《高中化學(xué)》第29講反應(yīng)熱熱化學(xué)方程式

PAGE第29講反應(yīng)熱熱化學(xué)方程式層次1基礎(chǔ)性1.(2023·湖北卷,1)2023年5月10日,天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船成功發(fā)射,標(biāo)志著我國航天事業(yè)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展新階段。下列不能作為火箭推進(jìn)劑的是()A.液氮—液氫 B.液氧—液氫C.液態(tài)NO2—肼 D.液氧—煤油2.(2023·廣東廣州聯(lián)考)中華傳統(tǒng)文化蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)知識(shí),下列詩句中主要涉及吸熱反應(yīng)的是()A.白居易《賦得古原草送別》:“野火燒不盡,春風(fēng)吹又生?！盉.蘇軾《石炭》:“投泥潑水愈光明,爍玉流金見精悍?！盋.于謙《詠煤炭》:“爝火燃回春浩浩,烘爐照破夜沉沉?！盌.李商隱《相見時(shí)難別亦難》:“春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干?！?.(2024·湖南長沙高三模擬)工業(yè)合成三氧化硫的反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-198kJ·mol-1,反應(yīng)過程可用如圖模擬(代表O2分子,代表SO2分子,代表催化劑)。下列說法正確的是()A.過程Ⅰ和過程Ⅳ決定了整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度B.過程Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng),過程Ⅲ為吸熱反應(yīng)C.1molSO2和1molO2反應(yīng),放出的熱量小于99kJD.催化劑可降低整個(gè)反應(yīng)的活化能,因此使ΔH發(fā)生變化4.(2023·廣東廣州檢測(cè))關(guān)于下圖的說法不正確的是()A.1molI2(s)與1molH2(g)化合生成2molHI(g)時(shí),需要吸收5kJ的能量B.2molHI(g)分解生成1molI2(g)與1molH2(g)時(shí),需要吸收12kJ的能量C.1molI2(s)變?yōu)?molI2(g)時(shí)需要吸收17kJ的能量D.I2(g)與H2(g)生成2HI(g)的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)5.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N2和O2反應(yīng),其能量變化如圖所示:下列說法不正確的是()A.上述反應(yīng)中N、O元素的化合價(jià)均有變化B.N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成2molNO(g)時(shí)吸收183kJ能量C.1mol氣態(tài)氮原子轉(zhuǎn)化成N2(g)時(shí),能放出945kJ能量D.從圖中數(shù)據(jù)可知N2比O2更穩(wěn)定6.1,2-丁二烯(CH2CCHCH3)與1,3-丁二烯(CH2CHCHCH2)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)的能量變化如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.相同條件下,1,3-丁二烯比1,2-丁二烯穩(wěn)定B.曲線a對(duì)應(yīng)的活化能高于曲線bC.1,2-丁二烯轉(zhuǎn)化成1,3-丁二烯的反應(yīng)是放熱反應(yīng)D.加入催化劑,反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)減小7.(2024·四川資陽模擬)我國科學(xué)家成功研發(fā)了甲烷和二氧化碳的共轉(zhuǎn)化技術(shù)(產(chǎn)物為氣態(tài)),助力“碳中和”目標(biāo)。該催化反應(yīng)歷程如圖所示:已知部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:共價(jià)鍵C—HCOO—HC—OC—C鍵能413497462351348下列說法不正確的是()A.該催化反應(yīng)歷程中沒有非極性鍵斷裂B.催化劑的使用降低了該反應(yīng)的活化能和焓變C.總反應(yīng)的原子利用率為100%D.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)ΔH=-251kJ·mol-1層次2綜合性8.(2023·廣東惠州第三次調(diào)研)N2O和CO是環(huán)境污染性氣體,可在Pt2O+表面轉(zhuǎn)化為無害氣體,其總反應(yīng)為N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH,有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化過程及能量變化過程分別如圖甲、乙所示。下列說法不正確的是()甲乙A.N2O為氧化劑B.ΔH=-226kJ·mol-1C.由圖乙知該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能D.為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化,需不斷向反應(yīng)器中補(bǔ)充Pt2O+和Pt2O9.(2023·河北邢臺(tái)檢測(cè))N2O是一種溫室氣體,且易形成顆粒性污染物,研究N2O的分解對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。途徑Ⅰ:2N2O(g)2N2(g)+O2(g)ΔH>0途徑Ⅱ:向盛有N2O的容器中通入少量碘蒸氣①I2(g)2I(g)(快反應(yīng))②I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反應(yīng))③2IO(g)+2N2O(g)2N2(g)+2O2(g)+I2(g)(快反應(yīng))下列說法不正確的是()A.途徑Ⅰ為吸熱反應(yīng)B.反應(yīng)②的活化能比反應(yīng)③的小C.IO為反應(yīng)的中間產(chǎn)物D.途徑Ⅱ中I2為催化劑10.工業(yè)上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2],該可逆反應(yīng)分兩步進(jìn)行,整個(gè)過程中的能量變化如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.NH2COONH4為合成尿素反應(yīng)的中間產(chǎn)物B.反應(yīng)Ⅰ逆反應(yīng)的活化能>反應(yīng)Ⅱ正反應(yīng)的活化能C.反應(yīng)Ⅱ在熱力學(xué)上進(jìn)行趨勢(shì)較小D.2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)的焓變?chǔ)=E1-E211.已知:在標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)(100kPa)、298K,由最穩(wěn)定的單質(zhì)合成1mol物質(zhì)B的反應(yīng)焓變,叫做物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,用ΔH(kJ·mol-1)表示。有關(guān)物質(zhì)的ΔH有如圖所示關(guān)系。下列有關(guān)判斷正確的是()A.2molNO(g)的鍵能大于1molN2(g)與1molO2(g)的鍵能之和B.H2O(l)的ΔH>-241.8kJ·mol-1C.N2H4(l)燃燒熱ΔH為-534.2kJ·mol-1D.NH3比N2H4穩(wěn)定12.分析圖像書寫熱化學(xué)方程式。(1)圖甲表示的是NO2和CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,請(qǐng)寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:。(2)圖乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1mol氣態(tài)氫化物時(shí)的焓變數(shù)據(jù),根據(jù)焓變數(shù)據(jù)可確定a、b、c、d分別代表哪種元素,試寫出硒化氫在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,發(fā)生分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:。(3)圖丙表示一定條件下,在水溶液中1molCl-、ClOx-(x=1,2,3,①D是(填離子符號(hào))。②反應(yīng)BA+C的熱化學(xué)方程式為(用離子符號(hào)表示)。13.(1)已知在25℃、101kPa下:甲醇(l)的燃燒熱ΔH為-727kJ·mol-1,CO(g)的燃燒熱ΔH為-283kJ·mol-1,H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1。則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為。(2)已知幾種物質(zhì)的燃燒熱(kJ·mol-1)數(shù)據(jù)如下:物質(zhì)CH4(g)C2H2(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱-890.3-1299.5-1411.0-285.8能表示C2H2(g)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為。層次3創(chuàng)新性14.(1)已知CH3OH(l)的燃燒熱ΔH=-726.5kJ·mol-1,CH3OH(l)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)ΔH=-akJ·mol-1,則a(填“>”“<”或“=”)726.5。(2)將Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層,生成HCl和CO2,當(dāng)有1molCl2參與反應(yīng)時(shí)釋放出145.0kJ熱量,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:。(3)火箭和導(dǎo)彈表面的薄層是耐高溫物質(zhì)。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒,所得物質(zhì)可作耐高溫材料:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s)ΔH=-1176.0kJ·mol-1,則反應(yīng)過程中,每轉(zhuǎn)移1mol電子放出的熱量為。(4)CO2與H2在某催化劑的作用下反應(yīng)如圖所示:化學(xué)鍵鍵能436326803464414寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:。(5)CO2催化加氫制CH3OH的一種反應(yīng)歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用*標(biāo)注,如CO2*表示CO該反應(yīng)歷程中決速步反應(yīng)的化學(xué)方程式為。第29講反應(yīng)熱熱化學(xué)方程式1.A解析雖然氮?dú)庠谝欢l件下可以與氫氣反應(yīng),而且是放熱反應(yīng),但是N≡N鍵能很大,該反應(yīng)的速率很慢,氫氣不能在氮?dú)庵腥紵?在短時(shí)間內(nèi)不能產(chǎn)生大量的熱量和大量的氣體,因此,液氮—液氫不能作為火箭推進(jìn)劑,A符合題意;氫氣可以在氧氣中燃燒,反應(yīng)速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體,因此,液氧—液氫能作為火箭推進(jìn)劑,B不符合題意;肼和NO2在一定條件下可以發(fā)生劇烈反應(yīng),該反應(yīng)放出大量的熱,且生成大量氣體,因此,液態(tài)NO2—肼能作為火箭推進(jìn)劑,C不符合題意;煤油可以在氧氣中燃燒,反應(yīng)速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體,因此,液氧—煤油能作為火箭推進(jìn)劑,D不符合題意。綜上所述,本題選A。2.B解析A項(xiàng),體現(xiàn)了植物中的有機(jī)物燃燒產(chǎn)生CO2、H2O,反應(yīng)過程放出熱量,反應(yīng)為放熱反應(yīng);B項(xiàng),以C、CO、H2為還原劑的氧化還原反應(yīng)為吸熱反應(yīng),高溫時(shí)碳與水蒸氣的反應(yīng)為吸熱反應(yīng);C項(xiàng),體現(xiàn)了煤燃燒產(chǎn)生CO2,同時(shí)放出大量熱量,使周圍溫度升高;D項(xiàng),該詩句體現(xiàn)了蠟燭燃燒放出大量的熱量,反應(yīng)是放熱反應(yīng);故選B。3.C解析過程Ⅱ發(fā)生SO2、O2中共價(jià)鍵的斷裂,過程Ⅲ形成SO3中的共價(jià)鍵,過程Ⅱ、Ⅲ決定了整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度,A項(xiàng)錯(cuò)誤;過程Ⅱ?yàn)槲鼰徇^程,過程Ⅲ為放熱過程,B項(xiàng)錯(cuò)誤;2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應(yīng)可逆,1molSO2和1molO2反應(yīng)生成SO3小于1mol,放出的熱量小于99kJ,C項(xiàng)正確;催化劑可降低整個(gè)反應(yīng)的活化能,從而加快反應(yīng)速率,但不能使ΔH發(fā)生變化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.D解析由圖可知,1molI2(s)和1molH2(g)吸收5kJ能量生成2molHI(g),A正確;1molI2(g)和1molH2(g)生成2molHI(g)放出12kJ能量,則2molHI(g)分解生成1molI2(g)與1molH2(g)時(shí)需要吸收12kJ的能量,B正確;1molI2(g)變?yōu)?molI2(s)放出17kJ的能量,則1mol固態(tài)碘變?yōu)?mol碘蒸氣時(shí)需要吸收17kJ的能量,C正確;1molI2(g)和1molH2(g)生成2molHI(g)放出12kJ能量,應(yīng)為放熱反應(yīng),D錯(cuò)誤。5.C解析N2和O2反應(yīng)生成NO的反應(yīng)中,N、O元素的化合價(jià)均有變化,A項(xiàng)正確;1molN2(g)和1molO2(g)中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量為945kJ+498kJ=1443kJ,形成2molNO(g)中的化學(xué)鍵釋放的能量為630kJ×2=1260kJ,則N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成2molNO(g)時(shí)吸收能量1443kJ-1260kJ=183kJ,B項(xiàng)正確;1mol氣態(tài)氮原子轉(zhuǎn)化成N2(g)時(shí),能放出945kJ÷2=472.5kJ能量,C項(xiàng)錯(cuò)誤;從圖中數(shù)據(jù)可知,1molN2(g)中的化學(xué)鍵斷裂需要吸收的能量大于1molO2(g),則N2比O2更穩(wěn)定,D項(xiàng)正確。6.D解析根據(jù)圖示可知,在相同條件下,1,3-丁二烯比1,2-丁二烯的能量更低,故1,3-丁二烯比1,2-丁二烯更穩(wěn)定,A正確;使用催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)在較低條件下發(fā)生,因而反應(yīng)速率加快,根據(jù)圖示可知曲線a對(duì)應(yīng)的活化能高于使用催化劑時(shí)曲線b的活化能,B正確;由于1,2-丁二烯比1,3-丁二烯的能量高,故1,2-丁二烯轉(zhuǎn)化成1,3-丁二烯時(shí)會(huì)放出熱量,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),C正確;加入催化劑,只能改變反應(yīng)途徑,降低反應(yīng)的活化能,但不能改變反應(yīng)物、生成物的能量,因此反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)不變,D錯(cuò)誤。7.B解析由圖可知,該反應(yīng)的反應(yīng)物為二氧化碳和甲烷,生成物為乙酸,則該催化反應(yīng)歷程中存在極性鍵的斷裂,不存在非極性鍵斷裂,A正確;催化劑的使用能降低反應(yīng)的活化能,但不能改變反應(yīng)的焓變,B錯(cuò)誤;由圖可知,總反應(yīng)為二氧化碳與甲烷在催化劑作用下反應(yīng)生成乙酸,則反應(yīng)的原子利用率為100%,C正確;由圖可知,總反應(yīng)為二氧化碳與甲烷在催化劑作用下反應(yīng)生成乙酸,反應(yīng)方程式為CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g),反應(yīng)的焓變?chǔ)=(497kJ·mol-1×2+413kJ·mol-1×4)-(413kJ·mol-1×3+348kJ·mol-1+351kJ·mol-1+497kJ·mol-1+462kJ·mol-1)=-251kJ·mol-1,D正確。8.D解析反應(yīng)N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)中,N元素化合價(jià)降低,N2O為氧化劑,A正確;反應(yīng)物能量高于生成物,反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)焓變?chǔ)=Ea-Eb=134kJ·mol-1-360kJ·mol-1=-226kJ·mol-1,B正確;由圖乙知該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能Ea小于逆反應(yīng)的活化能Eb,C正確;Pt2O+和Pt2O2+是催化劑,催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量是不變的,無需不斷補(bǔ)充,D9.B解析途徑Ⅰ為化學(xué)鍵斷裂的過程,是吸熱反應(yīng),A正確;途徑Ⅱ中反應(yīng)②的速率比反應(yīng)③慢,則途徑Ⅱ中反應(yīng)②的活化能比反應(yīng)③大,B錯(cuò)誤;根據(jù)途徑Ⅱ的反應(yīng)歷程可知,IO在中間生成又消耗,所以為反應(yīng)的中間產(chǎn)物,C正確;途徑Ⅱ中I2參與反應(yīng)最終又生成I2,所以I2為催化劑,D正確。10.D解析從圖像可知,合成尿素的過程中生成了NH2COONH4,其為合成尿素反應(yīng)的中間產(chǎn)物,A正確;活化能是指化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物分子到達(dá)活化分子所需的最小能量,由圖像可知,反應(yīng)Ⅰ逆反應(yīng)的活化能>反應(yīng)Ⅱ正反應(yīng)的活化能,B正確;反應(yīng)Ⅱ?yàn)槲鼰岱磻?yīng),在熱力學(xué)上進(jìn)行趨勢(shì)較小,C正確;2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)為放熱反應(yīng),ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量<0,即ΔH=E2-E1,D錯(cuò)誤。11.D解析NO(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為91.3kJ·mol-1,故N2(g)+O2(g)2NO(g)的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),即2molNO(g)的鍵能小于1molN2(g)與1molO2(g)的鍵能之和,A錯(cuò)誤;同種物質(zhì)氣態(tài)的能量高于液態(tài)的能量,H2O(l)的ΔH<-241.8kJ·mol-1,B錯(cuò)誤;N2H4(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為50.6kJ·mol-1,故①N2(g)+2H2(g)N2H4(l)ΔH=+50.6kJ·mol-1,H2O(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為-241.8kJ·mol-1,故②O2(g)+2H2(g)2H2O(g)ΔH=-483.6kJ·mol-1,②-①可得N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g),但是標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是指生成液態(tài)水,根據(jù)題意無法計(jì)算,C錯(cuò)誤;N2H4(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為50.6kJ·mol-1,故①N2(g)+2H2(g)N2H4(l)ΔH=+50.6kJ·mol-1,NH3的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為-45.9kJ·mol-1,故②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-91.8kJ·mol-1,說明NH3的能量比N2H4低,故氨氣較穩(wěn)定,D正確。12.答案(1)NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)ΔH=-234kJ·mol-1(2)H2Se(g)Se(s)+H2(g)ΔH=-81kJ·mol-1(3)①ClO4-②3ClO-(aq)ClO3-(aq)+2Cl-(aq)ΔH=-117kJ·解析(1)根據(jù)圖甲可知,此反應(yīng)是放熱反應(yīng),熱化學(xué)方程式為NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)ΔH=(134-368)kJ·mol-1=-234kJ·mol-1。(2)同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸降低,能量逐漸增大,則可確定a、b、c、d分別代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素,生成1molH2Se(g)的ΔH=+81kJ·mol-1,則其分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H2Se(g)Se(s)+H2(g)ΔH=-81kJ·mol-1。(3)D中氯元素的化合價(jià)為+7價(jià),應(yīng)為ClO4-;利用生成物的總能量減去反應(yīng)物的總能量求得ΔH=(63-60×3)kJ·mol-1=-117kJ·mol-113.答案(1)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)ΔH=-356kJ·mol-1(2)C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1299.5kJ·mol-1解析(1)目標(biāo)反應(yīng)為CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g),反應(yīng)熱ΔH=-727kJ·mol-1-(-283kJ·mol-1)-(-44×2kJ·mol-1)=-356kJ·mol-1,則甲醇(l)不完全燃燒生成一氧化碳和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)ΔH=-356kJ·mol-1。(2)在101kPa時(shí),1mol純物質(zhì)完全燃