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，ΔH＞0D．ΔH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ΔH＜0，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ΔH＞0，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ΔH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】ΔH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X＋2Y===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()①该反应为放热反应②生成物的总能量比反应物的总能量高③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A．①②③B．①③C．①②D．③【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：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量；②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量；③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ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2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝183kJ/molC．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ/molD．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183kJ/mol【解析】若生成2molHCl则需消耗1molH2和1molCl2。1molH2和1molCl2断键吸收的能量为436kJ＋243kJ＝679kJ,2molHCl成键放出的能量为2×431kJ＝862kJ，故生成2molHCl的ΔH＝679kJ/mol－862kJ/mol＝－183kJ/mol，则生成1molHCl的ΔH＝－183kJ/mol2＝－91.5kJ/mol。【答案】C5.下列说法正确的是()A．(2012·安徽高考)NaHCO3＋H2储氢释氢HCOONa＋H2O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ΔH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，ΔH也应加倍，D不正确。【答案】C6．反应A(g)＋B(g)―→C(g)ΔH分两步进行：①A(g)＋B(g)―→X(g)ΔH1②X(g)―→C(g)ΔH2，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()A．ΔH1＝ΔH－ΔH20B．X是反应A(g)＋B(g)―→C(g)的催化剂C．E2是反应②的活化能D．ΔH＝E1－E2【解析】根据盖斯定律，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，即ΔH1＝ΔH－ΔH2，再根据图象可知ΔH10，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②的逆反应的活化能，C项错误；未给出反应①的逆反应的活化能和反应②的活化能，无法计算ΔH，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12000～20000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：N≡NF—FN—F1mol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ΔH0D．NF3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ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝941.7kJ·mol－1＋3×154.8kJ·mol－1－6×283.0kJ·mol－1＝－291.9kJ·mol－1，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()A．S(s，单斜)===S(s，正交)ΔH＝－0.33kJ·mol－1B．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．①表示断裂1molO2中的共价键所吸收的能量比形成1molSO2中的共价键所放出的能量少297.16kJ【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；①表示断裂1molS(s，单斜)和1molO2(g)中的共价键所吸收的能量比形成1molSO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16kJ，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1molN2和3molH2使反应N2＋3H22NH3达到平衡，测得反应放出热量为Q1。填写下列空白：(1)Q1________92kJ(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2molN2和6molH2反应后放出的热量为Q2kJ，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)ΔH＝－92kJ·mol－1，且Q1＜92kJ；平衡时放出Q1kJ热量，则消耗的n(H2)＝3Q192mol，则α(H2)＝3Q192×3＝Q192；当相同条件时充入2molN2和6molH2平衡后，放出的热量Q2＞2Q1。【答案】(1)(2)加入催化剂(3)Q1/92(4)Q22Q110．(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ΔH分别为－285.8kJ·mol－1、－283.0kJ·mol－1和－726.5kJ·mol－1。请回答下列问题：(1)用太阳能分解10mol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2L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)。①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)＝nAtAmol·L－1·min－1②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小③该反应为放热反应④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时nH2nCH3OH增大(4)在T1温度时，将1molCO2和3molH2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α，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)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1①，则分解10mol水消耗能量为2858kJ。(2)根据燃烧热再写出热化学方程式：CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH2＝－726.5kJ·mol－1②CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)ΔH3＝－283.0kJ·mol－1③方程式②－③可得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)，则ΔH＝ΔH2－ΔH3＝－726.5kJ·mol－1－(－283.0kJ·mol－1)＝－443.5kJ·mol－1。(3)方程式①×③－②可得：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)，则ΔH＝3ΔH1－ΔH2＝3×(－285.8kJ·mol－1)－(－726.5kJ·mol－1)＝－130.9kJ·mol－1。v(CH3OH)＝nAmol2LtAmin＝nA2tAmol·L－1·min－1，①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，nH2nCH3OH增大，②错误，③、④正确。(4)300℃时甲醇和水都为气态，根据化学反应方程式：CO2＋3H2CH3OH＋H2O起始物质的量(mol)1300转化物质的量(mol)α3ααα平衡物质的量(mol)1－α3－3ααα压强之比等于物质的量之比，则p平/p始＝(4－2α)/4＝(2－α)/2。【答案】(1)2858(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－443.5kJ·mol－1(3)③④(4)(2－α)/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1molNO2与1molCO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________kJ·mol－1。(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________kJ·mol－1。(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＝________kJ·mol－1，E4＝________kJ·mol－1。【解析】(1)图中E1是活化能，即该反应的活化能为134kJ·mol－1。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