專題突破練八　化學反應的熱效應(B)一、選擇題1.(2021河南平頂山模擬)HI分解反應的能量變化如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)A.HI(g)分解為H2(g)和I2(g)的反應是吸熱反應B.斷裂和形成的共價鍵類型相同C.催化劑能降低反應的活化能D.催化劑不改變反應的焓變和平衡常數(shù)2.(2021福建寧德模擬)我國科學家使用雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化水煤氣變換反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0,在低溫下獲得較高反應速率,反應過程如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)A.雙功能催化劑參與反應,在反應前后質量和化學性質不變B.圖中過程Ⅰ、過程Ⅱ共斷裂了2個O—HC.在該反應過程中,總共消耗了2個H2O分子D.原料氣需要凈化以防止催化劑中毒3.(雙選)(2021山東青島模擬)CO和N2O是環(huán)境污染性氣體,可在Pt2O+表面轉化為無害氣體,其反應原理為N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH,有關化學反應的物質變化過程及能量變化過程如圖所示。下列說法不正確的是(　　)A.ΔH=(x-y)kJ·mol-1B.ΔH=ΔH1-ΔH2C.該反應若使用更高效的催化劑,ΔH的值會減小D.N2和CO2分子中的原子均達到8電子穩(wěn)定結構4.(2021湖南長沙雅禮中學月考)我國科學家已成功將CO2催化氫化獲得甲酸,利用化合物1催化CO2氫化的反應過程如圖甲所示,其中化合物2與H2O反應變成化合物3與HCOO-的反應過程如圖乙所示,其中TS表示過渡態(tài),Ⅰ表示中間體,下列說法正確的是(　　) 甲乙A.該過程中最大能壘(活化能)E正=16.87kJ·mol-1B.化合物1到化合物2的過程中存在碳氧鍵的斷裂和碳氫鍵的形成C.升高溫度可促進化合物2與H2O反應生成化合物3與HCOO-的程度D.使用更高效的催化劑可降低反應所需的活化能,最終提高CO2的轉化率二、非選擇題5.(2021山西呂梁模擬)為了合理利用化學能,確保安全生產,化工設計需要充分考慮化學反應的反應熱,并采取相應措施?；瘜W反應的反應熱通常用實驗進行測定,也可進行理論推算。(1)實驗測得,5g液態(tài)甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時釋放出113.5kJ的熱量,試寫出甲醇燃燒的熱化學方程式:?　。?(2)今有如下兩個熱化學方程式:則a　　　　(選填“>”“<”或“=”)b。?H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH1=akJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH2=bkJ·mol-1(3)由氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學鍵釋放的最低能量叫鍵能。從化學鍵的角度分析,化學反應的過程就是反應物的化學鍵的斷裂和生成物的化學鍵的形成過程?；瘜W鍵H—HN—HN≡N鍵能/(kJ·mol-1)436391945已知反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=akJ·mol-1。試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計算a的值:　　　　　　。?(4)依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學反應的反應熱進行推算。已知:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-393.5kJ·mol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH2=-571.6kJ·mol-12C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3=-2599kJ·mol-1根據(jù)蓋斯定律,計算298K時由C(s)和H2(g)生成1molC2H2(g)反應的反應熱ΔH=　　　　　　　　　　　　　。?6.氮的化合物在生產、生活中有著重要作用。如何增加氨的產量,減少機動車尾氣中NOx和CO的排放是科學家一直關注研究的課題。(1)工業(yè)合成氨:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=akJ·mol-1的反應過程和能量變化如圖所示,標注“*”表示在催化劑表面吸附的物質。①a=　　　　　　;用化學方程式表示出對總反應速率影響較大的步驟:　。?②控制壓強為p0、溫度在700K,將N2(g)和H2(g)按照體積比1∶3充入密閉容器合成NH3(g)。反應達到平衡狀態(tài)時體系中NH3的體積分數(shù)為60%,則化學平衡常數(shù)Kp=　　　　　　　　(用平衡分壓代替平衡濃度計算,氣體分壓=氣體總壓×氣體體積分數(shù))。?(2)汽車排氣管裝有三元催化劑裝置,在催化劑表面通過發(fā)生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反應機理如下[Pt(s)表示催化劑,右上角帶“*”表示吸附狀態(tài)]:Ⅰ.NO+Pt(s)NO*Ⅱ.CO+Pt(s)CO*Ⅲ.NO*N*+O*Ⅳ.CO*+O*CO2+Pt(s)Ⅴ.N*+N*N2+Pt(s)Ⅵ.NO*+N*N2O+Pt(s)經測定汽車尾氣中反應物濃度及生成物濃度隨溫度T變化關系如圖1和圖2所示。圖1 圖2①圖1中溫度從Ta升至Tb的過程中,反應物濃度急劇減小的主要原因是?　。?②圖2中溫度為T2時反應Ⅴ的活化能　　　　(填“<”“>”或“=”)反應Ⅵ的活化能;溫度為T3時發(fā)生的主要反應為　　　(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。?③模擬汽車的“催化轉化器”,將2molNO(g)和2molCO(g)充入1L的密閉容器中,發(fā)生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),測得CO的平衡轉化率α隨溫度T變化的曲線如圖所示。圖像中A點逆反應速率　　　　　　(填“>”“=”或“<”)C點正反應速率;實驗測得:v正=k正·c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2),k正、k逆分別是正、逆反應速率常數(shù)。則T1時A點處對應的v正∶v逆=　　　　　　。?參考答案專題突破練八　化學反應的熱效應(B)1.B　解析由圖可知,生成物的總能量比反應物的總能量高,所以HI(g)分解為H2(g)和I2(g)的反應是吸熱反應,A正確;HI發(fā)生分解時,斷裂的是H—I極性共價鍵,形成的是H—H、I—I非極性共價鍵,共價鍵類型不相同,B錯誤;催化劑能改變反應的途徑,使活化分子的能量降低,從而降低反應的活化能,C正確;催化劑能改變反應的活化能,但不改變反應物和生成物的總能量,也不改變反應物的平衡轉化率,所以不改變反應的焓變和平衡常數(shù),D正確。2.C　解析催化劑參與化學反應,在反應前后質量和化學性質不變,A正確;根據(jù)圖示,圖中過程Ⅰ、過程Ⅱ共斷裂了2個O—H,B正確;根據(jù)圖示,在該反應過程中,總共消耗了1個H2O分子,C錯誤;某些雜質可能使催化劑失去活性,所以原料氣需要凈化以防止催化劑中毒,D正確。3.BC　解析焓變等于生成物總能量減去反應物總能量,所以N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=(x-y)kJ·mol-1,A正確;根據(jù)蓋斯定律,N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,B錯誤;催化劑只能降低反應活化能,使用更高效的催化劑,ΔH的值不變,C錯誤;N2分子中存在氮氮三鍵,CO2分子中存在碳氧雙鍵,原子均達到8電子穩(wěn)定結構,D正確。4.B　解析根據(jù)圖示,該過程中最大能壘(活化能)E正=16.87kJ·mol-1-(-1.99kJ·mol-1)=18.86kJ·mol-1,A錯誤;化合物1和二氧化碳反應生成化合物2的過程中存在碳氧鍵的斷裂和碳氫鍵的形成,B正確;化合物2與H2O反應生成化合物3與HCOO-的反應放熱,升高溫度,平衡逆向移動,降低化合物2與H2O反應生成化合物3與HCOO-的轉化率,C錯誤;使用更高效的催化劑可降低反應所需的活化能,加快反應速率,催化劑不能使平衡移動,所以CO2的轉化率不變,D錯誤。 5.答案(1)2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-1452.8kJ·mol-1(2)>(3)-93(4)+226.7kJ·mol-1解析(1)5g液態(tài)甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時釋放出113.5kJ的熱量,則1mol甲醇(即32g甲醇)充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時釋放出=726.4kJ的熱量,2mol甲醇充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時釋放出726.4kJ×2=1452.8kJ的熱量,所以甲醇燃燒的熱化學方程式為2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-1452.8kJ·mol-1。(2)氣態(tài)水轉化為液態(tài)水要放出熱量,由于放熱反應的反應熱為負值,則a>b。(3)ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=945kJ·mol-1+436kJ·mol-1×3-391kJ·mol-1×6=-93kJ·mol-1=akJ·mol-1,因此a=-93。(4)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-393.5kJ·mol-1,②2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH2=-571.6kJ·mol-1,③2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH3=-2599kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,[①×4+②-③]÷2得到反應的熱化學方程式為2C(s)+H2(g)C2H2(g)　ΔH=[-393.5kJ·mol-1×4-571.6kJ·mol-1-(-2599kJ·mol-1)]÷2=+226.7kJ·mol-1。6.答案(1)①-92　2N*+6H*2N(或N*+3H*N)②(2)①溫度升高,催化劑活性增強,反應速率增大,所以反應物濃度快速減小　②>?、簟、?　40.5解析(1)①由圖可知,合成氨反應為放熱反應,反應的反應熱ΔH=-(500-308-100)kJ·mol-1=-92kJ·mol-1,則a=-92;反應的活化能越大,反應速率越慢,總反應速率取決于最慢的一步,由圖可知,2N*、6H*轉為2N時,反應的活化能最大,反應速率最慢,則對總反應速率影響較大的步驟的方程式為2N*+6H*2N(或N*+3H*N)。②由化學方程式可知,氮氣和氫氣按照體積比1∶3充入密閉容器合成氨氣時,容器中氮氣和氫氣的體積比恒定為1∶3,反應達到平衡狀態(tài)時體系中氨氣的體積分數(shù)為60%,則氮氣的體積分數(shù)為(1-60%)×=10%,氫氣的體積分數(shù)為(1-60%)×=30%,化學平衡常數(shù)Kp=。(2)①由圖1可知,溫度升高,反應物的消耗量增大,說明催化劑的活性增強,反應速率增大,則溫度從Ta升至Tb的過程中,反應物濃度急劇減小的主要原因是:溫度升高后催化劑活性增強,反應速率增大,所以反應物濃度快速減小。②反應的活化能越小,反應速率越大,反應物的消耗量越大,其濃度越小,產物的濃度越大。由圖2可知,溫度為T2時,氮氣的濃度小于一氧化二氮的濃度,說明反應Ⅴ的反應速率小于反應Ⅵ,反應Ⅴ的活化能大于反應Ⅵ;溫度為T3時,生成物二氧化碳的濃度最大,說明發(fā)生的主要反應為反應Ⅳ。③T1時B點一氧化碳轉化率為50%,由化學方程式可知,一氧化碳和一氧化氮的濃度均為(2mol·L-1-2mol·L-1×50%)=1mol·L-1,氮氣的濃度為2mol·L-1×50%×=0.5mol·L-1,二氧化碳的濃度為2mol·L-1×50%=1mol·L-1,由v正=v逆可得,=0.5,A點一氧化碳轉化率為25%,則由化學方程式可知,一氧化碳和一氧化氮的濃度均為(2mol·L-1-2mol·L-1×25%)=1.5mol·L-1,氮氣的濃度為2mol·L-1×25%×=0.25mol·L-1,二氧化碳的濃度為2mol·L-1×25%=0.5mol·L-1,=0.5×=40.5。