2.选修4化学反应 与能量图像专题

1 （二）能量图像专题训练

1．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如下图所示，则下列说法中正确的是( )

A．该反应是吸热反应

B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键时能放出x kJ的能量

C．断裂2 mol A—B键时需要吸收y kJ的能量

D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量

2．已知：①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝＋180 kJ·mol－1②N2(g)＋3H2(g)⇌22NH3(g) ΔH2＝－92.4 kJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1

下列说法正确的是( )

A．反应②中的能量变化如图所示，则ΔH2＝E1－E3

B．H2的燃烧热为241.8 kJ·mol－1

C．由反应②知在温度一定的条件下，在恒容密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，反应后放出的热量为Q1 kJ，若通入2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ，则184.8>Q2>2Q1

D．氨的催化氧化反应为4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝＋906 kJ·mol－1

3．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化图如下图所示。下列说法正确的是( )

A．S(s，单斜)===S(s，正交) ΔH＝＋0.33 kJ·mol－1

B．正交硫比单斜硫稳定

C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高

D．①表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ

4．如图所示，下列说法不正确的是( )

A．反应过程(1)的热化学方程式为 A2 (g)＋ 2 B2(g)===C(g) ΔH1＝－Q kJ·mol－1

B．反应过程(2)的热化学方程式为C(g)===A2(g)＋B2(g) ΔH2＝＋Q1 kJ·mol－1

C．Q与Q1的关系：Q>Q1

D．ΔH2>ΔH1

5．图像法是研究化学反应的焓变的一种常用方法。已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化曲线如图所示，则下列叙述中正确的是( )

A．每生成2 mol AB时吸收b kJ 能量

B．该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1

C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D．断裂1 mol A—A和1 mol B—B键时放出a kJ能量

6．臭氧层中氧分解历程如图所示，下列说法正确的是( )

A．催化反应①②均为放热反应

B．催化剂不能改变该反应的焓变

C．ClO是该反应的催化剂

D．在该反应过程中没有化学键的断裂与生成

7.肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942、O===O为500、N—N为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )

A.194 B.391 C.516 D.658

8.根据图示回答问题：

(1)化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是

(填字母)。

A.N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1

B.N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1

C.12N2(g)＋32H2(g)===NH3(l) ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1

D.12N2(g)＋32H2(g)===NH3(g) ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1 3 (2)如图是N2和H2反应生成2 mol NH3过程中能量变化的示意图，请计算每生成1 mol NH3放出的热量为

。

(3)2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。

已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH＝－99 kJ·mol－1。

①图中A、C分别表示 、 ，E的大小对该反应的反应热有无影响？ 。

②图中ΔH＝ kJ·mol－1。

9.(1)已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示：

若已知硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为 。

(2)下表是部分化学键的键能数据：

化学键 P—P P—O O==O P==O

键能/kJ·mol－1 198 360 498 x

①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol－1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如图所示，则上表中x＝ 。

②0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为 kJ。

10.．金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。 4

(1)在通常状况下，金刚石和石墨相比较，____________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热为________________。

(2)12 g石墨在一定量的空气中燃烧，生成气体36 g，该过程放出的热量为____________。

11.NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3，如下图所示。

Ⅲ中，降低温度，将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸。

(1)已知：2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH1

2NO2(g)⇌N2O4(l) ΔH2

下列能量变化示意图中，正确的是________(填字母)。

(2)N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_________________________________________

5 答案解析

1．C 2．C [反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量，因此ΔH2＝E1－E2，A错误；氢气的燃烧热为101 kPa条件下，1 mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量，B错误；合成氨的反应为可逆反应，压强增大平衡向正反应方向移动，因此Q2>2Q1,92.4 kJ·mol－1为生成2 mol氨气时放出的热量，可逆反应不能进行到底，因此92.4×2>Q2，C正确；由盖斯定律可知，①×2－②×2＋③×3得：4NH3(g)＋5O2(g) ===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－906 kJ·mol－1，D错误。]

3．B [根据盖斯定律，得：S(s，单斜) ===S(s，正交) ΔH＝－0.33 kJ·mol－1，可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，故A项错误、B项正确；相同物质的量的正交硫应该比单斜硫所含有的能量低，C项错误；①表示断裂1 mol S(s，单斜)和1 mol

O2(g)中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D项错误。]

4．C [Q与Q1的关系应为Q＝Q1。]

5．B [依据图像分析判断1 mol A2和1 mol B2反应生成2 mol AB，吸收(a－b) kJ能量，A错误；ΔH＝反应物能量总和－生成物能量总和，反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1，B正确；反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；断裂键时要吸收能量，D错误。]

6．B [反应①是对应活化能为E1的反应，由图知该反应的反应物总能量低于生成物总能量，即①为吸热反应，同理知②为放热反应，A错误；催化剂只能改变化学反应速率，B正确；ClO是中间产物，Cl是催化剂，C错误；任何化学反应都是旧键断裂与新键形成的过程，D错误。]

7.答案 BΔH1表示1 mol N2H4(g)和1 mol O2(g)完全反应生成1 mol N2(g)和2 mol H2O(g)的焓变，该反应为放热反应；ΔH2表示2 mol N(g)、4 mol H(g)和2 mol O(g)形成1 molNN和4 mol

H—O键的焓变，该过程放出能量；ΔH3表示断开4 mol N—H键、1 mol N—N键和1 mol O===O

键得到2 mol N(g)、4 mol H(g)和2 mol O(g)的焓变，该过程吸收能量。因此ΔH1＝ΔH3－(－ΔH2)，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－534 kJ·mol－1－(－2 752 kJ·mol－1)＝＋2 218 kJ·mol－1，断裂1 mol

N—H键所需8.答案 (1)A (2)46.1 kJ (3)①反应物总能量 生成物总能量 无影响 ②－198

解析 (1)由图可以看出，12mol N2(g)和32 mol H2(g)的化学键断裂吸收的能量为a kJ，形成1 mol

NH3(g)放出的能量为b kJ，所以12N2(g)＋32H2(g)===NH3(g) ΔH＝(a－b)kJ·mol－1，而1 mol 的 6 NH3(g)转化为1 mol 的NH3(l)放出的热量为c kJ，所以有：12N2(g)＋32H2(g)===NH3(l) ΔH＝(a－b－c)kJ·mol－1，即：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1。

(2)由题图可知生成2 mol NH3放出热量为427.2 kJ－335 kJ＝92.2 kJ，则生成1 mol NH3放出热量为46.1 kJ。

(3)①由图示可知，A表示反应物总能量，C表示生成物总能量，E值不影响A、C的能量值。故能量E的大小对该反应的反应热无影响。②ΔH对应2 mol SO2(g)转化为2 mol SO3(g)的焓变，其值为2×(－99 kJ·mol－1)＝－198 kJ·mol－1。

9.答案 (1)(2d－a－e) kJ·mol－1 (2)①585 ②819 (1)设硫硫键的键能为x kJ·mol－1，则：－a kJ·mol－1＝18×8×x kJ·mol－1＋e kJ·mol－1－2d kJ·mol－1，x＝(2d－a－e) kJ·mol－1。

(2)①由题意可知P4＋5O2===P4O10 ΔH＝－2 982 kJ·mol－1。根据图示知，1 mol P4含有6 mol

P—P键，1 mol P4O10含12 mol P—O键和4 mol P===O键，根据键能与反应热关系，反应热等于反应物总键能与生成物总键能之差，断裂1 mol共价键吸收的能量与生成1 mol该共价键放出的能量数值相等。有198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×5－360 kJ·mol－1×12－4x＝－2 982

kJ·mol－1，x＝585 kJ·mol－1。②P4＋3O2===P4O6,1 mol P4O6含有12 mol P—O键，反应热为ΔH＝198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×3－360 kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1,0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1 638 kJ·mol－1×0.5 mol＝819 kJ。的能量＝(2 218 kJ－500 kJ－154 kJ)×14＝391 kJ