技能強(qiáng)化專練(六)　化學(xué)反應(yīng)與能量1．據(jù)報(bào)道，科學(xué)家開發(fā)出了利用太陽能分解水的新型催化劑。下列有關(guān)水分解過程的能量變化示意圖正確的是(　　)解析：A項(xiàng)，水的分解為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，與圖不符，故A錯(cuò)；B項(xiàng)，加入催化劑反應(yīng)熱不變，并且圖象符合反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，故B正確；C項(xiàng)，化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量變化，反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量不相等，故C錯(cuò)；D項(xiàng)，加入催化劑降低反應(yīng)的活化能，圖象不符合，故D錯(cuò)。答案：B2．如圖所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列說法或表示中，正確的是(　　) A．金剛石比石墨穩(wěn)定性好B．石墨和金剛石的轉(zhuǎn)化是物理變化C．C(s、石墨)===C(s、金剛石) ΔH＝－1.9 kJ·mol－1D．?dāng)嗔? mol石墨中的化學(xué)鍵吸收的能量比斷裂1 mol金剛石中的化學(xué)鍵吸收的能量多1.9 kJ解析：根據(jù)圖象可知金剛石的能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，則石墨比金剛石穩(wěn)定性好，A錯(cuò)誤；石墨和金剛石是兩種結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)，二者的轉(zhuǎn)化是化學(xué)變化，B錯(cuò)誤；根據(jù)圖象可知C(s、石墨)===C(s、金剛石)　ΔH＝＋395.4 kJ·mol－1－393.5 kJ·mol－1＝＋1.9 kJ·mol－1，C錯(cuò)誤；石墨轉(zhuǎn)化為金剛石吸熱，則斷裂1 mol石墨中的化學(xué)鍵吸收的能量比斷裂1 mol金剛石中的化學(xué)鍵吸收的能量多1.9 kJ，D正確。答案：D3．為探究NaHCO3、Na2CO3與1 mol·L－1鹽酸反應(yīng)(設(shè)兩反應(yīng)分別是反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ)過程中的熱效應(yīng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并測(cè)得如下數(shù)據(jù)。下列有關(guān)說法正確的是(　　)序號(hào)液體固體混合前溫度混合后最高溫度①35 mL水2.5 g NaHCO320 ℃ 18.5 ℃ ②35 mL水3.2 g Na2CO320 ℃ 24.3 ℃ ③35 mL鹽酸2.5 g NaHCO320 ℃ 16.2 ℃ ④35 mL鹽酸3.2 g Na2CO320 ℃ 25.1 ℃ A.僅通過實(shí)驗(yàn)③即可判斷反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)B．僅通過實(shí)驗(yàn)④即可判斷反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng)C．通過實(shí)驗(yàn)可判斷出反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ分別是吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)D．通過實(shí)驗(yàn)可判斷出反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ分別是放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)解析：因鹽酸中亦有水，故綜合①③可知Ⅰ為吸熱反應(yīng)，綜合②④可知Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)，故C正確。答案：C4．已知：①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8 kJ·mol－1H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1下列結(jié)論正確的是(　　)A．H2的燃燒熱為241.8 kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1C．稀CH3COOH溶液與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol H2O(l)，放出熱量大于57.3 kJD．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1解析：A項(xiàng)，H2的燃燒熱應(yīng)為285.8 kJ·mol－1；B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，CH3COOH電離要吸收熱量；D項(xiàng)，生成BaSO4要放出熱量，所以放出熱量應(yīng)大于114.6 kJ。答案：B5．下列關(guān)于反應(yīng)熱和熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是(　　)A．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1B．CO(g)的燃燒熱是283.0 kJ·mol－1，則2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反應(yīng)的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1C．氫氣的燃燒熱為285.5 kJ·mol－1，則電解水的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1D．1 mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱解析：在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol液態(tài)H2O時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱，中和熱是以生成1 mol液態(tài)H2O為基準(zhǔn)的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CO(g)的燃燒熱是283.0 kJ·mol－1，則CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，則2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－2×283.0 kJ·mol－1，逆向反應(yīng)時(shí)反應(yīng)熱的數(shù)值相等，符號(hào)相反，B項(xiàng)正確；電解2 mol水吸收的熱量和2 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量相等，C項(xiàng)中的ΔH應(yīng)為571.0 kJ·mol－1；在101 kPa時(shí)，1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)(水應(yīng)為液態(tài))所放出的熱量是該物質(zhì)的燃燒熱，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B6．通過以下反應(yīng)均可獲取H2。下列有關(guān)說法正確的是(　　)①太陽光催化分解水制氫：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋571.6 kJ·mol－1②焦炭與水反應(yīng)制氫：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1③甲烷與水反應(yīng)制氫：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH3＝＋206.1 kJ·mol－1A．反應(yīng)①中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．反應(yīng)②為放熱反應(yīng)C．反應(yīng)③使用催化劑，ΔH3減小D．反應(yīng)CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8 kJ·mol－1解析：反應(yīng)①是太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A不正確；反應(yīng)②中ΔH2＞0，是吸熱反應(yīng)，B不正確；反應(yīng)③使用催化劑不能改變反應(yīng)的焓變，ΔH不變，C不正確；D項(xiàng)中，由蓋斯定律，反應(yīng)③－②可得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH＝＋74.8 kJ·mol－1，D正確。答案：D7．如圖是金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)反應(yīng)的能量變化示意圖。下列說法正確的是(　　)A．由MgCl2制取Mg是放熱過程B．熱穩(wěn)定性：MgI2＞MgBr2＞MgCl2＞MgF2C．金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)D．由圖可知此溫度下MgBr2(s)與Cl2(g)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)　ΔH＝＋117 kJ·mol－1解析：分析圖象可知，MgCl2的能量低于Mg與Cl2的能量之和，依據(jù)能量守恒定律知由MgCl2制取Mg的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；物質(zhì)的能量越低越穩(wěn)定，化合物的穩(wěn)定性順序?yàn)镸gI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖象分析，金屬鎂與鹵素單質(zhì)(X2)的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，C項(xiàng)正確；分析圖象可知反應(yīng)的焓變等于－117 kJ·mol－1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C8．煤炭燃燒過程中會(huì)釋放出大量的SO2，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形式固定，從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會(huì)與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋218.4kJ·mol－1(反應(yīng)Ⅰ) CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反應(yīng)Ⅱ)假設(shè)某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是________。答案：C9．一定條件下，在水溶液中1 mol Cl－，ClO(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相對(duì)大小如圖所示。則B→A＋C反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(用離子符號(hào)表示)______________________。解析：A中氯元素的化合價(jià)為－1，則A為Cl－；B中氯元素的化合價(jià)為＋1，則B為ClO－；C中氯元素的化合價(jià)為＋5，則C為ClO。B―→A＋C反應(yīng)的離子方程式為3ClO－===ClO＋2Cl－。由圖象可知：Cl－的相對(duì)能量為0 kJ·mol－1，ClO－的相對(duì)能量為60 kJ·mol－1，ClO的相對(duì)能量為63 kJ·mol－1，則該反應(yīng)放出的能量為3×60 kJ·mol－1－63 kJ·mol－1＝117 kJ·mol－1，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－117 kJ·mol－1。答案：3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－117 kJ/mol10．模擬題組合(1)雷雨天氣中發(fā)生自然固氮后，N元素轉(zhuǎn)化為________而存在于土壤中，處于研究階段的化學(xué)固氮新方法是N2在催化劑表面與水發(fā)生如下反應(yīng)：2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH　K?、?/span>已知：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH1＝－92.4 kJ·mol－1　K1　②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1　K2?、?/span>則ΔH＝________；K＝________(用K1和K2表示)。(2)真空碳熱還原-氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下：2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g)　ΔH＝a kJ·mol－13AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)　ΔH＝b kJ·mol－1反應(yīng)Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b的代數(shù)式表示)。(3)已知：Mg(s)＋H2(g)===MgH2(s)ΔH＝－74.5 kJ·mol－1Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s)　ΔH＝－64.4kJ·mol－1則Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)ΔH＝________kJ·mol－1。(4)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N2和O2反應(yīng)，生成NOx等污染大氣。其中生成NO的能量變化示意圖如圖：2NO(g)該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________________。解析：(1)雷雨天氣中發(fā)生自然固氮后，N2→NO→NO2→NO，N元素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽而存在于土壤中，根據(jù)蓋斯定律①＝②×2－③×3，ΔH＝－92.4 kJ·mol－1×2＋3×571.6 kJ·mol－1＝＋1 530 kJ·mol－1，K＝。(2)①2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)===6AlCl(g)＋6CO(g)　ΔH＝a kJ·mol－1②3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)ΔH＝b kJ·mol－1依據(jù)蓋斯定律＋②得到Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)ΔH＝(0.5a＋b)kJ·mol－1。(3)①M(fèi)g(s)＋H2(g)===MgH2(s)ΔH1＝－74.5 kJ·mol－1②Mg2Ni(s)＋2H2(g)===Mg2NiH4(s)　ΔH2＝－64.4 kJ·mol－1Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)　ΔH3。由蓋斯定律②－2×①得到Mg2Ni(s)＋2MgH2(s)===2Mg(s)＋Mg2NiH4(s)　ΔH3＝－64.4 kJ·mol－1－2×(－74.5 kJ·mol－1)＝＋84.6 kJ·mol－1。(4)該反應(yīng)中的反應(yīng)熱＝反應(yīng)物的鍵能和－生成物的鍵能和＝(945＋498)kJ·mol－1－2×630 kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1，所以N2和O2反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋183 kJ·mol－1。答案：(1)硝酸鹽?。? 530 kJ·mol－1　(2)0.5a＋b　(3)＋84.6(4)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋183 kJ·mol－111．CH4、H2、C都是優(yōu)質(zhì)的能源物質(zhì)，它們?nèi)紵臒峄瘜W(xué)方程式為①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJ·mol－1③C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ·mol－1(1)在深海中存在一種甲烷細(xì)菌，它們依靠酶使甲烷與O2作用產(chǎn)生能量而存活，甲烷細(xì)菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水，放出的能量________(填“>”“<”或“＝”)890.3 kJ。(2)甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣)：CH4＋CO2===2CO＋2H2，1 g CH4完全反應(yīng)可釋放15.46 kJ的熱量，則：①下圖能表示該反應(yīng)過程中能量變化的是________(填字母)。②若將物質(zhì)的量均為1 mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中，體系放出的熱量隨時(shí)間的變化如圖所示，則CH4的轉(zhuǎn)化率為________。(3)C(s)與H2(g)不反應(yīng)，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反應(yīng)熱無法直接測(cè)量，但通過上述反應(yīng)可求出C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反應(yīng)熱ΔH＝________。(4)目前對(duì)于上述三種物質(zhì)的研究是燃料研究的重點(diǎn)，下列關(guān)于上述三種物質(zhì)的研究方向中可行的是________(填字母)。 A．尋找優(yōu)質(zhì)催化劑，使CO2與H2O反應(yīng)生成CH4與O2，并放出熱量B．尋找優(yōu)質(zhì)催化劑，在常溫常壓下使CO2分解生成C與O2C．尋找優(yōu)質(zhì)催化劑，利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2)D．將固態(tài)C合成為C60，以C60作為燃料解析：(1)給定反應(yīng)的反應(yīng)熱只取決于反應(yīng)物和生成物的多少和狀態(tài)，與中間過程無關(guān)，故甲烷細(xì)菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水，放出的能量仍等于890.3 kJ。(2)①1 g CH4完全反應(yīng)釋放15.46 kJ的熱量，則1 mol CH4完全反應(yīng)放出熱量為247.36 kJ，故D圖符合題意。②CH4的轉(zhuǎn)化率＝155.8 kJ÷247.36 kJ×100%≈63%。(3)②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－74.8 kJ·mol－1。(4)已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，則CO2與H2O反應(yīng)生成CH4與O2的反應(yīng)吸熱，故A項(xiàng)不正確；使CO2分解生成C與O2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，常溫下不能發(fā)生，故B項(xiàng)不正確；利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2)是合理的，故C項(xiàng)正確；將固態(tài)C合成為C60，以C60作為燃料，是極不經(jīng)濟(jì)合算的，故D項(xiàng)不正確。答案：(1)＝　(2)①D　②63%(3)－74.8 kJ·mol－1　(4)C

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