2025版高考化学一轮总复习第6章化学反应与能量第20讲反应热及计算提能训练

第20讲反应热及计一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。1．(2024·河北衡水高三检测)在25℃，101kPa下，1mol的白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量比4mol的红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量多，化学方程式分别为P4(s)＋5O2(g)=P4O10(s)；4P(s)＋5O2(g)=P4O10(s)。由此推断，下列说法正确的是(D)A．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高B．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低C．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷高D．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低[解析]白磷和红磷燃烧的生成物相同，但白磷释放的热量较多，说明等质量的白磷具有较高的能量，白磷转化为红磷要放热，反之要吸热。2．(2024·福建莆田检测)为探究NaHCO3、Na2CO3与盐酸(浓度为1mol·L－1)反应过程中的热效应，试验测得的数据如表所示：序号35mL试剂固体混合前温度/℃混合后温度/℃①水2.5gNaHCO320.018.5②水3.2gNa2CO320.024.3③盐酸2.5gNaHCO320.016.2④盐酸3.2gNa2CO320.025.1由此得出的结论正确的是(C)A．Na2CO3固体与盐酸的反应是吸热反应B．NaHCO3固体与盐酸的反应是放热反应C．20.0℃时，含3.2gNa2CO3的饱和溶液和35mL盐酸混合后的温度将低于25.1℃D．20.0℃时，含2.5gNaHCO3的饱和溶液和35mL盐酸混合后的温度将低于16.2℃[解析]由表中数据可知，3.2gNa2CO3加入盐酸中，包括溶解和反应两个过程，其中溶解使温度上升到24.3℃，最终温度为25.1℃，说明Na2CO3与盐酸的反应是放热反应，故A错误；2.5gNaHCO3加入盐酸中，包括溶解和反应两个过程，其中溶解使温度降低到18.5℃，最终温度为16.2℃，说明NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应，故B错误；20.0℃时，含3.2gNa2CO3的饱和溶液和35mL盐酸混合，与固体相比较由于缺少溶解的过程，则混合后的温度将低于25.1℃，故C正确；NaHCO3溶于水的过程为吸热过程，20.0℃时，含2.5gNaHCO3的饱和溶液和35mL盐酸混合，与固体相比较，缺少溶解吸热的过程，混合后的温度将高于16.2℃，故D错误。3．下列热化学方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热的是(A)A．CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802.3kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1D．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184.6kJ·mol－1[解析]A项，符合燃烧热的概念，正确；B项，生成物中的水是气体，不属于稳定氧化物，错误；C项，热化学方程式中是2mol氢气燃烧放热，不符合燃烧热的概念，错误；D项，HCl不是指定产物，不符合燃烧热的概念，错误。4．(2024·北京丰台区综合练习)依据图示关系，下列说法不正确的是(B)A．ΔH2>0B．1molS(g)完全燃烧释放的能量小于2968kJC．ΔH2＝ΔH1－ΔH3D．16gS(s)完全燃烧释放的能量为1484kJ[解析]硫固体转化为硫蒸气的过程为吸热过程，则焓变ΔH2>0，故A正确；硫蒸气的能量高于硫固体的，则1mol硫蒸气完全燃烧释放的能量大于2968kJ，故B错误；由盖斯定律可知，焓变ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则焓变ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故C正确；由图可知，16g硫固体完全燃烧释放的能量为eq\f(16g,32g·mol－1)×2968kJ·mol－1＝1484kJ，故D正确。5．煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用：a.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳，然后得到的氢气和一氧化碳在足够的空气中燃烧．b.利用煤在足够的空气中干脆燃烧。这两个过程的热化学方程式如下：a．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH1＝Q1kJ·mol－1①H2＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝Q2kJ·mol－1②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3＝Q3kJ·mol－1③b．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH4＝Q4kJ·mol－1④下列说法正确的是(D)A．ΔH3>0 B.ΔH2＋ΔH3>ΔH4C．Q1<0 D.Q1＋Q2＋Q3<－Q4[解析]CO燃烧放热，故ΔH3<0，A错误；由盖斯定律可知④＝①＋②＋③，则ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4，所以ΔH2＋ΔH3＝ΔH4－ΔH1，其中②③④为燃烧放热反应，①为吸热反应，所以ΔH1>0，则ΔH2＋ΔH3<ΔH4，B错误；反应①为吸热反应，ΔH1＝Q1kJ·mol－1>0，C错误；由盖斯定律可知④＝①＋②＋③，则ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝ΔH4，即Q1、Q2、Q3、Q4之间的关系为Q1＋Q2＋Q3＝Q4，其中④为燃烧放热反应，所以Q4<0，则Q1＋Q2＋Q3<0、－Q4>0，故Q1＋Q2＋Q3<－Q4，D正确。6．(2024·湖南邵阳摸底)金刚石、石墨和O2反应过程的能量变更如图所示，下列推断正确的是(C)A．金刚石比石墨稳定B．相同质量的石墨完全燃烧放出的热量多C．热化学方程式：C(金刚石，s)=C(石墨，s)ΔH(ΔH<0)D．石墨不行能转变为金刚石[解析]由题图可知，等质量的金刚石具有的总能量高于石墨，能量越高物质越不稳定，则金刚石比石墨更不稳定，相同质量的石墨完全燃烧放出的热量少，A、B错误；等质量的金刚石具有的总能量高于石墨，反应物总能量高于生成物总能量的反应为放热反应，则热化学方程式为C(金刚石，s)=C(石墨，s)ΔH(ΔH<0)，C正确；石墨在确定条件下也可以转变为金刚石，D错误。7．(2024·广东惠州一模)N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O＋表面转化为无害气体，有关化学反应的物质变更过程及能量变更过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是(B)A．总反应为N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2B．为了实现转化，需不断向反应器中补充Pt2O＋和Pt2Oeq\o\al(＋,2)C．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D．总反应的ΔH＝－226kJ·mol－1[解析]由图甲得，①N2O＋Pt2O＋=N2＋Pt2Oeq\o\al(＋,2)ΔH1，②CO＋Pt2Oeq\o\al(＋,2)=CO2＋Pt2O＋ΔH2，依据盖斯定律，由①＋②得N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2，故A正确；总反应为N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)，不需向反应器中补充Pt2O＋和Pt2Oeq\o\al(＋,2)，故B错误；该反应正反应的活化能为134kJ·mol－1，逆反应的活化能为360kJ·mol－1，故C正确；依据图乙，总反应的ΔH＝(134－360)kJ·mol－1＝－226kJ·mol－1，故D正确。8．(2024·辽宁沈阳一二零中学质检)常温常压下，1molCH3OH与O2发生反应时，生成CO或HCHO的能量变更如图所示(反应物O2和生成物水略去)。下列说法正确的是(B)A．加入催化剂后，生成CO的热效应变大，生成HCHO的热效应变小B．加入催化剂后，生成HCHO的速率变大，单位时间内生成HCHO的量变多C．CH3OH的燃烧热为393kJ·mol－1D．生成HCHO的热化学方程式为2CH3OH＋O2=2HCHO＋2H2OΔH＝－316kJ·mol－1[解析]催化剂变更反应的历程，活化能降低，化学反应热效应不变，故A错误；催化剂能加快反应速率，单位时间内产量增大，故B正确；甲醇的燃烧热应是燃烧生成二氧化碳和水，而不是CO，故C错误；热化学方程式应当标明物质的聚集状态，故D错误。9．工业上利用工业废气中的CO、CO2合成有机物以实现“碳中和”。已知：①CO(g)＋H2O(g)=HCOOH(g)ΔH1＝－72.6kJ·mol－1②2CO2(g)＋6H2(g)=C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH2＝－127.9kJ·mol－1③CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH3＝＋41.2kJ·mol－1下列选项错误的是(C)A．2CO(g)＋4H2(g)=C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH4＝－210.3kJ·mol－1B．CO2(g)＋H2(g)=HCOOH(g)ΔH5＝－31.4kJ·mol－1C．由反应①可知HCOOH的氧化反应确定是吸热反应D．反应③的正反应活化能大于逆反应活化能[解析]由盖斯定律②－2×③可得2CO(g)＋4H2(g)=C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH4＝－210.3kJ·mol－1，A正确；由盖斯定律①＋③可得CO2(g)＋H2(g)=HCOOH(g)ΔH5＝－31.4kJ·mol－1，B正确；反应①的逆反应为吸热反应，HCOOH的氧化反应为2HCOOH(g)＋O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(g)，是放热反应，C错误；假如ΔH<0，正反应活化能<逆反应活化能，ΔH3＝＋41.2kJ·mol－1>0，反应③的正反应活化能大于逆反应活化能，D正确。10．运载火箭“太空放射系统”其所需燃料为高能火箭燃料肼(H2N—NH2)，该物质燃烧过程中的能量变更如图所示。化学键N—NO=ON≡NO—HN—H键能/(kJ·mol－1)159498943460a下列推断不正确的是(A)A．表中的a＝389B．图示中的ΔH3＝＋2249kJ·mol－1C．H—O比H—N稳定D．N2H4在氧气中燃烧的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1[解析]依据表格数据可知，断裂1molN—N吸取159kJ能量、断裂1molO=O吸取498kJ能量、断裂1molN—H吸取akJ能量，依据燃烧过程中的能量变更图，可知断裂1molN—N、1molO=O、4molN—H共吸取(2783－534)kJ的能量，所以a＝398，故A错误；依据盖斯定律，图示中的ΔH3＝－534kJ·mol－1＋2783kJ·mol－1＝＋2249kJ·mol－1，故B正确；键能越大越稳定，H—O比H—N稳定，故C正确；依据图示，N2H4在氧气中燃烧的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1，故D正确。二、非选择题：本题共4小题。11．(1)(2024·广东梅州模拟)利用CH4－CO2干重整反应不仅可以对自然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CH4(g)C(ads)＋2H2(g)②C(ads)＋CO2(g)2CO(g)上述反应中C(ads)为吸附活性炭，反应历程的能量变更如图甲所示：CH4－CO2干重整反应的热化学方程式为CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝(E3－E1)kJ·mol－1(选用E1、E2、E3、E4、E5的关系式表示反应热)，反应②是快反应(填“慢反应”或“快反应”)。(2)(2024·山东菏泽一模)一种利用太阳能催化甲烷水蒸气重整制氢反应原理如图乙所示。若第Ⅰ步反应生成1molH2，吸取QkJ热量，第Ⅰ步反应的热化学方程式为CH4(g)＋NiFe2O4(s)NiO(s)＋2FeO(s)＋CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋2QkJ·mol－1。[解析](1)CH4－CO2干重整反应生成CO和H2，由图甲可知反应物的总能量低于生成物，该反应为吸热反应，ΔH＝生成物总能量－反应物总能量，热化学方程式为CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝(E3－E1)kJ·mol－1；由图甲可知，反应②的活化能小于反应①，反应②是快反应。(2)第Ⅰ步反应为甲烷和NiFe2O4反应生成NiO、FeO、一氧化碳和氢气，若生成1molH2，吸取QkJ热量，则第Ⅰ步反应的热化学方程式为CH4(g)＋NiFe2O4(s)NiO(s)＋2FeO(s)＋CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋2QkJ·mol－1。12．(2024·福建厦门湖滨中学期中)完成下列反应的热化学方程式。(1)沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，常温下，0.5molCH4完全燃烧生成CO2(g)和液态水时，放出445kJ热量，则热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1。(2)已知H2S(g)完全燃烧生成SO2(g)和H2O(l)，H2S的燃烧热ΔH＝－akJ·mol－1，写出表示H2S的燃烧热的热化学方程式：H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1。(3)乙烷在确定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH1，相关物质的燃烧热数据如表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)－1560－1411－286则ΔH1＝＋137kJ·mol－1。(4)已知：①HF(aq)＋OH－(aq)=F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1试写出HF电离的热化学方程式：HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)ΔH＝－10.4kJ·mol－1。[解析](1)0.5molCH4完全燃烧生成CO2(g)和液态水时，放出445kJ热量，则1molCH4完全燃烧生成CO2(g)和液态水时放出445kJ×2＝890kJ热量，所以CH4完全燃烧生成CO2(g)和液态水的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1。(2)已知H2S(g)完全燃烧生成SO2(g)和H2O(l)，H2S的燃烧热ΔH＝－akJ·mol－1，所以表示H2S的燃烧热的热化学方程式为H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1。(3)由表格数据可知：①C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1560kJ·mol－1；②C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－1411kJ·mol－1；③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－286kJ·mol－1，依据盖斯定律：①－②－③得C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH＝[－1560－(－1411)－(－286)]kJ·mol－1＝＋137kJ·mol－1。(4)HF的电离方程式为HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)，将该反应编号为③，依据盖斯定律：③＝①－②，故ΔH＝－67.7kJ·mol－1－(－57.3)kJ·mol－1＝－10.4kJ·mol－1，HF电离的热化学方程式为HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)ΔH＝－10.4kJ·mol－1。13．(2024·河南安阳模拟)在碳中和背景下，氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类，而制氢成本过高，仍是目前氢能产业发展的挑战之一。甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法，涉及的主要反应如下：反应Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)→CO(g)＋3H2(g)ΔH1>0反应Ⅱ.CH4(g)＋2H2O(g)→CO2(g)＋4H2(g)ΔH2>0反应Ⅲ.CO(g)＋H2O(g)→CO2(g)＋H2(g)ΔH3已知部分化学键的键能数据如下表：化学键O—HH—HC=OC≡O(CO)键能/(kJ·mol－1)4634368031075则ΔH3＝－41kJ·mol－1，若反应Ⅲ的正反应活化能Ea(正)＝83kJ·mol－1，则逆反应活化能Ea(逆)＝124kJ·mol－1。[解析]由ΔH＝反应物总键能－生成物总键能可得，ΔH3＝1075kJ·mol－1＋2×463kJ·mol－1－(2×803kJ·mol－1＋436kJ·mol－1)＝－41kJ·mol－1；依据ΔH＝Ea(正)－Ea(逆)，则Ea(逆)＝Ea(正)－ΔH3＝83kJ·mol－1－(－41kJ·mol－1)＝124kJ·mol－1。14．(2024·河北衡水中学检测)依据所学学问，回答下列问题。(1)向1L1mol·L－1的NaOH溶液中分别加入下列物质：①浓硫酸；②稀硝酸；③稀醋酸。恰好反应完全时的热效应(对应反应中NaOH的化学计量数均为1)分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则三者由大到小的依次为ΔH3>ΔH2>ΔH1。(2)已知：①Fe3O4(s)＋CO(g)3FeO(s)＋CO2(g)ΔH1＝＋19.3kJ·mol－1②3FeO(s)＋H2O(g)Fe3O4(s)＋H2(g)ΔH2＝－57.2kJ·mol－1③C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH3＝＋172.4kJ·mol－1碳与水蒸气制氢气总反应的热化学方程式是C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)ΔH＝＋134.5kJ·mol－1。(3)已知CO与H2合成甲醇反应过程中的能量变更如图所示：表中为断裂1mol化学键所需的能量数据：化学键H—HC≡OH—OC—O断裂1mol化学键所需的能量/kJ4361084465343则甲醇中C—H键的键能为413kJ·mol－1。(4)确定条件下，在水溶液中1molCl－、1molClOeq\o\al(－,x)(x＝1、2、3、4)的相对能量如图所示：①D是ClOeq\o\al(－,4)(填离子符号)。②反应B→A＋C的热化学方程式为3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－117kJ·mol－1(用离子符号表示)。(5)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变更示意图如下：2NO(g)eq\o(→,\s\u