1、技能强化专练(六) 化学反应与能量1据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是( )解析：A 项，水的分解为吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，与图不符，故 A 错；B 项，加入催化剂反应热不变，并且图象符合反应物的总能量小于生成物的总能量，故 B 正确；C 项，化学反应一定伴随着能量变化，反应物的总能量与生成物的总能量不相等，故 C 错；D 项，加入催化剂降低反应的活化能，图象不符合，故 D 错。答案：B2如图所示， H1393.5 kJmol1 ， H2395.4 kJmol1 ，下列说法或表示中，正确的是( )A金刚石比石墨稳定
2、性好B石墨和金刚石的转化是物理变化CC(s、石墨)= =C(s、金刚石) H1.9 kJmol 1D断裂 1 mol 石墨中的化学键吸收的能量比断裂 1 mol 金刚石中的化学键吸收的能量多 1.9 kJ解析：根据图象可知金刚石的能量高于石墨，能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定性好，A 错误；石墨和金刚石是两种结构不同的单质，二者的转化是化学变化，B 错误；根据图象可知 C(s、石墨)= =C(s、金刚石) H395.4 kJmol1 393.5 kJmol1 1.9 kJmol1 ，C 错误；石墨转化为金刚石吸热，则断裂 1 mol 石墨中的化学键吸收的能量比断裂 1 mol 金刚石中的化学
3、键吸收的能量多 1.9 kJ，D 正确。答案：D3为探究 NaHCO3、Na 2CO3与 1 molL1 盐酸反应(设两反应分别是反应、反应)过程中的热效应，进行实验并测得如下数据。下列有关说法正确的是( )序号 液体 固体 混合前温度混合后最高温度 35 mL 水 2.5 g NaHCO3 20 18.5 35 mL 水 3.2 g Na2CO3 20 24.3 35 mL 盐酸 2.5 g NaHCO3 20 16.2 35 mL 盐酸 3.2 g Na2CO3 20 25.1 A.仅通过实验即可判断反应是吸热反应B仅通过实验即可判断反应是放热反应C通过实验可判断出反应、分别是吸热反应、放
4、热反应D通过实验可判断出反应、分别是放热反应、吸热反应解析：因盐酸中亦有水，故综合可知为吸热反应，综合可知为放热反应，故 C 正确。答案：C4已知：H 2(g) O2(g)=H2O(g)12 H241.8 kJmol 1H2O(l)=H2O(g) H44 kJmol 1稀溶液中，H (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol 1下列结论正确的是( )AH 2的燃烧热为 241.8 kJmol1B2H 2(g)O 2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol 1C稀 CH3COOH 溶液与稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol H2O(l)，放出热量大于 57.3 kJD
5、2H (aq)SO (aq)Ba 2 (aq)2OH (aq)=BaSO4(s)2H 2O(l) H114.6 24kJmol1解析：A 项，H 2的燃烧热应为 285.8 kJmol1 ；B 项正确；C 项，CH 3COOH 电离要吸收热量；D 项，生成 BaSO4要放出热量，所以放出热量应大于 114.6 kJ。答案：B5下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是( )AHCl 和 NaOH 反应的中和热 H57.3 kJmol1 ，则 H2SO4和 Ca(OH)2反应的中和热 H2(57.3) kJmol 1BCO(g)的燃烧热是 283.0 kJmol1 ，则 2CO2(g)=2CO(
6、g)O 2(g)反应的 H2283.0 kJmol 1C氢气的燃烧热为 285.5 kJmol1 ，则电解水的热化学方程式为 2H2O(l)2H2(g)O 2(g) H285.5 kJmol 1= = = = =通 电 D1 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解析：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 1 mol 液态 H2O 时的反应热叫做中和热，中和热是以生成 1 mol 液态 H2O 为基准的， A 项错误；CO(g)的燃烧热是 283.0 kJmol1 ，则 CO(g) O2(g)=CO2(g) H283.0 kJmol1 ，则 2CO(g)O 2(g)1
7、2=2CO2(g) H2283.0 kJmol1 ，逆向反应时反应热的数值相等，符号相反，B项正确；电解 2 mol 水吸收的热量和 2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量相等，C项中的 H 应为 571.0 kJmol1 ；在 101 kPa 时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时(水应为液态)所放出的热量是该物质的燃烧热，D 项错误。答案：B6通过以下反应均可获取 H2。下列有关说法正确的是( )太阳光催化分解水制氢：2H 2O(l)=2H2(g)O 2(g) H1571.6 kJmol 1焦炭与水反应制氢：C(s)H 2O(g)=CO(g)H 2(g) H2131.3 k
8、Jmol 1甲烷与水反应制氢：CH 4(g)H 2O(g)=CO(g)3H 2(g) H3206.1 kJmol 1A反应中电能转化为化学能B反应为放热反应C反应使用催化剂， H3减小D反应 CH4(g)=C(s)2H 2(g)的 H74.8 kJmol 1解析：反应是太阳能转化为化学能，A 不正确；反应中 H20，是吸热反应，B不正确；反应使用催化剂不能改变反应的焓变， H 不变，C 不正确；D 项中，由盖斯定律，反应可得 CH4(g)=C(s)2H 2(g) H74.8 kJmol 1 ，D 正确。答案：D7如图是金属镁和卤素单质(X 2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是( )A由
9、MgCl2制取 Mg 是放热过程B热稳定性：MgI 2MgBr 2MgCl 2MgF 2C金属镁和卤素单质(X 2)的反应都是放热反应D由图可知此温度下 MgBr2(s)与 Cl2(g)反应的热化学方程式为 MgBr2(s)Cl 2(g)=MgCl2(s)Br 2(g) H 117 kJmol1解析：分析图象可知，MgCl 2的能量低于 Mg 与 Cl2的能量之和，依据能量守恒定律知由 MgCl2制取 Mg 的反应为吸热反应，A 项错误；物质的能量越低越稳定，化合物的稳定性顺序为 MgI2MgBr 2MgCl 2MgF 2，B 项错误；根据图象分析，金属镁与卤素单质(X 2)的反应都是放热反应
10、，C 项正确；分析图象可知反应的焓变等于117 kJmol 1 ，D 项错误。答案：C8煤炭燃烧过程中会释放出大量的 SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以 CaSO4的形式固定，从而降低 SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的 CO 又会与 CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)CO(g)CaO(s) SO 2(g)CO 2(g) H1218.4kJmol 1 (反应) CaSO4(s)4CO(g)CaS(s) 4CO 2(g) H2175.6kJmol 1 (反应)假设某温度下，反应的速率( v1)大于反应的速率( v2)，
11、则下列反应过程能量变化示意图正确的是_。答案：C9一定条件下，在水溶液中 1 mol Cl ，ClO (x1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如 x图所示。则 BAC 反应的热化学方程式(用离子符号表示)_。解析：A 中氯元素的化合价为1，则 A 为 Cl ；B 中氯元素的化合价为1，则 B 为ClO ；C 中氯元素的化合价为5，则 C 为 ClO 。B AC 反应的离子方程式为 33ClO =ClO 2Cl 。由图象可知：Cl 的相对能量为 0 kJmol1 ，ClO 的相对能量为 360 kJmol1 ，ClO 的相对能量为 63 kJmol1 ，则该反应放出的能量为 360 3kJmo
12、l1 63 kJmol 1117 kJmol1 ，故该反应的热化学方程式为 3ClO (aq)=ClO (aq)2Cl (aq) 3 H117 kJmol 1 。答案：3ClO (aq)=ClO (aq)2Cl (aq) 3 H117 kJ/mol10模拟题组合(1)雷雨天气中发生自然固氮后，N 元素转化为_而存在于土壤中，处于研究阶段的化学固氮新方法是 N2在催化剂表面与水发生如下反应：2N2(g)6H 2O(l)=4NH3(g)3O 2(g) H K 已知：N 2(g)3H 2(g)=2NH3(g) H192.4 kJmol 1 K1 2H2(g)O 2(g)=2H2O(l) H2571.
13、6 kJmol 1 K2 则 H_； K_(用 K1和 K2表示)。(2)真空碳热还原氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：2Al2O3(s)2AlCl 3(g)6C(s)= =6AlCl(g)6CO(g) H a kJmol13AlCl(g)=2Al(l)AlCl 3(g) H b kJmol1反应 Al2O3(s)3C(s)= =2Al(l)3CO(g)的 H_kJmol 1 (用含 a、 b 的代数式表示)。(3)已知：Mg(s)H 2(g)=MgH2(s) H74.5 kJmol 1Mg2Ni(s)2H 2(g)=Mg2NiH4(s) H64.4kJmol 1则 Mg
14、2Ni(s)2MgH 2(s)=2Mg(s)Mg 2NiH4(s) H_kJmol 1 。(4)汽车发动机工作时会引发 N2和 O2反应，生成 NOx等污染大气。其中生成 NO 的能量变化示意图如图：Error! 2NO(g) 2 630 kJmol 1 该反应的热化学方程式为_。解析：(1)雷雨天气中发生自然固氮后，N 2NONO 2NO ，N 元素转化为硝酸盐而存 3在于土壤中，根据盖斯定律23， H92.4 kJmol1 23571.6 kJmol1 1 530 kJmol 1 ， K 。K21K32(2)2Al 2O3(s)2AlCl 3(g)6C(s)= =6AlCl(g)6CO(g
15、) H a kJmol13AlCl(g)= =2Al(l)AlCl 3(g) H b kJmol1依据盖斯定律 得到 Al2O3(s)3C(s)= =2Al(l)3CO(g) 2 H(0.5 a b)kJmol1 。(3)Mg(s)H 2(g)=MgH2(s) H174.5 kJmol 1Mg 2Ni(s)2H 2(g)=Mg2NiH4(s) H264.4 kJmol 1Mg2Ni(s)2MgH 2(s)=2Mg(s)Mg 2NiH4(s) H3。由盖斯定律2得到Mg2Ni(s)2MgH 2(s)=2Mg(s)Mg 2NiH4(s) H364.4 kJmol1 2(74.5 kJmol1 )8
16、4.6 kJmol 1 。(4)该反应中的反应热反应物的键能和生成物的键能和(945498)kJmol1 2630 kJmol1 183 kJmol1 ，所以 N2和 O2反应生成 NO 的热化学反应方程式为 N2(g)O 2(g)=2NO(g) H183 kJmol 1 。答案：(1)硝酸盐 1 530 kJmol 1 K21K32(2)0.5a b (3)84.6(4)N2(g)O 2(g)=2NO(g) H183 kJmol 111CH 4、H 2、C 都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为CH 4(g)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol 12H
17、 2(g)O 2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol 1C(s)O 2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol 1(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与 O2作用产生能量而存活，甲烷细菌使 1 mol 甲烷生成 CO2气体与液态水，放出的能量 _(填“” “”或“”)890.3 kJ。(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)：CH4CO 2=2CO2H 2，1 g CH 4完全反应可释放 15.46 kJ 的热量，则：下图能表示该反应过程中能量变化的是_(填字母)。若将物质的量均为 1 mol 的 CH4与 CO2充入某恒容密闭容器中，体系
18、放出的热量随时间的变化如图所示，则 CH4的转化率为_。(3)C(s)与 H2(g)不反应，所以 C(s)2H 2(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)2H 2(g)=CH4(g)的反应热 H_。(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 C 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、H 2)D将固态 C 合成为 C60，以 C
19、60作为燃料解析：(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 1 mol 甲烷生成 CO2气体与液态水，放出的能量仍等于 890.3 kJ。(2)1 g CH4完全反应释放 15.46 kJ 的热量，则 1 mol CH4完全反应放出热量为 247.36 kJ，故 D 图符合题意。CH 4的转化率155.8 kJ247.36 kJ100%63%。(3)即得 C(s)2H 2(g)=CH4(g) H 74.8 kJmol1 。(4)已知 CH4(g)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol1 ，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 C 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、H 2)是合理的，故 C 项正确；将固态 C 合成为 C60，以 C60作为燃料，是极不经济合算的，故 D 项不正确。答案：(1) (2)D 63%(3)74.8 kJmol 1 (4)C