2020届一轮复习人教版化学能与热能作业(1)
化学能与热能
(建议用时：35分钟)
1．(2019·海淀区模拟)过氧化氢分解反应过程中，能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．催化剂可以改变H2O2分解反应的焓变
B．MnO2或FeCl3可以催化H2O2分解反应
C．催化剂不能改变反应路径
D．H2O2分解是吸热反应
[答案] B
2．(2019·玉山一中月考)全球气候变暖给人类的生存和发展带来了严峻的挑战，在此背景下，“新能源”“低碳”“节能减排”“吃干榨尽”等概念愈来愈受到人们的重视。下列有关说法不正确的是 ( )
A．太阳能、地热能、生物质能和核聚变能均属于“新能源”
B．“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料
C．如图，甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想
D．让煤变成合成气，把煤“吃干榨尽”，实现了煤的清洁、高效利用
[答案] B
3．(2019·开封一模)根据表中的信息判断下列说法错误的是 ( )
物质
外观
熔点
燃烧热/(kJ·mol－1)
金刚石
无色，透明固体
？
395.4
石墨
灰黑，不透明固体
？
393.5
A．由表中信息可得如图所示的图像
B．由表中信息知C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1
C．由表中信息可推知相同条件下金刚石的熔点低于石墨的熔点
D．表示石墨燃烧热的化学方程式为C(石墨，s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
[答案] D
4．(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。]
[教师用书独具]
(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。]
5．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，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。]
6．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，转移4 mol电子
B．由反应②可知1 mol气态水分解所放出的热量为242 kJ
C．反应③表示C2H2标准燃烧热的热化学方程式
D．ΔH4＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3
D [1 mol C参与反应①，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；气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。 ]
7．(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。]
8．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
9．(1)(2016·全国卷Ⅱ，节选)①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)
ΔH1
②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l) ΔH2
③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g) ΔH3
④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol－1
上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝________。
(2)(2016·全国卷Ⅲ，节选)已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l) ΔH1
ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________________________________________________________。
[解析] (1)根据盖斯定律得④＝2×③－2×②－①，即ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。
(2)将题给三个热化学方程式分别标号为①②③，根据盖斯定律，由①＋②－③得目标反应的ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
[答案] (1)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1
(2)ΔH1＋ΔH2－ΔH3
10．(2019·试题调研)单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH＝＋0.33 kJ·mol－1
B．正交硫燃烧的热化学方程式：S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.83 kJ·mol－1
C．相同物质的量的气态正交硫燃烧放出的能量低于固态正交硫燃烧放出的能量
D．①表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ
B [
A项，观察图像，固态单斜硫完全燃烧放出的热量与固态正交硫完全燃烧放出的热量的差值即为固态单斜硫转化为固态正交硫时放出的热量：ΔH＝－297.16 kJ·mol－1－(－296.83 kJ·mol－1)＝－0.33 kJ·mol－1，错误；C项，气态正交硫所具有的能量高于固态正交硫所具有的能量，所以相同物质的量的气态正交硫燃烧放出的能量高于固态正交硫燃烧放出的能量，错误；D项，①表示断裂1 mol S(单斜，s)和1 mol O2(g)中的共价键所吸收的能量，比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，错误。]
11．(新题)我国科学家研究出在SIn催化剂上实现高选择性、高活性电催化还原CO2制甲酸。图1表示不同催化剂及活性位上生成H*的能量变化，图2表示反应历程，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是( )
图1 图2
A．SIn/S表面更容易生成H*
B．S2－与K＋(H2O)n粒子间的静电作用促进了H2O的活化
C．CO2经两步转化生成HCOO－
D．H*＋OH－―→H2＋*＋OH－相对能量变化越小，越有利于抑制H*复合成H2
C [根据图1，SIn/S表面生成H*的活化能最低，因此更容易生成H*，A项正确；根据图2，可知S2－与K＋(H2O)n粒子间的静电作用促进了H2O的活化，B项正确；根据图2，CO2生成HCOO－的步骤为：CO2→CO→HCOO*→HCOO－，经过三步转化，C项错误；H*＋OH－―→H2＋*＋OH－为放热过程，其相对能量变化越小，放出热量越少，越不易使反应物分子活化，因此越有利于抑制H*复合成H2，D项正确。]
[教师用书独具]
(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)已知：①CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋93 kJ·mol－1；
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－193 kJ·mol－1；
③CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH＝－38 kJ·mol－1。
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为_____________________________
___________________________________________________________________。
[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①－②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)根据盖斯定律可知：
CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)的ΔH＝[－(－38)＋3×(－193)－2×93] 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)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－727 kJ·mol－1
12．(2019·湖南四校联考)CO和NO是汽车尾气的主要成分，它们能缓慢地发生反应Ⅰ：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)。
(1)汽车行驶时，N2和O2在电火花作用下产生NO，各物质所含化学键键能数据如下表：
物质
N2
O2
NO
化学键键能/(kJ·mol－1)
946
498
632
相同条件下，N2、O2、NO三种物质中最稳定的是______；反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的反应热ΔH＝________。
(2)工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，反应的化学方程式为CO＋2H2CH3OH。
已知：①CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283 kJ·mol－1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－242 kJ·mol－1
③CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－651 kJ·mol－1
写出工业上用CO和H2合成CH3OH(g)的热化学方程式：_______________。
(3)反应Ⅰ在常温下可以自发进行，则该反应的正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)为减少汽车尾气污染，下列措施合理的有________(填字母)。
A．开发氢能源
B．寻找反应Ⅰ的高效催化剂
C．市民大量移居城市郊区
D．戴上呼吸面具
[解析] (1)由表格中的化学键键能数据可知，N2的键能最大，即要断裂N≡N键消耗的能量最多，故其最稳定。结合表格中的键能数据可知，N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的ΔH＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×632 kJ·mol－1＝＋180 kJ·mol－1。(2)根据盖斯定律，由①＋2×②－③，可得CO与H2转化为CH3OH(g)的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH＝－116 kJ·mol－1。(3)反应Ⅰ为熵减反应，根据ΔH－TΔS<0反应自发进行知，该反应要自发进行，ΔH<0。(4)开发新能源，可以减少化石燃料的使用，从而减少汽车尾气污染，A项正确；高效催化剂可降低反应的活化能，在平常条件下污染物就能转化为无毒物质，B项正确；移居郊外、戴呼吸面具只是个人防止毒害的方法，尾气污染一直存在，C、D项错误。
[答案] (1)N2 ＋180 kJ·mol－1
(2)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－116 kJ·mol－1
(3)放热 (4)AB
