【創(chuàng)新設(shè)計】2021高考化學(江蘇專用)二輪題型專攻：微題型7-化學反應(yīng)中的能量變化(含新題及解析)

[題型專練]1．已知下列反應(yīng)的熱化學方程式：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)ΔH12H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3則反應(yīng)4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH為 ()A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1 B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1 D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3解析利用蓋斯定律分析目標熱化學方程式中各物質(zhì)在已知方程式中的位置及各物質(zhì)前化學計量數(shù)，即可得出A項正確。答案A2．標準生成熱指的是在某溫度下，由處于標準狀態(tài)的各種元素的最穩(wěn)定的單質(zhì)生成標準狀態(tài)下1mol某純物質(zhì)的熱效應(yīng)，單位常用kJ·mol－1表示。已知在25℃Ag2O(s)＋2HCl(g)=2AgCl(s)＋H2O(l)ΔH1＝－324.4kJ·mol－12Ag(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=Ag2O(s)ΔH2＝－30.56kJ·mol－1eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=HCl(g)ΔH3＝－92.21kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH4＝－285.6kJ·mol－1則25℃時氯化銀的標準生成熱為A．－126.89kJ·mol－1 B．－324.4kJ·mol－1C．－30.56kJ·mol－1 D．題中數(shù)據(jù)不足，無法計算解析先依據(jù)標準生成熱的定義寫出熱化學方程式：Ag(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=AgCl(s)ΔH，再利用蓋斯定律進行計算，ΔH＝eq\f(1,2)(ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3－ΔH4)，將數(shù)據(jù)代入，得ΔH為－126.89kJ·mol－1。答案A3.反應(yīng)A(g)＋2B(g)=C(g)的反應(yīng)過程中能量變化如右圖所示．曲線a表示不使用催化劑時反應(yīng)的能量變化，曲線b表示使用催化劑時的能量變化．下列相關(guān)說法正確的是 ()A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B．催化劑轉(zhuǎn)變了該反應(yīng)的焓變C．催化劑降低了該反應(yīng)的活化能D．該反應(yīng)的焓變ΔH＝－510kJ·mol－1解析本題通過能量圖像考查反應(yīng)的熱效應(yīng)及催化劑與焓變的關(guān)系．由圖像知生成物的能量比反應(yīng)物的能量小，因此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A項錯；焓變與催化劑使用與否無關(guān)，B項錯；催化劑可降低反應(yīng)的活化能，C項正確；反應(yīng)的ΔH＝－(510－419)kJ·mol－1＝－91kJ·mol－1，D項錯．答案C4．在25℃、101kPa條件下，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的標準燃燒熱分別為393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、870.3kJ·mol－1，則2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)=CH3COOH(l)的反應(yīng)熱為A．－488.3kJ·mol－1 B．＋488.3kJ·mol－1C．－191kJ·mol－1 D．＋191kJ·mol－1解析由題知各物質(zhì)標準燃燒熱的熱化學方程式分別為①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1；③CH3COOH(l)＋2O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－870.3kJ·mol－1。則2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)=CH3COOH(l)可由反應(yīng)①×2＋②×2－③得出，則反應(yīng)熱為－393.5kJ·mol－1×2＋(－285.8kJ·mol－1×2)－(－870.3kJ·mol－1)＝－488.3kJ·mol－1。答案A5．某一化學反應(yīng)在不同條件下的能量變化曲線如圖所示。下列說法正確的是 ()A．此反應(yīng)放熱，在任何條件下都自發(fā)進行B．催化劑只轉(zhuǎn)變反應(yīng)歷程，不影響熱效應(yīng)C．任何溫度下，酶催化反應(yīng)速率均比化學催化反應(yīng)速率快D．酶催化的效果比化學催化效果好，能讓反應(yīng)放出更多熱量解析A項，由于生成物的能量小于反應(yīng)物的能量，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)可能自發(fā)，但不肯定在任何條件下都能自發(fā)，錯誤；C項，酶的主要成分是蛋白質(zhì)，高溫條件下，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，丟失催化活性，錯誤；D項，催化劑不影響反應(yīng)的限度和反應(yīng)熱，錯誤。答案B6．如圖是298K時N2與H2反應(yīng)過程中能量變化的曲線圖。下列敘述正確的是 ()A．該反應(yīng)的熱化學方程式為N2＋3H22NH3ΔH＝－92kJ·mol－1B．a(chǎn)曲線是加入催化劑時的能量變化曲線C．加入催化劑，該化學反應(yīng)的反應(yīng)熱發(fā)生轉(zhuǎn)變D．溫度、體積肯定，1molN2和3molH2反應(yīng)后放出的熱量為Q1kJ，若2molN2和6molH2反應(yīng)后放出的熱量為Q2kJ，則184＞Q2＞2Q1解析在熱化學方程式中必需注明物質(zhì)的狀態(tài)，因此A錯誤；催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，加快化學反應(yīng)速率，但反應(yīng)熱并不發(fā)生轉(zhuǎn)變，B、C均錯誤．假設(shè)把1molN2和3molH2放在體積為V的密閉容器①中進行反應(yīng)，2molN2和6molH2放在體積為2V的密閉容器②中進行反應(yīng)，則兩容器中N2和H2的轉(zhuǎn)化率分別相等，反應(yīng)放出的熱量②是①的2倍；若把容器②加壓使其體積變?yōu)閂，則平衡向生成NH3的方向移動，N2的轉(zhuǎn)化率增大，反應(yīng)放出的熱量增加，因此Q2＞2Q1；由于N2與H2的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，因此Q2小于2molN2完全反應(yīng)放出的熱量184kJ，因此D正確．答案D7．瑞典ASES公司設(shè)計的曾用于驅(qū)動潛艇的液氨—液氧燃料電池示意圖如右圖，有關(guān)說法正確的是 ()A．電池工作時，Na＋向正極移動B．電子由電極2經(jīng)外電路流向電極1C．電池總反應(yīng)為4NH3＋3O2=2N2＋6H2OD．電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2O解析電極1的變化是NH3→N2，電極反應(yīng)是2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，電極2的電極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－=4OH－，總反應(yīng)式是4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，Na＋向電極2移動，電子由電極1經(jīng)外電路流向電極2。答案AC8.右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上進展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是 ()A．放電時正極反應(yīng)為：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－B．電池的電解液可為KOH溶液C．充電時負極反應(yīng)為：MH＋OH－→H2O＋M＋e－D．MH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高解析A項，依據(jù)題意可確定該電池的總反應(yīng)為MH＋NiOOH=M＋Ni(OH)2，MH中M、H均為0價，MH作負極材料，而NiOOH為正極材料，負極反應(yīng)式為MH－e－＋OH－=M＋H2O，正極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，正確；B項，電極材料MH和NiOOH及其反應(yīng)產(chǎn)物在堿性溶液中均能穩(wěn)定存在，故電解液可為KOH溶液，正確；C項，依據(jù)負極電極反應(yīng)式可推知充電時陰極的電極反應(yīng)式為M＋e－＋H2O=MH＋OH－，錯誤；D項，MH中氫密度越大，單位體積的電極材料放出電量越多，電池的能量密度越高，正確。答案C9．豐田PRIUS汽車接受Ni－MH電池作為車載電源，Ni－MH電池的充放電原理如圖所示，下列說法正確的是 ()A．放電時負極反應(yīng)式為M＋H2O＋e－=MH＋OH－B．充電時陽極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OC．放電時正極四周溶液的酸性增加D．充電時陰極上M轉(zhuǎn)化為M＋解析放電時負極反應(yīng)式為MH＋OH－－e－=M＋H2O，A錯；充電時陽極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，B對；放電時正極反應(yīng)式為NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，正極四周溶液的酸性減弱，C錯；充電時陰極反應(yīng)式為M＋H2O＋e－=MH＋OH－，D錯。答案B10．青奧會期間，南京新能源汽車上有一種質(zhì)子交換膜燃料電池，其工作原理如圖所示，下列敘述正確的是 ()A．通入氧氣的電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．通入氫氣的電極為負極C．總反應(yīng)式為O2＋2H2eq\o(=,\s\up7(點燃))2H2OD．正極的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O解析質(zhì)子交換膜燃料電池中，H2充入負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2－2e－=2H＋；O2充入正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O；燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，總反應(yīng)式不能寫“點燃”條件。答案BD11．鈉－氯化鎳蓄電池是一種新型的電動汽車蓄電池，其正極MCl2中的M代表Ni、Fe、Ca、Cr、Mn、Cu等一系列金屬，其中NiCl2的效果最好。而負極的活性物質(zhì)是液態(tài)金屬鈉。正、負極活性物質(zhì)被一種只允許Na＋遷移的β－Al2O3固體電解質(zhì)陶瓷管分隔，由于正極是固態(tài)多孔金屬氧化物，所以還需要添加NaAlCl4熔融鹽在正極處作其次電解質(zhì)，在正、負極之間傳導(dǎo)鈉離子。下列有關(guān)鈉－氯化鎳蓄電池的說法錯誤的是 ()A．電池放電時的總反應(yīng)為2Na＋NiCl2=Ni＋2NaClB．充電時陽極的電極反應(yīng)為Na＋＋e－=NaC．放電時正極的電極反應(yīng)為Ni2＋＋2e－=NiD．該電池被稱為綠色電池，最大緣由是從廢棄電池中可以便利地回收較純的鎳，其他產(chǎn)物對環(huán)境沒有污染解析由題意知，該電池反應(yīng)為2Na＋NiCl2=Ni＋2NaCl，故A、C、D項正確；充電時陽極反應(yīng)為Ni－2e－=Ni2＋，B項不正確。答案B12．磷酸燃料電池是目前較為成熟的燃料電池，其基本組成和反應(yīng)原理如下：下列說法不正確的是 ()A．在改質(zhì)器中主要發(fā)生的反應(yīng)為CxHy＋xH2Oeq\o(→,\s\up7(800℃))xCO＋(x＋eq\f(y,2))H2B．溫度越高，觸媒層的催化活性越強C．負極排出的氣體主要是CO2D．該電池正極的電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析由題圖可知，CxHy和H2O通過改質(zhì)器后，生成CO和H2，A正確；觸媒在合適溫度下活性最強，高于或低于合適溫度，催化活性都會降低或消逝，B錯誤；由圖看出C項正確，在磷酸介質(zhì)中不行能生成OH－，D錯誤。答案BD13．Harbermann等設(shè)計出利用Desulfovibriodesulfurcan菌種生成的硫化物作為介體的微生物燃料電池，電池內(nèi)部有質(zhì)子通過，該系統(tǒng)不經(jīng)任何維護可連續(xù)運行5年。該電池的負極反應(yīng)式為S2－＋4H2O－8e－=SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋。有關(guān)該電池的下列說法中正確的是 ()A．若有1.12L氧氣參與反應(yīng)，則有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移B．質(zhì)子由正極移向負極C．該電池的總反應(yīng)為S2－＋2O2=SOeq\o\al(2－,4)D．正極的電極反應(yīng)為2O2＋8e－＋4H2O=8OH－解析A項沒有注明標準狀況，錯誤；質(zhì)子應(yīng)由負極移向正極，B錯誤；正極的電極反應(yīng)式為2O2＋8H＋＋8e－=4H2O，D錯誤。答案C14．某種新型質(zhì)子交換膜二甲醚燃料電池的工作原理如圖所示，該電池具有較高的平安性，電池總反應(yīng)式為CH3OCH3＋3O2=2CO2＋3H2O。下列說法不正確的是 ()A．a(chǎn)極為電池的正極B．電池工作時電流由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡到a極C．電池正極的電極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－=2H2OD．電池工作時，1mol二甲醚被氧化時有6mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移解析由電池總反應(yīng)式可知，二甲醚發(fā)生氧化反應(yīng)，為負極反應(yīng)物，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，為正極反應(yīng)物，所以a為負極，b為正極，A項不正確；工作時，電子由a極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡到b極，電流則由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡到a極，B項正確；負極反應(yīng)式為CH3OCH3－12e－＋3H2O=2CO2＋12H＋，正極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－=2H2O，C項正確；電池工作時，1mol二甲醚被氧化的同時有12mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，D項不正確。答案AD[對點回扣]1．反應(yīng)熱ΔH的基本計算公式(1)ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量。(2)ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能之和－生成物的總鍵能之和。(3)ΔH＝正反應(yīng)活化能－逆反應(yīng)活化能兩點說明：①莫把反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系和反應(yīng)熱與物質(zhì)的總能量的關(guān)系相混淆。②精確?????把握反應(yīng)前后分子中的化學鍵的數(shù)目。2．利用蓋斯定律書寫熱化學方程式的步驟：3．“ΔH”與反應(yīng)的“可逆性”可逆反應(yīng)的ΔH表示反應(yīng)完全進行到底時反應(yīng)的熱量變化，與反應(yīng)是否可逆無關(guān)。如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。表示在298K時，1molN2(g)和3molH2(g)完全反應(yīng)生成2molNH3(g)時放出92.4kJ的熱量。但實際上1molN2(g)和3molH2(g)充分反應(yīng)，不行能生成2molNH3(g)，故實際反應(yīng)放出的熱量確定小于92.4kJ。4．應(yīng)用蓋斯定律計算反應(yīng)熱時應(yīng)留意的六個問題。(1)首先要明確所求反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，各物質(zhì)化學計量數(shù)；推斷該反應(yīng)是吸熱還是放熱；(2)不同途徑對應(yīng)的最終結(jié)果應(yīng)一樣；(3)疊加各反應(yīng)式時，有的反應(yīng)要逆向?qū)?，ΔH符號也相反，有的反應(yīng)式要擴大或減小倍數(shù)，ΔH也要相應(yīng)擴大或減小相同倍數(shù)；(4)留意各分步反應(yīng)的ΔH的正負；(5)比較反應(yīng)熱大小時，應(yīng)把ΔH的“＋”、“－”號和數(shù)值作為一個整體進行比較；(6)不要忽視弱電解質(zhì)的電離、水解反應(yīng)吸熱，濃硫酸的稀釋、氫氧化鈉固體的溶解放熱，都對反應(yīng)熱有影響。5．原電池的四個判定角度①觀看電極——兩極為導(dǎo)體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)；②觀看溶液——兩極插入溶