高中化学选修四鲁科版-第一章 化学能与热能课后达标检测

化学能与热能课后达标检测

一、选择题

1．一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是(　　)

A．氢能属于二次能源

B．图中能量转化的方式至少有6种

C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同

D．太阳能、风能、氢能都属于新能源

解析：选C。氢能属于二次能源，A项正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化等，B项正确；太阳能电池的供电原理是将太阳能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二者供电原理不相同，C项错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D项正确。

2．下列说法正确的是(　　)

A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，还与反应的途径有关

B．能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，且以物质为主

C．根据盖斯定律，热化学方程式中的ΔH直接相加即可得总反应热

D．即使运用盖斯定律也无法计算出碳不完全燃烧时的反应热

解析：选B。化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，A项错误；结合盖斯定律的内容和应用可知C项错误；运用盖斯定律可计算出碳不完全燃烧时的反应热，D项错误。

3．  物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是(　　)

A．A→F，ΔH＝－ΔH6

B．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0

C．C→F，ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH6

D．若A→C为放热过程，则ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6>0

解析：选C。依据盖斯定律来分析判断。A→F和F→A的焓变数值相等符号相反，A正确。由A循环到A，能量变化为0，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0，B正确。由C→F，ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，由F→C，ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH6，二者的绝对值相等，符号相反，C错误。若A→C为放热过程，则C→A为吸热过程，即ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6>0，D正确。

4．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　)

A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小

B．每形成2 mol A—B键，将吸收b kJ能量

C．每生成2分子AB(g)，将吸收(a－b) kJ能量

D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1

解析：选D。催化剂不能改变反应热的大小，A项错误；形成化学键放出能量，B项错误；热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，故每生成2 mol AB(g)，将吸收(a－b) kJ能量。

5．(2019·晋豫省际大联考)S2Cl2和SCl2均为重要的化工原料，都满足8电子稳定结构。

已知：①S2(l)＋Cl2(g)S2Cl2(g)  ΔH1＝x kJ·mol－1

②S2Cl2(g)＋Cl2(g)2SCl2(g)　ΔH2＝y kJ·mol－1

③相关化学键的键能如下表所示：

下列说法中错误的是(　　)

A．SCl2的结构式为Cl—S—Cl

B．S2Cl2的电子式为

C．y＝2b－a－c

D．在S2(l)＋2Cl2(g)2SCl2(g)的反应中，ΔH＝(x＋y) kJ·mol－1

解析：选C。SCl2中原子都达到8电子稳定结构，S应该形成两个共价键，Cl只能形成1个共价键，所以SCl2的结构式为Cl—S—Cl，A项正确；S2Cl2中原子都达到8电子稳定结构，S应该形成两个共价键，Cl只能形成1个共价键，所以S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，则其电子式为，B项正确；反应的焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，反应②S2Cl2(g)＋Cl2(g)2SCl2(g)的焓变ΔH2＝y kJ·mol－1＝(a＋c－2b) kJ·mol－1，C项错误；反应①＋反应②可以得到：S2(l)＋2Cl2(g)2SCl2(g)，所以该反应的焓变为ΔH＝(x＋y) kJ·mol－1，D项正确。

6．通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是(　　)

①太阳光催化分解水制氢：

2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋571.6 kJ/mol

②焦炭与水反应制氢：

C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)  ΔH2＝＋131.3 kJ/mol

③甲烷与水反应制氢：

CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)  ΔH3＝＋206.1 kJ/mol

A．由反应①知H2的燃烧热为571.6 kJ/mol

B．反应②中生成物的总能量高于反应物的总能量

C．反应③若改用新催化剂，ΔH3不变

D．反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8 kJ/mol

解析：选A。A.101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量是燃烧热，由反应①知H2的燃烧热为285.8 kJ/mol，A错误；B.反应②的焓变大于0，说明该反应为吸热反应，生成物的总能量高于反应物的总能量，B正确；C.反应③使用催化剂，可以加快反应速率，但是催化剂不影响反应热，所以改用新催化剂后ΔH3不变，C正确；D.根据盖斯定律，由③－②可得：反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝(＋206.1 kJ/mol)－(＋131.3 kJ/mol)＝＋74.8 kJ/mol，D正确。

7．(2019·河南豫北、豫南第一次联考)HBr被O2氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成，1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量，其能量与反应过程曲线如图所示。

(Ⅰ)HBr(g)＋O2(g)===HOOBr(g)

(Ⅱ)HOOBr(g)＋HBr(g)===2HOBr(g)

(Ⅲ)HOBr(g)＋HBr(g)===H2O(g)＋Br2(g)

下列说法中正确的是(　　)

A．三步反应均为放热反应

B．步骤(Ⅰ)的反应速率最慢

C．HOOBr比HBr和O2稳定

D．热化学方程式为4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g)　ΔH＝－12.67 kJ·mol－1

解析：选B。放热反应的反应物总能量高于生成物的总能量，根据题图可知，第一步反应为吸热反应，A项错误；步骤(Ⅰ)为吸热反应，导致体系温度降低，反应速率减慢，其余反应为放热反应，反应温度升高，反应速率加快，B项正确；HOOBr的总能量比HBr和O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C项错误；根据题意，1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量，则热化学方程式为4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g)　ΔH＝－50.68 kJ·mol－1，D项错误。

8．(2019·广东粤西四校联考)已知：

2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1

Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2

2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)

A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2　　　 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2

C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2   D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2

解析：选A。①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1；②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2；③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3。由盖斯定律可知，③＝①＋2×②，则ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，故选A。

9．火箭推进器常以联氨(N2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的热化学方程式：

N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)

ΔH1＝－533.23 kJ·mol－1

H2O(g)===H2O(l)　ΔH2＝－44 kJ·mol－1

2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)

ΔH3＝－196.4 kJ·mol－1

则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为(　　)

A．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l)

 ΔH＝＋817.63 kJ·mol－1

B．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)

 ΔH＝－641.63 kJ·mol－1

C．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l)

 ΔH＝－641.63 kJ·mol－1

D．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)

 ΔH＝－817.63 kJ·mol－1

解析：选B。将题中的反应依次编号为①、②、③，生成液态水的反应热ΔH＝ΔH1＋ΔH3＋2×ΔH2＝－817.63 kJ·mol－1，生成气态水的反应热ΔH＝ΔH1＋ΔH3－2×ΔH2＝－641.63 kJ·mol－1，可得出B正确。

二、非选择题

10．试比较下列各组ΔH的大小。

(1)同一反应，生成物状态不同时

A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1＜0

A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2＜0

则ΔH1________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。

(2)同一反应，反应物状态不同时

S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＜0

S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＜0

则ΔH1________ΔH2。

(3)两个有联系的不同反应相比

C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0

C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＜0

则ΔH1________ΔH2。

解析：(1)因为C(g)===C(l)　ΔH3＜0

则ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＜ΔH1。

ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。

(3)根据常识可知，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＜0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2＞ΔH1。

答案：(1)＞　(2)＜　(3)＜

11．请参考题中图表，根据要求回答问题：

(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。

(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：

①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)

 ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1

②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)

 ΔH＝－192.9 kJ·mol－1

又知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)如表所示是部分化学键的键能参数：

已知白磷的燃烧热为d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代数式表示)。

解析：(1)观察图像，E1应为反应的活化能，加入催化剂反应的活化能减小，但是ΔH不变。

(2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式做如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式。

(3)白磷燃烧的化学方程式为P4＋5O2P4O10，结合题图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物的结构，根据“反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式：6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，据此可得x＝(d＋6a＋5c－12b)。

答案：(1)减小　不变

(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－764.7 kJ·mol－1

(3)(d＋6a＋5c－12b)

12．(2019·大连模拟)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储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)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是____________________________

________________________________________________________________________。

(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－1　 ①

CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)

 ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1　 ②

又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1。

(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：________________________________________________________________________。

(2)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____________________________________________________。

(3)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.(1)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。(2)根据盖斯定律，由①×2－②即可得到CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。(3)观察图像信息知，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，故等物质的量时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　(2)462.9

Ⅱ.(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

(2)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1

(3)H、O(或氢原子、氧原子)　H2