《化學反應與能量變化》習題及答案
《化學反應與能量變化》習題及答案
一、選擇題(本題包括7小題，每小題6分，共42分)
1．(201X江蘇高考)化學與人類生活、社會可持續發展密切相關。下列措施有利於節能減排、保護環境的是( )
①加快化石燃料的開採與使用；②研發易降解的生物農藥；③應用高效潔淨的能源轉化技術；④田間焚燒秸稈；⑤推廣使用節能環保材料。
A．①③⑤ B．②③⑤
C．①②④ D．②④⑤
解析：本題考查化學與STSE的聯絡，意在考查考生運用化學知識解決實際問題的能力。加快化石燃料的開採與使用不利於節能減排，田間焚燒秸杆會汙染環境，故選B.
答案：B
2．(201X上海高考)根據碘與氫氣反應的熱化學方程式
(ⅰ)I2(g)＋H2(g) 2HI(g) ΔH＝－9.48 kJ/mol
(ⅱ)I2(s)＋H2(g) 2HI(g) ΔH＝＋26.48 kJ/mol
下列判斷正確的是( )
A．254 g I2(g)中通入2 g H2(g)，反應放熱9.48 kJ
B．1 mol固態碘與1 mol氣態碘所含的能量相差17.00 kJ
C．反應(ⅰ)的產物比反應(ⅱ)的產物穩定
D．反應(ⅱ)的反應物總能量比反應(ⅰ)的反應物總能量低
解析：反應是可逆反應，反應物不能完全轉化；利用蓋斯定律可得出1 mol 固態碘與1 mol氣態碘所含的能量相差35.96 kJ；同一種物質的能量在相同條件下，能量一樣多。同樣利用蓋斯定律可得出選項D正確。
答案：D
3．已知斷開或形成1 mol化學鍵吸收或放出的能量稱為化學鍵的鍵能，如H—H鍵的鍵能為436 kJ/mol，NN鍵的鍵能為945 kJ/mol，N—H鍵的鍵能為391 kJ/mol。則下列有關工業合成氨反應的熱化學方程式正確的是( )
解析：根據反應熱和鍵能的關係可得，ΔH＝945 kJ/mol＋3×436 kJ/mol－6×391 kJ/mol＝－93 kJ/mol。
答案：A
4．(201X東城模擬)下列說法正確的是( )
A．任何酸與鹼發生中和反應生成1 mol H2O的過程中，能量變化均相同
B．同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同
C．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－a kJmol－1，
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－b kJmol－1，
則a>b
D．已知：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJmol－1，
②C(s，金剛石)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－395.0 kJmol－1，
則C(s，石墨)===C(s，金剛石)
ΔH＝＋1.5 kJmol－1
解析：A項，弱酸與弱鹼發生中和反應生成1 mol H2O釋放的能量小於強酸與強鹼發生中和反應生成1 mol水釋放的能量，不正確；B項，不論是在光照還是在點燃條件下的ΔH均相同，不正確；C項，生成液態水放出的熱量多，故a<b，不正確；D項，根據蓋斯定律，用兩個熱化學方程式相減即得，正確。
答案：D
5．(201X重慶高考)SF6是一種優良的絕緣氣體，分子結構中只存在S—F鍵。已知：1 mol S(s)轉化為氣態硫原子吸收能量280 kJ，斷裂1 mol F—F、S—F鍵需吸收的能量分別為160 kJ、330 kJ。則S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反應熱ΔH為( )
A．－1780 kJ/mol B．－1220 kJ/mol
C．－450 kJ/mol D．＋430 kJ/mol
解析：本題考查化學反應熱計算。化學反應的實質是舊鍵的斷裂和新鍵的生成，舊鍵的斷裂吸收熱量，新鍵的生成放出熱量，兩個熱量變化的總體效應即為反應的熱效應。S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反應過程中舊鍵斷裂吸收的熱量為280 kJ＋160 kJ×3＝760 kJ，新鍵生成放出的熱量為330 kJ×6＝1980 kJ，反應放出1220 kJ的熱量，ΔH＝－1220 kJ/mol。
答案：B
6．將1 000 mL 0.1 molL－1 BaCl2溶液與足量稀硫酸充分反應放出a kJ熱量；將1 000 mL 0.5 molL－1 HCl溶液與足量CH3COONa溶液充分反應放出b kJ熱量(不考慮醋酸鈉水解)；將500 mL 1 molL－1 H2SO4溶液與足量(CH3COO)2Ba(可溶性強電解質)溶液反應放出的熱量為( )
A．(5a－2b) kJ B．(2b－5a) kJ
C．(5a＋2b) kJ D．(10a＋4b) kJ
解析：依題意可得：
Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)
ΔH＝－10a kJmol－1；
CH3COO－(aq)＋H＋(aq)===CH3COOH(aq)
ΔH＝－2b kJmol－1。
則Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2CH3COO－(aq)＋2H＋(aq)===BaSO4(s)＋2CH3COOH(aq) ΔH＝－(10a＋4b) kJmol－1，即0.5 mol H2SO4參與反應放出的熱量為(5a＋2b)kJ。
答案：C
7．(201X海淀模擬)紅磷(P)和Cl2發生反應生成PCl3和PCl5，反應過程和能量的關係如下圖所示，圖中的ΔH表示生成1 mol產物的資料。已知PCl5分解生成PCl3和Cl2，該分解反應是可逆反應。下列說法正確的是( )
A．其他條件不變，升高溫度有利於PCl5的生成
B．反應2P(s)＋5Cl2(g)===2PCl5(g)對應的反應熱 ΔH＝－798 kJ/mol
C．P和Cl2反應生成PCl3的熱化學方程式為：2P(s)＋3Cl2(g)===2PCl3(g) ΔH＝－306 kJ/mol
D．其他條件不變，對於PCl5分解生成PCl3和Cl2的反應，增大壓強，PCl5的轉化率減小，平衡常數K減小
解析：由圖可知，P和Cl2反應生成PCl5的熱化學方程式是：P(s)＋52Cl2(g)===PCl5(g) ΔH＝－399 kJ/mol，則A項錯誤，B項正確；圖中的ΔH表示生成1 mol產物的資料，C項錯誤；溫度不變，平衡常數不變，D項錯誤。
答案：B
二、非選擇題(本題包括4小題，共58分)
8．(15分)化學在能源開發與利用中起著十分關鍵的作用。
(1)蘊藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀象冰的甲烷水合物固體。甲烷氣體燃燒和水汽化的`熱化學方程式分別為：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－802.3 kJmol－1，
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJmol－1；
則356 g“可燃冰”(分子式為CH49H2O)釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態水，放出的熱量為______________________________________________________________________。
(2)0.3 mol的氣態高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒，生成固態三氧化二硼和液態水，放出649.5 kJ熱量，其熱化學方程式為_________________________________________；
(3)家用液化氣中主要成分之一是丁烷。當1 g丁烷完全燃燒並生成CO2和液態水時，放出熱量50 kJ。試寫出丁烷燃燒反應的熱化學方程式____________________________。
解析：(1)356 g“可燃冰”釋放的甲烷為2 mol，根據題中的熱化學方程式寫出甲烷燃燒生成液態水的燃燒方程式可計算出放出的熱量。
(2)1 mol乙硼烷燃燒生成固態B2O3和液態水放出熱量649.5 kJ0.3＝2165 kJ。
(3)1 mol丁烷質量為58 g，從而可計算出反應熱並寫出熱化學方程式。
答案：(1)1780.6 kJ
(2)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)
ΔH＝－2165 kJ/mol
(3)C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)
ΔH＝－2900 kJ/mol
9．(15分)在火箭推進器中裝有還原劑肼(N2H4)和強氧化劑H2O2，當它們混合時，即產生大量的氮氣和水蒸氣，並放出大量的熱。已知0.4 mol液態肼和足量H2O2反應生成氮氣和水蒸氣時放出256.64 kJ的熱量。
(1)寫出肼和H2O2反應的熱化學方程式_______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，則16 g液態肼與足量雙氧水反應生成氮氣和液態水時，放出的熱量是____________。
(3)上述反應應用於火箭推進器，除釋放出大量熱量和快速產生大量氣體外，還有一個很突出的優點是__________________________________________________________。
(4)向次氯酸鈉溶液中通入一定物質的量的氨氣可生成肼，寫出反應的離子方程________________________________________________________________________
__________________________________________________________，該反應的還原產物是________。
解析：(1)首先根據題意確定反應物和生成物，然後寫出化學方程式：N2H4＋2H2O2===N2＋4H2O。0.4 mol液態肼和足量H2O2反應生成氮氣和水蒸氣時放出256.64 kJ的熱量，則1 mol液態肼和足量H2O2反應時放出熱量為：2.5×256.64 kJ＝641.6 kJ，由此可寫出上述反應的熱化學方程式。
(2)16 g液態肼的物質的量為0.5 mol，則與足量雙氧水反應生成0.5 mol N2和2 mol H2O(l)時放出熱量為：0.5 mol×641.6 kJ/mol＋2 mol×44 kJ/mol＝408.8 kJ。
(3)反應生成的物質是N2和H2O，無汙染。
(4)氨氣中氮元素的化合價為－3，肼分子中氮元素的化合價為－2，則氨是還原劑，次氯酸鈉是氧化劑，還原產物是NaCl，然後根據電子轉移守恆以及電荷守恆即可寫出離子方程式。
答案：(1)N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－641.6 kJ/mol
(2)408.8 kJ
(3)產物為氮氣和水，無汙染
(4)2NH3＋ClO－===N2H4＋Cl－＋H2O NaCl
10．(12分)聯合國氣候變化大會於2009年12月7～18日在哥本哈根召開。中國政府承諾到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。
(1)有效“減碳”的手段之一是節能。下列制氫方法最節能的是________(填字母序號)。
A．電解水制氫：2H2O=====電解2H2↑＋O2↑
B．高溫使水分解制氫：2H2O=====高溫2H2↑＋O2↑
C．太陽光催化分解水制氫：
2H2O=====TiO2太陽光2H2↑＋O2↑
D．天然氣制氫：CH4＋H2O CO＋3H2
(2)用CO2和氫氣合成CH3OCH3(甲醚)是解決能源危機的研究方向之一。
已知：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
ΔH＝－90.7 kJmol－1
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH＝－23.5 kJmol－1
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝－41.2 kJmol－1
則CO2和氫氣合成CH3OCH3(g)的熱化學方程式為
______________________________________________________________________。
(3)在催化劑和一定溫度、壓強條件下，CO與H2可反應生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)鳩馛H3OH(g)，CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關係如圖所示，則：p1________p2(填“<”、“>”或“＝”)，上述反應的ΔH________0(填“<”、“>”或“＝”)。
解析：(1)太陽能是取之不盡的天然能源，用太陽能分解水最節能。
(2)利用蓋斯定律進行計算，將三個方程式進行形式變換，
2CO(g)＋4H2(g) 2CH3OH(g)
ΔH＝－181.4 kJmol－1
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH＝－23.5 kJmol－1
2CO2(g)＋2H2(g) 2CO(g)＋2H2O(g)
ΔH＝＋82.4 kJmol－1
三式相加得：
2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)
ΔH＝－122.5 kJmol－1
(3)由圖示可知，溫度越高，CO的轉化率越低，說明正反應放熱，ΔH<0，該反應的正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強時，平衡正向移動，CO的轉化率增大，所以p1<p2。
答案：(1)C
(2)2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)
ΔH＝－122.5 kJmol－1
(3)< <
11.(16分)(201X保定模擬)保護環境已成為當前和未來的一項全球性重大課題。為解決目前燃料使用過程中的環境汙染問題，並緩解能源危機，有的專家提出利用太陽能促使燃料迴圈使用的構想，如下圖所示：
過程Ⅰ可用如下反應表示：
①2CO2=====光能 2CO＋O2 ②2H2O=====光能 2H2＋O2
③2N2＋6H2O=====光能 4NH3＋3O2 ④2CO2＋4H2O――→光能 2CH3OH＋3O2 ⑤2CO＋H2O――→光能 ________＋3O2
請回答下列問題：
(1)過程Ⅰ的能量轉化形式為：________能轉化為________能。
(2)請完成第⑤個反應的化學方程式：_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述轉化過程中，ΔH1和ΔH2的關係是________。
(4)斷裂1 mol化學鍵所需的能量見下表：
共價鍵 H—N H—O N N O===O
斷裂1 mol化學鍵所需能量/kJmol－1 393 460 941 499
常溫下，N2與H2O反應生成NH3的熱化學方程式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)太陽 化學
(2)2CO＋4H2O=====光能 2CH4＋3O2
(3)ΔH1＝－ΔH2
(4)2N2(g)＋6H2O(l)=====光能4NH3(g)＋3O2(g)
ΔH＝＋1189 kJ/mol