PAGEPAGE8化學(xué)能與熱能一、選擇題1．室溫下，將1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會(huì)使溶液溫度降低，熱效應(yīng)為ΔH1，將1mol的CuSO4(s)溶于水會(huì)使溶液溫度上升，熱效應(yīng)為ΔH2；CuSO4(s)·5H2O(s)受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)，熱效應(yīng)為ΔH3。則下列推斷正確的是()A．ΔH2>ΔH3B．ΔH1<ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3解析：依據(jù)題意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水會(huì)使溶液的溫度降低，熱化學(xué)方程式為CuSO4·5H2O(s)＝Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l)，ΔH1＞0；CuSO4(s)溶于水會(huì)使溶液溫度上升，熱化學(xué)方程式為CuSO4(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，ΔH2＜0；依據(jù)蓋斯定律知，CuSO4·5H2O受熱分解的熱化學(xué)方程式為：CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)＋5H2O(l),ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0。A、依據(jù)上述分析知，ΔH2＜0，ΔH3＞0，則ΔH2＜ΔH3，A錯(cuò)誤；B、依據(jù)上述分析知，ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH3＝ΔH1—ΔH2，結(jié)合相關(guān)數(shù)學(xué)知，ΔH1＜ΔH3，B正確；C、依據(jù)上述分析知，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C錯(cuò)誤；D、依據(jù)上述分析知，ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH1＋ΔH2＜ΔH3，D錯(cuò)誤。答案選B。答案：B2．某反應(yīng)由兩步反應(yīng)A→B→C構(gòu)成，它的反應(yīng)能量曲線如圖所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有關(guān)敘述正確的是()A．兩步反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)B．加入催化劑會(huì)變更反應(yīng)的焓變C．三種化合物中C最穩(wěn)定D．A→C反應(yīng)中ΔH＝E1－E2解析：選C。A項(xiàng)，A→B的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，B→C的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，加入催化劑，只變更反應(yīng)的活化能，不變更反應(yīng)熱，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，物質(zhì)的總能量越低，越穩(wěn)定，故C正確；D項(xiàng)，A→B：ΔH＝E1－E2，B→C：ΔH＝E3－E4，所以A→C，ΔH＝E1－E2＋E3－E4＝(E1＋E3)－(E2＋E4)，故D錯(cuò)誤。3．反應(yīng)A＋B→C(ΔH<0)分兩步進(jìn)行：①A＋B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH<0)。下列示意圖中，能正確表示總反應(yīng)過(guò)程中能量變更的是()解析：選D。由A＋B→XΔH>0可知，X的能量比A和B的能量和大。由X→CΔH<0可知，C的能量比X的能量低，分析圖像可知，D正確。4．已知：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1CO2(g)＋C(s)=2CO2(g)ΔH22CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH32Cu(s)＋O2(g)=2CuO(s)ΔH4CO(g)＋CuO(s)=CO2(g)＋Cu(s)ΔH5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的推斷正確的是()A．ΔH1>0，ΔH3<0B．ΔH2<0，ΔH4>0C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH1解析：選C。A項(xiàng)，全部的燃燒反應(yīng)都屬于放熱反應(yīng)，因此ΔH1<0，ΔH3<0，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，碳還原二氧化碳的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，ΔH2>0，銅與氧氣的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，ΔH4<0，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，已知：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1，②CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH2，③2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3，由蓋斯定律可知①＝②＋③，因此ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，則ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故C正確；D項(xiàng)，2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3,2Cu(s)＋O2(g)=2CuO(s)ΔH4,2CO(g)＋2CuO(s)=2CO2(g)＋2Cu(s)2ΔH5,2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH3＝eq\f(ΔH4＋2ΔH5,3)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C5．利用含碳化合物合成燃料是解決能源危機(jī)的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反應(yīng)過(guò)程中的能量變更狀況如圖所示，曲線Ⅰ和曲線Ⅱ分別表示不運(yùn)用催化劑和運(yùn)用催化劑的兩種狀況。下列推斷正確的是()A．該反應(yīng)的ΔH＝＋91kJ·mol－1B．加入催化劑，該反應(yīng)的ΔH變小C．反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量D．假如該反應(yīng)生成液態(tài)CH3OH，則ΔH增大解析：選C。依據(jù)圖示，該反應(yīng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，是放熱反應(yīng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；選項(xiàng)C正確；加入催化劑只能降低反應(yīng)所須要的活化能，而對(duì)ΔH無(wú)影響，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；生成液態(tài)CH3OH時(shí)，釋放出的能量更多，ΔH更小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6．黑火藥是中國(guó)古代的四大獨(dú)創(chuàng)之一，其爆炸的熱化學(xué)方程式為()S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)=K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)ΔH＝xkJ·mol－1已知：碳的燃燒熱ΔH1＝akJ·mol－1S(s)＋2K(s)=K2S(s)ΔH2＝bkJ·mol－12K(s)＋N2(g)＋3O2(g)=2KNO3(s)ΔH3＝ckJ·mol－1，則x為()A．3a＋b－c B．c－3C．a(chǎn)＋b－c D．c－a－b解析：由碳的燃燒熱ΔH1＝akJ·mol－1，得C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝akJ·mol－1，目標(biāo)反應(yīng)可由①×3＋②－③得到，所以ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c答案：A7．(2024·東北師大附中二模)下列依據(jù)熱化學(xué)方程式得出的結(jié)論正確的是()A．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則含40.0gNaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出小于57.3kJ的熱量B．已知2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1，則氫氣的燃燒熱為241.8kJ·mol－1C．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)ΔH＝a2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH＝b，則a>bD．已知P(白磷，s)=P(紅磷，s)ΔH<0，則白磷比紅磷穩(wěn)定解析：選A。中和熱是指稀的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)所放出的熱量，醋酸是弱酸，其電離過(guò)程是吸熱過(guò)程，40.0g即1molNaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出小于57.3kJ的熱量，故A正確；氫氣的燃燒熱必需是生成液態(tài)水的過(guò)程所放出的熱量，液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水是吸熱的，氫氣的燃燒熱大于241.8kJ·mol－1，故B錯(cuò)誤；焦炭完全燃燒放出的熱量高于不完全燃燒放出的熱量，因焓變是負(fù)值，即a<b，故C錯(cuò)誤；P(白磷，s)=P(紅磷，s)ΔH<0，所以紅磷的能量低于白磷的能量，所以白磷不如紅磷穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤。8．通過(guò)以下反應(yīng)均可獲得H2。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()①太陽(yáng)光催化分解水制氫：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋571.6kJ/mol②焦炭與水反應(yīng)制氫：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋131.3kJ/mol③甲烷與水反應(yīng)制氫：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝＋206.1kJ/molA．由反應(yīng)①知H2的燃燒熱為571.6kJ/molB．反應(yīng)②中生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量C．反應(yīng)③若改用新催化劑，ΔH3不變更D．反應(yīng)CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8kJ/mol解析：A.在肯定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)所放出的熱量是燃燒熱，由反應(yīng)①知H2的燃燒熱為285.8kJ/mol，A錯(cuò)誤；B.反應(yīng)②的焓變大于0，說(shuō)明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量，B正確；C.反應(yīng)③運(yùn)用催化劑，可以加快反應(yīng)速率，但是催化劑不影響反應(yīng)熱，所以運(yùn)用催化劑后ΔH3不變，C正確；D.依據(jù)蓋斯定律，③－②可得：反應(yīng)CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH3＝(＋206.1kJ·mol－1)－(＋131.3kJ·mol－1)＝＋74.8kJ·mol－1，D正確；答案選A。答案：A9．某廢水中含有的NHeq\o\al(＋,4)在肯定條件下可被O2氧化，反應(yīng)過(guò)程如下：①NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋eq\f(3,2)O2(g)=NOeq\o\al(－,2)(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－273kJ/mol②NOeq\o\al(－,2)(aq)＋eq\f(1,2)O2(g)=NOeq\o\al(－,3)(aq)ΔH＝－73kJ/mol。下列敘述正確的是()A．上述反應(yīng)條件下，NHeq\o\al(＋,4)比NO穩(wěn)定B．0.1molNH3比0.1molNHeq\o\al(＋,4)含有的電子數(shù)少C．反應(yīng)①中0.1molNHeq\o\al(＋,4)被氧化時(shí)，有0.6mole－轉(zhuǎn)移D．NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋2O2(g)=NOeq\o\al(－,3)(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)ΔH＝－200kJ/mol解析：本題考查熱化學(xué)學(xué)問(wèn)。由NHeq\o\al(＋,4)轉(zhuǎn)化成NO，反應(yīng)放熱，說(shuō)明NH的能量高，則不穩(wěn)定，A項(xiàng)錯(cuò)誤；NH3和NHeq\o\al(＋,3)均含有10個(gè)電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，NH中N為－3價(jià)，NO中N為＋3價(jià)，化合價(jià)上升6，正確；將反應(yīng)①②式相加，得D項(xiàng)中反應(yīng)的ΔH＝－273＋(－73)＝－346kJ/mol，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C10．下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．已知：HI(g)eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)I2(s)ΔH＝－26.5kJ·mol－1，由此可知1molHI氣體在密閉容器中充分分解后可以放出26.5kJ的熱量B．已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，則氫氣的燃燒熱為－285.8kJ·mol－1C．肼(N2H4)是一種用于火箭或燃料電池的原料，已知：2H2O(g)＋O2(g)=2H2O2(l)ΔH1＝＋108.3kJ·mol－1①N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534.0kJ·mol－1②則有反應(yīng)：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－642.3kJ·mol－1D．含20.0gNaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出28.7kJ的熱量，則稀醋酸和稀NaOH溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NaOH(aq)＋CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.4kJ·mol－1解析：選C。A項(xiàng)，HI(g)eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)I2(s)ΔH＝－26.5kJ·mol－1，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，則1molHI不能全部分解，則在密閉容器中分解后放出的熱量小于26.5kJ，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，燃燒熱是1mol可燃物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，所以氫氣的燃燒熱為285.8kJ·mol－1，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，依據(jù)蓋斯定律，②－①得反應(yīng)：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)，則ΔH＝ΔH2－ΔH1，正確；D項(xiàng)，中和熱指的是在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱量，含20.0gNaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和生成0.5mol水時(shí)，放出28.7kJ的熱量，即中和熱的數(shù)值為57.4kJ·mol－1，但稀醋酸為弱酸，電離吸熱，故稀醋酸和稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱應(yīng)小于57.4kJ·mol－1，錯(cuò)誤。二、非選擇題11．回答下列問(wèn)題：(1)已知兩種同素異形體A、B的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：A(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.51kJ/molB(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－395.41kJ/mol則兩種同素異形體中較穩(wěn)定的是(填“A”或“B”)________。(2)工業(yè)上用H2和Cl2反應(yīng)制HCl，各鍵能數(shù)據(jù)為：H—H：436kJ/mol，Cl—Cl：243kJ/mol，H—Cl：431kJ/mol。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是___________________。(3)合成氣(CO和H2為主的混合氣體)不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制備合成氣的方法有多種，用甲烷制備合成氣的反應(yīng)為：①2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH1＝－72kJ·mol－1②CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH2＝＋216kJ·mol－1氫氣與氧氣反應(yīng)生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________________________________________。現(xiàn)有1mol由H2O(g)與O2組成的混合氣，且O2的體積分?jǐn)?shù)為x，將此混合氣與足量CH4充分反應(yīng)。若x＝0.2時(shí)，反應(yīng)①放出的能量為_(kāi)_______kJ。若x＝________時(shí)，反應(yīng)①與②放出(或汲取)的總能量為0。解析：(1)由蓋斯定律可知，①－②得到反應(yīng)③，A(s)=B(s)ΔH3，所以ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(－393.51kJ/mol)－(－395.41kJ/moI)＝＋1.9kJ/mol；ΔH3為正，則反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，能量B>A，依據(jù)能量越低的物質(zhì)越穩(wěn)定，所以穩(wěn)定性A>B。故答案為A；(2)反應(yīng)可表示為：H－H＋Cl－Cl=2H－Cl，可知斷裂了1molH－H鍵和1molCl－Cl鍵，同時(shí)生成了2molH－Cl鍵。依據(jù)反應(yīng)與鍵能的關(guān)系：ΔH＝E(反應(yīng)物)－E(生成物)＝(436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1)－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1，所以化學(xué)方程式為：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－183kJ/mol。(3)由①－②×2得：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－504kJ·mol－1；由①知若x＝0.2，則n(O2)＝0.2mol，反應(yīng)①放出的熱量為0.2×72kJ＝14.4kJ；由反應(yīng)①和②可知，當(dāng)O2與H2O的物質(zhì)的量之比為3∶1時(shí)，反應(yīng)①與②放出的總能量為0，則x＝eq\f(3,4)＝0.75。答案：(1)A(2)H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－183kJ/mol(3)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－504kJ·mol－1；14.2；0.7512．(1)制取甲胺的反應(yīng)為CH3OH(g)＋NH3(g)=CH3NH2(g)＋H2O(g)ΔH。已知該反應(yīng)中相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：共價(jià)鍵C—OH—ON—HC—N鍵能/kJ·mol－1351463393293則該反應(yīng)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)二甲醚又稱甲醚，簡(jiǎn)稱DME，熔點(diǎn)－141.5℃，沸點(diǎn)－24.9℃，與石油液化氣(LPG)相像，被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。制備原理如下：Ⅰ.由自然氣催化制備二甲醚：①2CH4(g)＋O2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1Ⅱ.由合成氣制備二甲醚：②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.7kJ·mol－1③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH3回答下列問(wèn)題：若甲烷和二甲醚的燃燒熱分別是890.3kJ·mol－1、1453.0kJ·mol－1；1mol液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水要汲取44.0kJ的熱量。反應(yīng)③中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表：化學(xué)鍵H－HC－OH－O(水)H－O(醇)C－HE/(kJ·mol－1)436343465453413則ΔH1＝________kJ·mol－1；ΔH3＝________kJ·mol－1解析：(1)ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能＝393kJ·mol－1×3＋351kJ·mol－1＋463kJ·mol－1－(293kJ·mol－1＋393kJ·mol－1×2＋463kJ·mol－1×2)＝－12kJ·mol－1(2)甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ/mol；二甲醚燃燒的熱化學(xué)方程式為：②CH3OCH3(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1453.0kJ·mol－1；③H2O(l)＝H2O(g)ΔH＝＋44.0kJ/mol；對(duì)應(yīng)反應(yīng)2CH4(g)＋O2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1＝①×2－②＋③＝－890.3kJ/mol×2＋1453.0kJ/mol＋44.0kJ/mol＝－283.6kJ·mol－1；反應(yīng)的焓變＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能，而反應(yīng)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH3＝2×(3×413kJ/mol＋343kJ/mol＋453kJ/mol)－6×413kJ/mol－2×343kJ/mol－2×465kJ/mol＝－24kJ/mol；答案：(1)－12(2)－283.6kJ·mol－1；－24kJ·mol－113．已知：①2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)；ΔH＝－572kJ/mol②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；ΔH＝－484kJ/mol③CH4(g)＋2O2(g)＝2H2O(l)＋CO2(g)；ΔH＝－890kJ/mol(1)已知H－H的鍵能436kJ/mol，O＝O的鍵能496kJ/mol，H－O的鍵能463kJ/mol，依據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算①②哪一個(gè)反應(yīng)可以通過(guò)鍵能干脆計(jì)算得出________。并計(jì)算寫(xiě)出反應(yīng)H2O(l)＝H2O(g)的焓變?chǔ)＝________。(2)請(qǐng)依據(jù)題干計(jì)算CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)的焓變?chǔ)＝________。(3)在①②③三個(gè)方程式中哪一個(gè)是燃燒熱的熱化學(xué)方程式______________。(填反應(yīng)方程式的序號(hào))標(biāo)準(zhǔn)狀況下，取甲烷和氫氣的混合氣體11.2L完全燃燒后復(fù)原到常溫，則放出的熱量為263.8kJ，試求混合氣體中甲烷和氫氣體積比________。解析：(1)鍵能是指常溫常壓下，將1mol氣體分子拆成中性氣態(tài)原子所須要的能量，所以已知H－H的鍵能436kJ/molO＝O的鍵能496kJ/molH－O的鍵能463kJ/mol，只能計(jì)算氫氣和氧氣生成水蒸氣的反應(yīng)熱，所以只能計(jì)算反應(yīng)②的焓變，已知反應(yīng)①2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(1)ΔH1＝－572kJ/mol，反應(yīng)②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH2＝－484kJ/mol，依據(jù)蓋斯定律由eq\f(②－①,2)得，H2O(1)＝H2O(g)ΔH＝eq\f(ΔH2－ΔH1,2)＝eq\f(－484kJ/mol＋571kJ/mol,2)＝＋44kJ·mol－1；(2)已知反應(yīng)③CH4(g)＋2O2(g)＋2H2O(1)＋CO2(g)；ΔH3＝－890kJ/mol，依據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)②＋①－③得反應(yīng)：CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)－ΔH3＝(－572kJ/mol－484kJ/mol)－(－890kJ/mol)＝－166kJ·mol－