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届高考化学考点36键能与反应热的关系必刷题
考点三十六键能与反应热的关系
1.如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化,下列说法错误的是
A.该反应的热化学方程式为:
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180kJ·mol﹣1
B.1molN2(l)和NA个O2(l)反应生成2molNO(g)时,吸收的能量为180kJ
C.1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量
D.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合不能直接生成NO(g)
【答案】B
2.白磷会对人体造成严重的烧伤,白磷(P4)分子结构如下。
下列说法不正确的是()
A.已知P4(白磷,s)+3O2(g)===2P2O3(s)ΔH=-QkJ·mol-1,则白磷的燃烧热为QkJ·mol-1
B.白磷着火点低,在空气中可自燃
C.白磷、红磷互为同素异形体
D.31g白磷中,含P—P键1.5mol
【答案】A
【解析】A.磷的燃烧热是指生成稳定的化合物五氧化二磷时放出的热量,故错误;B.白磷的着火点为40℃,所以在空气中能够自燃,故正确;C.白磷和红磷是有同种元素组成的不同单质,互为同素异形体,故正确;D.1mol白磷含有6mol共价键、4mol磷原子,1mol磷原子平均1.5molP-P键,31克白磷有1mol磷原子,故正确。
故选A。
3.已知1gH2完全燃烧生成水蒸气放出热量121kJ,且O2中1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ,水蒸气中形成1molH—O键时放出热量463kJ,则H2中1molH—H键断裂时吸收的热量为()
A.920kJB.557kJC.488kJD.436kJ
【答案】D
【解析】已知1gH2完全燃烧生成水蒸气放出热量121kJ,则2mol氢气的燃烧热为484kJ,根据H=反应物的键能和-生成物的键能和,设H2中1molH—H键断裂时吸收的热量为xkJ,可得2x+496-4×463=-484,解x=463kJ。
4.已知1gH2完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ,且O2中1molO=O键完全断裂时吸收热量496kJ,水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ,则H2中1molH—H键断裂时吸收热量为()
A.920kJB.557kJC.188kJD.436kJ
【答案】D
5.已知:
P4(s)+6Cl2(g)=4PCl3(g)ΔH=akJ·mol-1,P4(s)+10Cl2(g)=4PCl5(g)ΔH=bkJ·mol-1。
P4具有正四面体结构,PCl5中P-Cl键的键能为ckJ·mol-1,PCl3中P-Cl键的键能为1.2ckJ·mol-1。
下列叙述正确的是
A.P-P键的键能大于P-Cl键的键能
B.Cl-Cl键的键能
kJ·mol-1
C.可求Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(s)的反应热ΔH
D.P-P键的键能为
kJ·mol-1
【答案】B
【解析】A项,原子半径:
r(P)>r(Cl),P—P键的键长大于P—Cl键的键长,P—P键的键能小于P—Cl键的键能,A项错误;B项,根据ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则akJ/mol=6E(P—P)+6E(Cl—Cl)-12×1.2ckJ/mol,bkJ/mol=6E(P—P)+10E(Cl—Cl)-20×ckJ/mol,联立两式解得E(P—P)=
kJ/mol,E(Cl—Cl)=
kJ/mol,B项正确;C项,将反应编号,P4(s)+6Cl2(g)=4PCl3(g)ΔH=akJ·mol-1(①式),P4(s)+10Cl2(g)=4PCl5(g)ΔH=bkJ·mol-1(②式),应用盖斯定律,将(②式-①式)÷4得Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g)ΔH=
kJ/mol,但PCl5(g)=PCl5(s)的ΔH未知,无法求出Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(s)的ΔH,C项错误;D项,根据B项所求,P—P键的键能为
kJ/mol,D项错误;答案选B。
6.白磷与氧气可发生如下反应:
P4+5O2=P4O10已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:
P—PakJ·mol-1、P—ObkJ·mol-1、P=OckJ·mol-1、O=OdkJ·mol-1。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是()
A.(4c+12b-6a-5d)kJ·mol-1B.(6a+5d-4c-12b)kJ·mol-1
C.(4c+12b-4a-5d)kJ·mol-1D.(4c+5d-4a-12b)kJ·mol-1
【答案】B
7.罗马大学FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子,N4分子结构如图所示(与白磷P4相似)。
已知断裂1molN—N键吸收167kJ热量,生成1molN≡N键放出942kJ热量。
由此判断下列说法正确的是
A.N4属于一种新型的化合物,分子内存在共价键
B.N4与N2互为同位素,化学性质相似,物理性质不同
C.N4沸点比P4(白磷)高
D.1molN4气体转变为N2将放出882kJ热量
【答案】D
【解析】A、N4是一种只由N元素组成的纯净物,为单质,故A错误;B、N4与N2是同种元素形成的不同单质,是同素异形体,故B错误;C、N4和P4都是分子晶体,并且结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高,所以白磷的沸点高,故C错误;D、1molN4气体中含有6molN-N键,可生成2molN2,形成2molN≡N键,则1molN4气体转变为N2化学键断裂吸收的热量为6×167kJ=1002kJ,形成化学键放出的热量为1884kJ,所以反应放热,放出的热量为1884kJ-1002kJ=882kJ,故应为放出882kJ热量,故D正确。
8.反应H2+Cl2=2HCl(△H<0)的机理包含:
①Cl2→2Cl(慢)②H2+Cl→HCl+H(快)③Cl2+H→HCl+Cl(快)等.下列说法正确的是()
A.断开1molH﹣H键需要的能量小于断开1molCl﹣Cl键需要的能量
B.反应在光照和加热条件下的△H不同
C.反应①的活化能小于反应②的活化能
D.已知反应②的△H>0,则反应③的△H一定小于0
【答案】D
9.下图为H2与O2反应生成H2O(g)的能量变化示意图,下列有关叙述不正确的是
A.1molH2分子断键需要吸收436kJ的能量
B.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ/mol
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.形成化学键释放的总能量比断裂化学键吸收的总能量小
【答案】D
【解析】A.根据示意图可知1molH2分子断键需要吸收436kJ的能量,A正确;B.反应热等于断键吸收的能量和形成化学键放出的能量的差值,因此H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)的反应热ΔH=436kJ/mol+1/2×498kJ/mol-2×463.4kJ/mol=-241.8kJ/mol,B正确;C.反应是放热反应,则反应物的总能量高于生成物的总能量,C正确;D.反应是放热反应,则形成化学键释放的总能量比断裂化学键吸收的总能量大,D错误。
10.由下表提供数据及相关物质结构知识,反应1:
SiCl4(g)+2H2(g)=Si(g)+4HCl(g),反应2:
Si(g)+O2(g)=SiO2(g),则反应1和反应2的反应热为
硅的晶体结构
化学键
Si-Cl
H-H
Si-Si
H-Cl
O=O
Si-O
键能kJ/mol)
360
436
176
431
498
460
A.+236kJ/mol,-990kJ/molB.-116kJ/mol,-990kJ/mol
C.-116kJ/mol,-70kJ/molD.+236kJ/mol,-70kJ/mol
【答案】A
11.科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子,其结构为正四面体(如图所示),与白磷分子相似。
已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量,断裂1molN≡N键吸收941kJ热量,则
A.1molN4气体转化为N2时要吸收217kJ能量B.N4是N2的同位素
C.1molN4气体转化为N2时要放出724kJ能量D.N4是一种新型化合物
【答案】C
12.已知H-H键键能为436kJ/mol,H-N键键能为391kJ/mol,根据化学方程式:
N2+3H2
2NH3,反应1molN2时放出92.4kJ的热量,则N≡N键键能是()
A.431kJ/molB.869kJ/molC.649kJ/molD.945.6kJ/mol
【答案】D
【解析】令N≡N的键能为x,反应1molN2时放出92.4kJ的热量,则有N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1。
反应热△H=反应物的总键能-生成物的总键能,故x+3×436kJ•mol-1-2×3×391kJ•mol-1=-92.4kJ•mol-1,解得x=945.6kJ•mol-1。
13.
(1)乙醇常被用做饮料的添加剂,在一定的条件下能被氧化为乙醛,乙醇氧化为乙醛的反应方程式为________________;乙醇_________(“能”或“不能”)使酸性KMnO4溶液褪色;已知常温下,2.3g乙醇和一定量的氧气混合后点燃,恰好完全燃烧,放出68.35kJ热量,则该反应的热化学方程式为_______________________。
(2)已知:
化学键
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
键能/kJ·mol-1
360
436
431
176
且硅晶体中每个硅原子和其他4个硅原子形成4个共价键,工业上制取高纯硅的反应方程式为:
SiCl4(g)+2H2(g)
Si(s)+4HCl(g),该反应的反应热为________kJ·mol-1。
(3)已知水的比热容为4.18×10-3kJ·g-1·oC-1。
10g硫黄在O2中完全燃烧生成气态SO2,放出的热量能使500gH2O的温度由18℃升至62.4℃,则硫黄的燃烧热为_____________,热化学方程式为__________________________。
【答案】2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O能C2H5OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1367kJ•mol-1+236297kJ•mol-1S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-297kJ•mol-1
14.由化学能产生的能量是目前人类使用的主要能源。
请回答下列问题:
(1)N2和O2在一定条件下反应生成NO2的热化学方程式为:
1/2N2(g)+O2(g)====NO2(g)ΔH=+34kJ·mol-1。
该反应为________(“放热”“吸热”)反应。
(2)化学反应中的能量变化源自于化学反应中化学键变化时产生的能量变化。
下表为一些化学键的键能:
化学键
键能(kJ·mol-1)
化学键
键能(kJ·mol-1)
N≡N
942
H—O
460
N—H
391
O==O
499
H—H
437
①写出N2和H2反应合成氨的热化学方程式________________________。
②已知:
1molH2O(g)转化为1molH2O(l)时放出44.0kJ的热量。
计算1gH2完全燃烧时放出的热量______________。
H2O(g)的稳定性___________(“大于”“小于”)H2O(l)。
(3)写出NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式________________。
【答案】吸热N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-93kJ•mol-1138.75kJ小于4NH3(g)+7O2(g)==4NO2(g)+6H2O(g)ΔH=-1079kJ·mol-1
15.工业合成氨反应:
N2+3H2
2NH3是一个放热的可逆反应,反应条件是高温、高压,并且需要合适的催化剂。
已知形成1molH-H键、1molN-H键、1molN≡N键放出能量分别为436kJ、391kJ、946kJ。
则:
(1)若1molN2完全反应生成NH3可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ。
(2)如果将1molN2和3molH2混合,使其充分反应,放出的热量总小于上述数值,其原因是____________。
(3)实验室模拟工业合成氨时,在容积为2L的密闭容器内,反应经过10min后,生成10molNH3,则用N2表示的化学反应速率为________mol·L-1·min-1。
(4)一定条件下,当合成氨的反应达到化学平衡时,下列说法正确的是________。
a.正反应速率和逆反应速率相等
b.正反应速率最大,逆反应速率为0
c.N2的转化率达到最大值
d.N2和H2的浓度相等
e.N2、H2和NH3的体积分数相等
f.反应达到最大限度
【答案】放出92该反应是可逆反应,1molN2和3molH2不能完全反应,因此放出能量总是小于92kJ0.25acf
16.
(1)肼(N2H4)可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:
2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g)ΔH1=-1048.9kJ/mol
N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534.2kJ/mol
则N2(g)+2O2(g)===N2O4(l)ΔH3=_________kJ/mol
(2)化学反应中放出的热能(焓变,ΔH)与反应物和生成物在反应过程中断键和形成新键过程中吸收和放出能量的大小有关。
已知:
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)ΔH=-185kJ/mol,断裂1molH—H键吸收的能量为436kJ,断裂1molCl—Cl键吸收的能量为247kJ,则形成1molH—Cl键放出的能量为________kJ。
(3).根据以下三个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(l)ΔH=-Q1kJ/mol,
2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(l)ΔH=-Q2kJ/mol,
2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(g)ΔH=-Q3kJ/mol。
判断Q1、Q2、Q3三者大小关系_______>________>_______
【答案】-19.5434kJQ1Q2Q3
17.完成以下问题:
(1)下列反应中,属于吸热反应的是______________(填数字序号)。
①煅烧石灰石制生石灰②燃烧木炭取暖③酸碱中和反应
④铝粉与氧化铁粉末在高温下反应⑤生石灰与水作用制熟石灰⑥食物因氧化而腐败
(2)在一定条件下N2与H2反应生成NH3,请回答:
①若反应物的总能量为E1,生成物的总能最为E2,且E1>E2,则该反应为____(“吸热”或“放热”)反应。
②已知断开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),若1molN2完全反应生成NH3会放出________kJ的热量。
(3)相对分子质量为72的烷烃的分子式为______________。
(4)有机物的结构可用“键线式”表示,如:
CH3CH=CHCH3可简写为
。
可简写为
。
玫瑰的香味物质中包含苧烯,苧烯的键线式如图
,苧烯的分子式为___________。
【答案】①放热-92kJC5H12C10H16
【解析】
(1)①煅烧石灰石制生石灰是吸热反应;②燃烧木炭取暖是放热反应;③酸碱中和反应是放热反应;④铝粉与氧化铁粉末在高温下发生铝热反应是放热反应;⑤生石灰与水作用制熟石灰是放热反应;⑥食物因氧化而腐败的放热反应。
则属于吸热反应的是①;
(2)①若反应物的总能量为E1,生成物的总能最为E2,且E1>E2,这说明反应物的总能量高于生成物的总能量,因此该反应为放热反应。
②已知断开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的反应热△H=(946+3×436-2×3×391)kJ/mol=-92kJ/mol,因此1molN2完全反应生成NH3会放出92kJ的热量。
(3)烷烃的通式是CnH2n+2,相对分子质量为72的烷烃,则14n+2=72,解得n=5,所以分子式为C5H12。
(4)苧烯的键线式如图
,则苧烯的分子式为C10H16。
18.依据叙述,写出下列反应的热化学方程式:
(1)若适量的N2和O2完全反应,每生成23gNO2需要吸收16.95kJ热量。
其热化学方程式为________。
(2)用NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650kJ的热量。
其热化学方程式为______________________________。
(3)已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________________________________。
【答案】N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+67.8kJ·mol-1C2H2(g)+
O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1300kJ·mol-1N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1
19.白磷、红磷是磷的两种同素异形体,在空气中燃烧得到磷的氧化物,空气不足时生成P4O6,空气充足时生成P4O10。
(1)已知298K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为P4(白磷,s)+5O2(g)===P4O10(s)ΔH1=-2983.2kJ·mol-1,P(红磷,s)+5/4O2(g)===1/4P4O10(s)ΔH2=-738.5kJ·mol-1。
则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为_____________。
(2)已知298K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4(白磷,s)+3O2(g)===P4O6(s)
ΔH=-1638kJ·mol-1。
在某密闭容器中加入62g白磷和50.4L氧气(标准状况),控制条件使之恰好完全反应。
则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为__________,反应过程中放出的热量为__________。
(3)已知白磷和PCl3的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能(kJ·mol-1):
P—P198,Cl—Cl243,P—Cl331。
则反应P4(白磷,s)+6Cl2(g)===4PCl3(s)的反应热ΔH=______________。
【答案】P4(白磷,s)===4P(红磷,s)ΔH=-29.2kJ·mol-13∶11323.45kJ-1326kJ·mol-1
20.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25℃、101kPa下,1g液态乙醇燃烧生成CO2和液态水时放热29.7kJ。
则表示乙醇燃烧热的热化学方程式为_____________________________。
(2)已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为____________________________。
(3)①P4(白磷,s)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH=-2983.2kJ/mol②P(红磷,s)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)ΔH=-738.5kJ/mol,则白磷转化为红磷的热化学方程式为___________________。
相同状况下,能量较低的是_____________。
(4)③C(s)+
O2(g)=CO(g)ΔH=-110.5kJ·mol-1,④C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1,则燃烧36gC(s)生成CO2,放出的热量为____。
写出CO燃烧的热化学方程式__________。
【答案】C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=–1366.2kJ·mol-1N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1P4(白磷,s)=4P(红磷,s)ΔH=-29.2kJ/mol红磷1180.5kJCO(g)+
O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1
21.某些化学键的键能如下表所示(单位kJ·mol-1):
H-H
Br-Br
I-I
Cl-Cl
H-Cl
H-I
H-Br
键能
436.0
193.7
152.7
242.7
431.8
298.7
366
(1)1molH2在2molCl2中燃烧,放出的热量为_______________kJ。
(2)在一定条件下,1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到少的是________。
A.Cl2>Br2>I2B.I2>Br2>Cl2
预测1molH2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热________________(填“多”或“少”)。
【答案】184.9A多
【解析】
(1)1molH2在2molCl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2都是1mol,生成2molHCl.放出热量:
431.8kJ·mol-1×2mol-436.0kJ·mol-1×1mol-242.7kJ·mol-1×1mol=184.9kJ;
(2)在一定条件下,1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量分别是184.9kJ、2×366kJ-(436.0kJ+193.7kJ)=102.3kJ、2×298.7kJ-(436.0kJ+152.7kJ)=8.7KJ,由多到少的是Cl2>Br2>I2,由于F-F键能比Cl-Cl键键能大,由1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到少的顺序可知1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热多,故答案为:
A;多。
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