2020届高考化学一轮复习化学能与热能作业
一、选择题
1．室温下，将1 mol 的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4(s)·5H2O(s)受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( )
A．ΔH2>ΔH3
B．ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2
D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
解析：根据题意知，CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液的温度降低，热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)＝Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)，ΔH1＞0；CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热化学方程式为CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)，ΔH2＜0；根据盖斯定律知，CuSO4·5H2O受热分解的热化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l), ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0。A、根据上述分析知，ΔH2＜0，ΔH3＞0，则ΔH2＜ΔH3，A错误；B、根据上述分析知，ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH3＝ΔH1—ΔH2，结合相关数学知，ΔH1＜ΔH3，B正确；C、根据上述分析知，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C错误；D、根据上述分析知，ΔH1＞0，ΔH2＜0，ΔH1＋ΔH2＜ΔH3，D错误。答案选B。
答案：B
2．某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应
B．加入催化剂会改变反应的焓变
C．三种化合物中C最稳定
D．A→C反应中ΔH＝E1－E2
解析：选C。A项，A→B的反应为吸热反应，B→C的反应为放热反应，故A错误；B项，加入催化剂，只改变反应的活化能，不改变反应热，故B错误；C项，物质的总能量越低，越稳定，故C正确；D项，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错误。
3．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(ΔH<0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
解析：选D。由A＋B―→X ΔH>0可知，X的能量比A和B的能量和大。由X―→C ΔH<0可知，C的能量比X的能量低，分析图像可知，D正确。
4．已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1
CO2(g)＋C(s)===2CO2(g) ΔH2
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3
2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH4
CO(g)＋CuO(s)===CO2(g)＋Cu(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH3<0
B．ΔH2<0，ΔH4>0
C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3
D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH1
解析：选C。A项，所有的燃烧反应都属于放热反应，因此ΔH1<0，ΔH3<0，故A错误；B项，碳还原二氧化碳的反应属于吸热反应，ΔH2>0，铜与氧气的反应属于放热反应，ΔH4<0，故B错误；C项，已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1，②CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2，③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3，由盖斯定律可知①＝②＋③，因此ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，则ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故C正确；D项，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＝，D项错误。
答案：C
5．利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是( )
A．该反应的ΔH＝＋91 kJ·mol－1
B．加入催化剂，该反应的ΔH变小
C．反应物的总能量大于生成物的总能量
D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大
解析：选C。根据图示，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，是放热反应，故选项A错误；选项C正确；加入催化剂只能降低反应所需要的活化能，而对ΔH无影响，选项B错误；生成液态CH3OH时，释放出的能量更多，ΔH更小，选项D错误。
6．黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为( )
S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJ·mol－1
已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1
S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol－1
2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)
ΔH3＝c kJ·mol－1，则x为( )
A．3a＋b－c B．c－3a－b
C．a＋b－c D．c－a－b
解析：由碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1，得C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1，目标反应可由①×3＋②－③得到，所以ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c。
答案：A
7．(2018·东北师大附中二模)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3 kJ的热量
B．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
C．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g) ΔH＝a
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝b，则a>b
D．已知P(白磷，s)===P(红磷，s) ΔH<0，则白磷比红磷稳定
解析：选A。中和热是指稀的强酸和强碱溶液发生中和反应生成1 mol 水时所放出的热量，醋酸是弱酸，其电离过程是吸热过程，40.0 g即1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于57.3 kJ的热量，故A正确；氢气的燃烧热必须是生成液态水的过程所放出的热量，液态水变为气态水是吸热的，氢气的燃烧热大于241.8 kJ·mol－1，故B错误；焦炭完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量，因焓变是负值，即a
A，根据能量越低的物质越稳定，所以稳定性A>B。故答案为A；
(2)反应可表示为：H－H＋Cl－Cl===2H－Cl，可知断裂了1mol H－H键和1mol Cl－Cl键，同时生成了2 molH－Cl键。根据反应与键能的关系：ΔH＝E(反应物)－E(生成物)＝(436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1)－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1，所以化学方程式为：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183kJ/mol。(3)由①－②×2得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－504 kJ·mol－1；由①知若x＝0.2，则n(O2)＝0.2 mol，反应①放出的热量为0.2×72 kJ＝14.4 kJ；由反应①和②可知，当O2与H2O的物质的量之比为3∶1时，反应①与②放出的总能量为0，则x＝＝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；0.75
12．(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g) ΔH
。已知该反应中相关化学键的键能数据如下：
共价键
C—O
H—O
N—H
C—N
键能/kJ·mol－1
351
463
393
293
则该反应的ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)二甲醚又称甲醚，简称DME，熔点－141.5℃，沸点－24.9℃，与石油液化气(LPG)相似，被誉为“21世纪的清洁燃料”。制备原理如下：
Ⅰ.由天然气催化制备二甲醚：
①2CH4(g)＋O2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1
Ⅱ.由合成气制备二甲醚：
②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
ΔH2＝－90.7 kJ·mol－1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
若甲烷和二甲醚的燃烧热分别是890.3 kJ·mol－1、1453.0 kJ·mol－1；1mol液态水变为气态水要吸收44.0 kJ的热量。反应③中的相关的化学键键能数据如表：
化学键
H－H
C－O
H－O(水)
H－O(醇)
C－H
E/(kJ·mol－1)
436
343
465
453
413
则ΔH1＝________kJ·mol－1；ΔH3＝________kJ·mol－1
解析：(1)ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝393 kJ·mol－1×3＋351 kJ·mol－1＋463 kJ·mol－1－(293 kJ·mol－1＋393 kJ·mol－1×2＋463 kJ·mol－1×2)＝－12 kJ·mol－1
(2)甲烷燃烧的热化学方程式为：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3kJ/mol；
二甲醚燃烧的热化学方程式为：②CH3OCH3(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1453.0kJ·mol－1；
③H2O(l)＝H2O(g) ΔH＝＋44.0kJ/mol；对应反应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；反应的焓变＝反应物总键能－生成物总键能，而反应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)－283.6 kJ·mol－1；－24 kJ·mol－1
13．已知：①2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)；ΔH＝－572kJ/mol
②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；ΔH＝－484kJ/mol
③CH4(g)＋2O2(g)＝2H2O(l)＋CO2(g)；ΔH＝－890kJ/mol
(1)已知H－H的键能436kJ/mol，O＝O的键能496kJ/mol，H－O的键能463kJ/mol，根据上述数据计算①②哪一个反应可以通过键能直接计算得出________。并计算写出反应H2O(l)＝H2O(g)的焓变ΔH＝________。
(2)请根据题干计算CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)的焓变ΔH＝________。
(3)在①②③三个方程式中哪一个是燃烧热的热化学方程式______________。(填反应方程式的序号)标准状况下，取甲烷和氢气的混合气体11.2L完全燃烧后恢复到常温，则放出的热量为263.8kJ，试求混合气体中甲烷和氢气体积比________。
解析：(1)键能是指常温常压下，将1mol气体分子拆成中性气态原子所需要的能量，所以已知H－H的键能436kJ/mol O＝O的键能496kJ/mol H－O的键能463kJ/mol，只能计算氢气和氧气生成水蒸气的反应热，所以只能计算反应②的焓变，已知反应①2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(1) ΔH1＝－ 572kJ/mol，反应②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) ΔH2＝－484kJ/mol，根据盖斯定律由得，H2O(1)＝H2O(g) ΔH＝＝＝＋44kJ·mol－1；(2)已知反应③CH4(g)＋2O2(g)＋2H2O(1)＋ CO2(g)；ΔH3＝－890kJ/mol，根据盖斯定律，反应②＋①－③得反应：
CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)－ΔH3＝(－572kJ/mol－484kJ/mol)－(－890kJ/mol)＝－166kJ·mol－1；(3)燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成1mol稳定氧化物放出的热量，对于碳元素燃烧的产物必须是CO2(g)，氢元素必须是液态的水，在①②③三个方程式中只有①才是燃烧热的热化学方程式，标准状况下，取甲烷和氢气的混合气体11.2 L完全燃烧后恢复到常温，则放出的热量为263.8kJ，设甲烷的物质的量为xmol、氢气的物质的量为ymol，，x
＝0.2mol 、y＝0.3mol；混合气体中甲烷和氢气体积比为2∶3。
答案：(1)②＋44 kJ·mol－1；(2)ΔH＝－166 kJ·mol－1；(3)①2∶3
14．按要求回答下列问题：
(1)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1
②H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式________。
(2)已知：CH3OH(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g)
ΔH1＝－192.9 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)H2O(g)
ΔH2＝－120.9 kJ·mol－1
则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变ΔH3＝________。
(3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5CHCH2)的反应方程式为
C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CHCH2(g)＋H2(g) ΔH1
已知：3C2H2(g)C6H6(g) ΔH2
C6H6(g)＋C2H4(g)C6H5—CH2CH3(g) ΔH3
则反应3C2H2(g)＋C2H4(g)C6H5—CHCH2(g)＋H2(g)的ΔH＝________。
答案：(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－725.8 kJ·mol－1
(2)－72.0 kJ·mol－1 (3)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
