《高中化学》第29讲反应热热化学方程式

PAGE第29讲反应热热化学方程式层次1基础性1.(2023·湖北卷,1)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.(2023·广东广州联考)中华传统文化蕴含着丰富的化学知识,下列诗句中主要涉及吸热反应的是()A.白居易《赋得古原草送别》:“野火烧不尽,春风吹又生。”B.苏轼《石炭》:“投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍。”C.于谦《咏煤炭》:“爝火燃回春浩浩,烘炉照破夜沉沉。”D.李商隐《相见时难别亦难》:“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干。”3.(2024·湖南长沙高三模拟)工业合成三氧化硫的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-198kJ·mol-1,反应过程可用如图模拟(代表O2分子,代表SO2分子,代表催化剂)。下列说法正确的是()A.过程Ⅰ和过程Ⅳ决定了整个反应进行的程度B.过程Ⅱ为放热反应,过程Ⅲ为吸热反应C.1molSO2和1molO2反应,放出的热量小于99kJD.催化剂可降低整个反应的活化能,因此使ΔH发生变化4.(2023·广东广州检测)关于下图的说法不正确的是()A.1molI2(s)与1molH2(g)化合生成2molHI(g)时,需要吸收5kJ的能量B.2molHI(g)分解生成1molI2(g)与1molH2(g)时,需要吸收12kJ的能量C.1molI2(s)变为1molI2(g)时需要吸收17kJ的能量D.I2(g)与H2(g)生成2HI(g)的反应是吸热反应5.汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化如图所示:下列说法不正确的是()A.上述反应中N、O元素的化合价均有变化B.N2(g)和O2(g)反应生成2molNO(g)时吸收183kJ能量C.1mol气态氮原子转化成N2(g)时,能放出945kJ能量D.从图中数据可知N2比O2更稳定6.1,2-丁二烯(CH2CCHCH3)与1,3-丁二烯(CH2CHCHCH2)之间进行转化时的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.相同条件下,1,3-丁二烯比1,2-丁二烯稳定B.曲线a对应的活化能高于曲线bC.1,2-丁二烯转化成1,3-丁二烯的反应是放热反应D.加入催化剂,反应的反应热(ΔH)减小7.(2024·四川资阳模拟)我国科学家成功研发了甲烷和二氧化碳的共转化技术(产物为气态),助力“碳中和”目标。该催化反应历程如图所示:已知部分化学键的键能数据如下:共价键C—HCOO—HC—OC—C键能413497462351348下列说法不正确的是()A.该催化反应历程中没有非极性键断裂B.催化剂的使用降低了该反应的活化能和焓变C.总反应的原子利用率为100%D.该反应的热化学方程式为CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)ΔH=-251kJ·mol-1层次2综合性8.(2023·广东惠州第三次调研)N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其总反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是()甲乙A.N2O为氧化剂B.ΔH=-226kJ·mol-1C.由图乙知该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D.为了实现转化,需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2O9.(2023·河北邢台检测)N2O是一种温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解对环境保护有重要意义。途径Ⅰ:2N2O(g)2N2(g)+O2(g)ΔH>0途径Ⅱ:向盛有N2O的容器中通入少量碘蒸气①I2(g)2I(g)(快反应)②I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反应)③2IO(g)+2N2O(g)2N2(g)+2O2(g)+I2(g)(快反应)下列说法不正确的是()A.途径Ⅰ为吸热反应B.反应②的活化能比反应③的小C.IO为反应的中间产物D.途径Ⅱ中I2为催化剂10.工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2],该可逆反应分两步进行,整个过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物B.反应Ⅰ逆反应的活化能>反应Ⅱ正反应的活化能C.反应Ⅱ在热力学上进行趋势较小D.2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)的焓变ΔH=E1-E211.已知:在标准压强(100kPa)、298K,由最稳定的单质合成1mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用ΔH(kJ·mol-1)表示。有关物质的ΔH有如图所示关系。下列有关判断正确的是()A.2molNO(g)的键能大于1molN2(g)与1molO2(g)的键能之和B.H2O(l)的ΔH>-241.8kJ·mol-1C.N2H4(l)燃烧热ΔH为-534.2kJ·mol-1D.NH3比N2H4稳定12.分析图像书写热化学方程式。(1)图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:。(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1mol气态氢化物时的焓变数据,根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素,试写出硒化氢在热力学标准状态下,发生分解反应的热化学方程式:。(3)图丙表示一定条件下,在水溶液中1molCl-、ClOx-(x=1,2,3,①D是(填离子符号)。②反应BA+C的热化学方程式为(用离子符号表示)。13.(1)已知在25℃、101kPa下:甲醇(l)的燃烧热ΔH为-727kJ·mol-1,CO(g)的燃烧热ΔH为-283kJ·mol-1,H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1。则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为。(2)已知几种物质的燃烧热(kJ·mol-1)数据如下:物质CH4(g)C2H2(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热-890.3-1299.5-1411.0-285.8能表示C2H2(g)燃烧热的热化学方程式为。层次3创新性14.(1)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH=-726.5kJ·mol-1,CH3OH(l)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)ΔH=-akJ·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1molCl2参与反应时释放出145.0kJ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=-1176.0kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1mol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:化学键键能436326803464414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CO2*表示CO该反应历程中决速步反应的化学方程式为。第29讲反应热热化学方程式1.A解析虽然氮气在一定条件下可以与氢气反应,而且是放热反应,但是N≡N键能很大,该反应的速率很慢,氢气不能在氮气中燃烧,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;氢气可以在氧气中燃烧,反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体,因此,液氧—液氢能作为火箭推进剂,B不符合题意;肼和NO2在一定条件下可以发生剧烈反应,该反应放出大量的热,且生成大量气体,因此,液态NO2—肼能作为火箭推进剂,C不符合题意;煤油可以在氧气中燃烧,反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体,因此,液氧—煤油能作为火箭推进剂,D不符合题意。综上所述,本题选A。2.B解析A项,体现了植物中的有机物燃烧产生CO2、H2O,反应过程放出热量,反应为放热反应;B项,以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应为吸热反应,高温时碳与水蒸气的反应为吸热反应;C项,体现了煤燃烧产生CO2,同时放出大量热量,使周围温度升高;D项,该诗句体现了蜡烛燃烧放出大量的热量,反应是放热反应;故选B。3.C解析过程Ⅱ发生SO2、O2中共价键的断裂,过程Ⅲ形成SO3中的共价键,过程Ⅱ、Ⅲ决定了整个反应进行的程度,A项错误;过程Ⅱ为吸热过程,过程Ⅲ为放热过程,B项错误;2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应可逆,1molSO2和1molO2反应生成SO3小于1mol,放出的热量小于99kJ,C项正确;催化剂可降低整个反应的活化能,从而加快反应速率,但不能使ΔH发生变化,D项错误。4.D解析由图可知,1molI2(s)和1molH2(g)吸收5kJ能量生成2molHI(g),A正确;1molI2(g)和1molH2(g)生成2molHI(g)放出12kJ能量,则2molHI(g)分解生成1molI2(g)与1molH2(g)时需要吸收12kJ的能量,B正确;1molI2(g)变为1molI2(s)放出17kJ的能量,则1mol固态碘变为1mol碘蒸气时需要吸收17kJ的能量,C正确;1molI2(g)和1molH2(g)生成2molHI(g)放出12kJ能量,应为放热反应,D错误。5.C解析N2和O2反应生成NO的反应中,N、O元素的化合价均有变化,A项正确;1molN2(g)和1molO2(g)中化学键断裂吸收的能量为945kJ+498kJ=1443kJ,形成2molNO(g)中的化学键释放的能量为630kJ×2=1260kJ,则N2(g)和O2(g)反应生成2molNO(g)时吸收能量1443kJ-1260kJ=183kJ,B项正确;1mol气态氮原子转化成N2(g)时,能放出945kJ÷2=472.5kJ能量,C项错误;从图中数据可知,1molN2(g)中的化学键断裂需要吸收的能量大于1molO2(g),则N2比O2更稳定,D项正确。6.D解析根据图示可知,在相同条件下,1,3-丁二烯比1,2-丁二烯的能量更低,故1,3-丁二烯比1,2-丁二烯更稳定,A正确;使用催化剂能够降低反应的活化能,使反应在较低条件下发生,因而反应速率加快,根据图示可知曲线a对应的活化能高于使用催化剂时曲线b的活化能,B正确;由于1,2-丁二烯比1,3-丁二烯的能量高,故1,2-丁二烯转化成1,3-丁二烯时会放出热量,该反应是放热反应,C正确;加入催化剂,只能改变反应途径,降低反应的活化能,但不能改变反应物、生成物的能量,因此反应的反应热(ΔH)不变,D错误。7.B解析由图可知,该反应的反应物为二氧化碳和甲烷,生成物为乙酸,则该催化反应历程中存在极性键的断裂,不存在非极性键断裂,A正确;催化剂的使用能降低反应的活化能,但不能改变反应的焓变,B错误;由图可知,总反应为二氧化碳与甲烷在催化剂作用下反应生成乙酸,则反应的原子利用率为100%,C正确;由图可知,总反应为二氧化碳与甲烷在催化剂作用下反应生成乙酸,反应方程式为CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g),反应的焓变ΔH=(497kJ·mol-1×2+413kJ·mol-1×4)-(413kJ·mol-1×3+348kJ·mol-1+351kJ·mol-1+497kJ·mol-1+462kJ·mol-1)=-251kJ·mol-1,D正确。8.D解析反应N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)中,N元素化合价降低,N2O为氧化剂,A正确;反应物能量高于生成物,反应为放热反应,反应焓变ΔH=Ea-Eb=134kJ·mol-1-360kJ·mol-1=-226kJ·mol-1,B正确;由图乙知该反应正反应的活化能Ea小于逆反应的活化能Eb,C正确;Pt2O+和Pt2O2+是催化剂,催化剂在化学反应前后的化学性质和质量是不变的,无需不断补充,D9.B解析途径Ⅰ为化学键断裂的过程,是吸热反应,A正确;途径Ⅱ中反应②的速率比反应③慢,则途径Ⅱ中反应②的活化能比反应③大,B错误;根据途径Ⅱ的反应历程可知,IO在中间生成又消耗,所以为反应的中间产物,C正确;途径Ⅱ中I2参与反应最终又生成I2,所以I2为催化剂,D正确。10.D解析从图像可知,合成尿素的过程中生成了NH2COONH4,其为合成尿素反应的中间产物,A正确;活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量,由图像可知,反应Ⅰ逆反应的活化能>反应Ⅱ正反应的活化能,B正确;反应Ⅱ为吸热反应,在热力学上进行趋势较小,C正确;2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)为放热反应,ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量<0,即ΔH=E2-E1,D错误。11.D解析NO(g)的标准摩尔生成焓为91.3kJ·mol-1,故N2(g)+O2(g)2NO(g)的反应为吸热反应,即2molNO(g)的键能小于1molN2(g)与1molO2(g)的键能之和,A错误;同种物质气态的能量高于液态的能量,H2O(l)的ΔH<-241.8kJ·mol-1,B错误;N2H4(l)的标准摩尔生成焓为50.6kJ·mol-1,故①N2(g)+2H2(g)N2H4(l)ΔH=+50.6kJ·mol-1,H2O(g)的标准摩尔生成焓为-241.8kJ·mol-1,故②O2(g)+2H2(g)2H2O(g)ΔH=-483.6kJ·mol-1,②-①可得N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g),但是标准燃烧热是指生成液态水,根据题意无法计算,C错误;N2H4(l)的标准摩尔生成焓为50.6kJ·mol-1,故①N2(g)+2H2(g)N2H4(l)ΔH=+50.6kJ·mol-1,NH3的标准摩尔生成焓为-45.9kJ·mol-1,故②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-91.8kJ·mol-1,说明NH3的能量比N2H4低,故氨气较稳定,D正确。12.答案(1)NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)ΔH=-234kJ·mol-1(2)H2Se(g)Se(s)+H2(g)ΔH=-81kJ·mol-1(3)①ClO4-②3ClO-(aq)ClO3-(aq)+2Cl-(aq)ΔH=-117kJ·解析(1)根据图甲可知,此反应是放热反应,热化学方程式为NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)ΔH=(134-368)kJ·mol-1=-234kJ·mol-1。(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,其气态氢化物的稳定性逐渐降低,能量逐渐增大,则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素,生成1molH2Se(g)的ΔH=+81kJ·mol-1,则其分解反应的热化学方程式为H2Se(g)Se(s)+H2(g)ΔH=-81kJ·mol-1。(3)D中氯元素的化合价为+7价,应为ClO4-;利用生成物的总能量减去反应物的总能量求得ΔH=(63-60×3)kJ·mol-1=-117kJ·mol-113.答案(1)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)ΔH=-356kJ·mol-1(2)C2H2(g)+52O2(g)2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1299.5kJ·mol-1解析(1)目标反应为CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g),反应热ΔH=-727kJ·mol-1-(-283kJ·mol-1)-(-44×2kJ·mol-1)=-356kJ·mol-1,则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)ΔH=-356kJ·mol-1。(2)在101kPa时,1mol纯物质完全燃