2020高考化学一轮复习第六章化学能与热能课时作业17化学能与热能（含解析） 练习

课时作业17　化学能与热能

时间：45分钟

1．(2019·山东临沂模拟)下列有关能量的判断和表示方法正确的是(　A　)

A．由C(s，石墨)===C(s，金刚石)  ΔH＝＋1.9 kJ，可知：石墨比金刚石更稳定

B．等质量的硫蒸气和固体硫分别完全燃烧，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 H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量等于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)

Δ H＝－571.6 kJ

解析：石墨转化为金刚石是吸热反应，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，故前者放出热量更多，B错误；含1 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，由于浓硫酸溶解放热，故放出的热量大于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。

2．(2019·山西太原模拟)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：

①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－574 kJ·mol－1

②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 160 kJ·mol－1

下列说法不正确的是(　C　)

A．反应①②均为放热反应

B．等物质的量的甲烷分别发生反应①②，转移电子数相同

C．由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－a kJ·mol－1，a＜574

D．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4 kJ

解析：反应①②的ΔH均小于0，均为放热反应，A项正确；两个反应中碳元素的化合价均由－4升高到＋4，等物质的量的CH4分别参加反应①、②，转移的电子数相同，B项正确；H2O(g)―→H2O(l)放热，由反应①推知当生成液态水时，会放出更多热量，ΔH会更小，a>574，C项错误；根据盖斯定律(①＋②)×可得CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g)  ΔH＝－867 kJ·mol－1，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，则放出的热量为0.2 mol×867 kJ·mol－1＝173.4 kJ，D项正确。

3．(2019·河北邯郸教学质量检测)工业上，在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。化学原理：CH2＝CH2(g)＋H2O(g)===CH3CH2OH(g)  ΔH。已知几种共价键的键能如下表所示：

下列说法中错误的是(　D　)

A．上述合成乙醇的反应是加成反应

B．相同时间段内，反应中用三种物质表示的反应速率相等

C．碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍

D．上述反应式中，ΔH＝－96 kJ·mol－1

解析：题述反应式中，ΔH＝615 kJ·mol－1＋413 kJ·mol－1×4＋463 kJ·mol－1×2－348 kJ·mol－1－413 kJ·mol－1×5－463 kJ·mol－1－351 kJ·mol－1＝－34 kJ·mol－1，D项错误。

4．(2019·湖北监利实验高中模拟)甲烷的燃烧热为ΔH1，氢气的燃烧热为ΔH2，且ΔH1<ΔH2。若甲烷和氢气的混合物1 mol完全燃烧生成稳定的化合物时，反应热为ΔH3，则甲烷和氢气的物质的量之比为(　B　)

A.  B.

C.  D.

解析：设甲烷的物质的量为x mol，则有n(H2)＝(1－x)mol，甲烷的燃烧热为ΔH1，氢气的燃烧热为ΔH2，且ΔH1<ΔH2,1 mol混合气体完全燃烧生成稳定的化合物时，反应热为ΔH3，则有ΔH1×x＋ΔH2×(1－x)＝ΔH3，解得x＝，n(H2)＝(1－x)＝＝，故有n(CH4)∶n(H2)＝∶＝。

5．(2019·湖南十四校联考)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示(图中E1表示无催化剂时正反应的活化能，E2表示无催化剂时逆反应的活化能)。下列有关叙述不正确的是(　B　)

A．该反应的逆反应为吸热反应，升高温度可提高活化分子的百分数

B．500 ℃、101 kPa下，将l mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热a kJ，其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 　ΔH＝－2a kJ·mol－1

C．该反应中，反应物的总键能小于生成物的总键能

D．ΔH＝E1－E2，使用催化剂改变活化能，但不改变反应热

解析：根据图中信息可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应的正反应为放热反应，则逆反应为吸热反应，A项正确；SO2与O2反应是可逆反应，1 mol SO2(g)和0.5 mol O2(g)不可能反应完全，B项错误；该反应是放热反应，故反应物的总键能小于生成物的总键能，C项正确；使用催化剂能改变反应的活化能，但不会影响反应热，D项正确。

6．(2019·河南中原名校第五次联考)已知：①1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键。②Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)  ΔH，其反应过程与能量变化如图所示。

③

下列说法中正确的是(　C　)

A．晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能

B．二氧化硅稳定性小于硅的稳定性

C．ΔH＝－988 kJ·mol－1

D．ΔH＝a－c

解析：晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，A项错误；根据化学键的键能判断，断裂1 mol二氧化硅中的Si—O键需要的能量为4×460 kJ＝1 840 kJ，断裂1 mol晶体硅中的Si—Si键需要的能量为2×176 kJ＝352 kJ，故二氧化硅的稳定性大于硅的稳定性，B项错误；Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)  ΔH＝(176×2＋500－460×4)kJ·mol－1＝－988 kJ·mol－1，C项正确；根据图中信息可知，ΔH＝－c，D项错误。

7．(2019·昆明模拟)已知：

①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH1＝－57.3 kJ·mol－1，

②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)

ΔH2＝－241.8 kJ·mol－1，

下列有关说法正确的是(　A　)

A．向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 mol·L－1乙二酸，反应中的能量变化如图所示

B．H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1

C．氢气的标准燃烧热为241.8 kJ·mol－1

D．若反应②中水为液态，则同样条件下的反应热：ΔH＞ΔH2

解析：因乙二酸是弱酸，弱酸的电离平衡是一个吸热过程，故生成0.1 mol H2O(l)时放出的热量小于5.73 kJ，A项正确；B项中Ba2＋与SO反应生成BaSO4沉淀时也会放出热量，B项错误；与物质标准燃烧热对应生成的水应该是液态，C项错误；水由气态变为液态是一个放热过程，故ΔH<ΔH2，D项错误。

8．(2019·安徽蚌埠二中月考)重晶石(BaSO4)与碳在高温下焙烧可制得BaS。

①BaSO4(s)＋4C(s)===4CO(g)＋BaS(s)　ΔH1＝＋571.2 kJ·mol－1

②BaSO4(s)＋2C(s)===2CO2(g)＋BaS(s)　ΔH2＝＋226.2 kJ·mol－1

下列说法中正确的是(　C　)

A．上述反应都是放热反应

B．反应②中有NA个C===O键形成时，吸收113.1 kJ的热量

C．反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)的ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1

D．重晶石与碳反应同时生成1 mol CO(g)和1 mol CO2(g)时吸收的热量为398.7 kJ

解析：反应①和②的ΔH均大于0，则两个反应均为吸热反应，A错误。反应②中有NA个C===O键形成时，生成0.5 mol CO2，则吸收的热量为56.55 kJ，B错误。根据盖斯定律，由①×－②×可得CO2(g)＋C(s)===2CO(g)，则有ΔH＝(＋571.2 kJ·mol－1)×－(＋226.2 kJ·mol－1)×＝＋172.5 kJ·mol－1，C正确。由①可知生成1 mol CO(g)吸收的热量为142.8 kJ，由②可知生成1 mol CO2(g)吸收的热量为113.1 kJ，故吸收的总热量为255.9 kJ，D错误。

9．(2019·河南汝阳实验高中月考)设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应：

①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH1＝a kJ·mol－1

②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)

ΔH2＝b kJ·mol－1

其他数据如下表：

下列说法正确的是(　A　)

A．上表中x＝

B．H2O(g)===H2O(l)   ΔS<0，ΔH＝(a－b)kJ·mol－1

C．当有4NA个C—H键断裂时，该反应放出热量一定为a kJ

D．利用反应①设计的原电池电解精炼铜时，当负极输出0.2NA个电子时，电解槽的阳极质量一定减轻6.4 g

解析：根据反应热与键能的关系可知，反应②的反应热为ΔH2＝(413 kJ·mol－1×4＋2x kJ·mol－1)－(798 kJ·mol－1×2＋463 kJ·mol－1×4)＝b kJ·mol－1，则有x＝，A正确。根据盖斯定律，由①×－②×可得H2O(g)===H2O(l)，则有ΔH＝ kJ·mol－1，B错误。当有4NA个C—H键断裂时，反应中消耗1 mol CH4(g)，若生成H2O(l)则放出a kJ热量，若生成H2O(g)则放出b kJ热量，C错误。当负极输出0.2NA个(即0.2 mol)电子时，电解槽的阳极上通过0.2 mol电子，由于粗铜作阳极，Fe等活泼金属优于Cu先放电，故电解槽的阳极质量不一定减轻6.4 g，D错误。

10．(2019·广东汕头金山中学模拟)(1)综合治理NO和CO污染时，涉及的反应有

Ⅰ.2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－746.5 kJ·mol－1

Ⅱ.C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)

ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1

高温下，C(s)与CO2反应生成CO的热化学方程式为

____________________________________________________。

(2)天然气的主要成分为甲烷(CH4)，部分氧化的热化学方程式为CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝－35.6 kJ·mol－1。有人认为甲烷部分氧化的机理为

①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1

②CH4(g)十CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)

ΔH2＝＋247.3 kJ·mol－1

③CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2(g)ΔH3

则ΔH3＝________。

(3)N2H4和H2O2混合可作火箭推进剂。已知：

①16 g液态N2H4和足量氧气反应生成N2(g)和H2O(l)，放出310.6 kJ的热量；②2H2O2(l)===O2(g)＋2H2O(l)  ΔH＝－196.4 kJ·mol－1。则反应N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)的ΔH＝____________kJ·mol－1；N2H4和H2O2反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式为____________________________________________

(4)已知：①2Mo(s)＋3O2(g)===2MoO3(s)ΔH1

②MoS2(s)＋2O2(g)===Mo(s)＋2SO2(g)ΔH2

③2MoS2(s)＋7O2(g)===2MoO3(s)＋4SO2(g)   ΔH3

则ΔH3＝____________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)，在反应③中若有0.2 mol MoS2参加反应，则转移电子为________mol。

解析：(1)分析热化学方程式Ⅰ、Ⅱ，根据盖斯定律，由Ⅱ－Ⅰ可得C(s)＋CO2(g)===2CO(g)，则有ΔH＝(＋172.5 kJ·mol－1)－(－746.5 kJ·mol－1)＝＋919 kJ·mol－1。

(2)将(2)题题干中的反应编号为④，根据盖斯定律，由④×2－①×－②×可得③CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2(g)，则有ΔH3＝2×(－35.6 kJ·mol－1)－×(－890.3 kJ·mol－1)－×(＋247.3 kJ·mol－1) ＝＋250.3 kJ·mol－1。

(3)16 g液态N2H4的物质的量为0.5 mol，与足量氧气反应生成N2(g)和H2O(l)，放出310.6 kJ的热量，据此写出热化学方程式：①N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－621.2 kJ·mol－1。又已知②2H2O2(l)===O2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－196.4 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①＋②可得N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l)，则有ΔH＝(－621.2 kJ·mol－1)＋(－196.4 kJ·mol－1)＝－817.6 kJ·mol－1。

(4)分析热化学方程式①～③，根据盖斯定律，由①＋②×2可得2MoS2(s)＋7O2(g)===2MoO3(s)＋4SO2(g)，则有ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。反应③中，MoS2是还原剂，被氧化生成MoO3和SO2,1 mol MoS2被氧化生成MoO3和SO2，转移14 mol电子，若有0.2 mol MoS2参加反应，则转移电子为2.8 mol。

答案：(1)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋919 kJ·mol－1

(2)＋250.3 kJ·mol－1

(3)－621.2　N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－817.6 kJ·mol－1

(4)ΔH1＋2ΔH2　2.8

11．(2019·广东台山华侨中学模拟)(1)下列三个反应在某密闭容器中进行：

反应①：Fe(s)＋CO2(g)===FeO(s)＋CO(g)

ΔH1＝a kJ·mol－1

反应②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH2＝b kJ·mol－1

反应③：2Fe(s)＋O2(g)===2FeO(s)　ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。

(2)焦炭与CO、CO2、H2均是重要的化工原料，由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：

反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH1＝－49.58 kJ·mol－1

反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)

ΔH2＝＋41.19 kJ·mol－1

反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)  ΔH3

则反应Ⅲ的ΔH3＝________kJ·mol－1。

(3)一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定下来，但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，相关的热化学方程式如下：

①CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)

ΔH1＝＋210.5 kJ·mol－1

②CaSO4(s)＋CO(g)CaS(s)＋CO2(g)

ΔH2＝－47.3 kJ·mol－1

反应：CaO(s)＋3CO(g)＋SO2(g)CaS(s)＋3CO2(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。

(4)现根据下列3个热化学方程式：

①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)

ΔH1＝－24.8 kJ·mol－1

②3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)

ΔH2＝－47.2 kJ·mol－1

③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)

ΔH3＝＋19.4 kJ·mol－1

写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学方程式：________________________________________________。

解析：(1)分析反应①和②，根据盖斯定律，由①×2＋②可得2Fe(s)＋O2(g)===2FeO(s)，则有ΔH3＝2ΔH1＋ΔH2＝2a kJ·mol－1＋b kJ·mol－1＝(2a＋b) kJ·mol－1。(2)分析反应Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ，根据盖斯定律，由反应Ⅰ－Ⅱ可得CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，则有ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(－49.58 kJ·mol－1)－(＋41.19 kJ·mol－1)＝－90.77 kJ·mol－1。(3)根据盖斯定律，由②×4－①可得CaO(s)＋3CO(g)＋SO2(g)CaS(s)＋3CO2(g)，则有ΔH＝4ΔH2－ΔH1＝(－47.3 kJ·mol－1)×4－(＋210.5 kJ·mol－1)＝－399.7 kJ·mol－1。(4)分析已知的三个热化学方程式，根据盖斯定律，由①×3－②－③×2可得6CO(g)＋6FeO(s)===6Fe(s)＋6CO2(g)，则有ΔH＝(－24.8 kJ·mol－1)×3－(－47.2 kJ·mol－1)－(＋19.4 kJ·mol－1)×2＝－66 kJ·mol－1，从而可得热化学方程式：CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g)  ΔH＝－11 kJ·mol－1。

答案：(1)2a＋b　(2)－90.77　(3)－399.7

(4)CO(g)＋FeO(s)===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－11 kJ·mol－1