①75% ②(2d－a－e)kJ·mol－1 (2)①585 ②819【解析】(1)①本题用极值法讨论，因为M＝80g·mol－1，所以当混合气体中只含有S2和S4时，S2的体积分数最小，设S2的体积分数为x，则[64g·mol－1·x＋128g·mol－1·（1-x）]/1mol＝80g·mol－1x＝3/4，即75%。②设硫硫键的键能为xkJ·mol－1，则：－akJ·mol－1＝×8·xkJ·mol－1＋ekJ·mol－1－2dkJ·mol－1，x＝(2d－a－e)kJ·mol－1。(2)①由题意可知P4＋5O2===P4O10，ΔH＝－2982kJ·mol－1。根据图示知，1molP4含有6molP－P键，1molP4O10含12molP－O键，4molP===O键，根据键能与反应热关系，反应热等于反应物总键能与产物总键能之差，断裂1mol共价键吸收的能量与生成1mol该共价键放出的能量数值相等。有198kJ·mol－1×6＋498kJ·mol－1×5－360kJ·mol－1×12－4X＝－2982kJ·mol－1，X＝585kJ·mol－1。②P4＋3O2===P4O6，1molP4O6含有12molP－O键，反应热为ΔH＝198kJ·mol－1×6＋498kJ·mol－1×3－360kJ·mol－1×12＝－1638kJ·mol－1，0.5mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1638kJ·mol－1×0.5mol＝819kJ。21、化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。现提供H2燃烧反应中有关物质的化学键键能：H—H键键能为Q1kJ·mol－1、H—O键键能为Q3kJ·mol－1、O2分子内氧原子间的键能为Q2kJ·mol－1。(1)请根据上述数据，在图中标注的数字处，填出能量变化的数值或根据箭头的指向填写能量变化是“放出”热量还是“吸收”热量。图4－2(2)请写出1molH2燃烧生成液态水的热化学反应方程式：_____________________。【答案】(1)①2Q1＋Q2 ②放出 ③4Q3 ④4Q3－(2Q1＋Q2) ⑤吸收(2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－[(4Q3＋Q4)－(2Q1＋Q2)]kJ·mol－1【解析】①为断开2mol氢气和1mol氧气中的化学键吸收的能量，②为形成2mol气态水释放出的能量，④为生成气态水时的反应热，⑤为2mol液态水变成气态水要吸收的能量。22、中国气象局的数据显示，2022年全国平均雾霾天数为52年来之最。形成雾霾的主要成份为：生产生活中排放的废气、汽车尾气及扬尘等。（1）用CH4可以消除汽车尾气中氮氧化物的污染。已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(l)△H＝－955kJ·mol－12NO2(g)＝N2O4(g)△H＝－56.9kJ·mol－1写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式。10\n（2）已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)△H＝－41kJ·mol－1，某温度下，向容积为2L的密闭容器中充入2.0molCO(g)和2.0molH2O(g)，在tmin时达到平衡，测得放出了32.8kJ热量，则tmin内用H2表示的平均反应速率为，由此可知在该温度下反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的化学平衡常数为。相同条件下，向同一密闭容器中充入1.0molCO2和1.0molH2反应达到平衡后，吸收的热量为kJ。（3）碱式硫酸铝法烟气脱硫工艺主要有以下三步①向Al2(SO4)3溶液中投入粉末状石灰石，生成碱式硫酸铝[Al2(SO4)3·Al2O3]溶液。②碱式硫酸铝吸收SO2，Al2(SO4)3·Al2O3+3SO2＝Al2(SO4)3·Al2(SO3)3，请写出Al2(SO4)3·Al2O3与过量烧碱溶液反应的化学方程式。③将Al2(SO4)3·Al2(SO3)3氧化成Al2(SO4)3，可选用氧化剂为（填代号）a.浓硫酸b.KMnO4溶液c.5%的H2O2溶液d.空气该步反应的目的是。【答案】（1）CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+2H2O(l)+CO2(g)△H=—898.1kJ·mol－1（2）mol·L－1·min－1（2分）；2.25（2分）；24.6（3分）（3）Al2(SO4)3·Al2O3+3H2O+10NaOH=4Na[Al(OH)4]+3Na2SO4（3分）；cd（2分）；生成Al2(SO4)3循环使用（2分）。23、化学反应中既有物质变化，又有能量变化，释放或吸收热量是化学反应中能量变化的主要形式之一。已知C(石墨)、H2(g)燃烧的热化学方程式分别为：①C(石墨)+O2(g)＝CO(g)=-111.0KJ·mol-1②H2(g)+O2(g)＝H20(g)=-242.0kJ·mol-1③C(石墨)+O2(g)＝CO2(g)=-394.0kJ·mol-1请解答下列问题：（1）化学反应中有能量变化的本质原因是反应过程中有的断裂和形成。上述三个反应都是(填“吸热”或“放热”)反应。（2）在热化学方程式中，需要标明反应物及生成物的状态的原因是；在①中，02的化学计量数“1/2”是表示(填字母)。a．分子个数b．物质的量c．气体的体积（3）反应2H20(g)＝2H2(g)+02(g)的=KJ·mol-1。（4）若C(金刚石)+02(g)＝C02(g)的=-395.0kJ·mol-1，则稳定性：金刚石(填“＞”、“＜”或“＝”)石墨。（5）已知形成H20(g)中的2molH-O键能放出926.0kJ的能量，形成1mol02(g)中的共价键能放出498.0kJ的能量，则断裂1molH2(g)中的H-H键需要的能量KJ。（6）工业制氢气的一个重要途径是用CO(g)与H2O(g)反应生成C02(g)和H2(g)，则该反应的热化学方程式是。10\n【答案】（1）化学键放热（2）反应热与反应物及生成物的状态等因素有关（合理答案均可）b（3）484.0（4）＜（5）435.0（6）CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g)△H＝－41kJ·mol－124、化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反应：①CH4（g）+O2(g)====CO(g)+2H2(g)ΔH1=－36kJ·mol-1②CH4(g)+H2O(g)====CO(g)+3H2(g)ΔH2=+216kJ·mol-1由反应①②推出总反应热为零的总反应方程式③，并求进料气中空气(O2的体积分数为21%)与水蒸气的体积比。【答案】100∶725、已知下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)ΔH=－25kJ·mol-1(2)3Fe2O3（s）+CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH=－47kJ·mol-1(3)Fe3O4(s)+CO(g)====3FeO(s)+CO2(g)ΔH=+19kJ·mol-1写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式：。【答案】FeO(s)+CO(g)====Fe(s)+CO2(g)ΔH=－16kJ·mol-110
