2020化学材同步导学提分教程人教选修四测试第一章化学反应与能量走近高考

第一章走近高考1．(2017·江苏高考)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是()①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH1＝akJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3＝ckJ·mol－1④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝dkJ·mol－1A．反应①、②为反应③提供原料气B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一C．反应CH3OH(g)===12CH3OCH3(g)＋12H2O(l)的ΔH＝d2kJ·mol－1D．反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d)kJ·mol－1答案C解析反应③的反应物是反应①、②的产物，所以反应①、②为反应③提供原料气，A正确；反应③是CO2与H2反应制取甲醇，是CO2资源化利用的方法之一，B正确；该反应产物H2O为气态时，ΔH＝d2kJ·mol－1，C错误；根据盖斯定律，反应②×2＋③×2＋④可得反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d)kJ·mol－1，D正确。2．(2015·重庆高考)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)ΔH＝xkJ·mol－1已知：碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1S(s)＋2K(s)===K2S(s)ΔH2＝bkJ·mol－12K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)ΔH3＝ckJ·mol－1则x为()A．3a＋b－cB．c－3a－bC．a＋b－cD．c－a－b答案A解析已知碳的燃烧热为ΔH1＝akJ·mol－1，则碳燃烧的热化学方程式为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝akJ·mol－1，因为②S(s)＋2K(s)===K2S(s)ΔH2＝bkJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)ΔH3＝ckJ·mol－1，根据盖斯定律，可得ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c。3．(2018·全国卷Ⅰ节选)①已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)===N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋12O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。答案①53.1解析①已知：ⅰ.2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1ⅱ.2NO2(g)===N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)===2NO2(g)＋12O2(g)ΔH＝ΔH12－ΔH2＝＋53.1kJ·mol－1。4．(2018·全国卷Ⅱ节选)CH4­CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4­CO2催化重整反应为：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。答案(1)247解析(1)已知：①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1②C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1③C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1根据盖斯定律可知③×2－②－①即得到CH4­CO2催化重整反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝＋247kJ·mol－1。5．(2018·全国卷Ⅲ节选)(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)ΔH1＝48kJ·mol－13SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)ΔH2＝－30kJ·mol－1则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。答案(2)114解析(2)将第一个方程式扩大3倍，再与第二个方程式相加就可以得到目标反应的焓变，所以焓变为[48×3＋(－30)]kJ·mol－1＝114kJ·mol－1。6．(2017·全国卷Ⅰ)近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为___________、________________，制得等量H2所需能量较少的是________。答案H2O(l)===H2(g)＋12O2(g)ΔH＝286kJ·mol－1H2S(g)===H2(g)＋S(s)ΔH＝20kJ·mol－1系统(Ⅱ)解析将题干中的四个热化学方程式分别编号为①、②、③、④，根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：H2O(l)===H2(g)＋12O2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327kJ·mol－1－151kJ·mol－1＋110kJ·mol－1＝286kJ·mol－1同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：H2S(g)===H2(g)＋S(s)ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151kJ·mol－1＋110kJ·mol－1＋61kJ·mol－1＝20kJ·mol－1由所得两个热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。7．(2017·北京高考节选)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：钛精矿――→氯化过程沸腾炉粗TiCl4――→精制过程蒸馏塔纯TiCl4资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/℃58136181(升华)3161412熔点/℃－69－25193304714在TiCl4中的溶解性互溶—微溶难溶氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝＋175.4kJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－220.9kJ·mol－1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_______________。答案TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH＝－45.5kJ·mol－1解析钛精矿的主要成分是TiO2，在沸腾炉中加碳氯化时生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式为TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=====高温TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH③。将题给两个已知热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①＋②可得③，则有ΔH＝＋175.4kJ·mol－1＋(－220.9)kJ·mol－1＝－45.5kJ·mol－1。8．(2016·全国卷Ⅱ)①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)ΔH2③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝________。答案2ΔH3－2ΔH2－ΔH1解析根据盖斯定律，反应④可由2×③－2×②－①求得，故热效应之间的关系可表示为：ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。9．(2016·全国卷Ⅲ)已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO2－3(aq)＋H2O(l)ΔH1ClO－(aq)＋SO2－3(aq)===SO2－4(aq)＋Cl－(aq)ΔH2CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO2－4(aq)ΔH3则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________。答案ΔH1＋ΔH2－ΔH3解析将已知化学反应依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由①＋②－③可得SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)，故该反应的ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。10．(2016·四川高考)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知：25℃，101kPa时：CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)ΔH＝－271kJ/mol5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)ΔH＝－937kJ/mol则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。答案Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)ΔH＝－418kJ/mol解析将已知化学反应依次编号为①、②，由盖斯定律，由5×①－②即可得Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)ΔH＝5×(－271kJ/mol)－(－937kJ/mol)＝－418kJ/mol。11．(1)(2015·全国卷Ⅰ)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11kJ·mol－1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。(2)(2015·全国卷Ⅱ)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3回答下列问题：已知反应①中相关的化学键键能数据如下：化学键H—HC—OC===←OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363431076465413由此计算ΔH1＝______________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝____________kJ·mol－1。答案(1)299(2)－99＋41解析(1)设1molHI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为xkJ，由反应热与键能的关系可知，2x＝436＋151＋11，解得x＝299，故1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为299kJ。(2)由反应热与键能的关系可得：ΔH1＝1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－3×413kJ·mol－1－343kJ·mol－1－465kJ·mol－1＝－99kJ·mol－1；依据盖斯定律知，反应③＝②－①，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－58kJ·mol－1－(－99kJ·mol－1)＝＋41kJ·mol－1。