专题突破练七　化学反应与热能一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)25℃、101kPa下:①2Na(s)+O2(g)Na2O(s)　ΔH=-414kJ·mol-1②2Na(s)+O2(g)Na2O2(s)　ΔH=-511kJ·mol-1下列说法正确的是(　　)A.各2molNa分别同时发生上述反应,转移电子数均为2NAB.锂、钠、钾都处于同一主族,根据元素周期律可得锂与钾在过量的氧气中点燃产物均为对应的过氧化物C.Na与少量O2点燃的产物为Na2OD.25℃、101kPa下2Na2O(s)+O2(g)2Na2O2(s)　ΔH=+194kJ·mol-12.(2021河北新高考适应卷)已知25℃、101kPa下,1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ,2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.66kJ·mol-1,C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.29kJ·mol-1。则反应C(s)+O2(g)CO(g)的反应热为(　　)A.ΔH=-396.36kJ·mol-1B.ΔH=-198.55kJ·mol-1C.ΔH=-154.54kJ·mol-1D.ΔH=-110.53kJ·mol-13.(2021辽宁抚顺六校月考)下列关于热化学反应的描述正确的是(　　)A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1,则1mol硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放热114.6kJB.H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8kJ·mol-1,则2H2O(l)2H2(g)+O2(g)反应的ΔH=+571.6kJ·mol-1C.101kPa时,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-QkJ·mol-1,则H2的燃烧热ΔH=-QkJ·mol-1D.500℃、30MPa下,将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-38.6kJ·mol-1　　　　　　　　　　　　　　　　4.(2021吉林长春一模)室温下,将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　)A.ΔH2>ΔH3B.ΔH1<ΔH3C.ΔH1+ΔH3=ΔH2D.ΔH1+ΔH2>ΔH35.(2021广东佛山顺德二模)已知:①S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH1;②S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH2。下列说法不正确的是(　　) A.硫燃烧过程中将化学能大部分转化为热能B.相同条件下,1molS(s)比1molS(g)更稳定C.两个反应的反应物的总键能都比生成物的总键能小D.两个过程的能量变化可用上图表示6.(2021湖南常德3月一模)消除天然气中的H2S是能源领域的热点,利用CuFe2O4表面吸附H2S时,华中科技大学李钰等研究表明有两种机理途径,如图所示。下列说法错误的是(　　)A.该吸附过程释放能量B.途径1历程中最大活化能为204.5kJ·mol-1C.H2S*HS*+H*的速率:途径1>途径2D.CuFe2O4在吸附过程中提供了O原子7.(2021湖南永州三模)工业上用CO2合成乙酸的反应路径如图所示:下列说法错误的是(　　)A.反应过程中碳元素的化合价始终不变B.第4步反应的氧化剂是CH3COORh*IC.HI、LiOH、CH3I、CH3Rh*I、CH3COORh*I为反应的中间产物D.催化过程的总反应为CH3OH+CO2+H2CH3COOH+H2O8.(2021湖南郴州3月质量监测)目前认为乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.第①步反应的中间体比第②步反应的中间体稳定B.总反应速率由第①步反应决定C.第③步反应原子利用率为100%D.总反应为吸热反应9.(2021湖南新高考适应卷)活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示:下列说法正确的是(　　)A.该反应为吸热反应B.产物的稳定性:P1>P2C.该历程中最大正反应的活化能E正=186.19kJ·mol-1D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)”或“<”)ΔH2。 (2)2020年7月23日,“天问一号”火星探测器在海南文昌发射中心发射,火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。已知:①N2(g)+2O2(g)N2O4(g)　ΔH=+10.7kJ·mol-1②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-543kJ·mol-1写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式: 　。 (3)25℃、101kPa时,14gCO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3kJ热量,则CO的燃烧热为ΔH=　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)0.50L2.00mol·L-1硫酸溶液与2.10L1.00mol·L-1KOH溶液完全反应,放出114.6kJ热量,该反应的中和热ΔH=　　　　　　　　　　　。 (5)已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　。  18.(15分)(1)甲醛(HCHO)俗称蚁醛,是一种重要的有机原料。利用甲醇(CH3OH)制备甲醛脱氢法:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)ΔH1=+92.09kJ·mol-1氧化法:CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g)ΔH2已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH3=-483.64kJ·mol-1,则ΔH2=　。 (2)(2020广东梅州质检节选)Ⅰ.近段时间,全国范围内的雾霾天气严重影响了人们的身体健康,环境问题越来越受到人们的重视。处理大气中的污染物,打响“蓝天白云”保卫战是当前的重要课题。汽车尾气中含有较多的NOx和CO,两种气体均会使人体中毒。可以利用如下化学方法将其转化为无毒无害的物质。①已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180kJ·mol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-564kJ·mol-1请写出把汽车尾气转化为无毒无害物质的热化学方程式:　。 ②工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯基催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:方式A:CH3OH*CH3O*+H*Ea=+103.1kJ·mol-1方式B:CH3OH*C+OH*Eb=+249.3kJ·mol-1由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为　　　　(填“A”或“B”)。 ③如图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。 专题突破练七　化学反应与热能1.A　解析:由反应可知,两个反应中Na均由0价变为+1价,故各2molNa分别同时发生题给反应,转移电子数均为2NA,A正确;锂、钠、钾都处于同一主族,由于Li的金属性比Na的弱,故锂在过量的氧气中点燃时对应的产物为氧化锂,钾在过量的氧气中点燃时对应的产物为超氧化钾KO2,B错误;Na与少量O2点燃产物为Na2O2,Na与O2反应的产物只与温度有关,与氧气的量无关,C错误;根据盖斯定律可得,2Na2O(s)+O2(g)2Na2O2(s)　ΔH=2×(-511kJ·mol-1)-2×(-414kJ·mol-1)=-194kJ·mol-1,D错误。2.D　解析:已知25℃、101kPa下,1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ,则① H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44.01kJ·mol-1,由题意可知,②2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.66kJ·mol-1、③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.29kJ·mol-1,根据盖斯定律,由③-×②+①得C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=+131.29kJ·mol-1-×571.66kJ·mol-1+44.01kJ·mol-1=-110.53kJ·mol-1,则反应C(s)+O2(g)CO(g)的反应热为ΔH=-110.53kJ·mol-1,故D正确。3.B　解析:硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和水,所以此反应的反应热不是中和热,A错误;氢气的燃烧热是指1mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量,且根据物质的量分析,反应2H2O(l)2H2(g)+O2(g)的ΔH=+571.6kJ·mol-1,B正确;H2的燃烧热必须是1molH2燃烧生成液态水时所放出的能量,C错误;反应N2+3H22NH3为可逆反应,0.5mol氮气不能完全反应,故不能准确计算反应的ΔH,D错误。4.B　解析:根据题意知,CuSO4·5H2O(s)溶于水的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)Cu2+(aq)+S(aq)+5H2O(l)　ΔH1>0,CuSO4(s)溶于水的热化学方程式为CuSO4(s)Cu2+(aq)+S(aq)　ΔH2<0;根据盖斯定律知,CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)　ΔH3=ΔH1-ΔH2>0。根据上述分析知,ΔH2<ΔH3,A错误;ΔH1<ΔH3,B正确;ΔH3=ΔH1-ΔH2,C错误;ΔH1+ΔH2<ΔH3,D错误。5.D　解析:硫燃烧过程中将化学能大部分转化为热能,少量的化学能转化为光能,A说法正确;相同条件下,1molS(s)比1molS(g)含有的能量低,则1molS(s)比1molS(g)更稳定,B说法正确;两个反应均为放热反应,则反应物的总键能都比生成物的总键能小,C说法正确;1molS(g)和1molO2(g)具有的总能量比1molS(s)和1molO2(g)具有的总能量高,图像表示的与实际不符,D说法错误。6.C　解析:该吸附过程相对能量下降,所以吸附过程释放能量,A项正确;途径1最大活化能为-362.6kJ·mol-1-(-567.1kJ·mol-1)=204.5kJ·mol-1,B项正确;H2S*HS*+H*的活化能途径1>途径2,活化能越大,反应速率越慢,则反应速率途径1<途径2,C项错误;由吸附途径可知,在吸附过程中CuFe2O4提供了O原子,D项正确。7.A　解析:碳元素在CH3OH中显-2价,在CH3COOH中显0价,碳元素的化合价发生了变化,A错误;第4步反应为CH3COORh*I+H2CH3COOH+Rh*+HI,氧化剂是CH3COORh*I,B正确;根据每一步的反应可知,中间产物有HI、LiOH、CH3I、CH3Rh*I、CH3COORh*I,C正确;根据图示可知,CH3OH、CO2和H2在LiI、Rh*催化作用下生成CH3COOH和H2O,所以催化过程的总反应为CH3OH+CO2+H2CH3COOH+H2O,D正确。8.B　解析:第①步反应的中间体比第②步反应的中间体能量高,能量越高越不稳定,则第②步反应的中间体稳定,A错误;第①步反应活化能较大,反应发生消耗的能量高,则该步反应难进行,其反应速率较小,总反应的快慢取决于慢反应,则总反应速率由第①步反应决定,B正确;由反应机理知,第③步反应还有H+产生,原子利用率不是100%,C错误;从图中可以看到,反应物总能量比生成物总能量高,所以总反应为放热反应,D错误。9.C　解析:由图示可知,反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高,即该反应为放热反应,故A错;产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低,所以产物P2比产物P1要稳定,故B错;由图示可知中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大,相应的E正=186.19kJ·mol-1,故C正确;由图示可知,由Z到产物P1 所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能,则由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)>v(P2),故D错。10.C　解析:乙二醛氧化历程中,反应物O2中的非极性键(OO)及乙二醛中的极性键(C—H)发生断裂,A正确;由图可知,乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸时,生成物的总能量都小于反应物的总能量,则反应放出热量,因此这些反应均为放热反应,B正确;催化剂只能改变反应途径,降低反应的活化能,不能改变化学平衡状态,因此催化剂不能提高乙二醛的平衡转化率,C错误;乙二醛与氧气反应生成乙二酸的决速步骤为活化能最大的步骤,反应物→TS1的活化能最大,反应速率最慢,所以乙二醛与氧气反应生成乙二酸的决速步骤为反应物→TS1,D正确。11.C　解析:根据图示可知,过程①S—H键断裂,断开化学键吸收能量,故A错误;由图示可知过程④中形成了O—H键和C—S键,故B错误;由图示可知,硫化氢与甲醇合成甲硫醇的反应过程中,—SH取代了甲醇中的—OH,反应类型为取代反应,故C正确;催化剂可降低反应的活化能,加快反应速率,反应前后没有变化,但在中间过程参加了反应,故D错误。12.AB　解析:图为催化CO2(g)和H2(g)生成液态HCOOH的反应,物质Ⅰ在合成甲酸的过程中物质的量没有改变,只是改变了反应机理,所以物质Ⅰ为该反应的催化剂,A正确;图中参与循环使用的物质只有H2O,CO2和H2完全转化为甲酸,B正确;根据结构简式可判断Ru元素在该反应呈现的化合价为+2价,C错误;如果该反应为放热反应,则根据示意图可知CO2(g)和H2(g)的总能量比HCOOH(l)高,D错误。13.D　解析:①N2O+Pt2O+Pt2+N2　ΔH1,②Pt2+COPt2O++CO2　ΔH2,结合盖斯定律计算①+②得到N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,故A正确;由图示分析可知,反应物能量高于生成物,反应为放热反应,反应焓变ΔH=134kJ·mol-1-360kJ·mol-1=-226kJ·mol-1,故B正确;正反应活化能E1=134kJ·mol-1,小于逆反应活化能E2=360kJ·mol-1,故C正确;①N2O+Pt2O+Pt2+N2　ΔH1,②Pt2+COPt2O++CO2　ΔH2,反应过程中Pt2O+和Pt2参与反应后又生成,则不需要补充,故D错误。14.A　解析:由图可知,该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数,A正确;500℃、101kPa下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应放热akJ,由于该反应为可逆反应,得不到1molSO3(g),所以热化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反应热不等于-2akJ·mol-l,B不正确;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不正确;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不正确。15.答案:(1)445.15　(2)①0.98　HCOOH*HCOO*+H*②HCOOH(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-0.15NAeV·mol-1解析:(1)已知a.CH4(g)+H2O(l)CO(g)+3H2(g)　ΔH=+250.1kJ·mol-1,氢气、一氧化碳燃烧热的热化学方程式分别为:b.H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8kJ·mol-1、c.CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0kJ·mol-1;甲烷完全燃烧生成液态水的化学方程式为d.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l),根据盖斯定律,a+3×b+c=d,d反应的ΔH=+250.1kJ·mol-1-3×285.8kJ·mol-1-283.0kJ·mol-1=-890.3kJ·mol-1,8g甲烷的物质的量为=0.5mol,燃烧生成液态水时放出的热量为890.3kJ·mol-1×0.5mol=445.15kJ。(2)①反应所需能垒(活化能)越大,反应速率越慢,而决定该历程反应速率的是反应速率最慢的一步,即决定反应速率的是能垒最高的一步,该历程中三步正反应的能垒分别为[0.77-(-0.21)]eV=0.98eV、(0.89-0.11)eV=0.78eV、[0.46-(-0.08)]eV=0.54eV,所以该历程中决定正反应速率的步骤的能垒为0.98eV,该步反应方程式为 HCOOH*HCOO*+H*。②结合反应历程可知,1分子HCOOH(g)分解得到1分子CO2(g)和1分子H2(g)释放0.15eV能量,其热化学方程式为HCOOH(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-0.15NAeV·mol-1。16.答案:(1)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4kJ·mol-1(2)cd　(3)不是　b和c都未达平衡,b点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高解析:(1)根据CH4超干重整CO2的催化转化图,过程Ⅰ反应的化学方程式为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。由能量—反应进程曲线可得热化学方程式:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2kJ·mol-1(ⅰ)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-165kJ·mol-1(ⅱ)(ⅰ)×2+(ⅱ)得过程Ⅰ的热化学方程式:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4kJ·mol-1(2)由图可知,过程Ⅱ总反应为H2+CO2H2O+CO。Fe3O4、CaO为总反应的催化剂,能降低反应的活化能,但不能改变反应的ΔH。故ab正确,cd错误。(3)催化剂能加快反应速率,缩短反应到达平衡的时间。但催化剂不能使平衡发生移动,即不能改变平衡转化率。若图中a点为化学平衡,则保持温度不变(800℃),将催化剂Ⅱ换成Ⅰ或Ⅲ,CH4转化率应不变,故a点不是化学平衡。同理,图中b、c两点都未达到化学平衡。据题意,b、c两点只有温度不同,b点温度较高,反应速率快,相同时间内CH4转化率高。17.答案::(1)<(2)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1096.7kJ·mol-1(3)-282.6kJ·mol-1　(4)-57.3kJ·mol-1(5)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92kJ·mol-1解析:(1)ΔH1表示碳完全燃烧的反应热,ΔH2表示碳不完全燃烧的反应热,碳完全燃烧放热多,且放热越多,ΔH越小。因此,ΔH1<ΔH2。(2)根据盖斯定律,由2×②-①得:2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)ΔH=2×(-543kJ·mol-1)-(+10.7kJ·mol-1)=-1096.7kJ·mol-1。(3)25℃、101kPa时,14gCO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3kJ的热量,则1molCO(即28gCO)完全燃烧放出的热量是141.3kJ×2=282.6kJ,即CO的燃烧热ΔH=-282.6kJ·mol-1。(4)由题意可知,硫酸和KOH反应生成2molH2O(l)放出114.6kJ热量,则中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1。(5)N2与H2反应生成NH3的热化学方程式可表示为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=E(N≡N)+3E(H—H)-2×3E(N—H)=946kJ·mol-1+3×436kJ·mol-1-6×391kJ·mol-1=-92kJ·mol-1。18.答案:(1)-149.73kJ·mol-1(2)①2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-744kJ·mol-1　②A　③CHO*+3H*CO*+4H*解析:(1)根据盖斯定律,ΔH2=ΔH1+ΔH3=-149.73kJ·mol-1。(2)①设已知的两个反应依次为反应1、反应2,汽车尾气中含有的NO和CO转化为无毒的N2和CO2,反应3为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),根据盖斯定律,反应2-反应1=反应3,则反应3的ΔH=-564kJ·mol-1-(+180kJ·mol-1)=-744kJ·mol-1,反应3的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-744kJ·mol-1。② 一般来说,活化能低的化学反应速率快,在相同的时间内,可以得到更多的产物,因此甲醇裂解过程主要经历的方式应为A。③根据图示可知,过渡态Ⅳ两端物质的能量差值最大,放热最多,化学方程式为CHO*+3H*CO*+4H*。