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专题突破练八　化学反应的热效应(A)
一、选择题
1.(2025广西玉林模拟)白磷、红磷是磷的两种同素异形体,它们的结构如下图所示。已知红磷[P(s)]的燃烧热ΔH=-738.5 kJ·mol-1;1 mol白磷[P4(s)]转化为红磷时放出29.5 kJ热量,则下列叙述正确的是 (　　)。
白磷分子
红磷可能的链状结构
A.白磷转化为红磷没有化学键断裂
B.白磷比红磷的能量低
C.白磷的燃烧热ΔH=-768 kJ·mol-1
D.红磷转化为白磷的ΔH>0
2.多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现T ℃时,甲醇(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下:
反应Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1;
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-b kJ·mol-1(b>0);
总反应:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH3=c kJ·mol-1。
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.反应Ⅰ是放热反应
B.1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量大于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量
C.c>0
D.优良的催化剂可降低反应的活化能,并减小ΔH3,节约能源
3.(2025广西百色模拟)下列说法中正确的是 (　　)。
A.反应NaHCO3+H2HCOONa+H2O,储氢、释氢过程均无能量变化
B.由　ΔH=+88.6 kJ·mol-1可知,N比M活泼
C.燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH=-192.9 kJ·mol-1,则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol-1
D.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)和4SO2(g)+2O2(g)4SO3(g)的ΔH相等
4.碱金属单质M和Cl2反应的能量变化如下图所示。下列说法正确的是(　　)。
A.CsCl晶体是共价晶体
B.ΔH6=ΔH1-ΔH2-ΔH3-ΔH4-ΔH5
C.若M分别为Na和K,则ΔH3:NaD.ΔH4<0,ΔH6>0
5.(2025河北卷)氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料,广泛应用于光电信息材料等领域,可利用反应Ga2O3(s)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2O(g)制备。反应历程(TS代表过渡态)如下:
下列说法错误的是(　　)。
A.反应ⅰ是吸热过程
B.反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV
C.反应ⅲ包含2个基元反应
D.总反应的速控步包含在反应ⅱ中
6.标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下(已知O2和Cl2的相对能量为0),下列说法错误的是 (　　)。
A.E6-E3=E5-E2
B.可计算Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·mol-1
C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ=历程Ⅰ
D.历程Ⅰ、历程Ⅱ中反应最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)+O(g)O2(g)+Cl(g)　ΔH=(E4-E5) kJ·mol-1
二、非选择题
7.(2024甘肃卷节选)由SiCl4制备SiHCl3:
SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)　ΔH1=+74.22 kJ·mol-1(298 K)
已知SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)　ΔH2=+219.29 kJ·mol-1(298 K)
298 K时,由SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)制备56 g硅　　　(填“吸”或“放”)热　　　　 kJ。升高温度有利于制备硅的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.(2024山东卷节选)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(Ⅰ)　ΔH1>0
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)　ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3<0
C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=　　　　　　(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
9.(1)已知:
N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH1=+180.4 kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) ΔH2=-905.8 kJ·mol-1
NH3能将NO转化成无毒物质。写出在298 K时该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
Ⅰ.4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)　ΔH1;K1
Ⅱ.2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g)　ΔH2;K2
Ⅲ.2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)　ΔH3;K3
则有ΔH3=　　　　　　(用ΔH1和ΔH2表示),K3=　　　　(用K1和K2表示)。
(3)工业合成尿素以NH3和CO2作为原料,在合成塔中存在如下转化:
液相中,合成尿素的热化学方程式为2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)　ΔH=　　　　　　　　 kJ·mol-1。
(4)反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-620.9 kJ·mol-1可有效降低汽车尾气污染物的排放。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段,反应过程如图所示(TS表示过渡态、IM表示中间产物)。
三个基元反应中,属于放热反应的是　　　　(填标号);图中ΔE=　　　　 kJ·mol-1。
10.(1)已知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-802 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=-566 kJ·mol-1
③H2O(g)H2O(l)　ΔH3=-44 kJ·mol-1
则1 mol CH4(g)不完全燃烧生成CO和H2O(l)的热化学方程式为　　　　　　。
(2)利用甲醇水蒸气重整制氢法是获得氢气的重要方法。反应原理如下:
反应ⅰ(主反应):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH1=+49 kJ·mol-1
反应ⅱ(副反应):H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1
温度高于300 ℃则会同时发生CH3OH转化为CO和H2的副反应,该反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)丙烯是制备聚丙烯等材料的化工原料。工业上,以丁烯为原料制备丙烯的方法有两种:
Ⅰ.烯烃歧化法:反应1　C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)　ΔH1
Ⅱ.烯烃裂解法:反应2　3C4H8(g)4C3H6(g)　ΔH2(主反应)
反应3　C4H8(g)2C2H4(g)　ΔH3 (副反应)
已知三种烃的燃烧热如下表所示:
气体 C4H8(g) C2H4(g) C3H6(g)
-2 539 -1 411 -2 049
根据上述数据计算,ΔH1=　　　　　　 kJ·mol-1。
参考答案
1.D　解析:白磷转化为红磷是化学变化,存在化学键的断裂和形成,A项错误;1 mol白磷[P4(s)]转化为红磷时放出29.5 kJ热量,红磷能量更低,B项错误;红磷[P(s)]的燃烧反应①4P(s)+5O2(g)P4O10(s)　ΔH=-2 954.0 kJ·mol-1,反应②P4(s)4P(s)　ΔH=-29.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律反应①+反应②有P4(s)+5O2(g)P4O10(s)　ΔH=-2 983.5 kJ·mol-1,即白磷的燃烧热为ΔH=-2 983.5 kJ·mol-1,C项错误;1 mol白磷[P4(s)]转化为红磷时放热,故红磷转化为白磷时吸热,ΔH>0,D项正确。
2.C　解析:根据题图可知反应Ⅰ中生成物总能量大于反应物总能量,因此反应Ⅰ为吸热反应,A项错误;根据题图可知1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)的总能量小于1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)的总能量,B项错误;由题图知,总反应是吸热反应,因此c>0,C项正确;优良的催化剂可以降低反应的活化能,但焓变不变,焓变由反应物和生成物的总能量决定,D项错误。
3.B　解析:储氢、释氢均属于化学变化,化学变化的过程总是伴随着能量变化,A项错误;M转化为N是吸热反应,所以N的能量高,不稳定,N比M活泼,B项正确;燃烧热的判断标准:一看是否以1 mol可燃物为标准,二看是否生成稳定的氧化物,生成的H2不是稳定的氧化物,C项错误;反应热与化学计量数成正比,化学计量数加倍,ΔH也应加倍,D项错误。
4.B　解析:CsCl晶体是离子晶体,A项错误;根据盖斯定律:ΔH6=ΔH1-ΔH2-ΔH3-ΔH4-ΔH5,B项正确;若M分别为Na和K,失电子过程中需吸收能量,ΔH3为正值,K半径更大,失去电子所需能量更小,则ΔH3:Na>K,C项错误;氯气分子断键为氯原子需吸收能量,ΔH4>0,离子结合形成离子键需放出热量,ΔH6<0,D项错误。
5.D　解析:观察反应历程图可知,反应ⅰ反应物的相对能量为0,产物的相对能量为0.05 eV,反应ⅰ为吸热过程,A项正确;反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤经过TS5,该步骤的活化能为3.39 eV-0.70 eV=2.69 eV,B项正确;反应ⅲ要经过TS6和TS7,说明包含2个基元反应,C项正确;速控步的活化能最大,速控步包含在反应ⅲ中,最大活化能为6.37 eV-3.30 eV=3.07 eV,D项错误。
6.D　解析:由图可知,历程Ⅰ是O3和氧原子结合生成O2,该过程放热,ΔH=(E6-E3) kJ·mol-1。历程Ⅱ有两个过程,过程一是臭氧、氧原子和氯原子作用生成氧气、氧原子和ClO,ΔH=(E4-E2) kJ·mol-1;过程二是氧气、氧原子和ClO作用生成2O2和Cl,ΔH=(E5-E4) kJ·mol-1,两个过程都放热;历程Ⅱ反应前后都有Cl,所以Cl相当于催化剂。
结合图像分析,历程Ⅱ相当于历程Ⅰ在催化剂Cl(g)参与的条件下进行的反应,催化剂可以降低反应的活化能,但是不能改变反应的焓变,因此ΔH=(E6-E3) kJ·mol-1=(E5-E2) kJ·mol-1,A项正确;已知O2和Cl2的相对能量为0(即E6=0),破坏1 mol Cl2(g)中的Cl—Cl形成2 mol Cl,吸收的能量为2(E5-E6) kJ,结合E6-E3=E5-E2得2(E5-E6)=2(E2-E3),所以Cl—Cl键能为2(E2-E3) kJ·mol-1,B项正确;历程Ⅰ和历程Ⅱ的区别就是有无Cl作催化剂,催化剂不能改变反应物的平衡转化率,因此相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ=历程Ⅰ,C项正确;活化能越低,反应越快,由图像可知,历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低,所以反应最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)+O(g)O2(g)+Cl(g)　ΔH=(E5-E4) kJ·mol-1,D项错误。
7.答案 吸　587.02　该反应为吸热反应,升高温度,反应正向移动,有利于制备硅
解析:根据盖斯定律,第1个反应和第2个反应相加可得热化学方程式SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2=+74.22 kJ·mol-1+(+219.29 kJ·mol-1)=+293.51 kJ·mol-1。56 g Si的物质的量为2 mol,需要吸收热量293.51 kJ·mol-1×2 mol=587.02 kJ。该反应为吸热反应,升高温度,反应正向移动,有利于制备硅。
8.答案 ΔH1+ΔH2+ΔH3
解析:由盖斯定律可知,(Ⅰ)+(Ⅱ)+(Ⅲ)得C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g),则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
9.答案 (1)4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)　ΔH=-1 807.8 kJ·mol-1
(2)2ΔH2-ΔH1　
(3)-93.7
(4)②③　554.9
解析:(1)将题给反应依次编号为①、②,根据盖斯定律,由②-①×5可得反应:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l),该反应的ΔH=(-905.8 kJ·mol-1)-(+180.4 kJ·mol-1)×5=-1 807.8 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,由Ⅱ×2-Ⅰ可得反应Ⅲ:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g),则有ΔH3=2ΔH2-ΔH1。分别写出反应Ⅰ~Ⅲ的化学平衡常数表达式,由于反应:Ⅲ=Ⅱ×2-Ⅰ,从而推知K3=。
(3)根据图中物质变化及能量变化写出热化学方程式:①2NH3(l)+CO2(l)NH2COONH4(l)　ΔH1=-109.2 kJ·mol-1;②NH2COONH4(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)　ΔH2=+15.5 kJ·mol-1。根据盖斯定律,由①+②可得反应:2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l) ,则有ΔH=ΔH1+ΔH2=(-109.2 kJ·mol-1)+(+15.5 kJ·mol-1)=-93.7 kJ·mol-1。
(4)整个反应分为三个基元反应阶段,①NO(g)+NO(g)(g)　ΔH=+199.2 kJ·mol-1;②(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g)　ΔH=-513.5 kJ·mol-1。
由于总反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)
ΔH=-620.9 kJ·mol-1,则反应③CO2(g)+N2O(g)+CO(g)2CO2(g)+N2(g)的ΔH=-620.9 kJ·mol-1-(+199.2 kJ·mol-1)-(-513.5 kJ·mol-1)=-306.6 kJ·mol-1。反应③正反应活化能为248.3 kJ·mol-1,则反应③的ΔE=248.3 kJ·mol-1-(-306.6 kJ·mol-1)=554.9 kJ·mol-1。
10.答案 (1)CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)　
ΔH=-607 kJ·mol-1
(2)CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH=+90 kJ·mol-1
(3)+148
解析:(1)①根据盖斯定律,由①-×②+③×2得反应:CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(l),则该反应的ΔH=(-802 kJ·mol-1)-(-566 kJ·mol-1)×+(-44 kJ·mol-1)×2=-607 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,由反应i+ii可得反应CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),则该反应的ΔH=(+49 kJ· mol-1)+(+41 kJ· mol-1)=+90 kJ· mol-1。
(3)根据表中物质的燃烧热写出热化学方程式:
①C4H8(g)+6O2(g)4CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-2 539 kJ·mol-1;
②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 411 kJ·mol-1;
③2C3H6(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-4 098 kJ·mol-1。
根据盖斯定律,由①+②-③可得:C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g) ,则该反应的ΔH1=-2 539 kJ·mol-1+(-1 411 kJ·mol-1)-(-4 098 kJ·mol-1)=+148 kJ·mol-1。专题突破练八　化学反应的热效应(B)
一、选择题
1.(2025广西河池模拟)某反应使用催化剂后,其反应过程中的能量变化如图,下列说法正确的是(　　)。
A.反应①需要加热才能发生
B.使用催化剂后,总反应ΔH变小
C.ΔH=ΔH1+ΔH2
D.ΔH1<ΔH2
2.(2024甘肃卷)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示,下列说法错误的是(　　)。
A.E2=1.41 eV
B.步骤2逆向反应的ΔH=+0.29 eV
C.步骤1的反应比步骤2快
D.该过程实现了甲烷的氧化
3.(2025北京卷)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。
下列说法不正确的是(　　)。
A.NaCl固体溶解是吸热过程
B.根据盖斯定律可知:a+b=4
C.根据各微粒的状态,可判断a>0,b>0
D.溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关
4.我国科学家已成功将CO2催化氢化获得甲酸,利用化合物1催化CO2氢化的反应过程如图甲所示,其中化合物2与H2O反应变成化合物3与HCOO-的反应过程如图乙所示,其中TS表示过渡态,Ⅰ表示中间体,下列说法正确的是(　　)。
甲
乙
A.该过程中最大能垒(活化能)E正=16.87 kJ·mol-1
B.化合物1到化合物2的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成
C.升高温度可促进化合物2与H2O反应生成化合物3与HCOO-的程度
D.使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能,最终提高CO2的转化率
二、非选择题
5.(2025广西南宁模拟)CO2资源化在推进能源绿色转型,实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。
CO2与H2在固载金属催化剂上可发生以下反应:
反应ⅰ.CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)　ΔH1
反应ⅱ.CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)　ΔH2>0
反应ⅲ.……
可能的反应机理如图所示(M为催化剂)。
(1)反应ⅲ的化学方程式为 　。
(2)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101 kPa时,由最稳定单质合成1 mol指定产物的反应热):
物质 CO2(g) H2(g) HCOOH(g)
标准摩尔生成焓/(kJ·mol-1) -393.51 0 -362.3
依据以上信息,ΔH1=　　　　　　,反应ⅱ在较　　　(填“高”“低”或“任意”)温度下能自发进行。
6.回答下列问题。
(1)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示意图如图:
(第一步反应)
(第二步反应)
①第一步反应是　　　　(填“放热”或“吸热”)反应。
②1 mol N(aq)全部被氧化成N(aq)的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,其他相关数据如表:
物质 H2(g) Br2(g) HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 200 a
则表中a=　　　　　　。
(3)下列反应中属于吸热反应的有　　　　　　　　　　　　。
①燃烧木炭取暖　②C与H2O(g)反应制取水煤气　③煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰　④氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O混合搅拌　⑤食物因氧化而腐败
(4)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)。下图为ⅥA族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。
①非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系为　　　　　　。
②硫化氢发生分解反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(5)已知5C2H4(g)+12Mn(aq)+36H+(aq)12Mn2+(aq)+10CO2(g)+28H2O(l)　ΔH=-m kJ·mol-1,当放出的热量为n kJ时,该反应转移的电子数为　　　　　　(用含m、n的代数式表示,设NA表示阿伏加德罗常数的值)。
7.(1)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)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)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)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: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)CO2催化加氢制CH3OH的一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如C表示CO2吸附在催化剂表面)。
该反应历程中决速步反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
参考答案
1.C　解析:反应①生成物能量高于反应物,是吸热反应,但是吸热反应不一定需要加热才能发生,A项错误;使用催化剂后,活化能降低,焓变不变,B项错误;根据图中信息可知总反应=①+②,所以ΔH=ΔH1+ΔH2,C项正确;根据图中信息反应①生成物能量高于反应物,是吸热反应,ΔH1>0,反应②生成物能量低于反应物,是放热反应,ΔH2<0,ΔH1>ΔH2,D项错误。
2.C　解析:由能量变化图可知:E2=0.70 eV-(-0.71 eV)=1.41 eV,A项正确;步骤2逆向反应的ΔH=-0.71 eV-(-1.00 eV)=+0.29 eV,B项正确;步骤1的活化能E1=0.70 eV,步骤2的活化能E3=-0.49 eV-(-0.71 eV)=0.22 eV,步骤1的活化能大于步骤2的活化能,步骤1的反应比步骤2慢,C项错误;该过程甲烷转化为甲醇,分子“得氧”属于氧化,该过程实现了甲烷的氧化,D项正确。
3.C　解析:由图可知,NaCl固体溶于水的总过程ΔH3=+4 kJ·mol-1>0,说明NaCl固体溶解是吸热过程,A项正确。根据盖斯定律,反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关。从图中可知ΔH3=ΔH1+ΔH2=(a+b) kJ·mol-1=+4 kJ·mol-1,B项正确。第一步NaCl(s)Na+(g)+Cl-(g),是将固体变为气态离子,需要破坏离子键,吸收能量,所以a>0;第二步Na+(g)+Cl-(g)Na+(aq)+Cl-(aq),气态离子变为水合离子,放出能量,所以b<0,C项错误。溶解过程中涉及破坏NaCl固体中的离子键以及形成NaCl溶液中水合离子等,能量变化与这些微粒间作用力的强弱有关,D项正确。
4.B　解析:根据图示,该过程中最大能垒(活化能)E正=16.87 kJ·mol-1-(-1.99 kJ·mol-1)=18.86 kJ·mol-1,A项错误;化合物1与二氧化碳反应生成化合物2的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成,B项正确;化合物2与H2O反应变成化合物3与HCOO-的反应放热,升高温度,平衡逆向移动,降低化合物2与H2O反应变成化合物3与HCOO-的转化率,C项错误;使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能,加大反应速率,催化剂不能使平衡移动,所以CO2的转化率不变,D项错误。
5.答案 (1)CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)
(2)+31.21 kJ·mol-1　高
解析:(1)由反应机理图可知,二氧化碳和氢气在固载金属催化剂上反应可以生成甲酸、一氧化碳和甲醛,则反应ⅲ为催化剂作用下二氧化碳和氢气生成甲醛和水,反应的化学方程式为CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)。
(2)由化学反应的反应热等于生成物的标准摩尔生成焓之和与反应物的标准摩尔生成焓之和的差值可知,ΔH1=[-362.3-0-(-393.51)] kJ·mol-1=+31.21 kJ·mol-1;反应ⅱ的ΔH>0,根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS<0可知,高温下可自发进行。
6.答案 (1)①放热　②N(aq)+2O2(g)N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)　ΔH=-346 kJ·mol-1
(2)369
(3)②③④
(4)①非金属元素形成的气态氢化物稳定性越强,其生成热ΔH越小　②H2S(g)S(s)+H2(g)　ΔH=+20 kJ·mol-1
(5)
解析:(1)①由图可知,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。②第一步的热化学方程式为N(aq)+1.5O2(g)N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)　ΔH1=-273 kJ·mol-1,第二步的热化学方程式为N(aq)+0.5O2(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。(2)蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,结合反应及表格中数据可知,436 kJ·mol-1+(200+30) kJ·mol-1-2a kJ·mol-1=-72 kJ·mol-1,解得a=369。(3)①大多数燃烧反应为放热反应,则①为放热反应;②C与H2O(g)高温下反应制取水煤气的反应为吸热反应,则②为吸热反应;③大多数分解反应为吸热反应,煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰的反应为分解反应,则③为吸热反应;④氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O的反应为吸热反应,则④为吸热反应;食物因氧化而腐败是食物中的有机物质被空气中的氧气氧化生成一些小分子产物,同时放出热量的过程,则⑤为放热反应。(4)①根据元素周期律,同一主族元素非金属性越强,生成气态氢化物越容易,气态氢化物越稳定,而根据热力学,能量越低越稳定,则非金属元素形成的气态氢化物稳定性越强,其生成热越小。②结合①的分析,a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O,则c为H2S,再结合题图,生成H2S的ΔH为-20 kJ·mol-1,则硫化氢发生分解反应的ΔH为+20 kJ·mol-1,热化学方程式为H2S(g)S(s)+H2(g)　ΔH=+20 kJ·mol-1。(5)反应中Mn元素的化合价由+7价降低至+2价,12 mol Mn被还原时转移60 mol电子,放出m kJ热量,当放出的热量为n kJ时,该反应转移的电子的物质的量为 mol,转移的电子数为。
7.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
(5)CO2(g)+2H*+2H2(g)COOH*+H*+2H2(g)[或CO2(g)+2H*COOH*+H*或CO2(g)+H*COOH*]
解析:(1)题述反应中CH3OH(l)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,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。
(5)据图可知CO2(g)+2H*+2H2(g)COOH*+H*+2H2(g)活化能最大,是决速步骤。

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