2020届高考化学总复习——第六章 课时跟踪练(十九)

课时跟踪练(十九)　化学能与热能

1．(2019·合肥质检)化学家格哈德·埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下。下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是(　　)

A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成

B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂

C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量

D．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成

解析：由图中可知，每3个氢气分子和1个氮气分子断键得到原子，然后生成2个氨分子，生成氨分子之前是氢原子和氮原子，A正确；催化剂能改变化学业反应的速率，合成氨的反应在催化剂作用下，反应速度加快，意味着反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成变的更容易，B正确；化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成则放出能量，从图中可看出②为化学键断裂过程，③为新的化学键形成过程，C正确；化学键的断裂需要吸收能量，所以该反应在常温下难以进行，D错误；正确选项D。

答案：D

2．(2019·深圳模拟)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝a kJ/mol，能量变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(l)　ΔH>a kJ/mol

B．过程Ⅱ可能使用了催化剂，使用催化剂不可以提高SO2的平衡转化率

C．反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和

D．将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出或吸收的热量小于|a|kJ

解析：根据图象，该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，属于放热反应，a<0，A错误；加入催化剂，能够降低反应物的活化能，过程Ⅱ可能使用了催化剂，但是不影响平衡移动，不能提高SO2的平衡转化率，B正确；该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，属于放热反应，说明反应物断键吸收能量之和小于生成物成键释放能量之和，C正确；反应处于密闭容器中，反应为可逆反应，反应不能进行到底，放出或吸收的热量小于|a|kJ，D正确；正确选项A。

答案：A

3．有关下列图象的叙述不正确的是(　　)

A．图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1

B．图(2)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋41 kJ·mol－1

C．由图可知正逆反应的热效应的数值相同

D．两个图象表示的含义不同

解析：题图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1，A正确；题图(2)表示的热化学方程式为CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41 kJ·mol－1，B错误；由题图知C正确；两个图象的反应物、生成物正好相反，D正确。

答案：B

4．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－483.6 kJ·mol－1

②H2(g)＋S(g)===H2S(g)ΔH＝－20.1 kJ·mol－1

下列判断正确的是(　　)

A．1 mol氢气完全燃烧生成液态水吸收热量241.8 kJ

B．1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量相差221.7 kJ

C．由①②知，水的热稳定性小于硫化氢

D．若反应②中改用固态硫，则1 mol S(s)完全反应放出的热量小于20.1 kJ

解析：A项，1 mol氢气完全燃烧生成气态水放出热量241.8 kJ；B项，1 mol H2O(g)和1 mol H2S(g)的能量无法比较；C项，水的热稳定性强于硫化氢。

答案：D

5．已知：①CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－a kJ·mol－1

②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1

③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH3＝－c kJ·mol－1

④H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH4＝－d kJ·mol－1

下列叙述正确的是(　　)

A．由上述热化学方程式可知ΔH3<ΔH4

B．H2的燃烧热为d kJ·mol－1

C．CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)

ΔH＝(a－b－2c) kJ·mol－1

D．当CO和H2的物质的量之比为1∶2时，其完全燃烧生成CO2和H2O(l)时，放出Q kJ热量，则混合气中CO的物质的量为 mol

解析：气态水到液态水继续放热，所以d>c，ΔH3>ΔH4，故A错误；燃烧热应生成稳定氧化物，应该是液态水，燃烧热为d kJ·mol－1，故B正确；根据盖斯定律，CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)，由①－②－③×2得到：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝(b＋2c－a)kJ·mol－1，故C错误；设CO和H2物质的量分别为n、2n，则CO放出的热量是nb，氢气放出的热量是2nd，即nb＋2nd＝Q，解得n＝mol，则该混合物中CO的物质的量为mol，故D错误。答案选B。

答案：B

6．(2019·武汉一模)已知：

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1

3H2(g)＋Fe2O3(s)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH2

2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH3

2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH4

2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(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．ΔH5＜0，ΔH4＜ΔH3

C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3   D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5

解析：燃烧反应都是放热反应，故ΔH3＜0，A错误；将题述反应分别编号为①②③④⑤，反应⑤是铝热反应，显然是放热反应，ΔH5＜0，将反应④－反应③可得反应⑤，即ΔH5＝ΔH4－ΔH3＜0，B正确，D错误；将反应②＋反应③可得反应3H2(g)＋O2(g)===3H2O(g)，故ΔH1＝(ΔH2＋ΔH3)，C错误。

答案：B

7．选择性催化还原法烟气脱硝技术是一种成熟的NOx控制处理方法，主要反应如下：

①4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)

ΔH1＝a kJ·mol－1

②4NH3(g)＋2NO2(g)＋O2(g)3N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1

副反应③4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)

ΔH4＝d kJ·mol－1

可以计算出反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH为(　　)

A.   B.

C.   D.

解析：由题给反应，根据盖斯定律可知：将①×－②＋③×即得反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝a×－b＋d×＝kJ·mol－1，故选D。

答案：D

8．一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO(x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是(　　)

A．e是ClO

B．b→a＋c反应的活化能为60 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

解析：A项，e中Cl元素化合价为＋7价，而ClO中Cl元素化合价为＋5价，错误；B项，根据图中数据无法计算b→a＋c反应的活化能，错误；C项，a、b、c、d、e中a能量最低，所以最稳定，错误；D项，b→a＋d，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO－===ClO＋2Cl－，反应热＝64 kJ·mol－1＋2×0 kJ·mol－1－3×60 kJ·mol－1＝－116 kJ·mol－1，所以该热化学方程式为

3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)　ΔH＝－116 kJ·mol－1，正确。

答案：D

9．参考下表键能数据，估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式：Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)中，ΔH的值为(　　)

A.－989.2 kJ·mol－1   B．＋989.2 kJ·mol－1

C．－61.2 kJ·mol－1   D．－245.2 kJ·mol－1

解析：硅和二氧化硅均是原子晶体，其中在晶体硅中每个硅原子形成2个Si—Si键，在二氧化硅晶体中每个硅原子形成4个Si—O键。由于反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则该反应的反应热　ΔH＝2×176 kJ·mol－1＋498.8 kJ·mol－1－4×460 kJ·mol－1＝

－989.2 kJ·mol－1，故选A。

答案：A

10．(2019·连云港质检)氨广泛用于生产化肥、制冷剂等方面。回答下列问题：

(1)最近斯坦福大学研究人员发明了一种SUNCAT的锂循环系统，可持续合成氨，其原理如图所示。

①图中反应Ⅱ属于__________________________(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。

②反应Ⅲ中能量转化的方式是___________________________

_____________________________________________________

(填“电能转变为化学能”或“化学能转变为电能”)。

(2)液氨可用作制冷剂，液氨气化时________(填“释放”或“吸收”)能量；液氨泄漏遇明火会发生爆炸。已知部分化学键的键能数据如下表所示：

则反应4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)的反应热ΔH＝__________。

解析：(1)①反应Ⅱ是Li3N与水反应生成氨气的过程，反应中没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应；②反应Ⅲ中氢氧化锂转变为锂、氧气和水，发生氧化还原反应，属于非自发的氧化还原反应，属于电解池反应，能量转化的方式是电能转变为化学能。

(2)液氨可用作制冷剂，是因为液氨气化时吸收能量，导致周围温度降低；反应NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2(g)　ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝391×3×4＋498×3－946×2－463×2×6＝－1 262 kJ·mol－1。

答案：(1)①非氧化还原反应　②电能转变为化学能

(2)吸收　－1 262 kJ·mol－1

11．煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)

ΔH1＝＋218.4 kJ·mol－1(反应Ⅰ)

CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)

ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反应Ⅱ)

请回答下列问题：

(1)反应Ⅰ是________(填“放热反应”或“吸热反应”)，________(填“能”或“否”)通过反应Ⅰ判断等物质的量的CO、CO2具有能量的高低。

(2)已知CO转化成CO2的能量关系如图所示。写出该反应的热化学方程式_______________________________________________

_____________________________________________________，

则CO的燃烧热ΔH为________kJ·mol－1。

(3)依据反应Ⅰ、Ⅱ确定反应CaO(s)＋3CO(g)＋SO2(g)===CaS(s)＋3CO2(g)　ΔH＝____kJ·mol－1。

解析：(1)反应Ⅰ的ΔH1>0，故为吸热反应；通过反应Ⅰ只能判断反应物总能量低于生成物总能量，不能判断某一反应物与某一生成物之间的能量的相对大小。

(2)由图可知2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1，CO的燃烧热为×566 kJ·mol－1。

(3)利用盖斯定律将反应Ⅱ减去反应Ⅰ可得目标方程式，ΔH＝

(－175.6－218.4)kJ·mol－1＝－394 kJ·mol－1。

答案：(1)吸热反应　否

(2)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1　－283　(3)－394

12．(2019·大连模拟)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与贮存是氢能源利用领域的研究特点。

Ⅰ.已知：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1

H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)　ΔH＝－184 kJ·mol－1

(1)写出H2与O2反应生成气态水的热化学方程式

____________________________________________________。

(2)断开1 mol H—O键所需能量为______kJ。

Ⅱ.已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)

ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1①

CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)

ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1②

又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1。

(3)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：

_______________________________________________________

_____________________________________________________。

(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_______________

____________________________________________________。

(5)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是_____________________________________________________，

等物质的量的A、H2化学能较低的物质是_________________。

解析：Ⅰ.(1)根据盖斯定律，由第一个热化学方程式＋第二个热化学方程式×2可得2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1－184 kJ·mol－1×2＝－483.6 kJ·mol－1。

(2)反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)发生过程中断裂2 mol H—H键和1 mol O===O键，形成4 mol H—O键，则2E(H—H)＋E(O===O)－4E(H—O)＝－483.6 kJ·mol－1，E(H—O)＝kJ·mol－1＝462．9 kJ·mol－1，即断开1 mol H—O键所需能量为462.9 kJ。

Ⅱ.(3)由CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。

(4)根据盖斯定律，由①×2－②可得：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。

(5)观察图象信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量，故化学能较低的物质是氢气分子。

答案：Ⅰ.(1)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－483.6 kJ·mol－1(其他答案合理即可)

(2)462.9

Ⅱ.(3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

(4)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)

ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1

(5)H、O(或氢原子、氧原子)　H2