2020届高考化学一轮复习化学能与热能作业(1)
考点集训(十八) 化学能与热能
(建议用时：40分钟)
(对应考点集训第237页)
[A级 基础达标]
1．下列说法不正确的是( )
A．天然气、沼气都是比较清洁的能源，它们的主要成分都是烃类
B．安装煤炭燃烧过程的“固硫”装置，主要是为了提高煤的利用率
C．光合作用实现了光能转化为化学能的转化
D．利用太阳能制氢燃料可达到节能减排的目的
B [“固硫”是为了清除SO2，防止污染环境，不是为了提高煤的利用率。]
2．(2019·贵阳模拟)某反应过程中，体系的能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．该反应的正反应为放热反应
B．催化剂可以改变反应的焓变
C．催化剂能降低反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能
C [该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，其为吸热反应，A项错误；催化剂可以降低反应的活化能，但不改变反应的焓变，B项错误，C项正确；该反应的正反应的活化能大于逆反应的活化能，D项错误。]
3．(2019·池州模拟)下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
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57.3 kJ的热量
B．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋(2×283.0)kJ·mol－1
C．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
D．在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ 热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
B [A项，醋酸为弱酸，电离时要吸热，放出的热量应小于57.3 kJ；C项，甲烷的燃烧热指的是CH4燃烧生成液态H2O；D项，反应中的ΔH应为－285.8×2 kJ·mol－1。]
4．(2019·三门峡联考)一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－，ClO(x＝1，2，3，4)的能量(kJ·mol－1)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．c是ClO
B．2b===a＋c反应的ΔH为40 kJ·mol－1
C．a、b、c、d、e中c最稳定
D．b→a＋d反应的热化学方程式为3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－116 kJ·mol－1
D [A项，c的化合价为＋3，应为ClO；B项，2b===a＋c的ΔH为(0＋100－2×60) kJ·mol－1＝－20 kJ·mol－1；C项，能量越低越稳定，a最稳定；D项，ΔH＝(64＋0－3×60)kJ·mol－1＝－116 kJ·mol－1。]
5．(2019·辽宁五校联考)下列示意图表示正确的是( )
A B
C D
A．A图表示Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝＋26.7 kJ·mol－1反应的能量变化
B．B图表示碳的燃烧热
C．实验的环境温度为20 ℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，测量混合液温度，结果如图C(已知：V1＋V2＝60 mL)
D．已知稳定性顺序：B
A>C，故分步反应：AB为吸热反应，BC为放热反应，总反应AC为放热反应，D项正确。]
6．已知CaSO4·2H2O脱水过程的热化学方程式如下：
CaSO4·2H2O(s)===CaSO4·H2O(s)＋H2O(g) ΔH1＝＋83.2 kJ·mol－1
CaSO4·H2O(s)===CaSO4(s)＋H2O(g) ΔH2
又知：CaSO4·2H2O(s)===CaSO4(s)＋2H2O(l)
ΔH3＝＋26 kJ·mol－1
H2O(g)===H2O(l) ΔH4＝－44 kJ·mol－1
则ΔH2为( )
A．＋30.8 kJ·mol－1
B．－30.8 kJ·mol－1
C．＋61.6 kJ·mol－1
D．－61.6 kJ·mol－1
A [将题中四个已知热化学方程式依次编号为①、②、③、④，根据盖斯定律得①＋②＝③－2×④，则ΔH2＝ΔH3－2ΔH4－ΔH1＝[26－2×(－44)－83.2] kJ·mol－1＝＋30.8 kJ·mol－1。]
7．化学反应的ΔH等于反应物的总键能与生成物的总键能之差。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/
(kJ·mol－1)
460
360
436
431
176
347
工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为( )
A．＋412 kJ·mol－1
B．－412 kJ·mol－1
C．＋236 kJ·mol－1
D．－236 kJ·mol－1
C [Si是原子晶体，呈正四面体结构，1个Si原子与周围的4个Si形成4个Si—Si，所以1 mol Si的共价键有2 mol，即1 mol Si中含有2 mol Si—Si。由反应的化学方程式可知，该反应的ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－2E(Si—Si)－4E(H—Cl)＝(4×360＋2×436－2×176－4×431) kJ·mol－1＝＋236 kJ·mol－1。]
8．已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋130 kJ·mol－1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol－1。断开1 mol H—H、O===O分别需要吸收436 kJ、496 kJ的热量，则断开1 mol O—H需要吸收的热量为( )
A．332 kJ B．118 kJ
C．462 kJ D．360 kJ
C [将第一个热化学方程式乘以2，再减去第二个热化学方程式，得2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋480 kJ·mol－1，故断开1 mol O—H需要吸收的热量为(436 kJ×2＋496 kJ＋480 kJ)÷4＝462 kJ，C项正确。]
9．(2019·试题调研)已知：
①CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1；
②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2；
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3；
④2CO2(g)＋4H2(g)===CH3COOH(l)＋2H2O(l) ΔH4；
⑤2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l) ΔH5。
下列关于上述反应的焓变的判断正确的是( )
A．ΔH1>0，ΔH2<0
B．ΔH5＝2ΔH2＋ΔH3－ΔH1
C．ΔH3>0，ΔH5<0
D．ΔH4＝ΔH1－2ΔH3
B [根据题给热化学方程式知，反应①、反应②和反应③都是放热反应，故ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0，A、C项错误；由②×2＋③－①得反应⑤，故ΔH5＝2ΔH2＋ΔH3－ΔH1，B项正确；由③×2－①可得反应④，则ΔH4＝2ΔH3－ΔH1，D项错误。]
10．(2019·昆明模拟)已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－394 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH2＝－242 kJ·mol－1
③2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH3＝－2 510 kJ·mol－1
④2C(s)＋H2(g)===C2H2(g) ΔH4
下列说法正确的是( )
A．反应①放出197 kJ的热量时，转移4 mol电子
B．由反应②可知1 mol液态水分解所放出的热量为242 kJ
C．反应③表示C2H2燃烧热的热化学方程式
D．ΔH4＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3
D [1 mol C参与反应①时，放出的热量为394 kJ，转移电子为4 mol，故放出197 kJ热量时，转移2 mol电子，A项错误；液态水分解需要吸收热量，B项错误；表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的化学计量数必须为1，且生成物应为稳定的化合物，H2O的稳定状态应是液态，而不是气态，C项错误；应用盖斯定律，由①×2＋②－③×＝④可知，D项正确。]
11．过渡态理论认为：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是从反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图1是1 mol NO2与1 mol CO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。
图1 图2
(1)试写出NO2和CO反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
该反应的活化能是________kJ·mol－1。
(2)在密闭容器中进行的上述反应是可逆反应，则其逆反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
该反应的活化能为________kJ·mol－1。(3)图2是某同学模仿图1画出的NO(g)＋CO2(g)===NO2(g)＋CO(g)的能量变化示意图。则图中E3＝________kJ·mol－1，E4＝________kJ·mol－1。
[解析] (1)图中E1是正反应的活化能，即该反应的活化能为134 kJ·mol－1。正反应的活化能和逆反应的活化能之间的能量差即为反应热。(2)可逆反应逆反应的反应热应该与正反应的反应热的数值相等，但符号相反。(3)E3即该反应的活化能，等于E2，E4是反应物与生成物的能量之差，即反应热。
[答案] (1)NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)
ΔH＝－234 kJ·mol－1 134
(2)NO(g)＋CO2(g)===NO2(g)＋CO(g)
ΔH＝＋234 kJ·mol－1 368
(3)368 234
[B级 能力提升]
12．(2019·山西名校联考)(1)在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒，常用SO2将CO氧化，SO2被还原为S。已知：
①C(s)＋O2(g)===CO(g)
ΔH1＝－126.4 kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
③S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH3＝－296.8 kJ·mol－1
则SO2氧化CO的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效率，减少污染。传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。
其中，反应①为2HCl(g)＋CuO(s)===H2O(g)＋CuCl2(s) ΔH1
反应②生成1 mol Cl2的反应热为ΔH2，则总反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
(3)将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，可发生反应：
①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)，该反应的ΔH＝＋206 kJ·mol－1
已知：②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802 kJ·mol－1，写出由CO2和H2O(g)生成CO的热化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：
①用焦炭跟水反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；
②用天然气跟水蒸气反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。
已知有关反应的能量变化如下图所示，则方法②中反应的ΔH＝________。
[解析] (1)由盖斯定律可知，待求反应式可通过反应2×②－2×①－③得到，进而求出待求反应的ΔH。
(2)反应②的热化学方程式为CuCl2(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g) ΔH2。
故总反应2HCl(g)＋O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
(3)由①式－②式得CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206 kJ·mol－1－(－802) kJ·mol－1＝＋1 008 kJ·mol－1。
(4)由图可知：
Ⅰ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1；
Ⅱ.O2(g)＋H2(g)===H2O(g) ΔH＝－b kJ·mol－1；
Ⅲ.CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－c kJ·mol－1。
根据盖斯定律可知反应②的ΔH为(－c＋3b＋a) kJ·mol－1。
[答案] (1)SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)
ΔH＝－237.4 kJ·mol－1
(2)2HCl(g)＋O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g)
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
(3)CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1
(4)(a＋3b－c) kJ·mol－1
