专题1 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的热效应
课时小练1 化学反应的焓变
夯实基础
1 [南通、徐州联考]下列说法正确的是( )
A. 化学反应的反应热等于反应前后焓的变化
B. 氧化钙溶于水是放热反应
C. 煤的液化有利于实现“碳达峰”“碳中和”
D. 焓的大小与体系的温度、压强等因素无关
2 [扬州江都期中]下列过程放出热量的是( )
A. 断开H2分子中的H—H
B. 冰融化成水
C. 甲烷在空气中燃烧
D. Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
3 [南通海安实验中学月考]下列表达不正确的是( )
A. 任何化学反应都伴随着能量的变化
B. 化学反应中化学键的断裂和形成是反应过程中有能量变化的本质原因
C. 氢气燃烧的热化学方程式如下:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=+571.6 kJ/mol
D. 在化学反应中需要加热的反应不一定是吸热反应
4 [苏州星海实验中学阶段练习]下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。据此判断下列说法正确的是( )
图1 图2 图3 图4
A. 由图1知,石墨转变为金刚石是吸热反应
B. 由图2知,S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1,S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
C. 由图3知,白磷比红磷稳定
D. 由图4知,CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH<0
5 [南通海安月考]下列关于热化学方程式的说法错误的是( )
A. 化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比
B. 热化学方程式中各物质前的化学计量数表示物质的量,可以用整数或者简单分数
C. 热化学方程式未注明温度和压强时,ΔH表示标准状况下的数据
D. 同一化学反应,反应条件不同,ΔH可能相同
6 [南通期中考前模拟]已知:25 ℃、101 kPa下,10 kg丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时,放出5×105 kJ 的热量。下列热化学方程式书写正确的是( )
A. C4H10+O2 ===4CO2+5H2O ΔH=-2 900 kJ/mol
B. C4H10(l)+O2(g) ===4CO2(g)+5H2O (l) ΔH=+2 900 kJ/mol
C. C4H10(l)+O2(g) ===4CO2(g)+5H2O (l) ΔH=-2 900 kJ
D. 2C4H10(l)+13O2(g)===8CO2(g)+10H2O (l) ΔH=-5 800 kJ/mol
7 [宿迁泗阳实验中学开学考]合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol。下列有关说法正确的是( )
A. N2是共价化合物
B. 反应物的总能量大于生成物的总能量
C. 断开N≡N放出热量,形成N—H吸收热量
D. 反应的ΔH=E(N≡N)+3E(H—H)-2E(N—H)(E表示键能)
8 [苏州昆山经济开发区中学月考]已知1 mol下列物质分解为气态原子消耗能量与热化学方程式信息如下表:
物质 NO CO N2
能量/(kJ/mol) 632 1076 946
热化学方程式 2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-742 kJ/mol
则CO2中的碳氧双键键能为( )
A. 432 kJ/mol B. 1 606 kJ/mol
C. 803 kJ/mol D. 864 kJ/mol
提升素养
9 [苏州吴江盛泽中学阶段练习]中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。
已知:几种物质中化学键的键能如表所示。
化学键 H—O O===O H—H O—O
键能/(kJ/mol) 463 496 436 138
若反应过程中分解了2 mol H2O,则下列说法错误的是( )
A. 总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B. 过程Ⅲ属于放热反应
C. 总反应是吸热反应 D. 过程Ⅰ吸收了926 kJ能量
10 [扬州中学期中]CO2催化加氢制备CH3OH是CO2资源化利用的重要途径。已知下图所示的反应的能量变化,下列说法正确的是( )
图1 图2
A. 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-240 kJ/mol
B. 由图1推知反应物断键吸收的能量大于生成物成键释放的能量
C. 图2中,若生成的H2O为液态,则能量变化曲线为①
D. 2CH3OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 340 kJ/mol
11 在400 ℃和480 ℃下KClO3热分解会发生不同的变化,1 mol KClO3(s)在400 ℃和480 ℃下热分解的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 480 ℃时KClO3热分解的产物是KCl和O2
B. 曲线Ⅰ的活化能大于曲线Ⅱ,所以KClO3比KClO4更稳定
C. 若用MnO2作催化剂,KClO3的热分解温度会低于480 ℃
D. 2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78 kJ/mol
12 [宿迁期中]化学反应过程中既有物质的变化,又有能量的变化。下列关于热化学方程式的叙述中,正确的是( )
①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2
A. ΔH1<ΔH2
B. ΔH1>ΔH2
C. ΔH1=ΔH2
D. 不能判断ΔH1与ΔH2的相对大小
13 根据如图所示的反应过程示意图判断,下列说法错误的是( )
碳酸钙的热分解示意图
A. 该反应的ΔH>0
B. 1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的总能量大于1 mol CaCO3(s)的总能量
C. 化学键断裂吸收能量,化学键形成放出能量
D. 由该反应可推知:凡是需要加热才能发生的反应均为吸热反应
14 [泰州中学期初]下列说法正确的是( )
A. 化学反应的热效应的大小与参加反应的物质的多少无关
B. 由H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol,则向含0.1 mol HCl的盐酸中加入4.0 g NaOH固体,放出的热量为5.73 kJ
C. 同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
D. 反应物的总能量大于生成物的总能量的反应一定是放热反应
15 (1) [南通海安中学月考]如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2(g)和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图。写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式:____________
________________________________。
(2) [苏州南航附中月考]铁触媒催化合成氨的反应进程如图所示(图中“*”表示吸附在催化剂表面的物质)。催化合成氨的热化学方程式:_____________________
_____________________________________。
(3) [扬州红桥中学月考]①在发射“神舟”七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;若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和气态水,则整个过程中放出的热量为________。
②“嫦娥二号”卫星使用液态N2O4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),并放出大量热,已知:10.0 g液态C2H8N2与液态N2O4完全燃烧可放出425 kJ热量,该反应的热化学方程式为__________________________________。
课时小练1 化学反应的焓变
1. B 2. C 3. C
4. A 石墨能量低,石墨转变为金刚石是吸热反应,A正确;1 mol S(g)具有的能量比1 mol S(s)具有的能量高,1 mol S(g)燃烧放出的热量多,放热反应焓变为负值,放出热量越多,焓变反而越小,因此ΔH1<ΔH2,B错误;一般能量越低越稳定,所以红磷比白磷稳定,C错误;反应物能量低于生成物能量,ΔH>0,D错误。
化学反应与物质能量的关系
化学反应通常会朝着使体系能量降低的方向进行,高能量的物质往往具有较强的反应活性,容易发生化学反应转化为低能量的物质,以达到更稳定的状态。例如,金属钠与水反应时,钠原子失去电子变成钠离子,水得到电子生成氢气和OH-,这个过程中钠和水的化学能转化为热能等其他形式的能量释放出来,生成的NaOH等产物的能量相对较低,稳定性增强。
5. C
6. D 未标明反应物和生成物的状态,A错误;燃烧是放热反应,ΔH<0,B错误;ΔH的单位为kJ/mol,C错误。
7. B N2是单质,A错误;该反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,B正确;断开N≡N吸收热量,形成N—H放出热量,C错误;1个NH3中含有3个N—H,反应的ΔH=E(N≡N)+3E(H—H)-6E(N—H)(E表示键能),D错误。
8. C 1 mol物质分解为气态原子消耗的能量即该物质的键能,设CO2中的碳氧双键键能为x kJ/mol,由ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=(2×632+2×1 076)-(946+2×2x)=-742,解得x=803。C正确。
9. B 反应过程中分解了2 mol H2O,生成了2 mol H2和1 mol O2,总反应为2H2O2H2↑+O2↑,A正确;过程Ⅲ断裂2 mol H2O2中的H—O,吸收(463×2)kJ=926 kJ能量,生成1 mol H2中的H—H,释放436 kJ能量,即总体上吸收了490 kJ能量,为吸热反应,B错误;总反应吸收463 kJ×4=1 852 kJ能量,放出(496+436×2)kJ=1 368 kJ能量,则吸收的能量大于放出的能量,反应为吸热反应,C正确;过程Ⅰ中断裂了2 mol H2O中的H—O,吸收能量(463×2)kJ=926 kJ,D正确。
10. D 由图1可知,1 mol氢气燃烧生成气态水的反应热为ΔH=-120 kJ/mol,不能确定生成液态水时的反应热,A错误;氢气燃烧属于放热反应,则反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量,B错误;液态水的能量低于水蒸气,若甲醇燃烧生成液态水,放出的热量大于生成水蒸气的热量,能量变化曲线不可能为①,C错误;1 mol甲醇燃烧生成二氧化碳和气态水的ΔH=-670 kJ/mol,则2 mol甲醇燃烧生成二氧化碳和气态水的ΔH=-1 340 kJ/mol,D正确。
11. B 温度高时提供的能量多,则过程Ⅰ是 480 ℃ 时KClO3受热分解的曲线,产物是KCl和O2,A正确;氯酸钾的能量高于高氯酸钾的能量,物质能量越低越稳定,与活化能大小无关,B错误;催化剂可降低反应的活化能,若用MnO2作催化剂,KClO3热分解温度低于480 ℃,C正确;根据图示,1 mol KClO3(s)生成1 mol KCl(s)和1.5 mol O2(g)放热(36+3) kJ=39 kJ,所以2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78 kJ/mol,D正确。
12. B
13. D 反应吸热,ΔH>0,A正确;反应吸热,生成物总能量大于反应物总能量,1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的总能量大于1 mol CaCO3(s)的总能量,B正确;断裂化学键需要吸收能量,形成化学键需要放出能量,C正确;反应是否放热与是否需要加热无关,如铝热反应放热,但需要在高温下进行,D错误。
14. D 化学反应的热效应的大小与物质的量有关,不同量的物质反应,热量变化不同,A错误;NaOH固体溶解也会放热,因此向含0.1 mol HCl的盐酸中加入4.0 g NaOH固体,放出的热量大于5.73 kJ,B错误;ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,与反应条件无关,同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同,C错误;ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量,若反应物的总能量大于生成物的总能量,则ΔH<0,是放热反应,D正确。
15. (1) C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 215 kJ/mol
(2) N2(g)+H2(g) NH3(g) ΔH=-46 kJ/mol
(3) ①128.32 kJ
②C2H8N2(l)+2N2O4(l)===2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) ΔH=-2 550 kJ/mol