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第32讲　反应热　热化学方程式
(说明:选择题每小题3分)
层次1基础性
1.(2023·湖北卷)2023年5月10日,天舟六号货运飞船成功发射,标志着我国航天事业进入高质量发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.液氮—液氢 B.液氧—液氢 C.液态NO2—肼 D.液氧—煤油
2.(2024·贵州部分重点中学第五次模拟)利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法,已知CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是(　　)
A.该反应的ΔH=+91 kJ·mol-1
B.加入催化剂,该反应的ΔH变小
C.反应物的总能量大于生成物的总能量
D.如果该反应生成液态CH3OH,则ΔH增大
3.(2024·重庆西南大学附中二模)单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图,下列说法正确的是(　　)
A.S(s,单斜)S(s,正交)　ΔH=+0.33 kJ·mol-1
B.单斜硫和正交硫互为同素异形体
C.反应②表示一个正交硫分子和一个O2分子反应生成一个SO2分子放出296.83 kJ的能量
D.反应①断裂1 mol单斜硫(s)和1 mol O2(g)中的共价键吸收的能量比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量多297.16 kJ
4.(2024·海南海口一模)在25 ℃、101 kPa下,1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)发生反应的能量变化如图所示。已知:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH=-183 kJ·mol-1。下列有关说法正确的是(　　)
A.过程Ⅰ释放了243 kJ能量
B.H—Cl的键能为862 kJ·mol-1
C.总能量:乙>甲>丙
D.1 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收183 kJ的热量
5.(2024·吉林白城检测)H2和Cl2反应的能量变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.H2分子中H—H的键能为436 kJ·mol-1
B.光照或点燃条件下H2(g)和Cl2(g)反应生成1 mol HCl(g)的反应热不同
C.断裂化学键时吸热,形成化学键时放热
D.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH=-183 kJ·mol-1
6.(2024·四川雅安模拟)已知:
①2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
②2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-1 453 kJ·mol-1
③H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1
则下列说法正确的是(　　)
A.H2(g)的燃烧热ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH=-114.6 kJ·mol-1
C.等质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧生成CO2和液态水,H2(g)放出的热量多
D.2 mol H2(g)在足量氧气中完全燃烧生成气态水放出的热量多于571.6 kJ
7.(2024·山东青岛二中月考)下列有关热化学方程式及其叙述正确的是(　　)
A.常温常压下,1 mol HF与足量NaOH溶液反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1(已知中和反应的反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1)
B.500 ℃、30 MPa下,1 mol N2和3 mol H2充分反应生成NH3(g)并放热38.6 kJ,该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH(500 ℃、30 MPa)<-38.6 kJ·mol-1
C.常温常压下,2C(s,石墨)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221 kJ·mol-1,则石墨的燃烧热ΔH=-110.5 kJ·mol-1
D.常温常压下,2 g H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,则表示H2燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
8.(1)(1分)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH=-726.5 kJ·mol-1,CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH=-a kJ·mol-1,则a　　　(填“>”“<”或“=”)726.5。
(2)(2分)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 　　　　　　　　　　。
(3)(1分)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s)　ΔH=-1 176.0 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为　　　　　。
(4)(2分)CO2与H2在某催化剂的作用下反应如图所示:
化学键
436 326 803 464 414
写出该反应的热化学方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　。
层次2综合性
9.(2024·天津南开期末)碘在不同状态下(固态或气态)与氢气反应的热化学方程式如下所示。
①H2(g)+I2( )2HI(g)　ΔH=-9.48 kJ·mol-1
②H2(g)+I2( )2HI(g)　ΔH=+26.48 kJ·mol-1
下列判断正确的是(　　)
A.HI(g)比HI(s)的热稳定性更好 B.1 mol固态碘升华时将吸热17 kJ
C.①中的I2为固态,②中的I2为气态 D.①的反应物总能量比②的反应物总能量高
10.我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)　ΔH=a kJ·mol-1]的反应历程如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.1 mol C2H4(g)与1 mol H2(g)具有的能量之和小于1 mol C2H6(g)的能量
B.过渡态物质的稳定性:过渡态1>过渡态2
C.该反应的焓变:ΔH=-129.6 kJ·mol-1
D.相应的活化能:催化剂AuF<催化剂AuP
11.(2024·安徽3月联考)在101 kPa、298 K下,由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用符号Δf(kJ·mol-1)表示。部分物质的Δf如图所示,已知:H2(g)、N2(g)、O2(g)的标准摩尔生成焓为0。下列有关判断正确的是(　　)
A.根据图中信息,可判断热稳定性:N2H4(l)>NH3(g)
B.O2(g)+2H2(g)2H2O(l)　ΔH>-483.6 kJ·mol-1
C.1 mol N2H4(l)的键能小于1 mol N2(g)与2 mol H2(g)的键能之和
D.表示N2H4(l)的燃烧热的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534.2 kJ·mol-1
层次3创新性
12.(12分)(2024·江西宜春检测)化学反应都伴随有能量的变化,根据相关知识回答下列问题。
Ⅰ.某些共价键的键能数据如下表:
共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I I—I N≡N H—O H—N
436 243 194 432 299 153 946 463 391
(1)由表中所列化学键形成的单质分子中,最稳定的是　　　　　;形成的化合物分子中最不稳定的是　　　　　。
(2)发射火箭时用气态肼(N2H4)作燃料,气态二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。已知32 g N2H4(g)完全发生上述反应放出568 kJ的热量,则该反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.在微生物作用的条件下,N经过两步反应被氧化成N。两步反应的能量变化如图所示:
(3)第一步反应是　　　　　(填“放热”或“吸热”)反应。
(4)1 mol N(aq)全部氧化成N(aq)的热化学方程式是　　　　　　　　　　。
(5)一定条件下,由稳定单质反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。第ⅥA族相邻元素的氢化物a、b、c、d的生成热数据如图所示(已知:相同条件下,非金属性越强,生成氢化物时放出的热量越多)。
硫化氢发生分解反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)合成氨反应在催化剂作用下的反应历程和能量变化如图所示(*R表示微粒处于吸附状态,吸附态为气态)。(已知:活化能又称为“反应能垒”或“反应势垒”,是化学反应发生所需的最小能量。反应能垒越大,反应越慢)
①请完成N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=　　　　　。
②合成氨反应过程中,决定该化学反应快慢的基元反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
第32讲　反应热　热化学方程式
1.A　解析:虽然氮气在一定的条件下可以与氢气反应,而且是放热反应,但由于N≡N的键能很大,该反应的速率很慢,在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体,因此,液氮—液氢不能作为火箭推进剂,A符合题意。
2.C　解析:根据图示可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,是放热反应,ΔH<0,A错误;加入催化剂只能降低反应所需的活化能,而对反应热无影响,B错误;根据图示,该反应反应物的总能量大于生成物的总能量,故C正确;生成液态CH3OH时释放出的热量更多,ΔH更小,D错误。
3.B　解析:从图可知,相同条件下,单斜硫的能量高于正交硫,故S(s,单斜)S(s,正交)　ΔH=-0.33 kJ·mol-1,A错误;单斜硫和正交硫都是硫元素形成的单质,两者互为同素异形体,B正确;反应②表示1 mol正交硫与1 mol氧气反应生成1 mol二氧化硫放出296.83 kJ的能量,C错误;反应①为放热反应,则该反应断裂1 mol单斜硫(s)和1 mol O2(g)中的共价键吸收的能量比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kJ,D错误。
4.C　解析:过程Ⅰ为化学键的断裂,需要吸收能量,A错误;2 mol H+2 mol Cl释放862 kJ的能量生成2 mol HCl(g),因此H—Cl的键能为862 kJ·mol-1×=431 kJ·mol-1,B错误;总反应为放热反应,说明甲的能量比丙大,甲到乙为化学键的断裂过程,需要吸收能量,说明乙的能量比甲大,即总能量:乙>甲>丙,C正确;由题中热化学方程式可知,生成2 mol HCl(g)需要释放183 kJ能量,即2 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收183 kJ的热量,则1 mol HCl(g)全部分解为H2(g)与Cl2(g)时吸收91.5 kJ的热量,D错误。
5.B　解析:由图可知,H—H的键能为436 kJ·mol-1,A正确;反应热与物质的状态、化学计量数等有关,与反应条件无关,B错误;形成化学键时放热,断裂化学键时吸热,C正确;反应热等于断裂化学键吸收的能量与形成化学键释放的能量之差,ΔH=(436+243-431×2) kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1,D正确。
6.C　解析:根据燃烧热的定义及题中热化学方程式可知,H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,A错误;H2SO4和Ba(OH)2的反应除生成水外,还有硫酸钡沉淀,生成沉淀也会放热,故放出的总热量应大于57.3 kJ×2=114.6 kJ,B错误;设H2(g)和CH3OH(l)的质量都为1 g,则1 g H2燃烧放热为×571.6 kJ=142.9 kJ,1 g CH3OH燃烧放热为×1 453 kJ≈22.70 kJ,所以等质量时H2(g)完全燃烧放出的热量更多,C正确;液态水转化为气态水需要吸收热量,则2 mol H2(g)完全燃烧生成气态水放出的热量少于571.6 kJ,D错误。
7.B　解析:由于HF是弱酸,电离时要吸收能量,故1 mol HF与足量NaOH溶液反应的热化学方程式为HF(aq)+OH-(aq)F-(aq)+H2O(l)　ΔH>-57.3 kJ·mol-1,A错误;由于氮气和氢气生成氨气的反应为可逆反应,故热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH(500 ℃、30 MPa)<-38.6 kJ·mol-1,B正确;CO不是碳元素燃烧的指定产物,C错误;表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的化学计量数应为1,D错误。
8.答案 (1)<
(2)2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)　ΔH=-290.0 kJ·mol-1
(3)98.0 kJ
(4)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-46 kJ·mol-1
解析:(1)所述反应未完全燃烧,生成的氢气燃烧还要放出热量,则a<726.5。
(2)当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量,则该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)4HCl(g)+CO2(g)　ΔH=-145.0 kJ·mol-1×2=-290.0 kJ·mol-1。
(3)4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)2Al2O3(s)+3TiC(s)　ΔH=-1 176.0 kJ·mol-1,每转移12 mol电子放出的热量为1 176.0 kJ,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为 kJ=98.0 kJ。
(4)由反应图示可知图形与化学键对应关系为
H—H C—O CO O—H C—H
ΔH=反应物总键能-生成物总键能=2×803 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-3×414 kJ·mol-1-326 kJ·mol-1-3×464 kJ·mol-1=-46 kJ·mol-1。
9.D　解析:等质量时,气态碘的能量比固态碘的能量高,所以气态碘和氢气反应生成气态HI放出热量,而固态碘和氢气反应生成气态HI会吸收热量,所以反应①中的碘为气体,反应②中的碘为固体。一般地,能量越低越稳定,同一物质等质量时,固态能量低于液态能量,液态能量低于气态能量,所以HI(s)比HI(g)热稳定性更好,A错误;由以上分析可知,反应①中的碘为气体,反应②中的碘为固体,由反应②减去反应①可得,I2(s)I2(g)　ΔH=+35.96 kJ·mol-1,即1 mol固态碘升华时将吸热35.96 kJ,B错误、C错误;①的反应物总能量比②的反应物总能量高,D正确。
10.C　解析:由图可知,该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,A错误;由图可知,过渡态1的相对能量高于过渡态2,物质的能量越高,越不稳定,所以过渡态1的稳定性小于过渡态2,B错误;由图可知,反应的焓变ΔH=-129.6 kJ·mol-1,C正确;由图可知,催化剂AuF、催化剂AuP对应的活化能分别为109.34 kJ·mol-1、26.3 kJ·mol-1,则催化剂AuF对应的活化能大于催化剂AuP,D错误。
11.C　解析:NH3(g)的标准摩尔生成焓为-45.9 kJ·mol-1,N2H4(l)的标准摩尔生成焓为+50.6 kJ·mol-1,N2和H2反应生成NH3的过程放热,而生成N2H4的过程吸热,则NH3的能量比N2H4低,热稳定性:N2H4(l)12.答案 (1)N2　HI
(2)2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 136 kJ·mol-1
(3)放热
(4)N(aq)+2O2(g)N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)　ΔH=-346 kJ·mol-1
(5)H2S(g)S(s)+H2(g)　ΔH=+20 kJ·mol-1
(6)①-92 kJ·mol-1　②*N(g)+3*H(g)NH3(g)　ΔH=+176 kJ·mol-1[或2*N(g)+6*H(g)2*NH3(g)　ΔH=+352 kJ·mol-1]
解析:(1)键能越大,化学键越稳定,越不容易断裂,对应物质的化学性质越稳定,因此最稳定的单质为N2,最不稳定的单质是I2,最稳定的化合物是H2O,最不稳定的化合物是HI。
(2)32 g N2H4(g)的物质的量为=1 mol, N2H4(g)与NO2(g)反应生成氮气与气态水放出568 kJ的热量,该反应的热化学方程式是2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 136 kJ·mol-1。
(3)由图可知,第一步反应焓变小于0,即反应物的总能量大于生成物的总能量,所以反应为放热反应。
(4)第一步反应的热化学方程式为N(aq)+O2(g)N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)　ΔH1=-273 kJ·mol-1,第二步反应的热化学方程式为N(aq)+O2(g)N(aq)　ΔH2=-73 kJ·mol-1,根据盖斯定律,则N(aq)+2O2(g)N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)　ΔH=-346 kJ·mol-1。
(5)根据题意及图像可知,a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O,则生成H2S的ΔH为-20 kJ·mol-1,则硫化氢发生分解反应的ΔH=+20 kJ·mol-1,热化学方程式为H2S(g)S(s)+H2(g)　ΔH=+20 kJ·mol-1。
(6)①由图可知,合成氨反应的反应热ΔH=(100+308) kJ·mol-1-500 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1,则反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1。②反应的活化能越大,反应速率越慢,总反应速率取决于慢反应,由图可知,过渡态Ⅱ的活化能最大,该步反应的反应热ΔH=+500 kJ·mol-1-148 kJ·mol-1=+352 kJ·mol-1,则决定总反应快慢的基元反应为*N(g)+3*H(g)NH3(g)　ΔH=+176 kJ·mol-1[或2*N(g)+6*H(g)2*NH3(g)　ΔH=+352 kJ·mol-1]。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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