2023屆高考化學魯科版一輪復習檢測-第六章第1課時　化學反應的熱效應

第1課時化學反應的熱效應題號知識易中難反應熱與焓變(包括圖像)2,69燃燒熱、中和熱、能源概念理解13熱化學方程式47蓋斯定律的理解與應用5,810一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.“2021國際太陽能光伏與智慧能源(上海)展覽會”于2021年在中國上海隆重舉行,旨在交流和探討太陽能光催化分解水制氫、太陽能光催化二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料等問題。下列說法錯誤的是(A)A.太陽能燃料屬于一次能源B.直接電催化CO2制取燃料時,燃料是陰極產(chǎn)物C.用光催化分解水產(chǎn)生的H2是理想的綠色能源D.研發(fā)和利用太陽能燃料,有利于經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展解析:太陽能燃料屬于二次能源,故A錯誤;直接電催化CO2制取燃料時,化合價降低,在陰極反應,因此燃料是陰極產(chǎn)物,故B正確;用光催化分解水產(chǎn)生H2,氫氣燃燒放出熱量多,無污染,是理想的綠色能源,故C正確;研發(fā)和利用太陽能燃料,消耗能量較低,有利于經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,故D正確。2.根據(jù)如圖所示的示意圖,下列說法不正確的是(C)A.反應的熱化學方程式可表示為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+(b-a)kJ·mol-1B.該反應過程中反應物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量C.nmolC和nmolH2O反應生成nmolCO和nmolH2吸收的熱量一定為131.3nkJD.1molC(g)、2molH(g)、1molO(g)轉(zhuǎn)變成1molCO(g)和1molH2(g)放出的熱量為akJ解析:1molC(s)、1molH2O(g)變成1molC(g)、2molH(g)和1molO(g)吸收bkJ熱量,1molC(g)、2molH(g)和1molO(g)變成1molCO(g)和1molH2(g)放出akJ熱量,則有C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+(b-a)kJ·mol-1,A正確;該反應生成物的總能量大于反應物的總能量,是吸熱反應,則反應物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量,B正確;nmolC(s)和nmolH2O(g)反應生成nmolCO(g)和nmolH2(g)吸收的熱量為131.3nkJ,若反應物和生成物的狀態(tài)改變,則吸收熱量的數(shù)值不同,C錯誤;由題圖可知,1molC(g)、2molH(g)、1molO(g)轉(zhuǎn)變成1molCO(g)和1molH2(g)放出的熱量為akJ,D正確。3.已知碳、一氧化碳、晶體硅的燃燒熱分別是ΔH1、ΔH2、ΔH3,工業(yè)冶煉晶體硅反應為2C(s)+SiO2(s)Si(s)+2CO(g)ΔH4。則下列判斷正確的是(B)A.ΔH1>ΔH2B.2ΔH1-2ΔH2-ΔH3=ΔH4C.C(s)+12O2(g)CO(g)ΔH1D.Si+O2SiO2ΔH3解析:1molC完全燃燒放出的熱量大于1molCO完全燃燒放出的熱量,ΔH1<ΔH2,A錯誤;根據(jù)題給信息,可分別得到熱化學方程式①C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH1,②CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH2,③Si(s)+O2(g)SiO2(s)ΔH3,由蓋斯定律,①×2-②×2-③得2C(s)+SiO2(s)Si(s)+2CO(g)ΔH4=2ΔH1-2ΔH2-ΔH3,B正確,C、D錯誤。4.下列熱化學方程式正確的是(D)選項已知條件熱化學方程式AH2的燃燒熱為akJ·mol-1H2+Cl22HClΔH=-akJ·mol-1B1molSO2、0.5molO2完全反應,放出熱量98.3kJ2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-98.3kJ·mol-1CH+(aq)+OH-(aq)H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)ΔH=-114.6kJ·mol-1D31g白磷比31g紅磷能量多bkJP4(白磷,s)4P(紅磷,s)ΔH=-4bkJ·mol-1解析:燃燒熱是指在101kPa下,1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量,H2完全燃燒后生成的穩(wěn)定的氧化物是H2O(l)而不是HCl,A項錯誤;ΔH數(shù)值應與方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)相對應,故2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=(-98.3kJ·mol-1)×2=-196.6kJ·mol-1,B項錯誤;H2SO4與Ba(OH)2反應生成了BaSO4沉淀,也放出了熱量,故反應中放出的熱量應大于114.6kJ·mol-1,C項錯誤;31g白磷的物質(zhì)的量為0.25mol,ΔH數(shù)值應與方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)相對應,故1mol白磷轉(zhuǎn)化為紅磷,放出的熱量為4bkJ·mol-1,D項正確。5.(2020·北京卷,12)依據(jù)圖示關(guān)系,下列說法不正確的是(C)A.石墨燃燒是放熱反應B.1molC(石墨)和1molCO分別在足量O2中燃燒,全部轉(zhuǎn)化為CO2,前者放熱多C.C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g)ΔH=ΔH1-ΔH2D.化學反應的ΔH,只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應途徑無關(guān)解析:所有的燃燒都是放熱反應,根據(jù)圖示,C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1,ΔH1<0,則石墨燃燒是放熱反應,故A正確;根據(jù)圖示,C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1,CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH2=-283.0kJ·mol-1,根據(jù)反應可知都是放熱反應,1molC(石墨)和1molCO分別在足量O2中燃燒,全部轉(zhuǎn)化為CO2,1molC(石墨)放熱多,故B正確;根據(jù)B項分析,①C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1,②CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH2=-283.0kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,①-②×2可得C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g)ΔH=ΔH1-2ΔH2,故C錯誤;根據(jù)蓋斯定律可知,化學反應的焓變只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應途徑無關(guān),故D正確。二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)6.北京化工大學研究了過渡金屬Pd8簇催化乙炔氫化的反應機理,Pd8簇上的反應中間體亞乙烯基吸附物R,多步連續(xù)加氫反應路徑的能量變化示意圖如圖(TS為過渡態(tài),IM為中間體)。下列說法錯誤的是(B)A.乙炔與氫氣加成生成乙烷的反應為放熱反應B.生產(chǎn)中將催化劑處理成納米級顆粒可提高乙炔的平衡轉(zhuǎn)化率C.圖示反應歷程中,最大能壘的反應過程為IM1到TS2D.乙炔氫化歷程中涉及非極性鍵的斷裂解析:圖中Pd8簇上的反應中間體亞乙烯基吸附物R,經(jīng)過多步連續(xù)加氫生成乙烷的反應只是乙炔與氫氣加成生成乙烷的部分反應,不能據(jù)此判斷整個反應的反應熱,其實乙炔與氫氣加成生成乙烷的反應為放熱反應,故A正確;催化劑能降低反應的活化能,加快反應速率,但不能改變反應的始態(tài)和終態(tài),不能改變化學平衡狀態(tài),不能改變反應物的轉(zhuǎn)化率,故B錯誤;由圖可知,反應歷程中的能壘分別為(-153+310)kJ、(-24+239)kJ、(-80+115)kJ,則最大能壘的反應過程為IM1到TS2,故C正確;氫氣分子中含有非極性鍵,乙炔氫化歷程中氫氣分子斷裂H—H鍵形成H原子,H原子與亞乙烯基吸附物R經(jīng)過多步反應形成C—H鍵生成乙烷,所以乙炔氫化歷程中涉及非極性鍵的斷裂,故D正確。7.(2022·湖南長沙月考)下列熱化學方程式中,正確的是(D)A.甲烷的燃燒熱為890.3kJ/mol,則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3kJ/molB.500℃、30MPa下,將0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密閉容器中充分反應生成NH3(g)放熱19.3kJ,其熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-38.6kJ/molC.稀HCl和NaOH溶液反應的中和熱ΔH=-57.3kJ/mol,則稀H2SO4和NaOH溶液反應的中和熱ΔH=2×(-57.3)kJ/molD.在101kPa時,2gH2完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.8kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學方程式表示為2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/mol解析:根據(jù)甲烷的燃燒熱,可寫出表示其燃燒熱的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ/mol,A錯誤;合成氨的反應為可逆反應,根據(jù)信息可知,1molN2完全反應放熱大于38.6kJ,即N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<-38.6kJ/mol,B錯誤;中和熱是生成1mol液態(tài)H2O時所放出的熱量,與生成H2O的多少無關(guān),C錯誤;2gH2為1mol,根據(jù)完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.8kJ熱量,其熱化學方程式為2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/mol,D正確。8.已知:①S(g)+O2(g)SO2(g)ΔH1②S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH2③2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l)ΔH3④2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l)ΔH4⑤SO2(g)+2H2S(g)3S(s)+2H2O(l)ΔH5下列關(guān)于上述反應焓變的判斷不正確的是(BC)A.ΔH1<ΔH2B.ΔH3<ΔH4C.ΔH5=ΔH3+ΔH2D.2ΔH5=3ΔH3-ΔH4解析:本題考查反應熱的比較、蓋斯定律的應用。等量的S具有的能量S(g)>S(s),則等量的S(g)完全燃燒生成SO2(g)放出的熱量多,故有ΔH1<ΔH2,A正確;等量H2S(g)完全燃燒生成SO2(g)放出的熱量比不完全燃燒生成S(s)放出的熱量多,則有ΔH3>ΔH4,B錯誤;根據(jù)蓋斯定律,由③-②可得⑤,則有ΔH5=ΔH3-ΔH2,C錯誤;根據(jù)蓋斯定律,由③×3-⑤×2可得④,則有2ΔH5=3ΔH3-ΔH4,D正確。三、非選擇題9.(1)100mL0.200mol·L-1CuSO4溶液與1.95g鋅粉在量熱計中充分反應。測得反應前溫度為20.1℃,反應后最高溫度為30.1℃。已知:反應前后,溶液的比熱容均近似為4.18J·g-1·℃-1,溶液的密度均近似為1.00g·cm-3,忽略溶液體積、質(zhì)量變化和金屬吸收的熱量。請計算:①反應放出的熱量Q=J。

②反應Zn(s)+CuSO4(aq)ZnSO4(aq)+Cu(s)的ΔH=kJ·mol-1(列式計算)。

(2)研究CO2氧化C2H6制C2H4對資源綜合利用有重要意義。相關(guān)的主要化學反應有:Ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1=136kJ·mol-1Ⅱ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=177kJ·mol-1Ⅲ.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH3Ⅳ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH4=41kJ·mol-1已知:298K時,相關(guān)物質(zhì)的相對能量(如圖1)。可根據(jù)相關(guān)物質(zhì)的相對能量計算反應或變化的ΔH(ΔH隨溫度變化可忽略)。例如:H2O(g)H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-44kJ·mol-1。請回答:①根據(jù)相關(guān)物質(zhì)的相對能量計算ΔH3=kJ·mol-1。

②有研究表明,在催化劑存在下,反應Ⅱ分兩步進行,過程如下:C2H6(g)+CO2(g)→C2H4(g)+H2(g)+CO2(g)→C2H4(g)+CO(g)+H2O(g),且第二步速率較慢(反應活化能為210kJ·mol-1)。根據(jù)相關(guān)物質(zhì)的相對能量,畫出反應Ⅱ分兩步進行的“能量—反應過程圖”,起點從[C2H6(g)+CO2(g)]的能量-477kJ·mol-1開始(如圖2)。解析:(1)①100mL0.200mol·L-1CuSO4溶液與1.95g鋅粉發(fā)生反應的化學方程式為CuSO4+ZnZnSO4+Cu,忽略溶液體積、質(zhì)量變化可知,溶液的質(zhì)量m=ρV=1.00g·cm-3×100mL=100g,忽略金屬吸收的熱量可知,反應放出的熱量Q=cmΔt=4.18J·g-1·℃-1×100g×(30.1-20.1)℃=4.18×103J。②上述反應中n(CuSO4)=0.200mol·L-1×0.100L=0.020mol,n(Zn)=mM=1.95g65g·mol-4.18×10310000.(2)①由圖1的數(shù)據(jù)可知,C2H6(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的相對能量分別為-84kJ·mol-1、-393kJ·mol-1、-110kJ·mol-1、0kJ·mol-1。由題中信息可知,ΔH=生成物總的相對能量-反應物總的相對能量,因此C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH3=(-110kJ·mol-1)×4-(-84kJ·mol-1)-(-393kJ·mol-1)×2=430kJ·mol-1。②由題中信息可知,反應Ⅱ分兩步進行,第一步的反應是C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2(g)+CO2(g),C2H4(g)、H2(g)、CO2(g)的相對能量之和為52kJ·mol-1+0kJ·mol-1+(-393kJ·mol-1)=-341kJ·mol-1;第二步的反應是C2H4(g)+H2(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g),其活化能為210kJ·mol-1,故該反應體系的過渡態(tài)的相對能量又升高了210kJ·mol-1,過渡態(tài)的相對能量變?yōu)?341kJ·mol-1+210kJ·mol-1=-131kJ·mol-1,最終生成物C2H4(g)、H2O(g)、CO(g)的相對能量之和為52kJ·mol-1+(-242kJ·mol-1)+(-110kJ·mol-1)=-300kJ·mol-1。根據(jù)題中信息,第一步的活化能較小,第二步的活化能較大,故反應Ⅱ分兩步進行的“能量—反應過程圖”可以表示如圖:。答案:(1)①4.18×103②-4.(2)①430②10.回答下列問題。(1)中科院某研究團隊通過設計一種新型NaFe3O4/HZSM5多功能復合催化劑,成功實現(xiàn)了CO2直接加氫制取辛烷值汽油,該研究成果被評價為“CO2催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進展”。已知:H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH1=-akJ·mol-1C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=-bkJ·mol-1試寫出25℃、101kPa條件下,CO2與H2反應生成汽油(以C8H18表示)的熱化學方程式:

。(2)直接排放含SO2的煙氣會形成酸雨,危害環(huán)境。工業(yè)上常用催化還原法和堿吸收法處理SO2氣體。1molCH4完全燃燒生成氣態(tài)水和1molS(g)的能量變化如圖所示:在催化劑作用下,CH4可以還原SO2生成單質(zhì)S(g)、H2O(g)和CO2,寫出該反應的熱化學方程式:

。(3)化學反應原理研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的規(guī)律并在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應用。汽車排氣管內(nèi)的催化轉(zhuǎn)化器可實現(xiàn)尾氣無毒處理。已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=+180.5kJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221.0kJ·mol-1CO2(g)C(s)+O2(g)ΔH=+393.5kJ·mol-1則反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=kJ·mol-1。(4)氮及其化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體。已知:CO(g)+NO2(g)NO(g)+CO2(g)ΔH=-akJ·mol-1(a>0)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-bkJ·mol-1(b>0)若用CO還原NO2至N2,當消耗標準狀況下3.36LCO時,放出的熱量為kJ(用含有a和b的代數(shù)式表示)。

解析:(1)已知①H2(g)+12O2(g)H2O(