2018高考化学（人教）一轮复习全程构想（检测）-第六章　化学反应与能量 课时作业20 Word版含解析

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课时作业20　化学能与热能
授课提示：对应学生用书第331页]
基础题组]
1．(2017·太原一模)某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。

下列说法错误的是(　　)
A．总反应为放热反应
B．使用催化剂后，活化能不变
C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应
D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2
解析：由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；使用催化剂能降低反应所需的活化能，B项错误。
答案：B
2．(2017·大同质检)根据如图所示的反应判断，下列说法中错误的是(　　)

A．CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量
B．该反应的焓变大于零
C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量
D．由该反应可推出凡是需要加热才能发生的反应均为吸热反应
解析：碳酸钙受热分解的反应是吸热反应，焓变大于零，故CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量，A、B项说法正确；在CaCO3中，Ca2＋和CO之间存在离子键，CO中C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成放出能量，C项说法正确；需要加热才能发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，D项说法错误。
答案：D
3．(2017·兰州质检)下列叙述中正确的是(　　)
A．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照条件下和点燃条件下的ΔH不同
B．常温下，反应2A(s)＋B(g)===2C(g)＋D(g)不能自发进行，则该反应的焓变一定大于零
C．需要加热的化学反应，生成物的总能量一定高于反应物的总能量
D．化学反应中必伴随着能量的变化，其表现形式只有热能
解析：ΔH只与反应的始末态有关，与反应的过程无关，A选项错误；加热的目的只是促进反应发生，与反应吸热放热无关，如C燃烧是放热反应，但反应需加热才能发生，C选项错误；化学反应中的能量变化有多种表现形式，如光能、热能、电能等，D选项错误。
答案：B
4.

(2017·大连质检)在一定温度时，N2与H2反应过程中能量变化的曲线如图，下列叙述正确的是(　　)
A．该反应的热化学方程式为：N2＋3H22NH3　ΔH＝－92 kJ/mol
B．a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C．加入催化剂，该化学反应的放热减少
D．反应物的总能量高于生成物的总能量
解析：根据反应前后的能量变化计算出ΔH＝－92 kJ/mol，但热化学方程式中各物质未注明状态，A项错误；加入催化剂后，活化能降低，所以b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线，B项错误；催化剂只改变反应历程不影响反应物、生成物的总能量，故该反应放出的热量不变，C项错误；由图象可知反应物的总能量高于生成物的总能量，D项错误。
答案：D
5．(2017·洛阳月考)化学反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　)

A．该反应是吸热反应
B．断裂1 mol H—H键和1 mol Cl—Cl键时能放出x kJ的能量
C．断裂2 mol H—Cl键时需要吸收y kJ的能量
D．2 mol HCl(g)的总能量高于1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量
解析：由图示可知：1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量高于2 mol HCl(g)的总能量，故该反应为放热反应，A项、D项错误；断裂化学键时需要吸收能量，B项错误，C项正确。
答案：C
6．(2017·锦州一模)

如图表示白磷(P4)分子结构。白磷在氧气不足时燃烧生成P4O6，P4O6分子结构可以看成是白磷分子中磷磷键之间插入氧原子。
已知：键能表示断裂1 mol化学键需要吸收的能量。几种共价键的键能如下表所示：
化学键
P—P
P—O
P===O
O===O
键能/(kJ·mol－1)
a
b
c
d
则P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热(ΔH)为(　　)
A．(6a＋3d－12b－4c) kJ·mol－1
B．(4a＋3d－8b) kJ·mol－1
C．(6a＋3d－12b) kJ·mol－1
D．(6a＋3d＋4c－12b) kJ·mol－1
解析：断裂6个P—P键、3个O===O键，形成12个P—O键，C选项正确。
答案：D
7．(2017·长春检测)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(合理即可)
(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
能力题组]
1．已知25 ℃时：①HF(aq)＋OH－(aq) F－(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－67.7 kJ/mol　②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol下列有关说法中正确的是(　　)
A．HF电离吸热
B．水解消耗0.1 mol F－时，吸收的热量为6.77 kJ
C．中和热均为57.3 kJ/mol
D．含0.1 mol HF、0.1 mol NaOH的两种溶液混合后放出的热量为6.77 kJ
解析：根据盖斯定律，①－②可得HF(aq) H＋(aq)＋F－(aq)　ΔH＝－10.4 kJ/mol，A错误；F－的水解是HF中和的逆反应，根据热化学方程式①可知水解消耗0.1 mol F－时，吸收的热量为6.77 kJ，B正确；只有强酸和强碱的中和热才是57.3 kJ/mol，C错误；HF(aq)＋OH－(aq) F－(aq)＋H2O(l)是一个可逆反应，故含0.1 mol HF、0.1 mol NaOH的两种溶液混合后实际放出的热量小于6.77 kJ，D错误。
答案：B
2．(2017·长春月考)将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知：
TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)
ΔH＝＋140.5 kJ·mol－1
C(s，石墨)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s，石墨)===TiCl4(l)＋2CO(g)的ΔH是(　　)
A．－80.5 kJ·mol－1 B．－30.0 kJ·mol－1
C．＋30.0 kJ·mol－1 D．＋80.5 kJ·mol－1
解析：目标反应可由题给反应①＋②×2得到，所以ΔH＝＋140.5 kJ·mol－1＋(－110.5 kJ·mol－1)×2＝－80.5 kJ·mol－1。
答案：A
3．(2017·鞍山月考)已知：①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝＋180 kJ·mol－1
②N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH2＝－92.4 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1
下列说法正确的是(　　)
A．反应②中的能量变化如图所示，则ΔH2＝E1－E3

B．H2的燃烧热为241.8 kJ·mol－1
C．由反应②知在温度一定的条件下，在一恒容密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，反应后放出的热量为Q1 kJ，若通入2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ，则184.8>Q2>2Q1
D．氨的催化氧化反应为4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝＋906 kJ·mol－1
解析：反应热ΔH＝E(生成物)－E(反应物)，则ΔH＝E1－E2，A项错误；H2的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量，故H2的燃烧热大于241.8 kJ·mol－1，B项错误；通入2 mol N2和6 mol H2相当于将两个通入1 mol N2和3 mol H2的容器压缩为一个容器，而加压时平衡正向移动，放出的热量增多，故Q2>2Q1，因为该反应为可逆反应，所以Q2<184.8，即184.8>Q2>2Q1，C项正确；根据盖斯定律，由①×2－②×2＋③×3可得4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝ΔH1×2－ΔH2×2＋ΔH3×3＝＋180 kJ·mol－1×2－(－92.4 kJ·mol－1)×2－483.6 kJ·mol－1×3＝－906 kJ·mol－1，D项错误。
答案：C
4．(2017·牡丹江月考)在常温常压下，已知：
①4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH1
②4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH2
③2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系正确的是(　　)
A．ΔH3＝(ΔH1＋ΔH2)
B．ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)
C．ΔH3＝2(ΔH1＋ΔH2)
D．ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)
解析：根据盖斯定律，(②－①)＝③，即ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)。
答案：D
5．(2017·济南联考)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1　①
CH2===CH2(g)＋3O2(g)===2H2O(g)＋2CO2(g)　ΔH2　②
2CH3CH3(g)＋7O2(g)===6H2O(g)＋4CO2(g)　ΔH3　③
CuO(s)＋H2(g)===Cu(s)＋H2O(g)　ΔH4　④
2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH5　⑤
CH2===CH2(g)＋H2(g)===CH3CH3(g)　ΔH6　⑥
下列关于上述反应焓变(ΔH)的判断正确的是(　　)
A．ΔH1<0，ΔH3>0
B．ΔH2>0，ΔH4<0
C．ΔH1＝ΔH4＋ΔH5
D．2ΔH6＝ΔH1＋2ΔH2－ΔH3
解析：氢气、有机物燃烧的反应均是放热反应，ΔH1<0、ΔH2<0，ΔH3<0，反应④为吸热反应，ΔH4>0，A项和B项错误；根据盖斯定律有④×2＋⑤＝①，故ΔH1＝2ΔH4＋ΔH5，C项错误；由盖斯定律可知D项正确。
答案：D
6．(2017·佳木斯月考)已知：NaHCO3在水溶液中水解的热化学方程式为：NaHCO3(aq)＋H2O(l)===H2CO3(aq)＋NaOH(aq)　ΔH＝a kJ·mol－1；稀盐酸和稀NaOH的中和热为b kJ·mol－1。则等物质的量的NaHCO3(aq)与稀盐酸(aq)反应的ΔH等于(　　)
A．(a＋b) kJ·mol－1 B．(a－b) kJ·mol－1
C．－(a－b) kJ·mol－1 D．－(a＋b) kJ·mol－1
解析：理解中和热的特点，抓住盖斯定律的原理。根据中和热的定义，可以写出：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－b kJ·mol－1……①；NaHCO3水解的离子方程式为：HCO(aq)＋H2O(l) H2CO3(aq)＋OH－(aq)　ΔH＝a kJ·mol－1…………②。由盖斯定律可知，所求反应可通过①＋②得：HCO(aq)＋H＋(aq)===H2CO3(aq)　ΔH＝(a－b) kJ·mol－1，B项正确。
答案：B
7．(2017·沈阳月考)已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，请参考题中图表，按要求填空：

(1)图甲是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率加快，E1的变化是________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。NO2和CO反应的热化学方程式为________________。
(2)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)===(NH4)2CO3(aq)　ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq)　ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝________。
(3)下表所示是部分化学键的键能参数：
化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能/(kJ·mol－1)
a
b
c
x
已知P4(g)＋5O2(g)===P4O10(g)　ΔH＝－d kJ·mol－1，P4及P4O10的结构如图乙所示。表中x＝________ kJ·mol－1。(用含a、b、c、d的代数式表示)
解析：(1)加入催化剂，降低反应的活化能，即E1减小：反应的焓变不变，即ΔH不变。由图示知，1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)反应的焓变ΔH＝E1－E2＝－234 kJ·mol－1，由此可写出反应的热化学方程式。(2)利用盖斯定律知，反应Ⅲ＝2×反应Ⅱ－反应Ⅰ，故ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。(3)P4(g)＋5O2(g)===P4O10(g)　ΔH＝－d kJ·mol－1，利用“反应焓变＝反应物键能之和－生成物键能之和”可得－d＝6a＋5c－(12b＋4x)，解得x＝(d＋6a＋5c－12b)。
答案：(1)减小　不变　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234kJ·mol－1
(2)2ΔH2－ΔH1
(3)(d＋6a＋5c－12b)
8．(2017·石家庄检测)(1)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________________。
(2)汽车尾气中主要含有CO、NO2、SO2、CO2，目前采用的是在汽车排气装置中安装一个净化器可以有效地将尾气中的有害气体转化。如：CO(g)＋NO2(g)===NO(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)
2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－b kJ·mol－1(b>0)
则用标准状况下的3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中放出的热量为________ kJ(用含有a和b的代数式表示)。
解析：(1)分析两式子，把①式－②式可得CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206 kJ·mol－1－(－802 kJ·mol－1)＝＋1 008 kJ·mol－1。(2)CO(g)＋NO2(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1乘以2得2CO(g)＋2NO2(g)===2NO(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－2a kJ·mol－1与2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－b kJ·mol－1相加即得4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g)　ΔH＝－(2a＋b) kJ·mol－1，n(CO)＝＝0.15 mol，所以放出的热量为×(2a＋b) kJ。
答案：(1)CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1
(2)