2020届高考化学一轮复习化学能与热能作业(1)

2020届高考化学一轮复习化学能与热能作业(1)

跟踪检测（十八） 化学能与热能 ‎1. (2019·榆树模拟)随着科技进步，新能源汽车越来越普遍。下列能源组合中，均属于新能源的一组是(　　)‎ ‎①天然气　②煤　③沼气能　④石油　⑤太阳能　⑥生物质能　⑦风能　⑧氢能 A．①②③④　　　　　　　　B．①⑤⑥⑦⑧‎ C．③④⑤⑥⑦⑧ D．③⑤⑥⑦⑧‎ 解析：选D　天然气、煤、石油都是化石能源，不是新能源，常见的新能源有：沼气能、太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能、氢能、生物质能等，所以D符合。‎ ‎2.某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。下列说法错误的是(　　)‎ A．总反应为放热反应 B．使用催化剂后，活化能不变 C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应 D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ 解析：选B　由题图可知：反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；使用催化剂能降低反应所需的活化能，B项错误。‎ ‎3．已知：①H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1‎ ‎②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1‎ 气态分子中的化学键 断开1 mol化学键所需的能量/kJ O—H ‎465‎ O===O ‎498‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8 kJ·mol－1‎ B．断开1 mol H—H键需要吸收439.2 kJ的能量 C．相同条件下，1 mol H2O(g)比1 mol H2O(l)能量高 D．18 g H2O(l)完全分解生成氢气和氧气，需要吸收285.8 kJ的能量 解析：选A　根据燃烧热的定义可知，反应②放出的热量为氢气的燃烧热，ΔH＝ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1，A项错误；ΔH1＝E(H—H)＋×498 kJ·mol－1－2×465 kJ·mol－1＝－241.8 kJ·mol－1，则E(H—H)＝439.2 kJ·mol－1，B项正确；气态水液化时放出热量，故相同条件下，1 mol H2O(g)比1 mol H2O(l)能量高，C项正确；根据反应②可知，H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1，D项正确。‎ ‎4．下列有关能量的判断和表示方法正确的是(　　)‎ A．由C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1可知：石墨比金刚石更稳定 B．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量更多 C．由H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1可知：含1 mol CH3COOH的溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出热量等于57.3 kJ D．2 g H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ 解析：选A　石墨转化为金刚石的过程是吸热反应，金刚石能量高，石墨比金刚石稳定，A正确；等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，固体硫变为蒸气需要吸收热量，前者放出热量更多，B错误；含1 mol CH3COOH的溶液与含1 mol NaOH 的溶液混合，醋酸为弱酸，溶于水电离需要吸热，放出热量小于57.3 kJ，C错误；2 g H2的物质的量为1 mol，此反应为放热反应，ΔH<0，故氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝2×(－285.8 kJ·mol－1)＝－571.6 kJ·mol－1，D错误。‎ ‎5．(2019·南岗区模拟)下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)‎ A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应：H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1‎ B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1, 则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1‎ C．H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1‎ D．葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则 C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 400 kJ·mol－1‎ 解析：选D　反应过程中除了H＋和OH－反应放热，BaSO4沉淀的生成也伴随有沉淀热的变化，即H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH≠2×(－57.3)kJ·mol－1，故A错误；CH3OH(g)的燃烧热为1 mol甲醇蒸气燃烧转化为二氧化碳和液态水放出的热量，不能生成氢气，故B错误；H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol－1，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1,2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1，液态水转化为气态水是吸热的，故C错误；由葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1可知，0.5 mol葡萄糖完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为1 400 kJ，即C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 400 kJ·mol－1，故D正确。‎ ‎6．已知：‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ ‎2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 452 kJ·mol－1‎ H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．H2(g)的燃烧热为142.9 kJ·mol－1‎ B．同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧，H2(g)放出的热量多 C.H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ D．3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝＋131.4 kJ·mol－1‎ 解析：选B　根据燃烧热的定义可知，H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，A项错误；2 mol(即4 g) H2(g)完全燃烧放出571.6 kJ的热量，2 mol(即64 g)CH3OH(l)完全燃烧放出1 452 kJ的热量，单位质量的H2(g)放出的热量多，B项正确；中和反应是放热反应，硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀的过程也是放热的，所以反应ΔH<－57.3 kJ·mol－1，C项错误；将题干中的热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由，可得热化学方程式：3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝－131.4 kJ·mol－1，D项错误。‎ ‎7．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是(　　)‎ A．2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ B．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1‎ C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1‎ D．2C8H18(g)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1‎ 解析：选B　A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ，错误；C项，燃烧热是指1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，产物中的水应为液态水，错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。‎ ‎8．已知反应：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1　‎ CO2(g)＋C(s)===2CO(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 下列说法正确的是(　　)‎ A．ΔH1＞0，ΔH3＜0 B．ΔH2＝ΔH1－ΔH3‎ C．ΔH2＜0，ΔH4＞0 D．ΔH5＝ΔH1＋ΔH4‎ 解析：选B　将已知反应依次编号为①、②、③、④、⑤。反应①和反应③都是放热反应，因此ΔH1＜0，ΔH3＜0，故A错误；由盖斯定律可知①＝②＋③，因此ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故B正确；反应②为吸热反应，所以ΔH2＞0，反应④为放热反应，所以ΔH4＜0，故C错误；由盖斯定律可知⑤＝×(③－④)，因此ΔH5＝ΔH3－ΔH4，故D错误。‎ ‎9．(2019·南京模拟)CO、H2、C2H5OH三种物质燃烧的热化学方程式如下：‎ ‎①CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．ΔH1＞0‎ B．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝－2b kJ·mol－1‎ C．CO2与H2合成C2H5OH反应的原子利用率为100%‎ D．2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋C2H5OH(l)　ΔH＝(2a＋4b－c)kJ·mol－1‎ 解析：选D　燃烧反应都是放热反应，则CO与O2反应的反应热为负值，即ΔH1＜0，故A错误；H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝－2b kJ·mol－1，物质的状态不同，反应热不同，故B错误；反应物全部转化为目标产物时，反应的原子利用率为100%,2CO2(g)＋3H2O===C2H5OH(l)＋3O2(g)，反应中生成乙醇和氧气，则原子利用率小于100%，故C错误；由盖斯定律可知，2×①＋4×②－③得到目标方程式，即2CO(g)＋4H2(g)===H2O(g)＋C2H5OH(l)　ΔH＝(2a＋4b－c)kJ·mol－1，故D正确。‎ ‎10．由金红石TiO2制取单质Ti，涉及的步骤为TiO2―→TiCl4Ti。已知：‎ ‎①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1‎ ‎②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2‎ ‎③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH3‎ 则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH为(　　)‎ A．ΔH3＋2ΔH1－2ΔH2 B．ΔH3＋ΔH1－ΔH2‎ C．ΔH3＋2ΔH1－ΔH2 D．ΔH3＋ΔH1－2ΔH2‎ 解析：选C　根据盖斯定律，由2×①－②＋③可得TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)　ΔH＝2ΔH1－ΔH2＋ΔH3，故C项正确。‎ ‎11．根据下列热化学方程式：‎ ‎①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1‎ ‎②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1‎ ‎③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－870.3 kJ·mol－1‎ 可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(　　)‎ A．＋244.1 kJ·mol－1 B．－488.3 kJ·mol－1‎ C．－996.6 kJ·mol－1 D．＋996.6 kJ·mol－1‎ 解析：选B　根据盖斯定律，①×2＋②×2－③得2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1×2－285.8 kJ·mol－1×2＋870.3 kJ·mol－1＝－488.3 kJ·mol－1，B项正确。‎ ‎12．如图为两种制备硫酸的途径(反应条件略)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．途径②增大O2浓度可提高SO2转化率 B．含1 mol H2SO4的浓溶液与足量NaOH反应，放出的热量即为中和热 C．途径②中SO2和SO3均属于酸性氧化物 D．若ΔH1＜ΔH2＋ΔH3，则2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)为放热反应 解析：选B　增大一种反应物的浓度可以增大另一种反应物的转化率，故A正确；中和热的定义为强酸与强碱的稀溶液混合生成1 mol水放出的热量，含1 mol H2SO4的浓溶液与足量NaOH反应生成2 mol水，且浓溶液溶于水放热，故B错误；SO2与SO3均属于酸性氧化物，故C正确；ΔH1－(ΔH2＋ΔH3)<0，故为放热反应，故D正确。‎ ‎13．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。‎ ‎(1)实验测得5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_______________________________________。‎ ‎(2)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。‎ 化学键 H—H N—H 键能/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎391‎ ‎945‎ 已知反应：‎ N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝a kJ·mol－1‎ 试根据表中所列键能数据估算a的值为________。‎ ‎(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：‎ C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1‎ ‎2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2 599 kJ·mol－1‎ 根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变：________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)设2 mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2气体和液态水放出的热量为Q。则有＝，解得Q＝1 452.8 kJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(l)＋3O ‎2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－1 452.8 kJ·mol－1。‎ ‎(2)反应热ΔH＝a＝反应物键能总和－生成物键能总和＝3×436 kJ·mol－1＋945 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－93 kJ·mol－1。(3)ΔH＝×(4ΔH1＋ΔH2－ΔH3)＝×[4×(－393.5 kJ·mol－1)＋(－571.6 kJ·mol－1)－(－2 599 kJ·mol－1)]＝＋226.7 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1 452.8 kJ·mol－1‎ ‎(2)－93　(3)＋226.7 kJ·mol－1‎ ‎14．(1)目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2 可发生如下可逆反应：‎ 反应Ⅰ.2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq)　ΔH1‎ 反应Ⅱ.NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq)　ΔH2‎ 反应Ⅲ.(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)　ΔH3‎ 则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系：ΔH3＝___________________________。‎ ‎(2)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：‎ ‎①2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH1＝＋3 359.26 kJ·mol－1‎ ‎②CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)　ΔH2＝－89.61 kJ·mol－1‎ ‎③2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH3‎ 则ΔH3＝________kJ·mol－1。‎ ‎(3)分析图像可知，若0.5 mol CO被氧化，放出Q kJ热量，则Q＝________；若该反应是可逆反应，则在相同条件下将0.5 mol CO与1 mol NO2混合充分反应后放出的热量________Q kJ(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(4)真空碳还原—氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：‎ Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g)　ΔH＝a kJ·mol－1‎ ‎3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g)　ΔH＝b kJ·mol－1‎ 则反应Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。‎ 解析：(1)根据盖斯定律，利用NH3和(NH4)2CO3作工业捕碳剂与CO2反应的三个反应，将Ⅱ式×2－Ⅰ式即可得到Ⅲ式。(2)根据反应可得①＋②×6＝③，所以ΔH3＝＋3 359.26 kJ·mol－1－89.61 kJ·mol－1×6＝＋2 821.6 kJ·mol－1。(3)由图知，消耗0.5 mol CO时放出的热量为(368 kJ·mol－1－134 kJ·mol－1)×0.5 mol＝117 kJ，可逆反应过程中反应物不可能消耗完，因此放出的热量小于Q kJ。(4)根据盖斯定律，将题中所给的两个热化学方程式相加可得所求的热化学方程式，该反应的ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1。‎ 答案：(1)2ΔH2－ΔH1　(2)＋2 821.6　(3)117　<‎ ‎(4)a＋b