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通用版高考化学一轮复习
课时突破练26　化学反应的热效应
必备知识基础练
1.(2024·河南三门峡名校联考)我国力争二氧化碳排放在2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和。要加快调整优化产业结构、能源结构,太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等都是加快推动绿色低碳发展,降低碳排放强度的有效措施。下列说法错误的是(　　)
A.太阳能燃料属于一次能源
B.直接电催化CO2制取燃料时,燃料是阴极产物
C.用光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源
D.研发和利用太阳能燃料,有利于经济的可持续发展
2.(2024·四川甘孜州一模)NOCl常用于有机合成,其合成原理为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g),反应过程中的能量变化如图所示,下列有关说法正确的是(　　)
A.该反应为吸热反应
B.该反应中每生成2 mol NOCl放出热量76 kJ
C.该反应只有在加热条件下才能发生
D.1 mol NOCl含有的总键能为180 kJ
3.(2024·海南海口一模)在25 ℃、101 kPa下,1 mol H2与1 mol Cl2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为“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
4.(2024·辽宁沈阳一模)基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基C3N4中,用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图,其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注,下列说法中错误的是(　　)
A.整个反应历程中有极性键的断裂和生成
B.过渡态相对能量:TS55>TS44>TS77
C.物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程
D.反应决速步的活化能为0.95 eV
5.(2024·湖北T8联盟联考)选择性催化还原烟气脱硝技术是一种成熟的NOx控制处理方法,主要反应如下:
4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1
4NH3(g)+2NO2(g)+O2(g)3N2(g)+6H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1
副反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH3=c kJ·mol-1
根据以上反应,可以计算出反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH为(　　)
A. kJ·mol-1
B. kJ·mol-1
C. kJ·mol-1
kJ·mol-1
6.(2024·辽宁东北育才学校三模)不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如下图所示:
下列说法正确的是(　　)
A.从图中可得1 mol C2H4(g)具有的能量比1 mol C2H6(g)具有的能量高
B.过渡态1比过渡态2物质的稳定性弱
C.催化剂AuP催化下,该反应的ΔH=-233.7 kJ·mol-1
D.相比催化剂AuP,AuF催化乙烯加氢的效果更好
7.(2024·河南创新发展联盟联考)1,2-丙二醇单分子解离及其物种的相对能量如图所示。
下列叙述正确的是(　　)
A.1,2-丙二醇中C—C的键能:a>b
B.生成每一种物种的过程中ΔH均大于0
C.用红外光谱仪可区别相对能量为14.3 kJ·mol-1、-8.6 kJ·mol-1的产物
D.CH3CHCHOH比CH3C(OH)CH2稳定
关键能力提升练
8.(2024·广东汕头一模)三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。我国科学家利用(CH3)2NCHO(简称DMF)在铜催化作用下转化得到N(CH3)3,如图是计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程(*表示物质吸附在铜催化剂上),下列说法错误的是(　　)
A.该反应为放热反应,降温可提高DMF的平衡转化率
B.该反应历程包含6个基元反应,最大能垒(活化能)为1.19 eV
C.设法提高N(CH3)3+OH*+H*N(CH3)3(g)+H2O(g)的速率可以提高总反应速率
D.若1 mol DMF完全转化为三甲胺,则会吸收1.02 eV·NA的能量
9.(2024·浙江金华十校联考)标准状况下,下列物质气态时的相对能量如表所示。
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g)H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是(　　)
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOOD.H2O(g)+O(g)H2O2(g)　ΔH=-143 kJ·mol-1
10.(2024·湖南怀化统考)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=-482 kJ·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
11.(2024·河南新乡二模)25 ℃时,固体酸分子筛催化乙醇脱水,乙醇的分子间脱水和分子内脱水过程与相对能量变化如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.在该反应条件下,产物1比产物2稳定
B.固体酸分子筛可通过氢键吸附乙醇
C.固体酸分子筛能减小图示反应的焓变
D.生成产物1的决速步骤的活化能为36.7 kJ·mol-1
12.(2025·八省联考内蒙古卷)某离子液体的阴离子[CH(CN)2]-可以吸收CO2,其可能的两种反应路径如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.两种路径的总反应相同
B.路径Ⅰ是主要的反应途径
C.该反应为放热反应
D.生成物中既含离子键又含共价键
13.(2024·湖南雅礼中学期末)联氨可用作火箭燃料,回答下列问题。
(1)在发射“神舟十八号”的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。
已知:N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-641.6 kJ·mol-1;
H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1
若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水,则整个过程中放出的热量为　　　　　。
(2)“嫦娥六号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g),并放出大量的热,已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量,该反应的热化学方程式为 　。
(3)火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4),N2O4作氧化剂,有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。已知:
①N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534.0 kJ·mol-1
②H2(g)+F2(g)HF(g)　ΔH=-269.0 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=-242.0 kJ·mol-1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式: 　。
(4)已知:①H2(g)H2(l)　ΔH=-0.92 kJ·mol-1
②O2(g)O2(l)　ΔH=-6.84 kJ·mol-1
③H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1
④H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式: 　。
参考答案
1.A　解析 太阳能属于一次能源,但太阳能燃料属于二次能源,A错误。直接电催化CO2制取燃料时,C化合价降低,在阴极反应,故燃料是阴极产物,B正确。H2燃烧放出的热量多,无污染,是理想的绿色能源,C正确。研发和利用太阳能燃料,消耗能量最低,有利于经济的可持续发展,D正确。
2.B　解析 图像中反应物能量总和大于生成物能量总和,故该反应为放热反应,A错误。该反应的热化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)　ΔH=-(180-104) kJ·mol-1=-76 kJ·mol-1,每生成2 mol NOCl放出热量76 kJ,B正确。反应的能量变化与反应条件无关,C错误。E2=180 kJ·mol-1表示形成2 mol NOCl中的化学键释放出的能量,故1 mol NOCl含有的总键能为90 kJ,D错误。
3.C　解析 过程Ⅰ为化学键的断裂,需要吸收能量,A错误。2H(g)+2Cl(g)释放862 kJ的能量生成2HCl(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,说明甲的能量比丙的大,甲到乙为化学键的断裂,需要吸收能量,说明乙的能量比甲的大,即总能量:乙>甲>丙,C正确。由热化学方程式H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH=-183 kJ·mol-1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,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。
4.C　解析 一氧化碳催化加氢生成甲醇的反应中有极性键C≡O的断裂和极性键C—O的生成,A正确。由图可知,过渡态TS44、TS55、TS77的相对能量分别为0.45 eV、0.59 eV、0.24 eV,因此过渡态相对能量的大小顺序为TS55>TS44>TS77,B正确。吸附在催化剂表面的生成物(H2CO*+)总能量低于反应物(H2CO*+H2)的总能量,故为放热过程,C错误。反应的活化能越大,反应速率越小,反应决速步为慢反应,由图可知,反应H2CO*+H3CO-的活化能最大,反应速率最小,则反应决速步的活化能为0.35 eV-(-0.60 eV)=0.95 eV,D正确。
5.D　解析 将题给三个热化学方程式依次编号为①②③,由①×-②+③×可得反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g);根据盖斯定律,该反应的ΔH=a kJ·mol-1×-b kJ·mol-1+c kJ·mol-1× kJ·mol-1。
6.B　解析 根据图示可知,1 mol C2H4(g)和1 mol H2(g)具有的能量比1 mol C2H6(g)具有的能量高,A错误。过渡态1具有的能量比过渡态2高,则过渡态1比过渡态2物质的稳定性弱,B正确。该反应的ΔH=-129.6 kJ·mol-1,且焓变与催化剂无关,C错误。根据图示可知,对应的活化能小,催化效果好,D错误。
7.C　解析 由题图可知,断裂a处C—C所需能量为83.7 kJ·mol-1,断裂b处C—C所需能量为85.1 kJ·mol-1,可知键能:a8.D　解析 该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,DMF的平衡转化率增大,A正确。由图可知,该反应历程包含6个基元反应,最大能垒(活化能)为1.19 eV,B正确。反应的活化能越大,反应越慢,总反应的速率取决于慢反应,由图可知,最大能垒(活化能)为1.19 eV,该步反应的化学方程式为N(CH3)3+OH*+H*N(CH3)3(g)+H2O(g),C正确。由反应物和生成物的相对能量可知,反应放出的热量为0 eV-(-1.02 eV)=1.02 eV,1 mol DMF完全转化为三甲胺,则会释放出1.02 eV·NA的能量,D错误。
9.C　解析 根据表格中的数据可知,H2的键能为218×2 kJ·mol-1=436 kJ·mol-1,A正确。O2的键能为249×2 kJ·mol-1=498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍,B正确。HOO(g)HO(g)+O(g),解离其中氧氧单键需要的能量为(249+39-10) kJ·mol-1=278 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,C错误。由表中的数据可知H2O(g)+O(g)H2O2(g)的ΔH=[-136-249-(-242)] kJ·mol-1=-143 kJ·mol-1,D正确。
10.D　解析 根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的ΔH=2E(H—H)+E(OO)-4E(H—O),则有-482 kJ·mol-1=2×436 kJ·mol-1+E(OO)-4×463 kJ·mol-1,解得E(OO)=498 kJ·mol-1,即断裂1 mol OO吸收498 kJ能量。根据盖斯定律推知,2 mol O原子结合生成1 mol O2(g)放出热量498 kJ,故2O(g)O2(g)的ΔH=-498 kJ·mol-1。
11.B　解析 由题图可知,产物1的能量大于产物2的能量,故产物2更稳定,A错误。固体酸分子筛中有—OH,乙醇中也有—OH,可通过分子间氢键使固体酸分子筛吸附乙醇,B正确。固体酸分子筛作反应催化剂,催化剂不能改变反应的焓变,C错误。生成产物1的决速步骤相对能量从-9.3 kJ·mol-1变为36.7 kJ·mol-1,则活化能为46 kJ·mol-1,D错误。
12.B　解析 反应物相同,经过不同的反应路径,最终生成物相同,生成物均为[C(CN)2COOH]-,总反应均为[CH(CN)2]-+CO2[C(CN)2COOH]-,A正确;路径Ⅱ活化能小,反应速率快,故路径Ⅱ是主要的反应途径,B错误;该反应的反应物总能量高于生成物总能量,则该反应为放热反应,C正确;生成物为[C(CN)2COOH]-,其内部含有共价键,离子液体呈电中性,故离子液体中还含有阳离子,阳离子与[C(CN)2COOH]-之间存在离子键,D正确。
13.答案 (1)163.52 kJ
(2)C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)　ΔH=-2 550 kJ·mol-1
(3)N2H4(l)+2F2(g)N2(g)+4HF(g)　ΔH=-1 126.0 kJ·mol-1
(4)H2(l)+O2(l)H2O(g)　ΔH=-237.46 kJ·mol-1
解析 (1)6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol,由盖斯定律可知,液态肼与过氧化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l)　ΔH=-(641.6+4×44) kJ·mol-1=-817.6 kJ·mol-1,故0.2 mol液态肼放出的热量为0.2 mol×817.6 kJ·mol-1=163.52 kJ。
(2)四氧化二氮与偏二甲肼反应的产物为二氧化碳、氮气和水,10.0 g偏二甲肼与四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量,则C2H8N2(l)+2N2O4(l)2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)　ΔH=-425 kJ÷=-2 550 kJ·mol-1。
(3)由①+②×4-③×2可得:N2H4(l)+2F2(g)N2(g)+4HF(g)　ΔH=-1 126.0 kJ·mol-1。
(4)将④+③-①-②×得:H2(l)+O2(l)H2O(g)　ΔH=-237.46 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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