第一章 化学反应的热效应
提升课时1 化学反应的热效应在高考中的考查
(每小题5分)
1.已知碘化氢分解吸热,分以下两步完成:2HI(g)―→H2(g)+2I·(g);2I·(g)―→I2(g),下列图像最符合上述反应历程的是( )
2.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示(图中E1表示无催化剂时正反应的活化能,E2表示无催化剂时逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )
该反应的逆反应为吸热反应,SO2的能量一定高于SO3的能量
500 ℃、101 kPa下,将1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热a kJ,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-2a kJ·mol-1
该反应中,反应物的总键能小于生成物的总键能
ΔH=E2-E1,使用催化剂改变活化能,但不改变反应热
3.已知CO(g)的燃烧热ΔH=-283 kJ·mol-1,结合如图信息,则2N2O(g)===2N2(g)+O2(g)的反应ΔH(kJ·mol-1)为( )
-152 -76 +76 +152
4.已知几种化学键的键能数据,N≡O键:630 kJ·mol-1;Cl—Cl键:243 kJ·mol-1;Cl—N:a kJ·mol-1;N===O:607 kJ·mol-1,则反应2NO(g)+Cl2(g)??2ClNO(g)的ΔH为 (ClNO的结构式为Cl—N===O)( )
(289-2a) kJ·mol-1
(a-243) kJ·mol-1
(2a+341) kJ·mol-1
(896-2a) kJ·mol-1
5.已知2 mol金属钾和1 mol氯气反应的能量循环如图所示,下列说法正确的是( )
在相同条件下,2Na(g)===2Na+(g) ΔH′3,则ΔH′3>ΔH3
在相同条件下,2Br(g)===2Br-(g) ΔH′5,则ΔH′5<ΔH5
ΔH7<0且该过程形成了分子间作用力
ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7=ΔH1
6.天然气—水蒸气转化法是目前获取H2的主流方法,反应原理为CH4(g)+2H2O(g)===4H2(g)+CO2(g) ΔH=+165.4 kJ·mol-1,已知该反应需要经过两步反应转化,其能量变化如图所示:
则ΔH2等于( )
-165.4 kJ·mol-1 +41.0 kJ·mol-1
+165.4 kJ·mol-1 -41.0 kJ·mol-1
7.在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应
H2S(g)+O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)===S2(g)+2H2O(g) ΔH2
H2S(g)+O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)===S2(g) ΔH4,则ΔH4的正确表达式为( )
ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
ΔH4=(ΔH1+ΔH2+3ΔH3)
ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
8.一定温度下,CH3CH2CH3的氯化、溴化反应势能图及一段时间后产物的选择性如图,下列叙述正确的是( )
CH3CH2CH3的氯化、溴化反应的ΔH均小于0
稳定性:CH3CH2CH2·>(CH3)2CH·
ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3
HCl和HBr的键能差=ΔH1-ΔH3
9.(6分)N2O和CO均是有害气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应原理如下:N2O(g)+CO(g)===CO2(g)+N2(g) ΔH。有关化学反应的能量变化过程如图所示。
(1)(2分)图中反应是________(填“放热”或“吸热”)反应,该反应的ΔH=___________________________________________________________________。
(2)(4分)在反应体系中加入Pt2O+作为该反应的催化剂,则Ea________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH________。
10.(4分)回答下列问题:
(1)(2分)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为__________________________________________________
___________________________________________________________________。
[已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·mol-1;CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1]
(2)(2分)用O2将HCl转化为Cl2,可提高经济效益,减少环境污染。传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s)===H2O(g)+CuCl2(s) ΔH1。反应②生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为_______________________________________________________
___________________________________________________________________
(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
提升课时1 化学反应的热效应在高考中的考查
1.A [根据题干描述,碘化氢分解的总反应是吸热的,而第二步2I·(g)―→I2(g)是成键过程,一定是放热,故第一步必然吸热;结合图像,第一步吸热,第二步放热,总反应吸热,符合上述分析,故A符合题意。]
2.C [该反应的逆反应为吸热反应,SO2和O2的总能量高于SO3的能量,SO2的能量不一定高于SO3的能量,A错误;500 ℃、101 kPa下,将1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应放热a kJ,由于该反应为可逆反应,得不到1 mol SO3(g),所以热化学方程式2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g)的反应热不等于-2a kJ·mol-1,B错误;该反应为放热反应,其ΔH<0,所以反应物的总键能小于生成物的总键能,C正确;ΔH=E1-E2,使用催化剂能改变反应的活化能,但不改变反应热,D错误。]
3.A [据题中信息可依次书写出热化学方程式:①CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-283 kJ·mol-1;②N2O(g)+CO(g)===N2(g)+CO2(g) ΔH2=-(330+229-123-77) kJ·mol-1=-359 kJ·mol-1;根据盖斯定律,2×(②-①)得反应2N2O(g)===2N2(g)+O2(g) ΔH=2(ΔH2-ΔH1)=-152 kJ·mol-1。]
4.A [焓变=反应物总键能-生成物总键能。2NO(g)+Cl2(g)??2ClNO(g) ΔH=630 kJ·mol-1×2+243 kJ·mol-1-(607 kJ·mol-1+a kJ·mol-1)×2=(289-2a) kJ·mol-1,故选A。]
5.A [由Na原子核外有3个电子层,其失去最外层一个电子所需的能量较大,因此2Na(g)===2Na+(g) ΔH′3,ΔH′3>ΔH3,A正确;溴原子电子层数比氯原子多,非金属性弱于氯,得到电子的能力弱于氯,得到一个电子放出的能量较少,在相同条件下,2Br(g)===2Br-(g) ΔH′5,ΔH′5>ΔH5,B错误;KCl(g)比KCl(s)能量高,且氯化钾固体含离子键,则ΔH7<0,其原因可能是破坏了分子间作用力,却形成了离子键,C错误;由盖斯定律,ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7=ΔH1,D错误。]
6.D [天然气—水蒸气转化法是目前获取H2的主流方法,反应原理为CH4(g)+2H2O(g)===4H2(g)+CO2(g) ΔH=+165.4 kJ·mol-1。由图可知,该反应第一步为CH4(g)+H2O(g)===3H2(g)+CO(g) ΔH1=+206.4 kJ·mol-1;该反应第二步为CO(g)+H2O(g)===H2(g)+CO2(g) ΔH2,由盖斯定律,第一步反应+第二步反应=总反应,则ΔH1+ΔH2=ΔH,则ΔH2=ΔH-ΔH1=+165.4 kJ·mol-1-206.4 kJ·mol-1=-41.0 kJ·mol-1,D正确。]
7.A [已知:①H2S(g)+O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1
②2H2S(g)+SO2(g)===S2(g)+2H2O(g) ΔH2
③H2S(g)+O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3
结合盖斯定律,将(①+②-③×3)×,整理可得2S(g)===S2(g),则2S(g)===S2(g) ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3),故合理选项是A。]
8.C [由图可知CH3CH2CH3溴化的ΔH>0,CH3CH2CH3氯化的ΔH<0,A错误;由于能量越低越稳定,由图可知,(CH3)2CH·更稳定,B错误;根据图像可知①CH3CH2CH3+·Cl―→CH3CH2CH2·+HCl ΔH1;②CH3CH2CH3+·Cl―→·CH(CH3)2+HCl ΔH2;根据盖斯定律①-②得·CH(CH3)2―→CH3CH2CH2· ΔH=ΔH1-ΔH2;③CH3CH2CH3+·Br―→CH3CH2CH2·+HBr ΔH3;④CH3CH2CH3+·Br―→·CH(CH3)2+HBr ΔH4,根据盖斯定律③-④得·CH(CH3)2―→CH3CH2CH2· ΔH=ΔH3-ΔH4,所以ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3,C正确;由图可知,①CH3CH2CH3+Cl·―→CH3CH2CH2·+HCl ΔH1,③CH3CH2CH3+Br·―→CH3CH2CH2·+HBr ΔH3,根据盖斯定律③-①得到HCl+Br·―→HBr+Cl· ΔH=ΔH3-ΔH1,即HCl+Br·+H·―→HBr+Cl·+H· ΔH=ΔH3-ΔH1,HCl和HBr的键能分别为EH—Cl、EH—Br,则ΔH=EH—Cl-EH—Br=ΔH3-ΔH1,D错误。]
9.(1)放热 -226 kJ·mol (2)减小 不变
解析 (1)由题图可知,1 mol N2O(g)和1 mol CO(g)具有的总能量大于1 mol CO2(g)和1 mol N2(g)具有的总能量,则该反应为放热反应;由图可知,正反应的活化能为134 kJ/mol;由图可知逆反应的活化能为360 kJ/mol,该反应的反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能,所以ΔH=134 kJ/mol-360 kJ/mol=-226 kJ/mol;(2)催化剂能改变反应途径,降低反应的活化能,如果有Pt2O+参与该转化过程,则Ea将变小,但催化剂不能改变反应的始态和终态,不能改变反应的焓变,所以ΔH不变。
10.(1)CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·mol-1
(2)4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=2ΔH1+2ΔH2
解析 (1)已知:CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·mol-1①、CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1②,由盖斯定律可知,②-①即得所求热化学方程式:CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·mol-1;(2)2HCl(g)+CuO(s)===H2O(g)+CuCl2(s) ΔH1①,2CuCl2(s)+O2(g)===2CuO(s)+2Cl2(g) 2ΔH2②,根据盖斯定律,由①×2+②得总反应:4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=2ΔH1+2ΔH2。