1、化學能與熱能(45分鐘100分)一、選擇題(此題包括9小題,每題6分,共54分) 1.(2021·十堰模擬)根據如下圖的反響判斷以下說法中錯誤的選項是()A.CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量B.該反響的焓變大于零C.該反響中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂,化學鍵斷裂吸收能量,化學鍵生成放出能量D.由該反響可推出但凡需要加熱才發生的反響均為吸熱反響【解析】選D。因為碳酸鈣受熱分解是吸熱反響,CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量,焓變大于零,A、B正確;在CaCO3中,Ca2+和C之間存在離子鍵,C中C與O之間存在共價鍵,故反響中有離子

2、鍵斷裂也有共價鍵斷裂,斷鍵吸收能量,成鍵放出能量,C正確;需要加熱才發生的反響不一定為吸熱反響,如碳的燃燒反響就是放熱反響,D錯誤。2.H2與ICl的反響分、兩步進行,其能量曲線如下圖,以下有關說法錯誤的選項是()A.反響、反響均為放熱反響B.反響、反響均為氧化復原反響C.反響比反響的速率慢,與相應正反響的活化能無關D.反響、反響的焓變之和為H=-218 kJ·mol-1【解析】選C。根據圖象可知,反響和反響中反響物總能量都大于生成物,那么反響、均為放熱反響,A正確;反響、中都存在元素化合價變化,所以反響、都是氧化復原反響,B正確;反響比反響的速率慢,說明反響中正反響的活化能較大,反

3、響中正反響的活化能較小,C錯誤;反響、反響總的能量變化為218 kJ,根據蓋斯定律可知,反響、反響的焓變之和為H=-218 kJ·mol-1,D正確。3.(2021·鹽城模擬)利用CO2和CH4重整可制合成氣(主要成分為CO、H2)。以下有關說法正確的選項是()CH4(g)C(s)+2H2(g)H1 =+75.0 kJ·mol-1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+ 41.0 kJ·mol-1CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)H3=-131.0 kJ·mol-1A.反響為放熱反響B.反響中化學能轉化為熱能C.反響使

4、用催化劑,H3減小D.反響CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的H4=+247 kJ·mol-1【解析】選D。反響H>0,都是吸熱反響,吸收的熱量轉變成物質的內能,即熱能轉變成化學能,A、B均錯誤;催化劑不能改變反響的焓變,C錯誤;利用蓋斯定律,D選項可以將三個反響 +-,那么H4=H1+H2-H3=75.0+41.0-(-131.0)=+247 (kJ·mol-1),D正確。4.X、Y、Z、W有如下圖的轉化關系,焓變:H=H1+H2,那么X、Y不可能是()A.C、COB.AlCl3、Al(OH)3C.Fe、Fe(NO3)2D.Na2O、Na2O2【解

5、析】選D。根據H=H1+H2分析X、Y、Z之間的轉化符合圖示即可。 ,A正確;,B正確;,C正確;Na2O、Na2O2不符合上述轉化關系,D錯誤。5.熱化學方程式:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-Q kJ·mol-1(Q>0)。以下說法正確的選項是()A.相同條件下,2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量B.將2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密閉容器中充分反響后,放出的熱量為Q kJC.假設使用催化劑,該反響的|H|減小D.如將一定量SO2(g)和O2(g)置于某密閉容器中充分反

6、響后放熱Q kJ,那么此過程中有2 mol SO2(g)被氧化【解析】選D。由于SO2和O2反響放熱,所以相同條件下,2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量,A項錯誤;SO2和O2的反響是可逆反響,將2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密閉容器中充分反響后,轉化掉的SO2小于2 mol ,放出的熱量小于Q kJ,B項錯誤;催化劑只改變活化能不改變H,C項錯誤。6.硫酸是根底化學工業的重要產品,以下為接觸法制硫酸的反響:4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)H=-3 412 kJ·

7、;mol-12SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196.6 kJ·mol-1SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)H=-130.3 kJ·mol-1以下說法正確的選項是()A.反響中使用催化劑越多釋放出的熱量越大B.反響中1 mol FeS2(s)參與反響放出的熱量為3 412 kJC.64 g SO2與1 mol O2在密閉容器中發生反響釋放出98.3 kJ熱量D.FeS2生成H2SO4的熱化學方程式可表示為2FeS2(s)+O2(g)+4H2O(l)Fe2O3(s)+4H2SO4(l)H=-2 620.4 kJ·mol-1【解析】選D。催化劑不影

8、響反響熱大小,A錯誤;反響中1 mol FeS2(s)參與反響放出的熱量為 kJ=853 kJ,B錯誤;由于反響屬于可逆反響,故1 mol SO2不能完全轉化為SO3,釋放出的熱量小于98.3 kJ,C錯誤;根據蓋斯定律,由×+2×+4×可得:2FeS2(s)+O2(g)+4H2O(l)Fe2O3(s)+4H2SO4(l)H=-2 620.4 kJ·mol-1,D正確。7.(2021·佳木斯模擬):NaHCO3在水溶液中水解的熱化學方程式為NaHCO3(aq)+H2O(l)H2CO3(aq)+NaOH(aq)H=a kJ·mol-1;

9、稀鹽酸和稀NaOH的中和熱為b kJ·mol-1。那么等物質的量的NaHCO3(aq)與稀鹽酸(aq)反響的H等于()A.(a+b) kJ·mol-1B.(a-b) kJ·mol-1C.-(a-b) kJ·mol-1D.-(a+b) kJ·mol-1【解析】選B。理解中和熱的特點,抓住蓋斯定律的原理。根據中和熱的定義,可以寫出:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-b kJ·mol-1;NaHCO3水解的離子方程式為HC(aq)+H2O(l)H2CO3(aq)+OH-(aq)H=a kJ·mol-1。由蓋斯定律可知,

10、所求反響可通過+得HC(aq)+H+(aq)H2CO3(aq)H=(a-b) kJ·mol-1,B項正確。【加固訓練】燃煤煙氣脫硫可用生物質熱解氣(主要成分:CO、CH4、H2)將SO2在一定條件下復原為單質硫。:C(s)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5 kJ·mol-1CO2(g)+C(s)2CO(g)H2=+172.5 kJ·mol-1S(s)+O2(g)SO2(g)H3=-296.0 kJ·mol-1那么反響2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)的H為()A.+270 kJ·mol-1B.+862 kJ·m

11、ol-1C.-270 kJ·mol-1D.-862 kJ·mol-1【解析】選C。根據蓋斯定律,由-可得,2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)H=H1-H2-H3=-393.5 kJ·mol-1-172.5 kJ·mol-1-(-296.0 kJ·mol-1)=-270 kJ·mol-1,此題選C。8.(2021·長春模擬)火箭燃料肼(H2NNH2)在燃燒過程中的能量變化如下圖。:化學鍵NNOONNOHNH斷開1 mol共價鍵所需的能量/kJ159498943460a以下判斷錯誤的選項是()A.表中的a=389

12、B.圖示中的H3=2 249 kJ·mol-1C.N2比O2穩定D.N2H4在氧氣中燃燒的熱化學方程式為N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-534 kJ·mol-1【解析】選A。H3=(498+159+4a)kJ·mol-1=(2 783-534)kJ·mol-1=2 249 kJ·mol-1,解得a=398,A錯誤、B正確;N2中鍵能大,因此比O2穩定,C正確;根據圖象可知N2H4在氧氣中燃燒的熱化學方程式為N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-534 kJ·mol-1,D正確。9.(能力挑

13、戰題):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H=+49.0 kJ·mol-1CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9 kJ·mol-1以下說法正確的選項是()A.由反響可計算CH3OH的燃燒熱B.反響中的能量變化可以如圖表示,且H=E1-E2C.可推知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-483.8 kJ·mol-1D.可推知CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)H<-192.9 kJ·mol-1【解析】選C。CH3OH的燃燒熱是1 mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態水時

14、放出的熱量,故由反響不能計算CH3OH的燃燒熱,A錯誤;反響是吸熱反響,生成物的總能量高于反響物的總能量,圖象不符,B錯誤;根據蓋斯定律,由(-)×2可推知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-483.8 kJ·mol-1,C正確;由于CH3OH(l)CH3OH(g)H>0,可推知CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)H>-192.9 kJ·mol-1,D錯誤。二、非選擇題(此題包括3小題,共46分)10.(14分)催化劑是化工技術的核心,絕大多數的化工生產均需采用催化工藝。(1)人們常用催化劑來選擇反響進行的方向。圖1所示為一定

15、條件下1 mol CH3OH與O2發生反響時,生成CO、CO2或HCHO的能量變化圖反響物O2(g)和生成物H2O(g)略去。在催化劑作用下,CH3OH與O2反響主要生成_(填“CO“CO2或“HCHO)。 2HCHO(g)+O2(g)2CO(g)+2H2O(g)H=_。 (2)反響A(g)+B(g)C(g)+D(g)過程中的能量變化如圖2所示,答復以下問題:該反響是_(填“吸熱或“放熱)反響。 在反響體系中參加催化劑,反響速率增大,E1和E2的變化:E1_(填“增大“減小或“不變,下同),E2_。 反響體系中參加催化劑對反響熱是否有影響?_,原因是_。

16、 【解析】(1)使用催化劑可以降低反響的活化能,活化能越低,普通分子越容易轉化成活化分子,反響越容易,反響速率越快,生成HCHO的活化能最低。根據圖可知2HCHO(g)+O2(g)2CO(g)+2H2O(g)中反響物能量高,生成物能量低,故該反響為放熱反響,然后依據圖中給出數據可得H=-(676-158-283)×2 kJ·mol-1=-470 kJ·mol-1。(2)反響物總能量高于生成物總能量,為放熱反響。反響體系中參加催化劑,降低反響所需的活化能,所以E1、E2均減小,但H不變。答案:(1)HCHO-470 kJ·mol-1(2)放熱減小

17、減小否反響物和生成物的能量差是不變的11.(15分)(2021·大連模擬)氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究特點。.:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)H=-115.6 kJ·mol-1H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H=-184 kJ·mol-1(1)H2與O2反響生成氣態水的熱化學方程式是  _。 (2)斷開1 mol HO鍵所需能量為_ kJ。 .:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=+206.2 kJ·mol-1CH4(g)+CO2(g)2CO(g

18、)+2H2(g) H=+247.4 kJ·mol-1又知CH4的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1。(1)利用上述條件寫出甲烷完全燃燒的熱化學方程式:_。 (2)以甲烷為原料制取氫氣是工業上常用的制氫方法,CH4(g)與H2O(g)反響生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為_。 (3)高溫下H2O可分解生成分子或原子。高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數與溫度的關系如下圖。圖中A、B表示的物質依次是_,等物質的量的A、H2化學能較低的物質是_。 【解析】.(1)根據蓋斯定律,由第一個熱化學方程式+第二個熱化學方程式×2可得2H

19、2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-115.6 kJ·mol-1-184 kJ·mol-1×2=-483.6 kJ·mol-1。(2)反響2H2(g)+O2(g)2H2O(g)發生過程中斷裂2 mol HH鍵和1 mol OO鍵,形成4 mol HO鍵,那么2E(HH)+E(OO)-4E(HO)=-483.6 kJ·mol-1,E(HO)= kJ·mol-1=462.9 kJ·mol-1,即斷開1 mol HO鍵所需能量為462.9 kJ。.(1)由CH4的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1可得甲烷完全燃燒的

20、熱化學方程式為:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ·mol-1。(2)根據蓋斯定律,由×2-即可得到CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165.0 kJ·mol-1。(3)觀察圖象信息知,高溫時水先分解生成H2、O2,然后兩種單質分子可繼續分解成氫原子、氧原子,由于氫原子比氧原子多,故A是氫原子,B是氧原子。氫氣分子分解成氫原子時需要吸收能量,故化學能較低的物質是氫氣分子。答案:.(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H=-483.6 kJ·mol-1(合理即可)(2)462.9.(

21、1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ·mol-1(2)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165.0 kJ·mol-1(3)H、O(或氫原子、氧原子)H212.(17分)(能力挑戰題)人類研究氫能源從未間斷過,而熱化學循環分解水制 H2是在水反響體系中參加一種中間物,經歷不同的反響階段,最終將水分解為H2和O2,這是一種節約能源、節省反響物料的技術,圖1是熱化學循環制氫氣的流程:(1)實驗測得,1 g H2燃燒生成液態水放出142.9 kJ的熱量,那么表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為_。  (2)整個流程參與循環的物質是_和_(填化學式),最難進行的反響是_ _(填序號)。 (3)汞雖然有毒,但用途廣泛。用汞和溴化鈣作催化劑,可以在較低溫度下經過以下反響使水分解制氫氣和氧氣:CaBr2+2H2O Ca(OH)2+2HBr;HgBr2+Ca(OH)2 CaBr2+HgO+H2O;2HgO 2Hg+O2。反響的化學方程式為_。 (4)合成氨用的H2可以甲烷為原料制得。有關化學反響的能量變化如圖2所示,那么CH4(