2021届高考化学一轮复习课时作业16化学能与热能含解析鲁科版

2021届高考化学一轮复习课时作业16化学能与热能含解析鲁科版

课时作业16　化学能与热能 时间：45分钟 一、选择题 ‎1．(2020·湖北八校联考)炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示，活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法错误的是(　C　)‎ A．氧分子的活化包括O—O键的断裂与C—O键的生成 B．每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量 C．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV D．炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂 解析：由题图可知，氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，A项正确；由题图可知反应物的总能量高于生成物的总能量，因此每活化一个氧分子放出的能量为0.29 eV，B项正确；无水时相对活化能为0.75 eV，有水时相对活化能为0.57 eV，活化能降低0.18 eV，C项错误；炭黑颗粒可以活化氧分子，而生成的活化氧可以快速氧化SO2，因此炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，D项正确。‎ ‎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　)‎ 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 8‎ 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·山西汾阳中学联考)化学键的键能是指气态基态原子形成1 mol化学键时所释放的能量，常用E表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是(　D　)‎ 共价键 H—H F—F H—F C—F C—Cl C—I E/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎157‎ ‎568‎ ‎427‎ ‎330‎ ‎218‎ A.C—Br键键能的可能范围是218 kJ·mol－1S(s)，则等量的S(g)完全燃烧生成SO2(g)放出的热量多，故有ΔH1<ΔH2，A正确。等量H2S(g)完全燃烧生成SO2(g)放出的热量比不完全燃烧生成S(s)放出的热量多，则有ΔH3>ΔH4，B错误。根据盖斯定律，由③－②可得⑤，则有ΔH5＝ΔH3－ΔH2，C正确。根据盖斯定律，由③×3－⑤×2可得④，则有2ΔH5＝3ΔH3－ΔH4，D正确。‎ 8‎ ‎5．(2020·河南郑州实验中学模拟)氢卤酸的能量关系如图所示，下列说法正确的是(　D　)‎ A．已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1<0‎ B．相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小 C．相同条件下，HCl的ΔH3＋ΔH4比HI的大 D．一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量，则该条件下ΔH2＝＋a kJ·mol－1‎ 解析：本题考查HX电离等过程中的能量变化和反应热大小的判断。ΔH1代表的是HX气体从溶液中逸出的过程，因为HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的ΔH1>0，故A错误；由于HCl比HBr稳定，断键吸热，所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大，故B错误；ΔH3＋ΔH4代表H(g)→H＋(aq)的焓变，与HX的种类无关，故C错误；一定条件下，气态原子生成1 mol H—X键放出a kJ能量，则断开1 mol H—X键形成气态原子吸收a kJ的能量，即ΔH2＝＋a kJ·mol－1，故D正确。‎ ‎6．(2020·河南商丘一中联考)根据如下示意图，下列说法不正确的是(　C　)‎ A．反应的热化学方程式可表示为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋(b－a) kJ·mol－1‎ B．该反应过程中反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量 C．n mol C和n mol H2O反应生成n mol CO和n mol H2吸收的热量一定为131.3n kJ D．1 mol C(g)、2 mol H(g)、1 mol O(g)转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ 解析：本题考查化学反应中能量变化、反应热与键能等。1 mol C(s)、1 mol H2O(g)变成1 mol C(g)、2 mol H(g)和1 mol O(g)吸收b kJ热量，1 mol C(g)、2 mol H(g)和1 mol O(g)变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出a kJ热量，则有C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋(b－a) kJ·mol－1‎ 8‎ ‎，A正确；该反应生成物的总能量大于反应物的总能量，是吸热反应，则反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B正确；n mol C(s)和n mol H2O(g)反应生成n mol CO(g)和n mol H2(g)吸收的热量为131.3n kJ，若反应物和生成物的状态改变，则吸收热量的数值不同，C错误；由题图可知，1 mol C(g)、2 mol H(g)、1 mol O(g)转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ，D正确。‎ ‎7．(2020·陕西汉中中学模拟)已知2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)反应过程中的能量变化曲线如图所示，下列说法错误的是(　C　)‎ A．该反应是放热反应 B．途径Ⅱ与途径Ⅰ相比，可能是加入了催化剂 C．其他条件相同时，产生相同体积氧气放出的热量：途径Ⅰ>途径Ⅱ D．其他条件相同时，产生相同体积氧气所需的时间：途径Ⅰ>途径Ⅱ 解析：本题考查化学反应中能量变化、活化能对化学反应速率的影响。由图可知，2 mol H2O2(l)具有的能量高于2 mol H2O(l)和1 mol O2(g)具有的总能量，则该反应是放热反应，A正确；途径Ⅱ与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ的活化能降低，可能是加入了催化剂，B正确；催化剂只改变活化能，不改变ΔH，故相同条件时途径Ⅰ和途径Ⅱ产生相同体积氧气放出的热量相同，C错误；途径Ⅱ加入了催化剂，降低了活化能，反应速率加快，故相同条件时产生相同体积氧气所需时间：途径Ⅰ>途径Ⅱ，D正确。‎ ‎8．(2020·河南豫南九校联考)下列说法正确的是(　B　)‎ A．氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，则分解水的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1‎ B．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g FeS时，放出19.12 kJ热量，则Fe(s)＋S(s)===FeS(s)　ΔH＝－95.6 kJ·mol－1‎ C．500 ℃、30 MPa时，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放出19.3 kJ热量，则N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·mol－1‎ D．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则0.5 mol H2SO4和0.5 mol Ba(OH)2反应放出57.3 kJ热量 解析：本题考查燃烧热、中和热及热化学方程式的判断。氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，据此可得2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，根据热化学方程式的书写规则及方法，分解水的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1，A错误；9.6 g硫粉和11.2 g铁粉的物质的量分别为0.3 mol、0.2 ‎ 8‎ mol，二者充分反应生成0.2 mol FeS(硫粉有剩余)，放出19.12 kJ热量，则生成1 mol FeS(s)时放出的热量为19.12 kJ×5＝95.6 kJ，B正确；N2和H2合成氨的反应是可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2充分反应放热19.3 kJ，此时生成的NH3(g)的物质的量小于1 mol，故N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH≠－38.6 kJ·mol－1，C错误；0.5 mol H2SO4和0.5 mol Ba(OH)2反应生成1 mol H2O，同时生成0.5 mol BaSO4，生成BaSO4也会放热，故反应放出的热量大于57.3 kJ，D错误。‎ ‎9．(2020·吉林长春田家炳实验中学月考)天然气可催化重整制备合成气(CO、H2)，其有关反应如下：‎ ‎①CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1‎ ‎②CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH2＝＋75 kJ·mol－1‎ ‎③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH3＝－111 kJ·mol－1‎ ‎④C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH4＝－394 kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　B　)‎ A．反应②在较低温度下能自发进行 B．CO的燃烧热为283 kJ·mol－1‎ C．若3 mol C(s)燃烧生成1 mol CO(g)和2 mol CO2(g)，则损失的热量为111 kJ D．在上述反应①中，ΔH1＝－247 kJ·mol－1‎ 解析：本题考查燃烧热、反应热的计算、反应自发进行的方向等。反应②的正反应是气体分子数增加的吸热反应，则有ΔH>0、ΔS>0，欲使该反应自发进行，应满足ΔH－TΔS<0，故反应②在高温下能自发进行，A错误。根据盖斯定律，由④－③可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g)，则该反应的ΔH＝ΔH4－ΔH3＝(－394 kJ·mol－1)－(－111 kJ·mol－1)＝－283 kJ·mol－1，故CO的燃烧热为283 kJ·mol－1，B正确。3 mol C(s)燃烧生成1 mol CO(g)和2 mol CO2(g)，损失热量等于1 mol CO(g)燃烧放出的热量，即283 kJ，C错误。根据盖斯定律，由②＋③×2－④可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，则有ΔH1＝(＋75 kJ·mol－1)＋(－111 kJ·mol－1)×2－(－394 kJ·mol－1)＝＋247 kJ·mol－1，D错误。‎ ‎10．(2020·河南郑州外国语学校联考)已知几种共价键的键能数据如下表：‎ 共价键 N—H N≡N Cl—Cl H—Cl Br—Br H—Br 键能/(kJ·mol－1)‎ ‎391‎ ‎945‎ ‎243‎ ‎432‎ ‎193‎ ‎366‎ 反应Ⅰ：2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH1‎ 反应Ⅱ：2NH3(g)＋3Br2(g)===N2(g)＋6HBr(g)　ΔH2‎ 下列说法正确的是(　A　)‎ A．ΔH1＝－462 kJ·mol－1‎ 8‎ B．ΔH1>ΔH2‎ C．稳定性：HClHBr，C错误。根据盖斯定律，由×(Ⅰ－Ⅱ)可得2HBr(g)＋Cl2(g)===Br2(g)＋2HCl(g)，则该反应的ΔH＝，D错误。‎ 二、非选择题 ‎11．(2020·陕西韩城模拟)化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。请回答下列问题：‎ ‎(1)在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：‎ ‎①第一步反应是放热(填“吸热”或“放热”)反应。‎ ‎②1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－346 kJ·mol－1。‎ ‎(2)已知：‎ 反应Ⅰ：CaSO4(s)＋CO(g)===CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH1＝＋218.4 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：CaSO4(s)＋4CO(g)===CaS(s)＋4CO2(g)　ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1‎ 反应Ⅲ：3CaSO4(s)＋CaS(s)===4CaO(s)＋4SO2(g)　ΔH3‎ ‎①反应Ⅲ中ΔH3＝＋1_049.2_kJ·mol－1。‎ ‎②能使反应Ⅰ、Ⅱ速率加快的措施有增大反应体系压强、升高温度、加入催化剂、将固体硫酸钙粉碎、搅拌等(写出其中的任意两条即可)(写出两条)。‎ 解析：本题考查化学反应中能量的变化、热化学方程式的书写、反应速率的影响因素等。‎ 8‎ ‎(1)①第一步反应中，反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，则该反应是放热反应。‎ ‎②由图可知，第一步、第二步反应的热化学方程式分别为ⅰ.NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－273 kJ·mol－1；ⅱ.NO(aq)＋O2(g)===NO(aq)　ΔH＝－73 kJ·mol－1。根据盖斯定律，由ⅰ＋ⅱ可得NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)，则该反应的ΔH＝(－273 kJ·mol－1)＋(－73 kJ·mol－1)＝－346 kJ·mol－1。‎ ‎(2)①分析题给热化学方程式，根据盖斯定律，由Ⅰ×4－Ⅱ可得反应Ⅲ，则反应Ⅲ中ΔH3＝(＋218.4 kJ·mol－1)×4－(－175.6 kJ·mol－1)＝＋1 049.2 kJ·mol－1。②欲使反应Ⅰ、Ⅱ速率加快，可采取的措施有增大反应体系压强、升高温度、加入催化剂、将固体硫酸钙粉碎、搅拌等。‎ ‎12．(2020·山东临沂平邑一中月考)氯及其化合物在生产、生活中应用广泛。‎ ‎(1)已知：①Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－101.1 kJ·mol－1‎ ‎②3NaClO(aq)===NaClO3(aq)＋2NaCl(aq)　ΔH2＝－112.2 kJ·mol－1‎ 则反应3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)的ΔH＝－415.5 kJ·mol－1。‎ ‎(2)几种含氯离子的相对能量如下表所示：‎ 离子 Cl－(aq)‎ ClO－(aq)‎ ClO(aq)‎ ClO(aq)‎ ClO(aq)‎ 相对能量/‎ ‎(kJ·mol－1)‎ ‎0‎ ‎60‎ ‎101‎ ‎63‎ ‎38‎ ‎①在上述五种离子中，最稳定的离子是Cl－(填离子符号，下同)最不稳定的离子是ClO。‎ ‎②反应3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝－117_kJ·mol－1。‎ ‎③写出ClO反应生成ClO和Cl－的热化学方程式：‎ ‎4ClO(aq)===3ClO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＝－138 kJ·mol－1。‎ ‎(3)以HCl为原料，用O2氧化制取Cl2，可提高效益，减少污染。反应如下：‎ ‎4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.4 kJ·mol－1‎ 上述反应在同一反应器中，通过控制合适条件，分两步循环进行，可使HCl转化率接近100%。其基本原理如图所示：‎ 8‎ 已知过程Ⅰ的反应为2HCl(g)＋CuO(s)CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH1＝－120.4 kJ·mol－1‎ ‎①过程Ⅱ反应的热化学方程式为2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)　ΔH2＝＋125.4 kJ·mol－1。‎ ‎②过程Ⅰ流过的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl的气体，判断氯化结束时溶液的现象为溶液由红色变为无色(或溶液红色变浅)。‎ 解析：本题考查反应热的计算、热化学方程式的书写、盖斯定律的应用、实验现象的描述等。‎ ‎(1)分析题给热化学方程式，根据盖斯定律，由①×3＋②可得3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝(－101.1 kJ·mol－1)×3＋(－112.2 kJ·mol－1)＝－415.5 kJ·mol－1。‎ ‎(2)①物质具有的能量越高，其稳定性越弱，故最稳定的离子是Cl－，最不稳定的离子是ClO。‎ ‎②ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量，则反应3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)的ΔH＝63 kJ·mol－1－3×60 kJ·mol－1＝－117 kJ·mol－1。‎ ‎③由ClO生成ClO和Cl－的反应为4ClO(aq)===3ClO(aq)＋Cl－(aq)，该反应的ΔH＝3×38 kJ·mol－1－4×63 kJ·mol－1＝－138 kJ·mol－1。‎ ‎(3)①由图可知，过程Ⅱ(氧化)发生的反应为2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)。将题给O2氧化HCl的热化学方程式编号为ⅰ，将过程Ⅰ反应的热化学方程式编号为ⅱ，其ΔH记为ΔH2，根据盖斯定律，由ⅰ－ⅱ×2可得2CuCl2(s)＋O2(g)===2CuO(s)＋2Cl2(g)，则有ΔH2＝(－115.4 kJ·mol－1)－(－120.4 kJ·mol－1)×2＝＋125.4 kJ·mol－1。‎ ‎②过程Ⅰ流出的气体通过稀NaOH溶液(含少量酚酞)进行检测，氯化初期主要为不含HCl的气体，则初期溶液呈红色，氯化结束时，HCl与NaOH溶液发生中和反应，溶液褪色。‎ 8‎