内容正文:
第1章 化学反应的热效应
三年高考模拟练
应用实践
1.[2026河北沧州沧县中学月考]有关碳及其化合物的循环转化关系如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.1 mol C(s)完全燃烧放出热量Q=(ΔH1+ΔH2)×1 mol
B.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O ΔH3
C.上述四个反应中,既有放热反应,又有吸热反应
D.上述循环中存在ΔH1+ΔH3=ΔH2+ΔH4
2.[2026黑龙江黑河九校联考]已知丙烯(,g)的燃烧热ΔH=-1 922.0 kJ·mol-1,环丙烷(,g)的燃烧热ΔH=-2 076.3 kJ·mol-1,下列热化学方程式或叙述正确的是 ( )
A.(g)+O2(g) 3CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 922.0 kJ·mol-1
B.(g)+3O2(g) 3CO(g)+3H2O(l) ΔH=-2 076.3 kJ·mol-1
C.丙烯比环丙烷稳定
D.(g)(g) ΔH=+154.3 kJ·mol-1
3.[2026北京十一学校月考]AlH3是一种储氢材料,可作为固体火箭推进剂。通过激光加热引发AlH3的燃烧反应,AlH3燃烧时的温度随时间变化关系如图所示。
燃烧不同阶段发生的主要变化如下:
①2AlH3(s) 2Al(s)+3H2(g) ΔH1
②H2(g)+O2(g) H2O(g) ΔH2
③Al(s) Al(g) ΔH3
④Al(g)+O2(g) Al2O3(s) ΔH4
下列分析正确的是 ( )
A.AlH3燃烧需要激光加热引发,所以AlH3燃烧是吸热反应
B.其他条件相同时,等物质的量的Al(s)燃烧放热大于Al(g)燃烧放热
C.在反应过程中,a点时物质所具有的总能量最小
D.2AlH3(s)+3O2(g) Al2O3(s)+3H2O(g) ΔH=ΔH1+2ΔH2+2ΔH3+2ΔH4
4.[2026黑龙江龙东联盟联考]化学链燃烧技术是目前能源领域研究的热点之一。已知H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1、CO的燃烧热ΔH=-283.0 kJ·mol-1,CH4用NiO作载氧体的化学链燃烧示意图如下:
涉及的主要热化学方程式有:①2Ni(s)+O2(g) 2NiO(s) ΔH=-479.8 kJ·mol-1;
②CH4(g)+4NiO(s) CO2(g)+2H2O(l)+4Ni(s) ΔH=+68.9 kJ·mol-1。
下列说法错误的是 ( )
A.甲烷的燃烧热ΔH=-890.7 kJ·mol-1
B.相同条件下,等物质的量的CH4通过“化学链燃烧”与CH4直接燃烧所放出的热量相等
C.含碳燃料利用“化学链燃烧技术”有利于二氧化碳的分离与回收
D.25 ℃时,4 g H2和28 g CO的混合气体充分燃烧,恢复至原温度,放出的热量为568.8 kJ
5.[2026安徽阜阳临泉田家炳中学检测]反应2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
下列说法正确的是 ( )
A.三步分反应都是放热反应
B.过渡状态a、b、c的稳定性:b>c>a
C.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)+2NO(g) CO2(g)+N2O(g) ΔH=-513.5 kJ·mol-1
D.Ⅲ中反应的ΔH=-306.6 kJ·mol-1
6.[2026安徽县中联盟联考]研究发现,NOx是雾霾的主要成分之一,NOx主要来源于汽车尾气。
已知:①N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1;
②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)已知C的燃烧热ΔH=-393.5 kJ·mol-1,则C在O2中燃烧生成1 mol CO放热 kJ。若1 mol C在一定量的O2中完全燃烧,放热280.3 kJ,则生成CO与CO2的物质的量之比为 。
(2)为了减轻大气污染,人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环,该反应的热化学方程式为 。
(3)某些常见化学键的键能数据如下:
化学键
N—N
键能/(kJ·mol-1)
942.0
497.3
160.0
a.由气态原子形成1 mol N2(g)和1 mol NO(g)时,二者放出的能量差是
kJ。
b.N4的结构如图所示,其与N2互为 。N4(g) 2N2(g) ΔH= kJ·mol-1,N2和N4更稳定的是 (填化学式)。
迁移创新
7.(创新题·新考法)[2026辽西重点高中联考]一定温度下,CH3CH2CH3(g)的氯化、溴化反应能量图及一段时间后产物的选择性如图(图中所涉及的物质的状态均为气态),下列叙述正确的是 ( )
图1
图2
A.CH3CH2CH3(g)的氯化、溴化反应的ΔH均小于0
B.选择性:CH3CH2CH2·(g)>(CH3)2CH·(g)
C.ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3
D.HCl(g)+Br·(g) HBr(g)+Cl·(g) ΔH=ΔH1-ΔH3
答案与分层梯度式解析
第一章 化学反应的热效应
三年高考模拟练
1.C 1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g),该反应的ΔH=ΔH1+ΔH2,放出的热量Q=-(ΔH1+ΔH2)×1 mol,A错误;热化学方程式需注明所有物质的状态,B错误;C(s) CO(g) CO2(g)过程放热,CH4(g)分解反应是吸热反应,C正确;循环中总焓变之和为0,即ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=0(解题技法),可得ΔH1+ΔH3=-(ΔH2+ΔH4),D错误。
2.C 丙烯的燃烧热ΔH=-1 922.0 kJ·mol-1,生成液态水,A错误;燃烧热的热化学方程式中生成物应为CO2(g),B错误;丙烯和环丙烷燃烧产物相同,环丙烷燃烧热的绝对值更大,则丙烯能量低更稳定,C正确;根据题意得①(g)+O2(g) 3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 922.0 kJ·mol-1,②(g)+O2(g) 3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2 076.3 kJ·mol-1,根据盖斯定律,②-①得(g) (g) ΔH=-154.3 kJ·mol-1,D错误。
3.C AlH3燃烧是放热反应,A错误;相同条件时,Al(s)具有的能量比Al(g)小,等物质的量的Al(s)燃烧放热小于Al(g)燃烧放热,B错误;在AlH3燃烧过程中,a点时温度最高,放出的热量最多,根据能量守恒定律可知,a点时物质所具有的总能量最小(解题技法),C正确;根据盖斯定律,①+②×3+③×2+④×2得2AlH3(s)+3O2(g) Al2O3(s)+3H2O(g) ΔH=ΔH1+3ΔH2+2ΔH3+2ΔH4,D错误。
4.D 根据盖斯定律,由②+①×2得CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=(+68.9-479.8×2) kJ·mol-1=-890.7 kJ·mol-1,A正确;根据盖斯定律可知,在相同条件下,等物质的量的CH4通过“化学链燃烧”总反应的ΔH与CH4直接燃烧的ΔH相同,放出的热量相等(破题关键),B正确;“化学链燃烧”中燃料与空气不直接接触,CO2在燃料反应器中生成,有利于CO2分离回收,C正确;4 g H2为2 mol,燃烧放热2 mol×285.8 kJ·mol-1=571.6 kJ,28 g CO为1 mol,燃烧放热1 mol×283.0 kJ·mol-1=283.0 kJ,总放热量=571.6 kJ+283.0 kJ=854.6 kJ,D错误。
5.D Ⅰ中反应是吸热反应,A错误;题中三个图像的起始相对能量虽然都为0,但相对能量的参考物不同,无法计算三个过渡态的能量相对大小(破题关键),无法判断过渡状态a、b、c的稳定性大小,B错误;Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)+2NO(g) CO2(g)+N2O(g) ΔH=(199.2-513.5) kJ·mol-1=-314.3 kJ·mol-1,C错误;Ⅰ中反应+Ⅱ中反应+Ⅲ中反应=总反应[2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1],则Ⅲ中反应=总反应-(Ⅰ中反应+Ⅱ中反应),即Ⅲ中反应的ΔH=[-620.9-(-314.3)] kJ·mol-1=-306.6 kJ·mol-1,D正确。
6.答案 (1)110.5 2∶3
(2)2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·mol-1
(3)a.312.6 b.同素异形体 -924.0 N2
解析 (1)由C的燃烧热ΔH=-393.5 kJ·mol-1,知③C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律,由③-×②得C(s)+O2(g) CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1,则C在O2(g)中燃烧生成1 mol CO(g)放热110.5 kJ;设生成x mol CO、y mol CO2,根据题意得x+y=1,110.5x+393.5y=280.3,解得x=0.4,y=0.6,故n(CO)∶n(CO2)=0.4∶0.6=2∶3。
(2)由②-①得2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-746.5 kJ·mol-1。
(3)a.形成化学键放出能量,设NO中的化学键键能为x,则由①N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol-1知E()+E()-2x=180.5 kJ·mol-1,则x=629.4 kJ·mol-1,即由气态原子形成1 mol N2(g)和1 mol NO(g)时,二者放出的能量差是(942.0-629.4) kJ=312.6 kJ。
b.N2与N4互为同素异形体,由结构图知1 mol N4分子中有6 mol N—N键,N4(g) 2N2(g) ΔH=(6×160.0-2×942.0) kJ·mol-1 =-924.0 kJ·mol-1;因为N4转化为N2是放热反应,则N2的能量更低,更稳定。
7.C 由题图可知CH3CH2CH3(g)溴化的ΔH>0,CH3CH2CH3(g)氯化的ΔH<0,A错误。由题图可看出选择性:CH3CH2CH2·(g)<(CH3)2CH·(g),B错误。根据题图可知①CH3CH2CH3(g)+Cl·(g) CH3CH2CH2·(g)+HCl(g) ΔH1,②CH3CH2CH3(g)+Cl·(g) (CH3)2CH·(g)+HCl(g) ΔH2,根据盖斯定律,①-②得(CH3)2CH·(g) CH3CH2CH2·(g) ΔH=ΔH1-ΔH2;③CH3CH2CH3(g)+Br·(g) CH3CH2CH2·(g)+HBr(g) ΔH3,④CH3CH2CH3(g)+Br·(g) (CH3)2CH·(g)+HBr(g) ΔH4,根据盖斯定律,③-④得(CH3)2CH·(g) CH3CH2CH2·(g) ΔH'=ΔH3-ΔH4,所以ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3,C正确。根据盖斯定律,③-①得到HCl(g)+Br·(g) HBr(g)+Cl·(g) ΔH=ΔH3-ΔH1,D错误。
创新解读 (1)该题的创新点在于以CH3CH2CH3(g)的氯化、溴化反应能量图为情境,考查物质能量与物质选择性的关系、有关盖斯定律的理解与应用等知识,旨在培养学生从陌生情境中提取关键信息的能力及知识的迁移应用能力。
(2)答题时,应从题干中提取溴化、氯化的ΔH和物质的能量大小等有用的信息,结合盖斯定律和已有的热化学知识进行解题。
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