考點規范練15化學反應的熱效應一、選擇題1.下列說法正確的是()。A.需要加熱才能發生的反應一定是吸熱反應B.任何放熱反應在常溫條件下一定能發生C.反應物和生成物所具有的總能量的相對大小決定了反應是放熱還是吸熱D.吸熱反應只能在加熱的條件下才能進行答案:C解析:需要加熱才能發生的反應不一定是吸熱反應,如木炭的燃燒是放熱反應,但需要點燃,點燃的目的是使其達到著火點,A項錯誤。放熱反應在常溫下不一定能發生,如鋁熱反應2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe是放熱反應,但需在高溫條件下進行以保證有足夠的熱量引發氧化鐵和鋁粉反應,B項錯誤。若反應物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量,則反應放熱,反之,反應吸熱,C項正確。吸熱反應在不加熱的條件下也可能發生,如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl在常溫下就能發生反應,而該反應為吸熱反應,D項錯誤。2.甲烷燃燒時的能量變化如圖所示,下列有關說法正確的是()。圖1圖2A.圖1中反應為CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=+890.3kJ·mol1B.圖2中反應為CH4(g)+32O2(g)CO(g)+2H2O(g)ΔH=607.3kJ·mol1C.由圖可以推得:CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=283kJ·mol1D.由圖可以推知:等物質的量的CO2和CO,CO2具有的能量高答案:C解析:根據圖1分析,反應物的總能量高于生成物的總能量,則圖1中反應為CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=890.3kJ·mol1,A項錯誤。根據圖2分析,生成物水的狀態是液態,則圖2中反應為CH4(g)+32O2(g)CO(g)+2H2O(l)ΔH=607.3kJ·mol1,B項錯誤。根據蓋斯定律,由CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=890.3kJ·mol1和CH4(g)+32O2(g)CO(g)+2H2O(l)ΔH=607.3kJ·mol1相減,可得CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=283kJ·mol1,該反應放熱,反應物的總能量高于生成物的總能量,所以等物質的量的CO2和CO,CO具有的能量高,C項正確,D項錯誤。3.(雙選)工業上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2],該可逆反應分兩步進行,整個過程中的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()。A.NH2COONH4為合成尿素反應的中間產物B.反應Ⅰ逆反應的活化能>反應Ⅱ正反應的活化能C.反應Ⅱ在熱力學上進行趨勢很大D.2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)的焓變ΔH=E1E2答案:CD解析:由題圖可知,合成尿素的過程中生成了NH2COONH4,其為合成尿素反應的中間產物,A項正確。由題圖可知,反應Ⅰ逆反應的活化能>反應Ⅱ正反應的活化能,B項正確。反應Ⅱ為吸熱反應,在熱力學上進行趨勢較小,C項錯誤。2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)為放熱反應,ΔH=生成物的總能量反應物的總能量<0,即ΔH=E2E1,D項錯誤。4.下列關于ΔH的判斷不正確的是()。Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(g)ΔH1Si(s)+2Br2(g)SiBr4(g)ΔH2Cu(OH)2(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l)ΔH32H2O(l)+Cu2+(aq)Cu(OH)2(s)+2H+(aq)ΔH4A.ΔH1<0,ΔH2<0B.ΔH1<ΔH2C.ΔH3<0,ΔH4>0D.ΔH3>ΔH4答案:D解析:多數化合反應為放熱反應,則ΔH1<0,ΔH2<0,A項正確。氧化性:Cl2>Br2,所以Cl2與Si的反應更劇烈,放熱更多,則ΔH1<ΔH2,B項正確。Cu(OH)2(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+2H2O(l)為酸堿中和反應,應為放熱反應,則ΔH3<0,2H2O(l)+Cu2+(aq)Cu(OH)2(s)+2H+(aq)為水解反應,應為吸熱反應,則ΔH4>0,C項正確。ΔH3<0,ΔH4>0,則ΔH3<ΔH4,D項錯誤。5.肼(N2H4)在不同條件下的分解產物不同,200℃時在Cu表面分解的機理如圖1所示。已知200℃時,反應Ⅰ:3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g)ΔH1=32.9kJ·mol1,反應Ⅱ:N2H4(g)+H2(g)2NH3(g)ΔH2=41.8kJ·mol1,下列說法不正確的是()。圖1圖2A.圖1所示過程①②都是放熱反應B.反應Ⅱ的能量過程示意圖如圖2所示C.斷開3molN2H4(g)中的化學鍵吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化學鍵釋放的能量D.200℃時,肼分解生成氮氣和氫氣的熱化學方程式為N2H4(g)N2(g)+2H2(g)ΔH=+50.7kJ·mol1答案:A解析:題圖所示過程①對應反應Ⅰ,為放熱反應,過程②為氨氣分解生成氮氣和氫氣,根據蓋斯定律,由Ⅰ3×Ⅱ即可判斷反應為吸熱反應,A項錯誤。反應Ⅱ為放熱反應,反應物的總能量大于生成物的總能量,能量過程示意圖正確,B項正確。反應Ⅰ為放熱反應,則斷開3molN2H4(g)中的化學鍵吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化學鍵釋放的能量,C項正確。200℃時,根據蓋斯定律,肼分解生成氮氣和氫氣的反應為Ⅰ2×Ⅱ,可得到N2H4(g)N2(g)+2H2(g)ΔH=+50.7kJ·mol1,D項正確。6.已知25℃、101kPa下,1mol水蒸發為水蒸氣需要吸熱44.01kJ。2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.66kJ·mol1C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.29kJ·mol1則反應C(s)+12O2(g)CO(g)的反應熱為()。A.ΔH=396.36kJ·mol1B.ΔH=198.55kJ·mol1C.ΔH=154.54kJ·mol1D.ΔH=110.53kJ·mol1答案:D解析:根據題目信息:①2H2O(l)2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.66kJ·mol1②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.29kJ·mol1③H2O(l)H2O(g)ΔH=+44.01kJ·mol1根據蓋斯定律可知目標方程式可由②+③12×①得到,ΔH=[+131.29+(+44.01)12×(+571.66)]kJ·mol1=110.53kJ·mol17.N2O和CO是環境污染性氣體,可在Pt2O+表面轉化為無害氣體,其反應原理為N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH,有關化學反應的物質變化過程及能量變化過程如下。下列說法不正確的是()。A.ΔH=ΔH1+ΔH2B.ΔH=226kJ·mol1C.該反應正反應的活化能小于逆反應的活化能D.為了實現轉化需不斷向反應器中補充Pt2O+和Pt2O答案:D解析:①N2O+Pt2O+Pt2O2++N2ΔH1,②Pt2O2++COPt2O++CO2ΔH2,結合蓋斯定律計算①+②得到N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH=ΔH1+ΔH2,A項正確。由圖示分析可知,反應物能量高于生成物能量,反應為放熱反應,反應焓變ΔH=134kJ·mol1360kJ·mol1=226kJ·mol1,B項正確。正反應活化能Ea=134kJ·mol1小于逆反應活化能Eb=360kJ·mol1,C項正確。由①N2O+Pt2O+Pt2O2++N2ΔH1和②Pt2O2++COPt2O++CO2ΔH2可知,反應過程中Pt2O+和Pt2O2+8.我國學者研究了均相NOCO的反應過程,反應過程中每一階段內各駐點的能量均為相對于此階段內反應物的能量之差,下列說法正確的是()。A.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH>0B.均相NOCO反應經歷了三個過渡態和六個中間體C.整個反應分為三個基元反應階段,總反應速率由第一階段反應決定D.NO二聚體()比N2O分子更難與CO發生反應答案:C解析:整個反應分為三個基元反應階段,①NO(g)+NO(g)(g)ΔH=+199.2kJ·mol1;②(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g)ΔH=513.5kJ·mol1;③CO(g)+CO2(g)+N2O(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=307.6kJ·mol1,由于①所需活化能最高,總反應速率由第一階段反應決定,故C項正確。①+②+③得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),ΔH=+199.2kJ·mol1513.5kJ·mol1307.6kJ·mol1=621.9kJ·mol1,A項錯誤。均相NOCO反應經歷了TS1、TS2、TS3三個過渡態,IM1、、IM2、N2O、IM3五個中間體,B項錯誤。從②(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g)ΔH=513.5kJ·mol1;③CO(g)+CO2(g)+N2O(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=307.6kJ·mol1,②反應的活化能比③反應的低,放出的能量更多,生成物能量更低,NO二聚體()比N2O(g)分子更容易與CO發生反應,D項錯誤。9.一氧化碳甲烷化反應為CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。下圖是使用某種催化劑時轉化過程中的能量變化(部分物質省略)。下列說法不正確的是()。A.步驟①只有非極性共價鍵斷裂B.步驟②的原子利用率為100%C.過渡態Ⅱ能量最高,因此其對應的步驟③反應速率最小D.該方法可以清除有毒氣體CO,從而保護環境答案:C解析:步驟①是H2中非極性共價鍵斷裂,CO中極性共價鍵未斷裂,A項正確。步驟②反應物中原子全部進入生成物中,因此原子利用率為100%,B項正確。根據圖中信息,過渡態Ⅰ的能量差最高,因此其對應的步驟①反應速率最小,C項錯誤。根據反應的歷程可知,有毒的一氧化碳與氫氣反應最終轉化為無毒的甲烷,該方法可以清除劇毒氣體CO,從而保護環境,D項正確。10.(2023新課標卷改編)“肼合成酶”以其中的Fe2+配合物為催化中心,可將NH2OH與NH3轉化為肼(NH2NH2),其反應歷程如下所示。下列說法錯誤的是()。A.NH2OH、NH3和H2O均為極性分子B.反應涉及N—H、N—O斷裂和N—N生成C.催化中心的Fe2+被氧化為Fe3+,后又被還原為Fe2+D.將NH2OH替換為ND2OD,反應可得ND2ND2答案:D解析:NH2OH、NH3、H2O分子中正負電中心不重合,三種分子均為極性分子,A項正確;從反應歷程看,NH2OH中存在N—O斷裂、NH3分子中存在N—H斷裂,NH2NH2中存在N—N的生成,B項正確;反應過程中,Fe2+先失去電子轉移至NH2OH的N原子上,又被NH2-還原,C項正確;根據反應歷程可知,產物中兩部分—NH2分別來自NH2OH和氨氣,將NH2OH替換為ND2OD反應得到ND2NH2二、非選擇題11.氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取是氫能源利用領域的研究熱點;氫氣也是重要的化工原料。(1)納米級的Cu2O可作為太陽能分解水的催化劑。一定溫度下,在2L密閉容器中加入納米級Cu2O并通入0.10mol水蒸氣發生反應:2H2O(g)2H2(g)+O2(g)ΔH=+484kJ·mol1,不同時段產生O2的量見表格:時間20406080n0.00100.00160.00200.0020上述反應過程中能量轉化形式為光能轉化為能,達平衡過程中至少需要吸收光能kJ(保留三位小數)。

(2)氫氣是合成氨工業的原料,合成塔中每產生2molNH3,放出92.2kJ熱量。已知:則1molN—H鍵斷裂吸收的能量約等于。

(3)已知:①2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH=483.6kJ·mol1;②N2(g)+2O2(g)2NO2(g)ΔH=+67.7kJ·mol1。則H2還原NO2生成水蒸氣和氮氣反應的熱化學方程式是

。

答案:(1)化學0.968(2)391kJ(3)4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)ΔH=1034.9kJ·mol1解析:(1)題述反應過程中能量轉化形式為光能轉化為化學能,達平衡時,生成氧氣0.0020mol,至少需要吸收的光能為0.0020mol×484kJ·mol1=0.968kJ。(2)3H2(g)+N2(g)2NH3(g),反應的焓變=反應物斷裂化學鍵吸收的能量生成物形成化學鍵放出的能量=3×436kJ·mol1+945.8kJ·mol16×E(N—H)=92.2kJ·mol1,E(N—H)=391kJ·mol1。(3)反應4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)可以由①×2②得到,故ΔH=(483.6kJ·mol1)×267.7kJ·mol1=1034.9kJ·mol1。12.乙烯可用作合成纖維、合成橡膠、塑料的原料。回答下列問題。(1)實驗室用乙醇和五氧化二磷制取乙烯的過程如下:P2O5+3H2O2H3PO4;H3PO4+C2H5OHC2H5OPO(OH)2(磷酸單乙酯)+H2O;170~200℃時,C2H5OPO(OH)2會分解生成乙烯和磷酸。C2H5OPO(OH)2分解反應的化學方程式為

。

(2)用CrO3作催化劑,CO2重整C2H6制乙烯的反應過程如下:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1;3H2(g)+2CrO3(s)3H2O(g)+Cr2O3(s)ΔH2;Cr2O3(s)+3CO2(g)3CO(g)+2CrO3(s)ΔH3。①反應C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的ΔH=(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代數式表示)。

②已知部分化學鍵的鍵能數據如下表所示,則ΔH1=kJ·mol1。

化學鍵C—CCCC—HH—H鍵能348615413436答案:(1)C2H5OPO(OH)2CH2CH2↑+H3PO4(2)①3ΔH1解析:(1)170~200