第一章　化学反应的热效应综合拔高练同步练习（含解析）

第一章　化学反应的热效应
综合拔高练
五年高考练　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
考点1　结合断、成键情况分析反应的焓变及物质的稳定性
1.(2021浙江1月选考,20)已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:
共价键 H—H H—O
键能/(kJ·mol-1) 436 463
热化学方程式 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-482 kJ·mol-1
则2O(g) O2(g)的ΔH为 (　　)
A.428 kJ·mol-1　　　　B.-428 kJ·mol-1　　　
C.498 kJ·mol-1　　　　D.-498 kJ·mol-1
2.(2022浙江6月选考,18)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
能量/kJ· mol-1 249 218 39 10 0 0 -136 -242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是 (　　)
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOOD.H2O(g)+O(g) H2O2(g)　ΔH=-143 kJ·mol-1
3.(2022浙江1月选考,18)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示:
下列推理不正确的是 (　　)
A.2ΔH1≈ΔH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B.ΔH2<ΔH3,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定
C.3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性
考点2　利用盖斯定律计算ΔH或书写热化学方程式
4.(2023海南,7)各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是 (　　)
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) -1 559.8 -1 411 -285.8
A.C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-1 411 kJ·mol-1
B.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　ΔH=-137 kJ·mol-1
C.H2O(l) O2(g)+H2(g)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1
5.(2022全国乙,28节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g) 3S2(g)+4H2O(g)　ΔH2=94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH3=-484 kJ·mol-1
计算H2S热分解反应④2H2S(g) S2(g)+2H2(g)的ΔH4=　　　　kJ·mol-1。
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺,即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是　　　　　　　 　　　　　　　,缺点是　　　　　　。
6.(2022广东,19节选)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。Cr2O3催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图,X(g)→Y(g)过程的焓变为　　　　 　　　(列式表示)。
7.(2020课标Ⅰ,28节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g) SO3(g)　ΔH=-98 kJ·mol-1。
钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.(高考组编)(1)(2023全国乙,28改编)已知下列热化学方程式:
FeSO4·7H2O(s) FeSO4(s)+7H2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·4H2O(s) FeSO4(s)+4H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·H2O(s) FeSO4(s)+H2O(g)　ΔH3=c kJ·mol-1
则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s) 2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=　　　kJ·mol-1。
(2)(2023湖北,19节选)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·mol-1和298.0 kJ·mol-1,H—H键能为436.0 kJ·mol-1。估算C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。
(3)(2023湖南,16节选)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g) 8CO2(g)+5H2O(g)　ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH CH2(g)+10O2(g) 8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g) C6H5CH CH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　kJ·mol-1。
(4)(2022湖北,19节选)已知:
①CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)　ΔH1=-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH2=-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)[Al(OH)4]-(aq)+H2(g)　ΔH3=-415.0 kJ·mol-1
则CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l) Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=　　　kJ·mol-1。
(5)(2021广东,19节选)我国力争于2030年前做到碳达峰,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)。
三年模拟练
应用实践
1.(2023北京石景山期末)“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反应过程中理论上的能量变化如图所示。
下列有关描述正确的是 (　　)
A.过程Ⅰ、Ⅲ是吸热反应
B.过程Ⅱ的热化学方程式为SiHCl3(g) SiHCl3(l)ΔH=+28 kJ·mol-1
C.过程Ⅲ的热化学方程式为SiHCl3(l)+H2(g) Si(s)+3HCl(g)　ΔH=+238 kJ·mol-1
D.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中能量不损耗
2.(2024黑龙江佳木斯四校质检)已知反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH>0,下列说法正确的是 (　　)
A.过程Ⅲ中,没有化学键断裂
B.H2在Ni催化作用下产生·H为吸热过程
C.反应中La2O2CO3释放出CO2
D.总反应中,反应物的键能之和小于生成物的键能之和
3.(2024河北保定期中)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.已知H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则含1 mol H2SO4的稀H2SO4和含1 mol Ca(OH)2的稀溶液反应的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a4.(2024广东阳江月考)已知:在标准大气压(101 kPa)、298 K下,由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变,叫作物质B的标准摩尔生成焓,用Δf有如图所示关系。H2(g)、N2(g)、O2(g)的标准摩尔生成焓为0。下列有关判断不正确的是 (　　)
A.2 mol NO(g)的能量大于1 mol N2(g)与1 mol O2(g)的能量之和
B.合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-91.8 kJ·mol-1
C.NH3催化氧化的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=+902 kJ·mol-1
D.H2O(l)的Δf<-241.8 kJ·mol-1
5.(1)(2024辽宁大连期中)工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:
液相中,合成尿素的热化学方程式为2NH3(l)+CO2(l) H2O(l)+NH2CONH2(l)　ΔH=　　　　kJ·mol-1。
(2)(2024上海财经大学附中月考)已知反应:
①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206 kJ·mol-1
②C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+131 kJ·mol-1
③CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH=-124 kJ·mol-1
a.工业制炭黑的方法之一是将甲烷隔绝空气加热到1 300 ℃进行裂解。该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
b.已知反应①中相关的化学键键能数据如表:
化学键 C—H O—H H—H
键能/(kJ·mol-1) 413 463 436
可知CO中键的键能为　 　kJ·mol-1。
迁移创新
6.(2024黑龙江伊春一中联考)一定温度下,CH3CH2CH3(g)的氯化、溴化反应能量图及一段时间后产物的选择性如图(图中所涉及的物质的状态均为气态),下列叙述正确的是 (　　)
图1
图2
A.CH3CH2CH3(g)的氯化、溴化反应的ΔH均小于0
B.选择性:CH3CH2CH2·(g)>(CH3)2CH·(g)
C.ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3
D.HCl(g)+Br·(g) HBr(g)+Cl·(g)　ΔH=ΔH1-ΔH3
答案与分层梯度式解析
五年高考练
1.D 2.C 3.A 4.D
1.D　设O O键的键能为x,根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和可知,-482 kJ·mol-1=2×436 kJ·mol-1+x-4×463 kJ·mol-1,解得x=498 kJ·mol-1,同一反应中断裂、形成等量的相同化学键,吸收、放出的能量相同,两个氧原子结合生成氧气的ΔH=-498 kJ·mol-1。
高考风向　在高考中反应热属于常考点,主要考查反应热的计算、反应热大小的比较等。
知识点 方法 高考中试题分布举例
反应热 的计算 根据反应事实或热化学方程式计算 2022海南T16(1),2022湖南T16(1),2022山东T20(1)等
利用键能计算 2022浙江6月选考T18,2021湖南T16(1)等
根据能量图像计算 2020浙江7月选考T29(1),2022广东T19(1)等
根据盖斯定律计算 2022全国乙T28(1),2021全国甲T28(1),2022湖北T19(1)等
利用比热容计算 2020浙江7月选考T27等
2.C　H(g)+H(g) H2(g)的ΔH=(0-218×2)kJ·mol-1=-436 kJ·mol-1,即H2的键能为436 kJ·mol-1,A正确;O(g)+O(g)O2(g)的ΔH=(0-249×2)kJ·mol-1=-498 kJ·mol-1,即O2的键能为498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,故O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍,B正确;HO(g)+O(g) HOO(g)的ΔH=(10-39-249)kJ·mol-1=-278 kJ·mol-1,即HOO中氧氧单键的键能为278 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,故解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2,C错误;H2O(g)+O(g) H2O2(g)的ΔH=[-136-(-242+249)]kJ·mol-1=-143 kJ·mol-1,D正确。
解题技法　解本题需明确两点:①根据题目信息得出键能的计算方法;②找出反应物和产物,准确判断断键、成键情况。
3.A　A项,中也含有2个碳碳双键,而2ΔH1<ΔH3,说明碳碳双键加氢放出的热量与碳碳双键数目不一定成正比,错误;B项,与加氢分别生成时,ΔH2<ΔH3,说明稳定性较强,对比二者结构知,单双键交替的两个碳碳双键之间存在有利于物质稳定的相互作用,正确;C项,若是独立的碳碳双键,则可能存在3倍关系,正确;D项,→→,能量先升高后又略降低,说明苯分子具有特殊稳定性,正确。
4.D　在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量称为该物质的燃烧热。表示燃烧热的热化学方程式中,可燃物中的碳元素变为CO2(g),氢元素变为H2O(l),A错误;由C2H6(g)的燃烧热为-1 559.8 kJ·mol-1,C2H4(g)的燃烧热为-1 411 kJ·mol-1、H2(g)的燃烧热为-285.8 kJ·mol-1,分别可得到①C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1,②C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-1 411 kJ·mol-1,③O2(g)+H2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①-②-③得C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　ΔH=+137 kJ·mol-1,B错误、D正确;氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,则H2O(l) O2(g)+H2(g)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1,C错误。
5.答案　(1)170　(2)同时回收H2　高温耗能
解析　(1)基于盖斯定律计算反应热:
(2)不同生产工艺的评价,一般从原料的来源、利用率;产物的纯净程度、是否有污染、是否可重复利用;能耗等方面考虑。
6.答案　(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)
解析　由图像中反应物X(g)和生成物Y(g)所具有能量的相对大小可知X(g) Y(g)为吸热反应。首先根据图像确定每一步反应的焓变,然后根据盖斯定律计算总反应的焓变。
7.答案　2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s)　ΔH=-351 kJ·mol-1
解析　首先依据图像写出相关的热化学方程式:①V2O4(s)+SO3(g) V2O5(s)+SO2(g)　ΔH2=-24 kJ·mol-1,②V2O4(s)+2SO3(g) 2VOSO4(s)　ΔH1=-399 kJ·mol-1;然后根据盖斯定律推导待求反应的热化学方程式:由②-①×2得2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s)　ΔH=-351 kJ·mol-1。
8.答案　(1)(a+c-2b)　(2)128　(3)+118
(4)-911.9　(5)ΔH2+ΔH3-ΔH5(或ΔH3-ΔH4)
解析　(1)将题给三个热化学方程式依次编号为①、②、③,根据盖斯定律可知,①+③-②×2可得FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s) 2(FeSO4·4H2O)(s),则ΔH=(a+c-2b) kJ·mol-1。
(2)C40H20中断裂了2个碳氢键,C40H18形成了1个碳碳键,所以C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH=(431.0×2-298.0-436.0) kJ·mol-1=+128 kJ·mol-1。
(3)根据盖斯定律,将①-②-③可得C6H5C2H5(g) C6H5CH CH2(g)+H2(g)　ΔH4=-4 386.9 kJ·mol-1-(-4 263.1 kJ·mol-1)-(-241.8 kJ·mol-1)=+118 kJ·mol-1。
(4)根据盖斯定律知,①+②+2×③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l) Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·mol-1)+(-16.73 kJ·mol-1)+2 (-415.0 kJ·mol-1)=-911.9 kJ·mol-1。
(5)根据题目所给出的化学方程式可知,反应b+c-e或c-d均可得到反应a,根据盖斯定律则有ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH5=ΔH3-ΔH4。
三年模拟练
1.C 2.B 3.D 4.C 6.C
1.C
2.B　由题图可知,过程Ⅲ为·C与·H反应生成CH4和H2O,反应中存在化学键的断裂和形成,A错误;氢气在Ni催化作用下产生·H为化学键断裂的吸热过程,B正确;过程Ⅱ为La2O2CO3转化为·C和La2O3,C错误;总反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH>0,该反应为吸热反应,则反应物的键能之和大于生成物的键能之和,D错误。
素养解读　本题以CO2与氢气反应制CH4的一种催化机理考查学生的信息处理能力和知识应用能力,培养学生宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任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a4.C　由题图可知NO(g)的Δf=+91.3 kJ·mol-1,可写出热化学方程式N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH=+182.6 kJ·mol-1,则2 mol NO(g)的能量大于1 mol N2(g)与1 mol O2(g)的总能量,A正确;由题图可知NH3(g)的Δf=-45.9 kJ·mol-1,可写出热化学方程式N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-91.8 kJ·mol-1,B正确;由题图可写出①N2(g)+O2(g) NO(g)　ΔH=+91.3 kJ·mol-1、②H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1、③N2(g)+H2(g) NH3(g)　ΔH=-45.9 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①×4+②×6-③×4得4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=(91.3×4-6×241.8+4×45.9)kJ·mol-1=-902 kJ·mol-1,C错误;因为等质量的H2O(l)的能量小于H2O(g),即H2(g)和O2(g)反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量更多,故H2O(l)的Δf<-241.8 kJ·mol-1,D正确。
5.答案　(1)-93.7　(2)a.CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH=+75 kJ·mol-1　b.1 064
解析　(1)2NH3(l)+CO2(l) H2O(l)+NH2CONH2(l)　ΔH=ΔH1+ΔH2=(-109.2+15.5) kJ·mol-1=-93.7 kJ·mol-1。
(2)a.根据盖斯定律,①-②得:CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH=(+206 kJ·mol-1)-(+131 kJ·mol-1)=+75 kJ·mol-1。
b.设CO中键的键能为x kJ·mol-1,反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)的ΔH=(4×413+2×463-x-3×436) kJ·mol-1=+206 kJ·mol-1,解得x=1 064。
6.C　由题图可知CH3CH2CH3(g)溴化的ΔH>0,CH3CH2CH3(g)氯化的ΔH<0,A错误;由题图可看出选择性CH3CH2CH2·(g)<(CH3)2CH·(g),B错误;根据题图可知①CH3CH2CH3(g)+Cl·(g) CH3CH2CH2·(g)+HCl(g)　ΔH1,②CH3CH2CH3(g)+Cl·(g) (CH3)2CH·(g)+HCl(g)　ΔH2,根据盖斯定律,①-②得(CH3)2CH·(g) CH3CH2CH2·(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2;③CH3CH2CH3(g)+Br·(g) CH3CH2CH2·(g)+HBr(g)　ΔH3,④CH3CH2CH3(g)+Br·(g) (CH3)2CH·(g)+HBr(g)　ΔH4,根据盖斯定律,③-④得(CH3)2CH·(g) CH3CH2CH2·(g)　ΔH'=ΔH3-ΔH4,所以ΔH1+ΔH4=ΔH2+ΔH3,C正确;根据盖斯定律,③-①得到HCl(g)+Br·(g) HBr(g)+Cl·(g)　ΔH=ΔH3-ΔH1,D错误。
素养解读　本题以CH3CH2CH3的氯化、溴化反应能量图为情境,考查物质能量与物质选择性的关系、盖斯定律的理解与应用等知识,培养学生从陌生情境中提取关键信息的能力及知识的迁移应用能力。