2024人教版新教材高中化学选择性必修1
综合拔高练
五年高考练
考点1 化学反应中的能量变化
1.(2019海南单科,5)根据下图中的能量关系,可求得C—H键的键能为( )
A.414 kJ·mol-1 B.377 kJ·mol-1
C.235 kJ·mol-1 D.197 kJ·mol-1
2.(2020浙江7月选考,22)关于下列ΔH的判断正确的是( )
C(aq)+H+(aq) HC(aq) ΔH1
C(aq)+H2O(l) HC(aq)+OH-(aq) ΔH2
OH-(aq)+H+(aq) H2O(l) ΔH3
OH-(aq)+CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2<0 B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0 ΔH4>0 D.ΔH3>ΔH4
3.(2021湖南,16节选)氨热分解法制氢气。
相关化学键的键能数据
化学键 H—H N—H
键能E/ (kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH= kJ·mol-1。
4.(2020浙江7月选考,27)100 mL 0.200 mol·L-1 CuSO4溶液与1.95 g锌粉在量热计中充分反应。测得反应前温度为20.1 ℃,反应后最高温度为30.1 ℃。
已知:反应前后,溶液的比热容均近似为4.18 J·g-1·℃-1、溶液的密度均近似为1.00 g·cm-3,忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。请计算:
(1)反应放出的热量Q= J。
(2)反应Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+Cu(s)的ΔH= kJ·mol-1(列式计算)。
考点2 利用盖斯定律计算化学反应的焓变
5.(2019浙江4月选考,23)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):
M2+(g)+C(g) M2+(g)+O2-(g)+CO2(g)
ΔH1 ΔH3
MCO3(s) MO(s)+CO2(g)
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是( )
A.ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0
B.ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C.ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)
D.对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
6.(2021全国甲,28节选)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90 kJ·mol-1
总反应的ΔH= kJ·mol-1;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号),判断的理由是
。
7.(高考组编)(1)(2020山东,18节选)以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-49.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
ΔH2=-90.4 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3
ΔH3= kJ·mol-1。
(2)(2020课标Ⅱ,28改编)乙烷在一定条件可发生如下反应:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1,相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
燃烧热ΔH/ (kJ·mol-1) -1 560 -1 411 -286
ΔH1= kJ·mol-1。
8.(高考组编)(1)(2018课标Ⅰ,28节选)已知:2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=-4.4 kJ·mol-1
2NO2(g) N2O4(g) ΔH2=-55.3 kJ·mol-1
则反应N2O5(g) 2NO2(g)+O2(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)(2018课标Ⅲ,28节选)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:
2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol-1
3SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3(g) ΔH2=-30 kJ·mol-1
则反应4SiHCl3(g) SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH为 kJ·mol-1。
(3)(2019课标Ⅲ,28节选)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuCl2(s)CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol-1
CuCl(s)+O2(g)CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1
则4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH= kJ·mol-1。
考点3 利用盖斯定律推导热化学方程式
9.(2019北京理综,27节选)已知反应器中还存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2
ⅲ.CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用 反应的ΔH。
三年模拟练
应用实践
1.(2021山西太原期中质量监测)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等的生产。已知:
①(g) (g)+H2(g) ΔH1=+100.3 kJ·mol-1
②H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH2=-11.0 kJ·mol-1
则反应(g)+I2(g) (g)+2HI(g)的ΔH3等于( )
A.+89.3 kJ·mol-1 B.-89.3 kJ·mol-1
C.+111.3 kJ·mol-1 D.-111.3 kJ·mol-1
2.(2022吉林珲春一中期中)四氯化钛是乙烯聚合催化剂的重要成分,制备反应如下:
TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol-1 ①
已知:C(s)+O2(g) CO(g) ΔH2=-110.45 kJ·mol-1 ②
下列说法正确的是( )
A.C的燃烧热是-110.45 kJ·mol-1
B.若反应①中使用催化剂加快反应速率,单位时间内吸收更多热量,则ΔH1变大
C.反应①中的能量变化如图所示
D.反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=
-45.5 kJ·mol-1
3.(2022河北饶阳中学期中)下列热化学方程式正确的是( )
A.甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·mol-1
C.中和反应反应热ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则1 mol H2SO4和1 mol Ca(OH)2反应的ΔH=2×(-57.3) kJ·mol-1
D.已知C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1,C(s)+O2(g) CO(g) ΔH=b kJ·mol-1,则a
共价键 键能(kJ/mol)
H—H 436
H—I 299
I—I 151
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3=0
B.ΔH1<ΔH3
C.(g)转化为(g)的过程中,有C—H键的断裂和形成
D.在相同条件下,生成2 mol HCl(g)的ΔH2'<ΔH2
5.研究大气中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的转化具有重要意义。
(1)工业上采用高温热分解H2S的方法制取H2,在膜反应器中分离H2,发生的反应为:
2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) ΔH
已知:①H2S(g) H2(g)+S(g) ΔH1;
②2S(g) S2(g) ΔH2。
则ΔH= (用含ΔH1、ΔH2的式子表示)。
(2)土壤中的微生物可将H2S经两步反应氧化成S,两步反应的能量变化示意图如下:
1 mol H2S(g)全部氧化为S(aq)的热化学方程式为 。
迁移创新
6.(2022福建长乐一中月考)回答下列问题:
(1)世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃、101 kPa时,相关物质的燃烧热数据如表:
物质 H2(g) C(石墨,s) C6H6(苯,l)
燃烧热 (kJ·mol-1) 285.8 393.5 3 267.5
则25 ℃、101 kPa时,H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(苯,l)的热化学方程式为 。
(2)我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一,该重整反应体系主要涉及以下反应:
a.CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1
b.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
c.CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH3
d.2CO(g) CO2(g)+C(s) ΔH4
e.CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s) ΔH5
根据盖斯定律,反应a的ΔH1= (写出一个代数式即可)。
(3)甲醇是重要的化工原料,利用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 。
已知反应相关的键能数据如下:
化学键 H—H C—O CO H—O C—H
键能/ kJ·mol-1 436 326 803 464 414
答案全解全析
五年高考练
1.A 由题图可知C(s)+2H2(g) CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol-1。ΔH=旧键断裂吸收的总能量-新键形成放出的总能量,设C—H键键能为x kJ·mol-1,则(717+864)kJ·mol-1-4x kJ·mol-1=-75 kJ·mol-1,解得x=414,A正确。
2.B ①:HC(aq)C(aq)+H+(aq)为HC的电离,电离吸热,可得DH1<0,②:C(aq)+H2O(l) HC(aq)+OH-(aq)属于水解过程,水解一般吸热,故DH2>0,A项错误,B项正确;④:OH-(aq)+CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H2O(l)属于中和反应,故DH4<0,C项错误;④-③可得⑤:CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+H+(aq) DH5,电离吸热,故DH5>0,DH4-DH3=DH5>0,故DH4>DH3,D项错误。
3.答案 +90.8
解析 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的ΔH=390.8 kJ·mol-1×3×2-(946 kJ·mol-1+436.0 kJ·mol-1×3)=+90.8 kJ·mol-1。
4.答案 (1)4.18×103 (2)- =-209
解析 (1)由于反应前后溶液的密度均近似为1.00 g·cm-3,忽略溶液体积和质量的变化,故溶液反应前后的质量m=100 cm3×1.00 g·cm-3=100 g。又知溶液比热容近似为4.18 J·g-1·℃-1,所以该反应放出的热量Q=cmΔT=cm(T后-T前)=4.18 J·g-1·℃-1×100 g×(30.1 ℃-20.1 ℃)=4.18×103 J。
(2)Zn和CuSO4的物质的量分别为n(Zn)= mol=0.03 mol,n(CuSO4)=0.100 L×0.200 mol·L-1=0.02 mol,根据关系式Zn~CuSO4可知,Zn过量,CuSO4完全反应,即0.02 mol CuSO4与Zn完全反应放出 kJ的热量,得Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+Cu(s) ΔH=- kJ·mol-1=-209 kJ·mol-1。
5.C ΔH1为破坏MCO3(s)中离子键所需吸收的能量,ΔH1>0,因Mg2+半径比Ca2+小,故MgCO3中离子键比CaCO3中强,A正确;C分解为CO2和O2-为吸热过程,ΔH2>0,因MgCO3和CaCO3中ΔH2均表示C分解所吸收的热量,则ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3),B正确;根据题给能量关系及盖斯定律可知:ΔH1(CaCO3)+ΔH2(CaCO3)=ΔH(CaCO3)+ΔH3(CaO)…①,ΔH1(MgCO3)+ΔH2(MgCO3)=ΔH(MgCO3)+ΔH3(MgO)…②,①式-②式结合ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)得:ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)+ΔH(CaCO3)-ΔH(MgCO3),因ΔH(CaCO3)≠ΔH(MgCO3),故C错误;MCO3(s)分解为MO(s)和CO2(g)为吸热过程,ΔH>0,考虑到ΔH1+ΔH2=ΔH+ΔH3,故有ΔH1+ΔH2>ΔH3,D正确。
6.答案 -49 A ΔH1为正值,ΔH2和ΔH为负值,反应①活化能大于反应②的
解析 根据盖斯定律,总反应=反应①+反应②,则ΔH=ΔH1+ΔH2=-49 kJ·mol-1;反应①为吸热反应,反应物总能量低于生成物总能量,反应②和总反应为放热反应,反应物总能量高于生成物总能量,又知反应①为慢反应,所以反应①的活化能更高,A正确。
7.答案 (1)+40.9 (2)+137
解析 (1)由盖斯定律知,反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ,则ΔH3=ΔH1-ΔH2=-49.5 kJ·mol-1-(-90.4 kJ·mol-1)=+40.9 kJ·mol-1。
(2)根据题意可知:
ⅰ.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH1
ⅱ.C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) DH2=-1 560 kJ·mol-1
ⅲ.C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l) DH3=-1 411 kJ·mol-1
ⅳ.H2(g)+O2(g) H2O(l) DH4=-286 kJ·mol-1
根据盖斯定律,反应ⅰ=ⅱ-ⅲ-ⅳ,则DH1=DH2-DH3-DH4=+137 kJ·mol-1。
8.答案 (1)+53.1 (2)+114 (3)-116
解析 (1)2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=-4.4 kJ·mol-1a
2NO2(g) N2O4(g) ΔH2=-55.3 kJ·mol-1b
根据盖斯定律,由-b可得N2O5(g) 2NO2(g)+O2(g) ΔH=+53.1 kJ·mol-1。
(2)由盖斯定律可知ΔH=3ΔH1+ΔH2=3×48 kJ·mol-1-30 kJ·mol-1=+114 kJ·mol-1。
(3)将题给热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,由③×2+②×2+①×2可得到4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=2ΔH3+2ΔH2+2ΔH1=-116 kJ·mol-1。
9.答案 C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)[或C(s)+CO2(g) 2CO(g)]
解析 反应ⅲ中有固体碳生成,而ⅰ、ⅱ中都没有碳参与反应,所以必须有一个有碳参与的反应的ΔH才能计算ΔH3。
三年模拟练
1.A 根据盖斯定律可得,ΔH3=ΔH1+ΔH2=100.3 kJ·mol-1-11.0 kJ·mol-1=+89.3 kJ·mol-1,A正确。
素养解读
本题通过环戊二烯的相关反应考查盖斯定律,将有机物与能量变化联系起来,体现了证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
2.D C的燃烧热是指101 kPa下1 mol C燃烧生成CO2(g)时放出的热量,A错误;催化剂只改变反应速率,不影响反应的热效应,B错误;①为吸热反应,反应物总能量小于生成物总能量,C错误;根据盖斯定律,将①+2×②可得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g) ΔH=-45.5 kJ·mol-1,D正确。
素养解读
本题通过四氯化钛的制备反应,考查了燃烧热、盖斯定律、能量变化图像的分析等,体现了宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
3.D 甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,A项错误;合成氨反应为可逆反应,1 mol N2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成NH3(g)放出的热量大于38.6 kJ,热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<-38.6 kJ·mol-1,B项错误;H2SO4和Ca(OH)2反应有CaSO4沉淀生成,则H2SO4(aq)+Ca(OH)2(aq) CaSO4(s)+2H2O(l) ΔH<2×(-57.3) kJ·mol-1,C项错误;C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1,C(s)+O2(g) CO(g) ΔH=b kJ·mol-1,等量的C完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,且燃烧反应的焓变为负值,所以a
5.答案 (1)2ΔH1+ΔH2
(2)H2S(g)+2O2(g) S(aq)+2H+(aq) ΔH=-806.39 kJ·mol-1
解析 (1)根据盖斯定律,①×2+②可得2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) ΔH=2ΔH1+ΔH2。
(2)由题图可知,第一步反应的热化学方程式为H2S(g)+O2(g) S(s)+H2O(g) ΔH=-221.19 kJ·mol-1 ①;第二步反应的热化学方程式为S(s)+O2(g)+H2O(g) 2H+(aq)+S(aq) ΔH=-585.20 kJ·mol-1 ②;依据盖斯定律,①+②得:H2S(g)+2O2(g) S(aq)+2H+(aq) ΔH=-806.39 kJ·mol-1。
6.答案 (1)6C(石墨,s)+3H2(g) C6H6(苯,l) ΔH=+49.1 kJ·mol-1
(2)ΔH2+ΔH3-ΔH5(或ΔH3-ΔH4)
(3)-46 kJ·mol-1
解析 (1)由物质的燃烧热数据可得:①C(石墨,s)+O2(g) CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1,②H2(g)+O2(g) H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1,③C6H6(苯,l)+O2(g) 6CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律:①×6+②×3-③可得:6C(石墨,s)+3H2(g) C6H6(苯,l) ΔH=(-393.5 kJ·mol-1)×6+(-285.8 kJ·mol-1)×3-(-3 267.5 kJ·mol-1)=+49.1 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律可知:a=b+c-e=c-d,则ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH5=ΔH3-ΔH4。
(3)反应热=反应物键能总和-生成物键能总和,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=803 kJ·mol-1×2+3×436 kJ·mol-1-(414 kJ·mol-1×3+464 kJ·mol-1+326 kJ·mol-1+2×464 kJ·mol-1)=-46 kJ·mol-1。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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