专题课后练习(十八) 化学反应与能量变化
1.现代生产氨的工业方法是以天然气、水煤气、石油气中的氢与空气中的氮进行氨的直接合成,需要高温高压条件并且要消耗大量的天然气等燃料。研究人员开发出一种新的电化学技术,他们在由氮气和水构成的原型太阳能电池内,实现常温常压下生产氨。下列有关说法不正确的是( )
A.两种固氮方法,前者副产品为CO2,后者无副产品 B.新的制氨方法可以降低能耗,减少温室气体的排放 C.新的制氨方法是将太阳能转化为电能再转化为化学能 D.氮气极稳定,两种方法都需要催化剂以降低活化能
【参考答案】: A [试题解析]: 将游离态的氮转化为化合态的氮的反应叫作氮的固定。题中两种方法可以分别表示为CxHy＋H2O―→CO2＋H2、N2＋H2―→NH3,N2＋H2O―→NH3＋O2,前者副产品为CO2,后者副产品为O2,A错误；新的制氨方法不需要高温高压,且可利用太阳能,故可以降低能耗,减少温室气体的排放,B正确；新的制氨方法是将太阳能转化为电能再转化为化学能,C正确；两种方法的正反应的活化能都较高,需寻找高效催化剂以降低活化能,D正确。
2.(2020四川攀枝花统考)我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH<0,在低温下获得高转化率与高反应速率。反应过程示意图如下：
下列说法正确的是( )
A.图示显示：起始时的2个H2O都参与了反应过程 B.过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程 C.过程Ⅲ只生成了极性共价键
D.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
【参考答案】: A [试题解析]: 本题考查化学反应中水煤气变换反应中的能量变化,以及催化剂的催化机理。根据反应过程示意图,起始时的2个H2O分别在过程Ⅰ、过程Ⅱ中发生化学键的断裂,因此起始时的2个H2O都参与了反应过程,A项正确；根据反应过程示意图,过程Ⅰ、Ⅱ都发生了水分子中H—O键的断裂,化学键断裂为吸热过程,B项错误；过程Ⅲ中生成了H2,H2中的化学键为非极性共价键,C项错误；催化剂能改变反应的活化能,不能改变反应的ΔH,D项错误。
3.(2020山东潍坊期中)N2O和CO是环境污染性气体,可在催化条件下转化为无害气体,反应进程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.加入催化剂使反应的ΔH变小
B.该反应的热化学方程式为N2O(g)＋CO(g)===CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－226 kJ·mol－1
C.反应物的总键能大于生成物的总键能 D.该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能
【参考答案】: B [试题解析]: 对于特定化学反应,加入催化剂只是改变化学反应途径,不改变化学反应的反应热,A项错误；该反应的热化学方程式为N2O(g)＋CO(g)===CO2(g)＋N2(g) ΔH＝Ea1－Ea2＝(134－360)kJ·mol－1＝－226 kJ·mol－1,B项正确；该反应为放热反应,反应物的总键能小于生成物的总键能,C项错误；该反应正反应的活化能为134 kJ·mol－1,逆反应的活化能为360 kJ·mol－1,即该反应逆反应的活化能大于正反应的活化能,D项错误。
4.(2020山东德州期末)已知2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＝
－198 kJ/mol,在V2O5存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.ΔH＝E4－E3＋E2－E1
B.加入V2O5后反应经过两步完成,其中第一步决定反应速率 C.加入V2O5,ΔH不变,但反应速率改变
D.向密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,发生上述反应,反应达平衡时,反应放热198 kJ
【参考答案】: C [试题解析]: 根据图示可知,反应的焓变为吸收能量与放出能量的差值,ΔH＝E1－E2＋E3－E4,A项错误；多步反应的反应速率由慢反应决定,由题图可知,加入V2O5后第二步反应发生需要的能量高,反应速率慢,所以反应速率由第二步反应决定,B项错误；催化剂不能改变反应物、生成物的总能量,所以ΔH不变,但催化剂能改变反应途径,所以使用催化剂后反应速率改变,C项正确；该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,所以向密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,发生题述反应达平衡时,反应放出的热量小于198 kJ,D项错误。
5.(2020浙江慈溪六校联考)已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol－1；
②2H2(g)＋O2 (g)===2H2O(l) ΔH＝－b kJ·mol－1, ③部分化学键的键能数据如下表：
分子中的化学键 H—H O===O O—H
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