第01讲 化学反应的热效应(专项训练)(浙江专用)2026年高考化学一轮复习讲练测
2025-10-30
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内容正文:
第01讲 化学反应的热效应
目录
01 课标达标练
题型01化学反应中能量变化图形探析
题型02利用键能求反应热
题型03热化学方程式书写
题型04中和反应反应热的测定
题型05能源的开发与利用
题型06利用盖斯定律书写热化学方程式
题型07盖斯定律的应用
题型08 反应热大小的比较
02 核心突破练
03 真题溯源练
01化学反应中能量变化图形探析
1.甲醇()在催化剂表面分解的反应涉及多个过渡态(TS1~TS5)和中间体,反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是( )
A.在催化剂表面解离的五个路径中,制约反应速率的是路径⑤
B.不能由图确定甲醇分解为和是吸热还是放热反应
C.该历程中路径③的能垒(反应活化能)为
D.该过程包含键和键的断裂,以及键的形成
【答案】C
【解析】A项,决速步骤为能垒最高的路径⑤,A正确;B项,由图只能得出 ,为吸热反应,B正确;C项,路径③的能垒为,C错误;D项,由反应历程可知,反应涉及、键断裂和键形成,D正确;故选C。
2.H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)能量曲线如图。描述正确的是( )
A.反应①为放热反应,反应②为吸热反应
B.若加入催化剂可降低反应热
C.热化学方程式为H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)-218kJ
D.若反应的生成物为2HCl(g)+I2(s),则反应热数值将变大
【答案】D
【解析】由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,活化能越小,反应速率越快,且反应中H、I元素的化合价变化。A项,根据图象可知,反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物,则反应①、反应②均为放热反应,△H均小于零,故A错误;B项,若加入催化剂,只能改变反应速率,不能改变反应热,故B错误;C项,反应①、反应②总的能量变化为218kJ,根据盖斯定律可知,反应①、反应②的焓变之和为△H=-218kJ•mol-1,即H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)+218kJ•mol-1,故C错误;D项,根据图象可知,反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物,图中反应②即I2(g)+2HCl(g)=I2(s)+2HCl(g),所以I2(g)+2HCl(g)的能量高于 I2(s)+2HCl(g)的总能量,则反应热数值将变大,故D正确;故选D。
3.某温度下,在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应:X(g)Y(g)( ΔH1<0),Y(g)Z(g)( ΔH2<0),测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是( )
A. B.C. D.
【答案】B
【解析】由图可知,反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大,后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大,说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的反应速率,则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。A项,X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0,而图像显示Y的能量高于X,即图像显示X(g)Y(g)为吸热反应,A项不符合题意;B项,图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0,且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能,B项符合题意;C项,图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0,但图像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能,C项不符合题意;D项,图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都大于0,且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能,D项不符合题意;故选B。
4.臭氧层中O3分解过程如图所示,回答下列问题。
(1)ΔH (填“>”或“<”)0。
(2)催化反应①是 (填“吸热”或“放热”,下同)反应,催化反应②是 反应。
(3)总反应的活化能是 ,催化反应①的活化能是 ,催化反应②对应的逆反应的活化能是 ,总反应对应的逆反应活化能为 。
【答案】(1)< (2)吸热 放热 (3)E E1 E2+|ΔH| E+|ΔH|
02利用键能求反应热
5.CH3—CH3(g)→CH2==CH2(g)+H2(g) ΔH,有关化学键的键能如下表:
化学键
C—H
C==C
C—C
H—H
键能/ (kJ·mol-1)
414
615
347
435
则该反应的反应热为 。
【答案】+125 kJ·mol-1
【解析】ΔH=E(C—C)+6E(C—H)-E(C==C)-4E(C—H)-E(H—H)=(347+6×414-615-4×414-435) kJ·mol-1=+125 kJ·mol-1。
6.已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中,破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ,破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ,则下列关系式中一定正确的是( )
A.Q1+Q2<2Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2=Q3
【答案】A
【解析】破坏1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ,则H-H键能为Q1kJ/mol,破坏1molCl2中的化学键消耗的能量为Q2kJ,则Cl-Cl键能为Q2kJ/mol,形成1molHCl中的化学键释放的能量为Q3kJ,则H-Cl键能为Q3kJ/mol,对于H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g) 反应热△H=反应物的总键能﹣生成物的总键能=Q1kJ/mol+Q2kJ/mol﹣2Q3kJ/mol=(Q1+Q2﹣2Q3)kJ/mol,由于氢气在氯气中燃烧,反应热△H<0,即(Q1+Q2﹣2Q3)<0,所以Q1+Q2<2Q3,故A正确;故选A。
7.断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。下表列出了一些化学键的键能E:
化学键
H—H
Cl—Cl
O==O
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/ kJ/mol
436
247
x
330
413
463
431
请回答下列问题:
(1)如图表示某反应的能量变化关系,则此反应为 (填“吸热”或“放热”)反应,其中ΔH= (用含a、b的关系式表示)
(2)若图示中表示反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1,则b= kJ·mol-1,x= 。
【答案】(1)放热 (a-b) kJ/mol (2)926 496.4
【解析】(1)反应物的能量高于生成物,因此是放热反应。反应热为反应物与生成物的能量之差,即ΔH=(a-b) kJ/mol。(2)b表示H、O原子结合为气态水时的能量变化,其数值为463×2=926;436+1/2x-926=-241.8,则x=496.4。
03热化学方程式书写
8.依据事实书写热化学方程式。
(1)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时,放出33.4 kJ的热量,则表示肼燃烧的热化学方程式为 。
(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下,已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)放热44.4 kJ,该反应的热化学方程式是 。
(3)已知25 ℃,100 kPa时:1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2 804 kJ热量。则25 ℃时,CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为 。
【答案】(1)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4 kJ·mol-1
(2)4CuCl(s)+O2(g)===2CuCl2(s)+2CuO(s) ΔH=-177.6 kJ·mol-1
(3)6CO2(g)+6H2O(l)===C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH=+2 804 kJ·mol-1
9.合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时,反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式: 。从能量角度分析,铁触媒的作用是 。
【答案】N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-(a-b) kJ·mol-1 降低反应的活化能
10.钌及其化合物在合成工业上有广泛用途,如图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。
根据图示写出该反应的热化学方程式 。
【答案】H2(g)+CO2(g)===HCOOH(l) ΔH=-31.2 kJ·mol-1
【解析】根据整个流程可知,CO2和H2为反应物,产物为HCOOH,92 g HCOOH的物质的量为=2 mol,所以生成1 mol液体HCOOH放出31.2 kJ能量,热化学方程式为H2(g)+CO2(g)===HCOOH(l) ΔH=-31.2 kJ·mol-1。
04中和反应热的测定
11.用50 mL 0.50 mol•L−1盐酸与50 mL 0.55 mol•L−1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。下列说法不正确的是( )
A.隔热层的作用是减少热量散失
B.a仪器的名称为环形玻璃搅拌棒(或玻璃搅拌器)
C.若盐酸的体积改为60 mL,与上述实验相比,所放出的热量不相等,所求中和热也不相等
D.若用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会偏小
【答案】C
【解析】A项,隔热层能隔热,减少热量散失,故A正确;B项,a仪器的名称为环形玻璃搅拌棒,故B正确;C项,实验中改用60mL 0.50mol•L-1盐酸与50mL 0.55mol•L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,参加反应的酸、碱的用量增加,放出的热量增多,但所求中和热相等,因为中和热是生成1mol水时放出的热量,与酸、碱的用量无关,故C错误;D项,一水合氨是弱电解质、电离需要吸热,用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会偏小,故D正确;故选C。
12.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( )
A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率,减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.用0.5 mol·L-1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L-1的盐酸、醋酸溶液反应,若所取的溶液体积都相等,则测得的中和反应反应热数值相同
D.在测定中和反应反应热的实验中,需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、玻璃搅拌器
【答案】A
【解析】A项,玻璃搅拌器起搅拌作用,加快反应速率,减小实验误差,A正确;B项,温度计水银球应浸入溶液中但不能与烧杯底部接触,B错误;C项,盐酸是强酸,醋酸是弱酸,醋酸电离吸热,测得数值不同,C错误;D项,在测定中和反应反应热的实验中,不需要滴定管、天平,D错误;故选A。
13.用一定浓度的NaOH溶液与稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验时,测得生成1mol液态水时的 -,产生这种偏差的原因不可能是( )
A.实验用NaOH溶液的浓度过大
B.实验时搅拌速度慢
C.分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中
D.用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液
【答案】A
【解析】A项,NaOH溶液稀释过程释放热量,导致中和热 -,故A符合题意;B项,实验时搅拌速度慢,导致热量散失,测得中和热 -,故B不符合题意;C项,分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中,导致热量散失,测得中和热 -,故C不符合题意;D项,用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液,氢氧化钠被部分反应,导致测得中和热 -,故D不符合题意。故选A。
14.【科学探究与创新意识】回答下列问题:
Ⅰ.某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和反应反应热的测定。实验装置如图所示:
(1)
仪器A的名称为 。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
①请填写表中的空白:
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差平均值
(t2-t1)/℃
H2SO4溶液
溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1.则中和反应反应热 (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与-57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的内筒中
c.用温度计测定NaOH溶液的起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
d.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
(3)实验中改用30 mL 0.50 mol·L-1的硫酸溶液跟60 mL 0.50 mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。
Ⅱ.为探究化学反应速率的影响因素,设计的实验方案如下表:(已知溶液、H2SO4溶液、淀粉三种溶液混合,无明显现象)
向烧杯中加入的试剂及用量/
0.1 mol/L
KI溶液
0.1 mol/L
H2O2溶液
0.1 mol/L
H2SO4溶液
淀粉
溶液
H2O
时间/s
①
25℃
20.0
10.0
5.0
1.0
0.0
②
40℃
20.0
10.0
5.0
1.0
0.0
③
25℃
20.0
5.0
5.0
1.0
V
(4)该实验能观察到的实验现象为: 。
(5)表中的V= ,t1、t2、t3由小到大的顺序为 。
(6)对比实验①②可推测实验结论为 。
【答案】(1)环形玻璃搅拌器
(2)4.0 -53.5 kJ·mol-1 abc
(3)不相等
(4)溶液变为蓝色
(5)5 t2<t1<t3
(6)相同条件下,温度越高,反应速率越快
【解析】进行酸、碱反应的中和热测定时,关键性的操作是反应前后溶液的温度测定,尤其是中和反应发生时的最高温度,既要求装置的保温效果好、实验操作规范,又要求观察温度时敏捷。
【解析】(1)仪器A为环形玻璃搅拌器;(2)①第一次测定的温度差为4.0℃,第二次测定的温度差为6.1℃,第三次测定的温度差为3.9℃,第四次测定的温度差为4.1℃,实验2的误差太大要舍去,三次温度差的平均值为4.0℃。
②50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH氢氧化钠溶液与30 mL 0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和反应,硫酸是过量的,生成水的物质的量和消耗氢氧化钠的物质的量相等,所以生成水的物质的量为,溶液的质量为,温度变化的值,则生成0.025 mol水放出的热量,即1.3376 kJ,所以实验测得的中和热。
③a.装置保温、隔热效果差,测得的热量偏小,中和反应反应热ΔH偏大;b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的内筒中,热量散失较多,测得温度偏低,中和反应反应热ΔH偏大;c.用温度计测定NaOH溶液的起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度,导致温度计上残留的碱液与稀硫酸反应,起始温度偏高,中和反应反应热ΔH偏大;d.量取NaOH溶液的体积时仰视读数,会导致所量的氢氧化钠溶液体积偏大,放出的热量偏高,中和反应反应热ΔH偏小。故选abc;
(3)实验中改用30 mL 0.50 mol·L-1硫酸溶液跟60 mL 0.50 mol·L-1氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,生成的水的物质的量不同,所放出的热量不相等。
(4)混合溶液中滴入H2O2溶液,双氧水氧化碘离子生成单质碘,则该实验能观察到的实验现象为:溶液变为蓝色。
(5)①③是研究双氧水浓度对反应速率的影响,而整个溶液的体积要相同,则表中的V=5,③中双氧水浓度比①中双氧水浓度小,反应速率慢,出现蓝色现象需要的时间长,①②探究温度对反应速率的影响,②的温度高,反应速率快,出现蓝色需要的时间短,因此t1、t2、t3,由小到大的顺序为t2<t1<t3。
(6)对比实验①②,②溶液变为蓝色比①快,②的温度高,反应速率快,因此可推测实验结论为相同条件下,温度越高,反应速率越快。
05能源的开发与利用
15.能源的开发与利用促进了人类发展和社会进步,下列有关能源及利用说法正确的是( )
A.古代曾使用木炭、铁矿石熔炼铸铁,其中木炭的作用只是燃烧供热
B.《世说新语》记载“······用蜡烛作炊”,其中蜡烛的主要成分是油脂,属于天然高分子化合物
C.植物油、煤油等都曾用于提供照明,二者组成元素相同,其中煤油主要来自煤的干馏
D.天然气不仅是一种清洁的化石燃料,还可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇等
【答案】D
【解析】A项,古代曾使用木炭、铁矿石熔炼铸铁,木炭燃烧放热,木炭不完全燃烧产生的CO把铁矿石还原为铁单质,故A错误;B项,蜡烛的主要成分是固体烷烃,故B错误;C项,植物油、煤油等都曾用于提供照明,植物油的组成元素是C、H、O,煤油的组成元素是C、H,二者组成元素不相同,煤油主要来自石油的分馏,故C错误;D项,天然气主要成分是甲烷,可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇等,故D正确;选D。
16.太阳光普照大地,没有地域的限制,可直接开发和利用,便于采集,且无须开采和运输。开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一,每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属于现今世界上可以开发的最大能源。利用太阳能分解制氢,若光解0.02mol水,下列说法正确的是( )
A.可生成H2的质量为0.02g
B.可生成氢的原子数为2.408×1023个
C.可生成H2的体积为0.224L(标准状况)
D.生成H2的量理论上等于0.04molNa与水反应产生H2的量
【答案】D
【解析】A项,根据方程式:2H2O2H2↑+O2↑,根据物质的量之比等于系数比可知,光解0.02molH2O,可产生0.02molH2和0.01molO2.则可得:0.02molH2的质量为0.04g,选项A错误;B项,0.02molH2的氢原子数为2.408×1022个,选项B错误;C.0.02molH2在标准状况下的体积为0.448L,选项C错误;D项,根据反应方程式:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,0.04molNa与水反应产生0.02molH2,选项D正确;故选D。
17.【能量利用与学科知识结合】由于化石燃料的长期大量消耗,传统能源逐渐枯竭,而人类对能源的需求量越来越高,氢能源和化学电源的开发与利用成为全球发展的重要问题。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保获取氢能源的方法,其反应过程如下:
已知反应1:
反应2:
反应3:
下列说法错误的是( )
A.该过程实现了将太阳能转化为化学能
B.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,可加快反应速率
C.热化学硫碘循环分解水的总反应为
D.升高热源温度可使上述三个反应的平衡常数均增大
【答案】D
【解析】A项,由图可知,总反应为2H2O=2H2+O2,该过程中利用太阳能使化学反应发生,实现了将太阳能转化为化学能,故A正确;B项,该过程利用和作催化剂,改变反应进行途径,降低了水分解制氢反应的活化能,可加快反应速率,故B正确;C项,反应反应反应3得,即是,故C正确;D项,由于反应Ⅰ是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,而反应Ⅱ、Ⅲ是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大,故D错误;故选D。
06利用盖斯定律计算反应热
18.【逻辑思维与科学建模】(2025·浙江省杭州市高三二模)以CO2为原料合成高附加值产品,可以减少碳排放。用CO2与CH4催化制备合成气,可以发生如下多个反应。
主反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol−1
CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3=+75kJ·mol−1
CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH4=-131kJ·mol−1
(1) ΔH1= kJ·mol−1。
【答案】(1)ΔH1=+247kJ/mol
【解析】(1)已知:②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol−1;③CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3=+75kJ·mol−1;④CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH4=-131kJ·mol−1;由盖斯定律可知,②+③-④可得CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH1=+247 kJ/mol。
19.(2025·浙江省嘉兴市高三三模)丙烯是一种重要的有机化工原料,可以制取聚丙烯、丙烯腈、丙酮等化工产品。工业上可采用丙烷催化脱氢法制备丙烯,反应如下:
主反应:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH1
副反应:
C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g) ΔH2=+81.7kJ·mol−1
C3H8(g)3C(s)+4H2(g) ΔH3=+106kJ·mol−1;
请回答:
(1)几种物质的燃烧热(25℃,101kPa)如下表所示:则ΔH1= kJ·mol−1。
化学式(状态)
H2(g)
C3H6(g)
C3H8(g)
ΔH/(kJ·mol−1)
-286
-2058
-2220
【答案】(1)+124
【解析】(1)C3H8燃烧热的热化学方程式:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220kJ·mol-1 ①;C3H6燃烧热的热化学方程式:C3H6(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2058kJ·mol-1 ②;H2燃烧热的热化学方程式:③。根据盖斯定律,①-②-③可得到反应Ⅰ,则ΔH=-2220kJ·mol-1-(-2058kJ·mol-1)-(-286kJ·mol-1)=+124kJ·mol-1;
20.环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
已知(g)===(g)+H2(g) ΔH1=+100.3 kJ·mol-1①
H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH2=-11.0 kJ·mol-1②
对于反应:(g)+I2(g)===(g)+2HI(g)③
ΔH3= kJ·mol-1。
【答案】+89.3
【解析】根据盖斯定律,由反应①+反应②得反应③,则ΔH3=ΔH1+ΔH2=(+100.3-11.0)kJ·mol-1=+89.3 kJ·mol-1。
21.【工业生产与学科知识结合】尿素[CO(NH2)2]是常用的化肥与工业原料,其生产与应用有着重要的意义。
(1)尿素生产一般控制在180~200℃,15~25MPa下进行,主要涉及下列反应:
反应1 2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(l) ∆H=-100.4 kJ·mol-1
反应2 NH2COONH4(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l) ∆H=27.6 kJ·mol-1
反应 2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(l)+H2O(l)的∆H=_______________。
【答案】-72.8 kJ·mol-1
【解析】反应2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(l)+H2O(l)=反应1+反应2,故∆H=-100.4 kJ·mol-1+27.6 kJ·mol-1=-72.8 kJ·mol-1。
22.(2025·浙江省衢州、丽水、湖州三地市高三二模)CO2通过电化学、热化学方法转化为CH3OH等高附加值化学品,符合绿色化学理念。
(2)热化学方法。相关热化学方程式如下:
I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.17kJ·mol−1 K1=1.0×10-5
II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.47kJ·mol−1 K2=2.5×104
III:CO2(g)+3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g) ΔH3 K3
ΔH3= kJ·mol−1。
【答案】(2)-49.30
【解析】(2)①由盖斯定律可知,反应I+反应II可得反应III,则;
23.(2025·浙江省绍兴市高三二模)工业上常用的合成氨的方法反应方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。请回答:
(3)氨合成反应需要高纯的N2和H2,因此原料气在通入合成塔前需进行净化。净化体系中会发生以下反应:
Ⅰ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH1
Ⅱ:2CO(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g) ΔH2=-247.3kJ·mol−1
Ⅲ:2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3=-172.46kJ·mol−1
①标准状况下,CO和H2的燃烧热分别为283kJ·mol−1和285.8kJ·mol−1,H2O(g)H2O(l) ΔH=-44kJ·mol−1,则ΔH1= kJ·mol−1。
【答案】(3) -41.2
【解析】(3)①标准状况下,CO和H2的燃烧热分别为283kJ·mol−1和285.8kJ·mol−1,得到反应①;反应②;变化③H2O(g)H2O(l) ΔH=-44kJ·mol−1,根据盖斯定律,反应①-反应②+变化③=反应Ⅰ,则=-41.2 kJ·mol−1。
24.【逻辑思维与科学建模】我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,CO2的捕集与转化是研究的重要课题。
CO2和CH4重整可制合成气CO和H2,其热化学反应方程式为CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) ∆H=+247 kJ·mol-1
已知下列热化学反应方程式:
反应1:C(g)+2H2(g)=CH4(g) ∆H1
反应2:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H2=-40.0 kJ·mol-1
反应3:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ∆H3=+132.0 kJ·mol-1
则∆H1=___________kJ·mol-1。
【答案】—75
【解析】由盖斯定律可知,反应3—反应2—总反应得到反应1,则反应ΔH1=ΔH3—ΔH2—ΔH=(+132.0 kJ·mol-1)—(—40 kJ·mol-1)—(+247 kJ·mol-1)=—75 kJ·mol-1。
25.“嫦娥”五号预计在海南文昌发射中心发射,火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g) ΔH=+10.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式: 。
【答案】2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 096.7 kJ·mol-1
【解析】根据盖斯定律,由2×②-①得:2N2H4(g)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=2×(-543 kJ·mol-1)-(+10.7 kJ·mol-1)=-1 096.7 kJ·mol-1。
07盖斯定律的应用
26.(2022·浙江省杭州二中、温州中学、金华一中高三选考模拟)已知固体溶于水放热,有关过程能量变化如图
下列说法正确的是( )
A.反应①ΔH1<0 ΔS<0 B.ΔH4(NaOH)>ΔH4(KOH)
C.ΔH6(NaOH)>ΔH6(KOH) D.ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH5+ΔH6
【答案】B
【解析】A项,由于液体的混乱度大于固体,反应①ΔS>0,A错误;B项,ΔH4表示ROH破坏离子键的过程,应为钠离子半径小于钾离子,破坏离子键氢氧化钾吸收的能量要多,则ΔH4(NaOH)>ΔH4(KOH),B正确;C项,ΔH6表示氢氧根离子从气态离子转化为溶液中离子的热量变化,ΔH6(NaOH)>ΔH6(KOH),C错误;D项,由盖斯定律可知ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH5-ΔH6,D错误;故选B。
27.(2022·浙江省金丽衢十二校高三第二次联考)CH3COOH和氨水反应的能量循环体系如图所示,下列说法正确的是( )
A.∆H1+∆H2+∆H3=∆H4 B.∆H1+∆H4>∆H2+∆H3 C.∆H4<∆H1-∆H2 D.∆H3<0
【答案】C
【解析】A项, ∆H2+∆H3+∆H4CH3COOH和氨水反应的热效应,∆H1=∆H2+∆H3+∆H4两者不相等,A错误,A不符合题意;B项,∆H1和∆H4都是放热过程,∆H2+∆H3都是吸热过程,∆H1+∆H4<∆H2+∆H3,B错误,B不符合题意;C项,∆H1-∆H2=∆H3>0,∆H4<0,C正确,C符合题意;D项,氨水电离为吸热过程,∆H3>0,D不正确,D不符合题意;故选C。
28.氢氟酸是一种弱酸,可用于刻蚀玻璃。
2 HF(aq)+OH-(aq)=F-(aq)+H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1
②H3O+(aq)+OH-(aq)=2H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
③HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F-(aq) ΔH3=c kJ·mol-1
④F-(aq)+H2O(l)HF(aq)+OH-(aq) ΔH4=d kJ·mol-1
已知:a<b<0,下列说法正确的是( )
A.HF的电离过程吸热 B.c=a-b,c<0 C.c>0,d<0 D.d=b+c,d<0
【答案】B
【解析】由题可知,③式是电离方程式,③=①-②,ΔH3=c=a-b,而a<b,故c<0,说明HF的电离是放热过程,A项不正确,B项正确;c<0,反应④是反应①的逆过程,①=②+③,故d=-a=-(b+c)>0,C、D两项不正确。
29.根据伯恩哈勃循环图,部分反应的如下表所示,K的第一电离能是( )
数值
+89
+121.5
-349
-717
-436.5
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据盖斯定律:++++=,解得=;故选B;
30.CO的利用是当下研究的热门方向。下图为常温、常压下各物质转化关系及其反应热示意图(表示热化学方程式中各物质间化学计量数为最简整数比时的反应热),已知CH4的燃烧热为a,则反应的反应热为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由题图和题目信息可得以下热化学方程式, , , , ,根据盖斯定律,结合目标热化学方程式可知,总反应的反应热为;A符合题意。
08反应热大小的比较
31.A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
【答案】>
【解析】因为C(g)===C(l) ΔH3<0,则ΔH3=ΔH2-ΔH1,ΔH2<ΔH1。
32.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
【答案】<
【解析】根据常识可知,CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3<0,又因为ΔH2+ΔH3=ΔH1,所以ΔH2>ΔH1。
33.Br2(g)+H2(g)===2HBr(g) ΔH1 Br2(l)+H2(g)===2HBr(g) ΔH2
则有ΔH1______ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
【答案】<
【解析】等量的Br2(g)具有的能量高于等量的Br2(l)具有的能量,故1 mol Br2(g)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量比1 mol Br2(l)与H2(g)反应生成HBr(g)放出的热量多,则有ΔH1<ΔH2。
34.Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH1 Br2(g)+H2(g)===2HBr(g) ΔH2
则有ΔH1_____ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
【答案】<A
【解析】Cl原子半径比Br原子半径小,H—Cl的键能比H—Br的键能大,故ΔH1<ΔH2。
1.(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一,需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时,发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应):
a.标准SCR:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1
b.慢速SCR:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol
c.快速SCR:2NO(g)+4NH3(g)+2NO2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol
(1)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH4=−114.2 kJ/mol,则ΔH1= kJ/mol。标准SCR能自发进行的条件为 (“高温”“低温”或“任意温度”)。
【答案】(1) −1632.4 任意温度
【解析】(1)由盖斯定律可知,将2NO(g)+4NH3(g)+2NO2(g)4N2(g)+6H2O(g)和2NO(g)+O2(g)2NO2(g)相加即可得到4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1=ΔH3+ΔH4=−1518.2 kJ/mol-114.2 kJ/mol=−1632.4 kJ/mol,标准SCR是气体体积减小的放热反应,ΔH1<0,ΔS>0,当ΔH-TΔS<0时反应能够自发进行,则该反应在任意温度下都能自发进行
2.碳是化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光照可转化成N,转化过程如下,△H= +88.6 kJ·mol-1。则M、N相比,较稳定的是___________________。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为238.64 kJ∙mol−1,CH3OH(l)+ 2 (1)O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H= -a kJ·mol-1,则a_______238.6(填“”、“”或“”)
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g)和CO2,当有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程式_______。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。下列反应可制得耐高温材料,热化学方程式为4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)═2Al2O3(s)+3TiC(s) △H=−1176kJ⋅mol−1。反应过程中每转移1mol e-放出的热量为_______kJ。
(5)已知1mol燃料完全燃烧的数据分别为:
燃料
一氧化碳
甲烷
异辛烷(C8H18)
乙醇
△H
-283.0 kJ∙mol−1
-891.0 kJ∙mol−1
-5461.0 kJ∙mol−1
-1366.8 kJ∙mol−1
使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是_______。
【答案】(1)M (2)<
(3)2Cl2 (g)+ 2H2O(g)+C(s)═4HCl(g)+ CO2 (g) △H=−290kJ⋅mol−1
(4)98 (5)甲烷
【解析】(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,△H=+88.6kJ⋅mol−1,过程是吸热反应,N暗处转化为M,是放热反应,能量越低越稳定,说明M稳定;(2)燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量小于燃烧热;(3)有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量,2mol氯气反应放热290kJ,反应的热化学方程式为:2Cl2 (g)+ 2H2O(g)+C(s)═4HCl(g)+ CO2 (g) △H=−290kJ⋅mol−1;(4)4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)═2Al2O3(s)+3TiC(s) △H=−1176kJ⋅mol−1,转移12mol电子放热1176kJ,则反应过程中,每转移1mol电子放热98kJ;(5)最能体现“低碳经济”理念的即为生成1mol二氧化碳放出热量最多的燃料,根据CO、CH4、C8H18、乙醇这4种燃料燃烧热,则生成1mol二氧化碳放出热量分别为283kJ、891.0kJ、=682.6kJ、=683.4kJ,所以生成1mol二氧化碳放出热量最多的为甲烷,则最能体现“低碳经济”理念的是甲烷。
3.(1)工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示:
反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的焓变ΔH= kJ·mol-1。
(2)制备该合成气的一种方法是以CH4和H2O为原料,有关反应的能量变化如图所示。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(3)1 mol CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式:
。
(4)如图表示在CuO存在下HCl催化氧化的反应过程,则总反应的热化学方程式为
。
(5)已知用NaAlO2制备αAl(OH)3及能量转化关系如图:
反应②的热化学方程式为 。
(6)在αFe(Ⅲ)铁原子簇表面,以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下:
①H2(g)===2H(g) ΔH1
②N2(g)+2H(g)2(NH)(g) ΔH2
③(NH)(g)+H(g)(NH2)(g) ΔH3
④(NH2)(g)+H(g)NH3(g) ΔH4
总反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH。则ΔH4= (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH的式子表示)。
【答案】(1)-31.4
(2)CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+(-p+3n+m) kJ·mol-1
(3)CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ/mol
(4)2HCl(g)+O2(g)===H2O(g)+Cl2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
(5)NaAlO2(aq)+2H2O(l)===NaOH(aq)+αAl(OH)3(s) ΔH=-50 kJ·mol-1
(6)(ΔH-3ΔH1-ΔH2-2ΔH3)
【解析】(1)根据题图可得如下热化学方程式:①HCOOH(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+72.6 kJ·mol-1;②CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1;③H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH3=-241.80 kJ·mol-1。反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)可以由③-①-②得到,由盖斯定律可得ΔH=ΔH3-ΔH1-ΔH2=(-241.80 kJ·mol-1)-(+72.6 kJ·mol-1)-(-283.0 kJ·mol-1)=-31.4 kJ·mol-1。
(2)依据三个能量关系图像写出对应的热化学方程式:CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-m kJ·mol-1;H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH2=-n kJ·mol-1;CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-p kJ·mol-1;由盖斯定律得:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=ΔH3-3ΔH2-ΔH1=+(-p+3n+m) kJ·mol-1。
(3)根据图像可知:①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=126 kJ/mol-928 kJ/mol=-802 kJ/mol;②S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-577 kJ/mol;根据盖斯定律可知①-②×2即得到CH4和SO2反应的热化学方程式为CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ/mol。
(4)根据盖斯定律,不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热都是相同的,由题图可知热化学方程式为2HCl(g)+O2(g)===H2O(g)+Cl2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(5)首先写出反应②的化学方程式并注明状态NaAlO2(aq)+2H2O(l)===NaOH(aq)+αAl(OH)3(s),根据盖斯定律求出该反应的焓变ΔH=(ΔH3-ΔH1)=-50 kJ·mol-1,可得热化学方程式为NaAlO2(aq)+2H2O(l)===NaOH(aq)+αAl(OH)3(s) ΔH=-50 kJ·mol-1。
(6)根据盖斯定律,①×3+②+③×2+④×2可得N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH=3ΔH1+ΔH2+2ΔH3+2ΔH4,则ΔH4=(ΔH-3ΔH1-ΔH2-2ΔH3)。
4.化学反应常伴随能量变化,是人类获得能量的重要途径。
(1)一种即热饭盒的结构如图所示,这种饭盒使用起来非常方便,撤去底部的隔板几分钟后,饭菜就变热了。
①下层物质可以是由镁粉、铁粉和食盐组成的混合物,则镁粉的作用为 。
②化学能转化为热能在生产或生活中的应用还有 (填一种)。
③某种冷敷袋盛装的物质是硝酸铵,加少量水即可达到冷却效果,该冷敷袋的主要工作原理为 热(填“吸”或“放”)的 变化(填“物理”或“化学”)。
(2)借鉴中和反应反应热的测定方法,某同学测定放热反应Zn(s) + CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)的焓变H(忽略温度对焓变的影响,忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。近似的认为溶液的密度、比热容与水的相同,已知水的比热容为4.18kJ/Kkg)。实验结果见下表。
序号
反应试剂
体系温度/℃
反应前
反应后
ⅰ
100mL 0.20mol/LCuSO4溶液
1.36gZn粉
a
b
ⅱ
0.65gZn粉
a
c
则温度:b c(填“>”“<”或“=”);H= kJ/mol(用含a、c的代数式表示)。
(3)已知298 K,101 kPa时,6C(石墨,s) +3H2(g)=C6H6(l) H= +49.1 kJ/mol,相关物质的燃烧热数据如表:
物质
H2(g)
C(石墨,s)
C6H6(1)
燃烧热H/(kJ/mol)
-285.8
- 393.5
a
则表示C(石墨,s)燃烧热的热化学方程式为 ,a= 。
【答案】(1)Mg为还原剂与H2O反应放出热量 燃料燃烧 吸 物理
(2)> -41.8(c-a)
(3)C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol -3267.5
【解析】(1)①下层物质中Mg、Fe和食盐水组成原电池,其中Mg为还原剂与H2O反应放出热量。
②化学能转化为热能在生产或生活中应用还有燃料燃烧等。
③硝酸铵溶于水吸收热量,但是没有新物质生成,属于物理变化。
(2)硫酸铜物质的量为0.02mol,1.36gZn物质的量为0.021mol,0.65gZn物质的量为0.01mol,根据化学方程式可知,i反应中Zn稍过量,硫酸铜完全反应,放出热量更多,ii中Zn不足,硫酸铜未反应完,放出热量少,因此b>c。ii实验中体系温度升高(c-a)℃,则放出热量为100g×4.18kJ/K·kg×(c-a)=0.418(c-a)kJ,这是反应掉0.01molZn放出的热量,则反应的ΔH=-41.8(c-a)kJ/mol。
(3)根据表格数据可知①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol,②C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol,③C6H6(l)+O2(g)=6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=akJ/mol,则石墨燃烧热的热化学方程式为C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol。将小问中的热化学方程式标号为④,则反应③=反应①×3+反应②×6-反应④,a=(-285.8×3-393.5×6-49.1)kJ/mol=-3267.5kJ/mol
1.(2021年1月浙江,20,2分)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键
H- H
H-O
键能/(kJ·mol-1)
436
463
热化学方程式
2H2(g) + O2 (g)=2H2O(g) ΔH= -482kJ·mol-1
则2O(g)=O2(g)的ΔH为( )
A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1 C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】反应的ΔH=2(H-H)+(O-O)-4(H-O);-482kJ/mol=2×436kJ/mol+(O-O)-4×463kJ/mol,解得O-O键的键能为498kJ/mol,2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量,因此2O(g)=O2(g)的ΔH=-498kJ/mol。
2.(2021•浙江1月卷,24,2分)在298.15 K、100 kPa条件下,N2(g) +3H2 (g)=2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,N2 (g) 、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K-1·mol-1。一定压强下,1 mol反应中,反应物[N2(g) +3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】该反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,根据题目中给出的反应物与生成物的比热容可知,升高温度反应物能量升高较快,反应结束后反应放出的热量也会增大,比较4个图像B符合题意,故选B。
3.(2021•浙江6月卷,21,2分)相同温度和压强下,关于反应的,下列判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH2>0 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2 D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
【答案】C
【解析】一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应,但是,由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性,苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯时,破坏了苯环结构的稳定性,因此该反应为吸热反应。A项,环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应,因此,ΔH1<0,ΔH2<0,A不正确;B项,苯分子中没有碳碳双键,其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键,因此,其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和,即ΔH3≠ΔH1+ΔH2,B不正确;C项,环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放反应,ΔH1<0,ΔH2<0,由于1mol 1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍,故其放出的热量更多,其ΔH1>ΔH2;苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0),根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热ΔH3=ΔH4+ΔH2,因此ΔH3>ΔH2,C正确;D项,根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热ΔH3=ΔH4+ΔH2,因此ΔH2=ΔH3-ΔH4,D不正确。故选C。
4.(2020·浙江1月卷,10,2分))下列说法不正确的是( )
A.天然气的主要成分甲烷是高效,较洁净的燃料
B.石油的分馏、煤的气化和液化都是物理变化
C.石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油
D.厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能
【答案】B
【解析】A项,天然气的主要成分为甲烷,燃烧生成二氧化碳和水,是较清洁的燃料,故A正确;B项,煤的气化和液化均为化学变化,故B错误;C项,石油裂化使大分子转化为小分子,提高轻质燃料的产量,则石油裂化的主要目的是为了得到轻质油,故C正确;D项,厨余垃圾中蕴藏着以生物质为载体的能量,故D正确;故选B。
5.(2020·浙江1月卷,22,2分)在一定温度下,某反应达到了化学平衡,其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是
A.Ea为逆反应活化能,E为正反应活化能
B.该反应为放热反应,ΔH=Ea’-Ea
C.所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D.温度升高,逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度,使平衡逆移
【答案】D
【解析】A项,由图可知, Ea为正反应活化能,E为逆反应活化能,故A错误;B项,由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,反应热ΔH=—(Ea’-Ea),故B错误;C项,在相同温度下,分子的能量并不完全相同,有些分子的能量高于分子的平均能量,称为活化分子,则所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量,故C错误;D项,该反应为放热反应,逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度,使平衡向吸热的逆反应方向移动,故D正确;故选D。
6.(2020•浙江1月卷,20,2分)设[aX+bY]为a个X微粒和b个Y微粒组成的一个微粒集合体,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol−1,则每1 mol [H2(g)+O2(g)]生成1 mol [H2O(l)]放热286 kJ
B.Cr2O72-+ne−+14H+=2Cr3++7H2O,则每生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA
C.Al3++4OH−=[Al(OH)4]−,说明1 mol Al(OH)3电离出H+数为NA
D.1 mol CO2与NaOH溶液完全反应,则n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)=1 mol
【答案】C
【解析】A项,由热化学方程式可知,氢气在氧气中的燃烧为放热反应,1 mol [H2(g)+O2(g)]生成1 mol [H2O(l)]放热286 kJ,故A正确;B项,由铬元素化合价变化可知,生成2 mol Cr3+转移6mol电子,则生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA,故B正确;C项,氢氧化铝是两性氢氧化物,在溶液中发生酸式电离部分电离出氢离子,则1 mol Al(OH)3电离出H+数小于NA,故C错误;D项,由碳原子个数守恒可知,1 mol CO2与NaOH溶液完全反应生成的盐溶液中,n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)=1 mol,故D正确;故选C。
7.(2020•浙江7月卷,22,2分)关于下列的判断正确的是( )
CO(aq)+H+(aq)HCO(aq) ΔH1
CO(aq)+H2O(l)HCO(aq)+OH−(aq) ΔH2
OH−(aq)+H+(aq)H2O(l) ΔH3
OH−(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO−(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2 C.ΔH3<0 ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4
【答案】B
【解析】碳酸氢根的电离属于吸热过程,则CO(aq)+H+(aq)=HCO3- (aq)为放热反应,所以△H1<0;CO(aq)+H2O(l)HCO3- (aq)+OHˉ(aq)为碳酸根的水解离子方程式,CO的水解反应为吸热反应,所以△H2>0;OHˉ(aq)+H+(aq)=H2O(l)表示强酸和强碱的中和反应,为放热反应,所以△H3<0;醋酸与强碱的中和反应为放热反应,所以△H4<0;但由于醋酸是弱酸,电离过程中会吸收部分热量,所以醋酸与强碱反应过程放出的热量小于强酸和强碱反应放出的热量,则△H4>△H3;综上所述,只有△H1<△H2正确,故选B。
8.(2024·浙江省6月选考,19)氢是清洁能源,硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料。
(5)资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式,可以设计能自发进行的多种制备方法,将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知:是反应的自由能变化量,其计算方法也遵循盖斯定律,可类比计算方法;当时,反应能自发进行。)
I.
II.
III.
请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法,并注明 。(要求:反应物不超过三种物质;氢原子利用率为。)
【答案】(5)
【解析】(5)结合题干信息,要使得氢原子利用率为100%,可由(2×反应3)-(2×反应Ⅱ+反应Ⅰ)得,。
9.(2023·浙江省6月卷,19)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4 (s)+H2O(g)3Fe2O3 (s)+H2(g) ΔH2
请回答:
(1) ΔH2=_______ kJ·mol-1。
【答案】(1)6
【解析】(1)设方程式①H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
③2Fe3O4 (s)+H2O(g)3Fe2O3 (s)+H2(g) ΔH2
根据盖斯定律可知,③=①-②,则ΔH2=ΔH-ΔH1=(-41.2 kJ·mol-1)-( -47.2 kJ·mol-1)= 6 kJ·mol-1;
10.(2023·浙江省1月卷,19) “碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一,CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
I:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ,K1
II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 , K2
请回答:
(2)反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的∆H=_________kJ•mol-1,K=_________ (用K1、K2表示)。
【答案】(2)+329 K1•K22
【解析】(2)已知:I:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ,K1
II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 , K2
根据盖斯定律,由Ⅰ+Ⅱ2得反应H4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g);故△H=△H1+2△H2=+329 kJ•mol-1,K= K1•K22;
11.(2020·浙江7月卷,29))研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。
相关的主要化学反应有:
Ⅰ C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1=136 kJ·mol−1
Ⅱ C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH2=177 kJ·mol−1
Ⅲ C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH3
Ⅳ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH4=41 kJ·mol−1
已知:298K时,相关物质的相对能量(如图1)。
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH(ΔH随温度变化可忽略)。例如:
H2O(g)H2O(l) ΔH4=(−286 kJ·mol−1)-(−242 kJ·mol−1)=−44 kJ·mol−1。
(1)根据相关物质的相对能量计算ΔH3=________kJ·mol−1。
【答案】(1)430
【解析】(1)由图1的数据可知,C2H6(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的相对能量分别为-84kJ∙mol-1、-393 kJ∙mol-1、-110 kJ∙mol-1、0 kJ∙mol-1。由题中信息可知,∆H=生成物的相对能量-反应物的相对能量,因此,C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ∆H3=(-110 kJ∙mol-1)4-(-84kJ∙mol-1)-( -393 kJ∙mol-1)2=430 kJ∙mol-1。
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第01讲 化学反应的热效应
目录
01 课标达标练
题型01化学反应中能量变化图形探析
题型02利用键能求反应热
题型03热化学方程式书写
题型04中和反应反应热的测定
题型05能源的开发与利用
题型06利用盖斯定律书写热化学方程式
题型07盖斯定律的应用
题型08 反应热大小的比较
02 核心突破练
03 真题溯源练
01化学反应中能量变化图形探析
1.甲醇()在催化剂表面分解的反应涉及多个过渡态(TS1~TS5)和中间体,反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是( )
A.在催化剂表面解离的五个路径中,制约反应速率的是路径⑤
B.不能由图确定甲醇分解为和是吸热还是放热反应
C.该历程中路径③的能垒(反应活化能)为
D.该过程包含键和键的断裂,以及键的形成
2.H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)能量曲线如图。描述正确的是( )
A.反应①为放热反应,反应②为吸热反应
B.若加入催化剂可降低反应热
C.热化学方程式为H2(g)+2ICl(g)→2HCl(g)+I2(g)-218kJ
D.若反应的生成物为2HCl(g)+I2(s),则反应热数值将变大
3.某温度下,在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应:X(g)Y(g)( ΔH1<0),Y(g)Z(g)( ΔH2<0),测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是( )
A. B.C. D.
4.臭氧层中O3分解过程如图所示,回答下列问题。
(1)ΔH (填“>”或“<”)0。
(2)催化反应①是 (填“吸热”或“放热”,下同)反应,催化反应②是 反应。
(3)总反应的活化能是 ,催化反应①的活化能是 ,催化反应②对应的逆反应的活化能是 ,总反应对应的逆反应活化能为 。
02利用键能求反应热
5.CH3—CH3(g)→CH2==CH2(g)+H2(g) ΔH,有关化学键的键能如下表:
化学键
C—H
C==C
C—C
H—H
键能/ (kJ·mol-1)
414
615
347
435
则该反应的反应热为 。
6.已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中,破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ,破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ,则下列关系式中一定正确的是( )
A.Q1+Q2<2Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2=Q3
7.断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。下表列出了一些化学键的键能E:
化学键
H—H
Cl—Cl
O==O
C—Cl
C—H
O—H
H—Cl
E/ kJ/mol
436
247
x
330
413
463
431
请回答下列问题:
(1)如图表示某反应的能量变化关系,则此反应为 (填“吸热”或“放热”)反应,其中ΔH= (用含a、b的关系式表示)
(2)若图示中表示反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1,则b= kJ·mol-1,x= 。
03热化学方程式书写
8.依据事实书写热化学方程式。
(1)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时,放出33.4 kJ的热量,则表示肼燃烧的热化学方程式为 。
(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下,已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)放热44.4 kJ,该反应的热化学方程式是 。
(3)已知25 ℃,100 kPa时:1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2 804 kJ热量。则25 ℃时,CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为 。
9.合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时,反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式: 。从能量角度分析,铁触媒的作用是 。
10.钌及其化合物在合成工业上有广泛用途,如图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量。
根据图示写出该反应的热化学方程式 。
04中和反应热的测定
11.用50 mL 0.50 mol•L−1盐酸与50 mL 0.55 mol•L−1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。下列说法不正确的是( )
A.隔热层的作用是减少热量散失
B.a仪器的名称为环形玻璃搅拌棒(或玻璃搅拌器)
C.若盐酸的体积改为60 mL,与上述实验相比,所放出的热量不相等,所求中和热也不相等
D.若用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热的数值会偏小
12.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( )
A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率,减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.用0.5 mol·L-1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L-1的盐酸、醋酸溶液反应,若所取的溶液体积都相等,则测得的中和反应反应热数值相同
D.在测定中和反应反应热的实验中,需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计、玻璃搅拌器
13.用一定浓度的NaOH溶液与稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验时,测得生成1mol液态水时的 -,产生这种偏差的原因不可能是( )
A.实验用NaOH溶液的浓度过大
B.实验时搅拌速度慢
C.分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中
D.用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液
14.【科学探究与创新意识】回答下列问题:
Ⅰ.某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和反应反应热的测定。实验装置如图所示:
(1)
仪器A的名称为 。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如表。
①请填写表中的空白:
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差平均值
(t2-t1)/℃
H2SO4溶液
溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1.则中和反应反应热 (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与-57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是 (填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的内筒中
c.用温度计测定NaOH溶液的起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
d.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
(3)实验中改用30 mL 0.50 mol·L-1的硫酸溶液跟60 mL 0.50 mol·L-1的NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。
Ⅱ.为探究化学反应速率的影响因素,设计的实验方案如下表:(已知溶液、H2SO4溶液、淀粉三种溶液混合,无明显现象)
向烧杯中加入的试剂及用量/
0.1 mol/L
KI溶液
0.1 mol/L
H2O2溶液
0.1 mol/L
H2SO4溶液
淀粉
溶液
H2O
时间/s
①
25℃
20.0
10.0
5.0
1.0
0.0
②
40℃
20.0
10.0
5.0
1.0
0.0
③
25℃
20.0
5.0
5.0
1.0
V
(4)该实验能观察到的实验现象为: 。
(5)表中的V= ,t1、t2、t3由小到大的顺序为 。
(6)对比实验①②可推测实验结论为 。
05能源的开发与利用
15.能源的开发与利用促进了人类发展和社会进步,下列有关能源及利用说法正确的是( )
A.古代曾使用木炭、铁矿石熔炼铸铁,其中木炭的作用只是燃烧供热
B.《世说新语》记载“······用蜡烛作炊”,其中蜡烛的主要成分是油脂,属于天然高分子化合物
C.植物油、煤油等都曾用于提供照明,二者组成元素相同,其中煤油主要来自煤的干馏
D.天然气不仅是一种清洁的化石燃料,还可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇等
16.太阳光普照大地,没有地域的限制,可直接开发和利用,便于采集,且无须开采和运输。开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一,每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属于现今世界上可以开发的最大能源。利用太阳能分解制氢,若光解0.02mol水,下列说法正确的是( )
A.可生成H2的质量为0.02g
B.可生成氢的原子数为2.408×1023个
C.可生成H2的体积为0.224L(标准状况)
D.生成H2的量理论上等于0.04molNa与水反应产生H2的量
17.【能量利用与学科知识结合】由于化石燃料的长期大量消耗,传统能源逐渐枯竭,而人类对能源的需求量越来越高,氢能源和化学电源的开发与利用成为全球发展的重要问题。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保获取氢能源的方法,其反应过程如下:
已知反应1:
反应2:
反应3:
下列说法错误的是( )
A.该过程实现了将太阳能转化为化学能
B.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,可加快反应速率
C.热化学硫碘循环分解水的总反应为
D.升高热源温度可使上述三个反应的平衡常数均增大
06利用盖斯定律计算反应热
18.【逻辑思维与科学建模】(2025·浙江省杭州市高三二模)以CO2为原料合成高附加值产品,可以减少碳排放。用CO2与CH4催化制备合成气,可以发生如下多个反应。
主反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol−1
CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3=+75kJ·mol−1
CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH4=-131kJ·mol−1
(1) ΔH1= kJ·mol−1。
19.(2025·浙江省嘉兴市高三三模)丙烯是一种重要的有机化工原料,可以制取聚丙烯、丙烯腈、丙酮等化工产品。工业上可采用丙烷催化脱氢法制备丙烯,反应如下:
主反应:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH1
副反应:
C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g) ΔH2=+81.7kJ·mol−1
C3H8(g)3C(s)+4H2(g) ΔH3=+106kJ·mol−1;
请回答:
(1)几种物质的燃烧热(25℃,101kPa)如下表所示:则ΔH1= kJ·mol−1。
化学式(状态)
H2(g)
C3H6(g)
C3H8(g)
ΔH/(kJ·mol−1)
-286
-2058
-2220
20.环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
已知(g)===(g)+H2(g) ΔH1=+100.3 kJ·mol-1①
H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH2=-11.0 kJ·mol-1②
对于反应:(g)+I2(g)===(g)+2HI(g)③
ΔH3= kJ·mol-1。
21.【工业生产与学科知识结合】尿素[CO(NH2)2]是常用的化肥与工业原料,其生产与应用有着重要的意义。
(1)尿素生产一般控制在180~200℃,15~25MPa下进行,主要涉及下列反应:
反应1 2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(l) ∆H=-100.4 kJ·mol-1
反应2 NH2COONH4(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l) ∆H=27.6 kJ·mol-1
反应 2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(l)+H2O(l)的∆H=_______________。
22.(2025·浙江省衢州、丽水、湖州三地市高三二模)CO2通过电化学、热化学方法转化为CH3OH等高附加值化学品,符合绿色化学理念。
(2)热化学方法。相关热化学方程式如下:
I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.17kJ·mol−1 K1=1.0×10-5
II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.47kJ·mol−1 K2=2.5×104
III:CO2(g)+3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g) ΔH3 K3
ΔH3= kJ·mol−1。
23.(2025·浙江省绍兴市高三二模)工业上常用的合成氨的方法反应方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。请回答:
(3)氨合成反应需要高纯的N2和H2,因此原料气在通入合成塔前需进行净化。净化体系中会发生以下反应:
Ⅰ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH1
Ⅱ:2CO(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g) ΔH2=-247.3kJ·mol−1
Ⅲ:2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3=-172.46kJ·mol−1
①标准状况下,CO和H2的燃烧热分别为283kJ·mol−1和285.8kJ·mol−1,H2O(g)H2O(l) ΔH=-44kJ·mol−1,则ΔH1= kJ·mol−1。
24.【逻辑思维与科学建模】我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,CO2的捕集与转化是研究的重要课题。
CO2和CH4重整可制合成气CO和H2,其热化学反应方程式为CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) ∆H=+247 kJ·mol-1
已知下列热化学反应方程式:
反应1:C(g)+2H2(g)=CH4(g) ∆H1
反应2:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H2=-40.0 kJ·mol-1
反应3:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ∆H3=+132.0 kJ·mol-1
则∆H1=___________kJ·mol-1。
25.“嫦娥”五号预计在海南文昌发射中心发射,火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。已知:
①N2(g)+2O2(g)===N2O4(g) ΔH=+10.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543 kJ·mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式: 。
07盖斯定律的应用
26.(2022·浙江省杭州二中、温州中学、金华一中高三选考模拟)已知固体溶于水放热,有关过程能量变化如图
下列说法正确的是( )
A.反应①ΔH1<0 ΔS<0 B.ΔH4(NaOH)>ΔH4(KOH)
C.ΔH6(NaOH)>ΔH6(KOH) D.ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH5+ΔH6
27.(2022·浙江省金丽衢十二校高三第二次联考)CH3COOH和氨水反应的能量循环体系如图所示,下列说法正确的是( )
A.∆H1+∆H2+∆H3=∆H4 B.∆H1+∆H4>∆H2+∆H3 C.∆H4<∆H1-∆H2 D.∆H3<0
28.氢氟酸是一种弱酸,可用于刻蚀玻璃。
2 HF(aq)+OH-(aq)=F-(aq)+H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1
②H3O+(aq)+OH-(aq)=2H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
③HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F-(aq) ΔH3=c kJ·mol-1
④F-(aq)+H2O(l)HF(aq)+OH-(aq) ΔH4=d kJ·mol-1
已知:a<b<0,下列说法正确的是( )
A.HF的电离过程吸热 B.c=a-b,c<0 C.c>0,d<0 D.d=b+c,d<0
29.根据伯恩哈勃循环图,部分反应的如下表所示,K的第一电离能是( )
数值
+89
+121.5
-349
-717
-436.5
A. B. C. D.
30.CO的利用是当下研究的热门方向。下图为常温、常压下各物质转化关系及其反应热示意图(表示热化学方程式中各物质间化学计量数为最简整数比时的反应热),已知CH4的燃烧热为a,则反应的反应热为( )
A. B.
C. D.
08反应热大小的比较
31.A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
32.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2<0
则ΔH1 ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
33.Br2(g)+H2(g)===2HBr(g) ΔH1 Br2(l)+H2(g)===2HBr(g) ΔH2
则有ΔH1______ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
34.Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH1 Br2(g)+H2(g)===2HBr(g) ΔH2
则有ΔH1_____ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
1.(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一,需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时,发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应):
a.标准SCR:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1
b.慢速SCR:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol
c.快速SCR:2NO(g)+4NH3(g)+2NO2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol
(1)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH4=−114.2 kJ/mol,则ΔH1= kJ/mol。标准SCR能自发进行的条件为 (“高温”“低温”或“任意温度”)。
2.碳是化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光照可转化成N,转化过程如下,△H= +88.6 kJ·mol-1。则M、N相比,较稳定的是___________________。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为238.64 kJ∙mol−1,CH3OH(l)+ 2 (1)O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H= -a kJ·mol-1,则a_______238.6(填“”、“”或“”)
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl(g)和CO2,当有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应的热化学方程式_______。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。下列反应可制得耐高温材料,热化学方程式为4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)═2Al2O3(s)+3TiC(s) △H=−1176kJ⋅mol−1。反应过程中每转移1mol e-放出的热量为_______kJ。
(5)已知1mol燃料完全燃烧的数据分别为:
燃料
一氧化碳
甲烷
异辛烷(C8H18)
乙醇
△H
-283.0 kJ∙mol−1
-891.0 kJ∙mol−1
-5461.0 kJ∙mol−1
-1366.8 kJ∙mol−1
使用上述燃料最能体现“低碳经济”理念的是_______。
3.(1)工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示:
反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的焓变ΔH= kJ·mol-1。
(2)制备该合成气的一种方法是以CH4和H2O为原料,有关反应的能量变化如图所示。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(3)1 mol CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式:
。
(4)如图表示在CuO存在下HCl催化氧化的反应过程,则总反应的热化学方程式为
。
(5)已知用NaAlO2制备αAl(OH)3及能量转化关系如图:
反应②的热化学方程式为 。
(6)在αFe(Ⅲ)铁原子簇表面,以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下:
①H2(g)===2H(g) ΔH1
②N2(g)+2H(g)2(NH)(g) ΔH2
③(NH)(g)+H(g)(NH2)(g) ΔH3
④(NH2)(g)+H(g)NH3(g) ΔH4
总反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH。则ΔH4= (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH的式子表示)。
4.化学反应常伴随能量变化,是人类获得能量的重要途径。
(1)一种即热饭盒的结构如图所示,这种饭盒使用起来非常方便,撤去底部的隔板几分钟后,饭菜就变热了。
①下层物质可以是由镁粉、铁粉和食盐组成的混合物,则镁粉的作用为 。
②化学能转化为热能在生产或生活中的应用还有 (填一种)。
③某种冷敷袋盛装的物质是硝酸铵,加少量水即可达到冷却效果,该冷敷袋的主要工作原理为 热(填“吸”或“放”)的 变化(填“物理”或“化学”)。
(2)借鉴中和反应反应热的测定方法,某同学测定放热反应Zn(s) + CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)的焓变H(忽略温度对焓变的影响,忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。近似的认为溶液的密度、比热容与水的相同,已知水的比热容为4.18kJ/Kkg)。实验结果见下表。
序号
反应试剂
体系温度/℃
反应前
反应后
ⅰ
100mL 0.20mol/LCuSO4溶液
1.36gZn粉
a
b
ⅱ
0.65gZn粉
a
c
则温度:b c(填“>”“<”或“=”);H= kJ/mol(用含a、c的代数式表示)。
(3)已知298 K,101 kPa时,6C(石墨,s) +3H2(g)=C6H6(l) H= +49.1 kJ/mol,相关物质的燃烧热数据如表:
物质
H2(g)
C(石墨,s)
C6H6(1)
燃烧热H/(kJ/mol)
-285.8
- 393.5
a
则表示C(石墨,s)燃烧热的热化学方程式为 ,a= 。
1.(2021年1月浙江,20,2分)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键
H- H
H-O
键能/(kJ·mol-1)
436
463
热化学方程式
2H2(g) + O2 (g)=2H2O(g) ΔH= -482kJ·mol-1
则2O(g)=O2(g)的ΔH为( )
A.428 kJ·mol-1 B.-428 kJ·mol-1 C.498 kJ·mol-1 D.-498 kJ·mol-1
2.(2021•浙江1月卷,24,2分)在298.15 K、100 kPa条件下,N2(g) +3H2 (g)=2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,N2 (g) 、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K-1·mol-1。一定压强下,1 mol反应中,反应物[N2(g) +3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是( )
A. B.
C. D.
3.(2021•浙江6月卷,21,2分)相同温度和压强下,关于反应的,下列判断正确的是( )
A.ΔH1>0,ΔH2>0 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2 D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
4.(2020·浙江1月卷,10,2分))下列说法不正确的是( )
A.天然气的主要成分甲烷是高效,较洁净的燃料
B.石油的分馏、煤的气化和液化都是物理变化
C.石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油
D.厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能
5.(2020·浙江1月卷,22,2分)在一定温度下,某反应达到了化学平衡,其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是
A.Ea为逆反应活化能,E为正反应活化能
B.该反应为放热反应,ΔH=Ea’-Ea
C.所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量
D.温度升高,逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度,使平衡逆移
6.(2020•浙江1月卷,20,2分)设[aX+bY]为a个X微粒和b个Y微粒组成的一个微粒集合体,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol−1,则每1 mol [H2(g)+O2(g)]生成1 mol [H2O(l)]放热286 kJ
B.Cr2O72-+ne−+14H+=2Cr3++7H2O,则每生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA
C.Al3++4OH−=[Al(OH)4]−,说明1 mol Al(OH)3电离出H+数为NA
D.1 mol CO2与NaOH溶液完全反应,则n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)=1 mol
7.(2020•浙江7月卷,22,2分)关于下列的判断正确的是( )
CO(aq)+H+(aq)HCO(aq) ΔH1
CO(aq)+H2O(l)HCO(aq)+OH−(aq) ΔH2
OH−(aq)+H+(aq)H2O(l) ΔH3
OH−(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO−(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2 C.ΔH3<0 ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4
8.(2024·浙江省6月选考,19)氢是清洁能源,硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料。
(5)资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式,可以设计能自发进行的多种制备方法,将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知:是反应的自由能变化量,其计算方法也遵循盖斯定律,可类比计算方法;当时,反应能自发进行。)
I.
II.
III.
请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法,并注明 。(要求:反应物不超过三种物质;氢原子利用率为。)
9.(2023·浙江省6月卷,19)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4 (s)+H2O(g)3Fe2O3 (s)+H2(g) ΔH2
请回答:
(1) ΔH2=_______ kJ·mol-1。
10.(2023·浙江省1月卷,19) “碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一,CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
I:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ,K1
II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 , K2
请回答:
(2)反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的∆H=_________kJ•mol-1,K=_________ (用K1、K2表示)。
11.(2020·浙江7月卷,29))研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。
相关的主要化学反应有:
Ⅰ C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1=136 kJ·mol−1
Ⅱ C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH2=177 kJ·mol−1
Ⅲ C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH3
Ⅳ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH4=41 kJ·mol−1
已知:298K时,相关物质的相对能量(如图1)。
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的ΔH(ΔH随温度变化可忽略)。例如:
H2O(g)H2O(l) ΔH4=(−286 kJ·mol−1)-(−242 kJ·mol−1)=−44 kJ·mol−1。
(1)根据相关物质的相对能量计算ΔH3=________kJ·mol−1。
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