化学反应与能量习题(含答案解析)

化学反应与能量习题一、单项选择题(本大题共6小题，每小题4分，共24分)1下列说法中正确的是()A在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化B破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，H0DH的大小与热化学方程式的化学计量数无关【解析】化学反应发生物质变化的同时一定伴随着能量的变化，A错误；反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，即H0，该反应为放热反应，B错误；生成物的总焓大于反应物的总焓，该反应需要吸收热量，则H0，C正确；反应热不仅与反应物、生成物的状态有关，还与热化学方程式的化学计量数成正比，D错误。【答案】C2下列叙述中正确的是()A同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照条件下和点燃条件下的H不同B常温下，反应2A(s)B(g)=2C(g)D(g)不能自发进行，则该反应的焓变一定大于零C需要加热的化学反应，生成物的总能量一定高于反应物的总能量D化学反应中必伴随着能量的变化，其表现形式只有热能【解析】H只与反应的始末态有关，与反应的过程无关，A选项错误；加热的目的只是促进反应发生，与反应吸热放热无关，如C燃烧是放热反应，但反应需加热才能发生，C选项错误；化学反应中的能量变化有多种表现形式，如光能、热能、电能等，D选项错误。【答案】B3.某学生用如图所示装置进行化学反应X2Y=2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到试管中甲处下降，乙处上升。下列关于该反应的叙述正确的是()该反应为放热反应生成物的总能量比反应物的总能量高该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来ABC D【解析】甲处下降，乙处上升，瓶内压强增大，温度升高，说明反应为放热反应。【答案】B4(2014东莞高三质检)已知：1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量；1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量；由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子时释放431 kJ的能量下列叙述正确的是()A氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)B氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的H183 kJ/molC氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的H183 kJ/molD氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体，反应的H183 kJ/mol【解析】若生成2 mol HCl则需消耗1 mol H2和1 mol Cl2。1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的能量为436 kJ243 kJ679 kJ,2 mol HCl成键放出的能量为2431 kJ862 kJ，故生成2 mol HCl的H679 kJ/mol862 kJ/mol183 kJ/mol，则生成1 mol HCl的H91.5 kJ/mol。【答案】C5.下列说法正确的是()A(2012安徽高考)NaHCO3H2HCOONaH2O反应中，储氢、释氢过程均无能量变化B(2011江苏高考)如图表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化C(2011浙江高考)化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律D(2012福建高考)2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)和4SO2(g)2O2(g)=4SO3(g)的H相等【解析】储氢、释氢均属于化学变化，化学变化的过程总是伴随着能量变化，A不正确；反应物的能量高于生成物的能量，该反应为放热反应，B不正确；反应热与化学计量数成正比，化学计量数加倍，H也应加倍，D不正确。【答案】C6反应A(g)B(g)C(g)H分两步进行：A(g)B(g)X(g)H1X(g)C(g)H2，反应过程中能量变化如图所示，E1表示A(g)B(g)X(g)的活化能，下列说法正确的是 ()AH1HH20BX是反应A(g)B(g)C(g)的催化剂CE2是反应的活化能DHE1E2【解析】根据盖斯定律，HH1H2，即H1HH2，再根据图象可知H10，A项正确；从图中看出，X应为反应的中间产物，不是催化剂，B项错误；E2应为反应的逆反应的活化能，C项错误；未给出反应的逆反应的活化能和反应的活化能，无法计算H，D项错误。【答案】A二、双项选择题(本大题共2小题，每小题6分，共12分)7生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 00020 000倍，在大气中的寿命可长达740年之久，以下是几种化学键的键能：NNFFNF1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ941.7154.8283.0下列说法中正确的是()A过程N2(g)2N(g)吸收能量B过程N(g)3F(g)NF3(g)放出能量C反应N2(g)3F2(g)2NF3(g)的H0DNF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应【解析】化学键的断裂需要吸收能量，化学键的形成要放出能量，两个过程的总体热效应是反应热。断键的过程，吸收能量，A正确；成键的过程，放出能量，B正确；选项C中反应的H反应物的键能之和生成物的键能之和941.7 kJmol13154.8 kJmol16283.0 kJmol1291.9 kJmol1，C错；若NF3吸收能量后没有化学键的断裂与形成，则是物理变化。化学反应过程中必有化学键的断裂与形成，D错。【答案】AB8(2014浙江衢州一中高三期中)单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化图如下图所示，下列说法正确的是()AS(s，单斜)=S(s，正交)H0.33 kJmol1B正交硫比单斜硫稳定C相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高D表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ【解析】根据图示，可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，故A、B项正确；相同物质的量的正交硫应该比单斜硫所含有的能量低，C项错误；表示断裂1 mol S(s，单斜)和1 mol O2(g)中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D项错误。【答案】AB三、非选择题(本大题共4小题，共64分)9(14分)(2014许昌模拟)N2与H2反应生成NH3的过程中能量变化曲线如图所示。若在一个固定容积的密闭容器中充入1 mol N2和 3 mol H2使反应N23H22NH3达到平衡，测得反应放出热量为Q1。填写下列空白：(1)Q1_92 kJ(填“”、“”或“”)。(2)b曲线是_时的能量变化曲线。(3)上述条件下达平衡时H2的转化率为_。(4)在温度体积一定的条件下，若通入 2 mol N2 和6 mol H2 反应后放出的热量为Q2 kJ，则2Q1与Q2的关系为_。【解析】从反应的图示中可知，其热化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1，且Q192 kJ；平衡时放出Q1 kJ 热量，则消耗的 n(H2) mol，则(H2)；当相同条件时充入2 mol N2和 6 mol H2平衡后，放出的热量Q22Q1。【答案】(1)2Q110(18分)(2014梅州市三校联考)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热H分别为285.8 kJmol1、283.0 kJmol1和726.5 kJmol1。请回答下列问题：(1)用太阳能分解10 mol水消耗的能量是_kJ。(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_。(3)在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300 )：下列说法正确的是_(填序号)。温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH) molL1min1该反应在T1时的平衡常数比T2时的小该反应为放热反应处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大(4)在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为，则容器内的压强与起始压强之比为_。【解析】(1)根据氢气的燃烧热写出热化学方程式：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H1285.8 kJmol1，则分解10 mol水消耗能量为2 858 kJ。(2)根据燃烧热再写出热化学方程式：CH3OH(l)3/2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H2726.5 kJmol1CO(g)1/2O2(g)=CO2(g)H3283.0 kJmol1方程式可得：CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)，则HH2H3726.5 kJmol1(283.0 kJmol1)443.5 kJmol1。(3)方程式可得：CO2(g)3H2(g)=CH3OH(l)H2O(l)，则H3H1H23(285.8 kJmol1)(726.5 kJmol1)130.9 kJmol1。v(CH3OH) molL1min1，错误。温度越高反应速率越快，先达到平衡，则T2T1。该反应是放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，增大，错误，、正确。(4)300 时甲醇和水都为气态，根据化学反应方程式：CO23H2CH3OHH2O起始物质的量(mol)1 300转化物质的量(mol) 3 平衡物质的量(mol) 1 33 压强之比等于物质的量之比，则p平/p始(42)/4(2)/2。【答案】(1)2 858(2)CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H443.5 kJmol1(3)(4)(2)/211(16分)过渡态理论认为：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1是1 mol NO2与1 mol CO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。 图1图2(1)试写出NO2和CO反应的热化学方程式： _。该反应的活化能是_kJmol1。(2)在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应，则其逆反应的热化学方程式为_，该反应的活化能为_kJmol1。(3)图2是某学生模仿图1画出的NO(g)CO2(g)=NO2(g)CO(g)的能量变化示意图。则图中E3_kJmol1，E4_kJmol1。【解析】(1)图中E1是活化能，即该反应的活化能为134 kJmol1。生成物和反应物之间的能量差即为反应热。(2)可逆反应的逆反应的反应热应该与正反应的数值相等，但符号相反。(3)E3即为逆反应的活化能，E4是反应物与生成物的能量之差。【答案】(1)NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g)H234 kJmol1134(2)NO(g)CO2(g)=NO2(g)CO(g)H234 kJmol1368(3)36823412(16分)断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为AB键的键能。下表列出了一些化学键的键能E：化学键HHClClO=OCClE/kJmol1436247x330化学键CHOHHClE/kJmol1413463431请回答下列问题：(1)如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为_(填“吸热”或“放热”)反应，其中H_(用含有a、b的关系式表示)。(2)若图示中表示反应H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1，则b_kJmol1，x_。(3)历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl2作催化剂，在450 利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为_。若忽略温度和压强对反应热的影响，根据上题中的有关数据，计算当反应中有1 mol电子转移时，反应的能量变化为_。【解析】(1)反应物的能量高于生成物，因此是放热反应。反应热为反应物与生成物的能量之差，即H(ab)kJmol1。(2)b表示H、O原子结合为气态水时的能量变化，其数值为4632926；436x926241.8，则x496.4。(3)根据题意易写出方程式。反应的H(496.4431424724634)kJmol1125.6 kJmol1，则转移1 mol电子时反应放出的能量为31.4 kJ。【答案】(1)放热(ab)kJmol1(2)926496.4(3)O24HCl2Cl22H2O放出能量31.4 kJ一、单项选择题(本大题共6小题，每小题4分，共24分)12012年世界环境日中国主题：绿色消费，你行动了吗？下列做法不符合该主题的是()A开发利用太阳能、生物质能等清洁能源B推广垃圾的分类回收，研发各种材料的再生技术C减少化石燃料的使用，以降低PM2.5对环境的污染D充分开发利用纯天然纤维，停止使用各种化学合成材料【解析】停止使用各种化学合成材料，不实际。【答案】D2下列热化学方程式中的H能正确表示物质的燃烧热的是()ACO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJ/molBC(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJ/molCH2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJ/molD2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H11 036 kJ/mol【解析】B项，C没有完全燃烧；C项，H2O(g)应为H2O(l)；D项，C8H18(l)的计量数应为1。【答案】A3根据碘与氢气反应的热化学方程式I2(s)H2(g)2HI(g)H126.48 kJ/molI2(g)H2(g)2HI(g)H29.48 kJ/mol。下列判断正确的是()A反应的产物比反应的产物稳定B1 mol I2(s)比1 mol I2(g)总能量低35.96 kJC254 g I2(g)中通入2 g H2(g)充分反应放热9.48 kJD反应反应物的总能量比反应反应物的总能量高17 kJ【解析】反应与反应的产物相同，其稳定性相同，A错误；由两个反应的H与I2的状态可知，B正确；因加入的H2为1 mol，反应为可逆反应，故放出的热量小于9.48 kJ，C错误；反应中反应物的总能量比反应中反应物的总能量高35.96 kJ，D错误。【答案】B4(2014哈尔滨市高三模拟)已知：NH3H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol(NH4)2SO4的H24.2 kJmol1；强酸、强碱的稀溶液反应的中和热H57.3 kJmol1。则NH3H2O在水溶液中电离的H等于()A45.2 kJmol1B45.2 kJmol1C69.4 kJmol1 D69.4 kJmol1【解析】NH3H2O(aq)与H2SO4(aq)生成1 mol(NH4)2SO4同时生成2 mol H2O，设NH3H2O在水溶液中电离的Hx，则由盖斯定律可得2x2(57.3 kJmol1)24.2 kJmol1，x45.2 kJmol1。【答案】A5(2014湖南三十二校高三联考)已知：H2O(g)=H2O(l)H1Q1 kJmol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)H2Q2 kJmol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H3Q3 kJmol1若使23 g液态无水酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(单位：kJ)()AQ1Q2Q3B1.5Q10.5Q20.5Q3C0.5Q11.5Q20.5Q3D0.5(Q1Q2Q3)【解析】根据盖斯定律，1 mol液态无水酒精完全燃烧的HH13H2H3(3Q1Q2Q3)kJmol1。23 g(0.5 mol)液态无水酒精完全燃烧，最后恢复到室温，放出的热量为(1.5Q10.5Q20.5Q3) kJ，B正确。【答案】B6(2014山东潍坊期末)已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，测得放出热量a kJ。又知道12.0 g碳完全燃烧，放出热量为b kJ，则热化学方程式C(s)O2(g)=CO(g)H，则H等于 ()A(ab)kJmol1B(ab)kJmol1C(5a0.5b)kJmol1D(10ab)kJmol1【解析】根据题意得两个化学方程式：3C(s)2O2(g)=2CO(g)CO2(g)H10a kJmol1；C(s)O2(g)=CO2(g)Hb kJmol1；则()得C(s)O2(g)=CO(g)H(5a0.5b)kJmol1。【答案】C二、双项选择题(本大题共2小题，每小题6分，共12分)7(2014南昌市高三调研)已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下：C2H2(g)5/2O2(g)2CO2(g)H2O(l)H1 300 kJ/molC6H6(g)15/2O2(g)6CO2(g)3H2O(l)H3 295 kJ/mol下列说法正确的是()A1 mol C2H2(g)完全燃烧生成气态水时放热小于1 300 kJB1 mol C6H6(l)完全燃烧生成液态水时放热大于3 295 kJC相同条件下，等质量的C2H2(g)与C6H6(g)完全燃烧，C6H6(g)放热更多DC2H2(g)三聚生成C6H6(g)的过程属于放热反应【解析】液态水生成气态水要吸热，则A中放热应小于1 300 kJ，正确；液态苯的能量比气态苯的能量低，则B中放出热量应小于3 295 kJ，B错；通过计算可知等质量的两者完全燃烧时乙炔放热多，C错；根据盖斯定律，由3得：3C2H2(g)=C6H6(g)H605 kJmol1，D正确。【答案】AD81.01105 Pa下，1.0 kg丁烷在空气中完全燃烧生成CO2和液态水放出5104 kJ的热量。下列判断正确的是()A丁烷是一种新型能源B丁烷的燃烧热为5104 kJmol1C1.0 kg丁烷在1.01105 Pa下燃烧生成二氧化碳和气态水放出的热量小于5104 kJD丁烷燃烧的热化学方程式为C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H2 900 kJ/mol【解析】丁烷是传统的化石燃料，A错；1.0 kg丁烷的物质的量为 mol，故丁烷的燃烧热为5104 kJ mol2 900 kJ/mol，B错、D正确；液态水汽化时吸收热量，所以1.0 kg丁烷在1.01105 Pa下燃烧生成二氧化碳和气态水放出的热量小于5104 kJ，C正确。【答案】CD三、非选择题(本大题共4小题，共64分)9(16分)(2014广州市高三模拟)参考下列图表和有关要求回答问题：(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是_，H的变化是_(填“增大”、“减小”或“不变”)。请写出NO2和CO反应的热化学方程式： _。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1CH3OH(g)1/2O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1又知H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为_。【解析】(1)观察图形，E1应为反应的活化能，加入催化剂反应的活化能降低，但是H不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该热反应的化学方程式为NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1。(2)方程式：322得方程式：CH3OH(g)3/2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)，H3(192.9 kJmol1)249.0 kJmol1(44 kJmol1)2764.7 kJmol1。【答案】(1)减小不变NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1(2)CH3OH(g)3/2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJmol110(16分)能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是_(填序号)。a大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源b大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求c开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料d减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧氧气不足时生成一氧化碳，充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。在通常状况下，金刚石和石墨中_(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热为_。12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程放出的热量_。(3)已知：N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJmol1、497 kJmol1。N2(g)O2(g)=2NO(g) H180.0 kJmol1。NO分子中化学键的键能为_kJmol1。(4)综合上述有关信息，请写出CO和NO反应的热化学方程式_。【解析】(2)石墨的能量更低，更稳定。石墨的燃烧热指1 mol石墨完全燃烧生成CO2时放出的热量。12 g石墨和24 g氧气反应，即1 mol C和0.75 mol O2反应，则生成0.5 mol CO和0.5 mol CO2，放出热量0.5 mol110.5 kJmol10.5 mol393.5 kJmol1252.0 kJ。(3)HE(N2键能)E(O2键能)2E(NO键能)，2E(NO键能)946 kJmol1497 kJmol1180.0 kJmol1，E(NO键能)631.5 kJmol1。(4)已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566.0 kJmol1，N2(g)O2(g)=2NO(g)H180.0 kJmol1，目标反应2NO(g)2CO (g)=N2(g)2CO2(g)可由前者减后者获得，则H746.0 kJmol1。【答案】(1)acd(2)石墨393.5 kJmol1252.0 kJ(3)631.5(4)2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)H746.0 kJmol111(16分)(2012浙江高考改编)(1)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：化学方程式焓变H(kJmol1)甲烷氧化CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H1CH4(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)322.0蒸汽重整CH4(g)H2O(g)=CO(g) 3H2(g)206.2CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)165.0(1)反应CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)的H_kJmol1。甲烷的燃烧热为H2，则H2_H1(填“”、“”或“”)。(2)物质(tBuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(tBuNO)22(tBuNO)H。实验测得该反应的H50.5 kJmol1，活化能Ea90.4 kJmol1。下列能量关系图合理的是_。【解析】(1)由蒸汽重整的两个反应可知，利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的反应热为：H(165.0206.2)kJmol141.2 kJmol1。表示甲烷燃烧热的热化学方程式为：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H2。生成液态水比生成气态水释放出的热量多，故H2H1。(2)由实验测得该反应的反应热H50.5 kJmol1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，可排除能量关系图B和C。又依据活化能Ea90.4 kJmol1，EaH50.5 kJmol1，Ea与H的比例不对。而能量关系图D是合理的，故选D。【答案】(1)41.20)2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)Hb kJmol1(b0)则用标准状况下的3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中放出的热量为_kJ(用含有a和b的代数式表示)。【解析】(1)分析两式子，把式式可得CO2(g)3H2O(g)=2O2(g)CO(g)3H2(g)H206 kJmol1(802 kJmol1)1 008 kJmol1。(2)CO(g)NO2(g)=NO(g)CO2(g)Ha kJmol1乘以2得2CO(g)2NO2(g)=2NO(g)2CO2(g)H2a kJmol1与2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)Hb kJmol1相加即得4CO(g)2NO2(g)=N2(g)4CO2(g)H(2ab) kJmol1，n(CO)0.15 mol，所以放出的热量为(2ab)kJ。【答案】(1)CO2(g)3H2O(g)=2O2(g)CO(g)3H2(g)H1 008 kJmol1(2)