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考点规范练16 化学反应与能量变化
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2017成都模拟)下列过程伴随的能量变化中,属于反应热的是( )
A.形成1 mol H—Cl键放出的能量
B.石墨转变成金刚石吸收的能量
C.1 mol O2形成2 mol O原子吸收的能量
D.水蒸气变成液态水放出的能量
2.在催化剂作用下,H2O2发生分解,其反应能量随反应的进程变化如图:
下列说法正确的是( )
A.H2O2分解反应的ΔH>0
B.催化剂的加入使反应的热效应减小
C.催化剂的加入提高了H2O2的分解率
D.催化剂通过改变反应进程、降低反应的活化能来提高H2O2分解速率
3.下列说法正确的是( )
A.氢气的燃烧热为ΔH=-285.8 kJ·mol-1,则电解水时水分解的热化学方程式 2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1
B.反应SO2(g)+2H2S(g)3S(s)+2H2O(l)在常温下能自发进行,则该反应的ΔHc
B.甲烷的燃烧热为b kJ·mol-1
C.2CH3OH(g)2CH4(g)+O2(g)
ΔH=2(b-a) kJ·mol-1
D.当甲醇和甲烷物质的量之比为1∶2,完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出的热量为Q kJ,则该混合物中甲醇的物质的量为 mol
8.已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;强酸、强碱的稀溶液反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )
A.-69.4 kJ·mol-1 B.-45.2 kJ·mol-1
C.+69.4 kJ·mol-1 D.+45.2 kJ·mol-1
9.(2017安徽池州模拟)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A.常温常压下,1 g H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体放出92.3 kJ的热量,则热化学方程式可表示为H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=+184.6 kJ·mol-1
B.甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.已知NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ·mol-1,则含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量
D.相同条件下,2 mol氢原子所具有的能量小于1 mol氢分子所具有的能量
10.已知:
2Fe2O3(s)+3C(s)3CO2(g)+4Fe(s)
ΔH=+468.2 kJ·mol-1;C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1;则4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)的ΔH是( )
A.-1 648.7 kJ·mol-1 B.-1 255.3 kJ·mol-1
C.-861.7 kJ·mol-1 D.+861.7 kJ·mol-1
二、非选择题(本题共3个小题,共50分)
11.(15分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点;氢气也是重要的化工原料。
(1)纳米级的Cu2O可作为太阳能分解水的催化剂。一定温度下,在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10 mol水蒸气发生反应:2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH=+484 kJ·mol-1,不同时段产生O2的量见表格:
时间/min
20
40
60
80
n(O2)/mol
0.001 0
0.001 6
0.002 0
0.002 0
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上述反应过程中能量转化形式为光能转化为 能,达平衡过程中至少需要吸收光能 kJ(保留三位小数)。
(2)氢气是合成氨工业的原料,合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.2 kJ热量。已知:
则1 mol N—H键断裂吸收的能量约等于 。
(3)已知:①2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH=-483.6 kJ·mol-1
②N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ·mol-1
则H2还原NO2生成水蒸气和氮气反应的热化学方程式是 。
12.(20分)工业上合成反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),其反应过程的能量变化如图所示:
已知:1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示 、 ,E的大小对该反应的反应热 (填“有”或“无”)影响。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点 (填“升高”或“降低”),理由是 。
(2)图中ΔH= kJ·mol-1。
(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物,四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式:
。
(4)如果反应速率v(SO2)为0.05 mol·(L·min)-1,则v(O2)= mol·(L·min)-1、v(SO3)= mol·(L·min)-1。
(5)已知单质硫的燃烧热为296 kJ·mol-1,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH= 。
13.(2016浙江理综,节选)(15分)催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2与H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-53.7 kJ·mol-1 Ⅰ
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 Ⅱ
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:
T/K
催化剂
CO2转化率/%
甲醇选择性/%
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543
Cat.1
12.3
42.3
543
Cat.2
10.9
72.7
553
Cat.1
15.3
39.1
553
Cat.2
12.0
71.6
[备注]Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比
已知:①CO和H2的燃烧热分别为ΔH(CO)=-283.0 kJ·mol-1、ΔH(H2)=-285.8 kJ·mol-1
②H2O(l)H2O(g) ΔH3=+44.0 kJ·mol-1
请回答:
(1)反应Ⅱ的ΔH2= kJ·mol-1。
(2)在下图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图。
参考答案
考点规范练16 化学反应与能量变化
1.B 化学反应中的能量变化叫反应热,化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。形成1 mol H—Cl键只涉及化学键的形成,是放热过程,其能量变化不属于反应热,A错误;石墨转化为金刚石既有旧键的断裂,又有新键的形成,故其能量的变化为反应热,B正确;C项,只涉及化学键的断裂,没有新键的形成,故其能量变化不属于反应热,C错误;D项,水蒸气变成液态水是物理变化,属于物理过程,过程中的热量变化不是反应热,D错误。
2.D 由图可知,反应物H2O2具有的能量高于生成物具有的能量,则该反应为放热反应,ΔH