高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第1讲化学能与热能训练含解析

化学能与热能

1．(2020·四川成都期末)下列变化过程，属于放热反应的是(　　)

①NaOH固体溶于水　②黑火药的爆炸　③食物因氧化而腐败　④铝热反应　⑤酸碱中和反应　⑥煅烧石灰石制生石灰　⑦盐酸溶液中插入打磨过的铝片

A．②③④⑤⑦　　　　 B．①②④⑤

C．②③④⑥     D．①②③⑥⑦

A　[NaOH固体溶于水放热，为物理过程，不是放热反应，①错误；黑火药的爆炸为放热反应，②正确；食物因氧化而腐败，为放热反应，③正确；铝热反应为放热反应，④正确；酸碱中和反应为放热反应，⑤正确；煅烧石灰石制生石灰为吸热反应，⑥错误；盐酸溶液中插入打磨过的铝片为放热反应，⑦正确。]

2．(2021·河北秦皇岛检测)下列说法正确的是(　　)

A．在101 kPa时，1 mol S(s)和2 mol S(s)的燃烧热相等

B．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

C．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀H2SO4溶液和稀Ba(OH)2溶液反应的反应热ΔH>2×(－57.3)kJ·mol－1

D．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝b kJ·mol－1，则b>0>a

A　[燃烧热与物质的物质的量多少无关，所以在25 ℃、101 kPa下，1 mol 硫和2 mol硫燃烧热相等， A项正确；反应热与反应条件无关，如铝热反应为放热反应，但需在高温下进行，B项错误；稀H2SO4溶液和稀Ba(OH)2溶液反应生成水和BaSO4沉淀，生成硫酸钡沉淀会放出热量，则ΔH<2×(－57.3)kJ·mol－1，C项错误；C的燃烧为放热反应，完全燃烧放出的能量多，则0>b>a，D项错误。]

3．(2021·河南焦作检测)等物质的量的CH2===CHCH===CH2与HBr加成生成两种主要产物X、Y的能量与反应进程如下图所示：

下列说法正确的是(　　)

A．产物Y比产物X更稳定

B．CH2===CHCH===CH2＋HBr―→W的过程放出能量

C．W→X正反应的活化能比W→Y正反应的活化能大

D．CH2===CHCH===CH2＋HBr―→W的速率比W→X(或Y)的快

A　[物质的能量越低越稳定，则产物Y比产物X更稳定，A项正确；CH2===CHCH===CH2与HBr的总能量比W的总能量低，为吸热反应，B项错误；由图可知W→X正反应的活化能小，W→Y正反应的活化能大，C项错误；活化能越小，反应速率越快，则CH2===CHCH===CH2＋HBr→W的速率比W→X(或Y)的慢，D项错误。]

4．(2021·湖南长沙一中检测)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。

下列说法正确的是(　　)

A．过程①中钛氧键断裂会释放能量

B．该反应中，光能和热能转化为化学能

C．使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率

D．CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=== 2CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋30 kJ/mol

B　[过程①中钛氧键断裂需要吸收能量，A项错误；由图可知，光热化学循环分解CO2反应转化为CO，故光能和热能转化为化学能，B项正确；使用TiO2作催化剂可以降低反应的活化能，从而提高化学反应速率，但反应焓变(ΔH)不变，C项错误；结合图中数据，反应2CO2(g)=== 2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝(1 598 kJ/mol×2)－(2×1 072 kJ/mol＋496 kJ/mol)＝＋556 kJ/mol，D项错误。]

5．(2021·浙江名校协作体联考)十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，经历“C10H18→C10H12→C10H8”的脱氢过程释放氢气。

反应Ⅰ：C10H18(l)―→C10H12(l)＋3H2(g)　ΔH1

反应Ⅱ：C10H12(l)―→C10H8(l)＋2H2(g)　ΔH2

在一定温度下，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法不正确的是

A．ΔH1＞ΔH2＞0

B．ΔH1＝Ea1－Ea2

C．该脱氢过程速率的快慢由反应Ⅰ决定

D．C10H18脱氢过程中，不会有大量中间产物C10H12积聚

B　[由图可知，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应，且ΔH1＞ΔH2＞0，A项正确；图中Ea1代表反应Ⅰ中正反应活化能，但Ea2不是反应Ⅰ逆反应活化能，故ΔH1≠Ea1－Ea2，B项错误；活化能越大，反应速率越慢，反应Ⅰ中正反应活化能大于反应Ⅱ中正反应活化能，则反应Ⅰ的反应速率慢，故脱氢过程速率的快慢由反应Ⅰ决定，C项正确；反应Ⅱ的速率比反应Ⅰ的速率快，因此脱氢过程不会有大量中间产物C10H12积聚，D项正确。]

6．(2021·浙江嘉兴教学测试)2019年9月我国科研人员研制出Ti—H—Fe双温区催化剂，其中Ti—H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃。Ti—H—Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是(　　)

A．①②③在Fe区域发生，处于低温区

B．④过程表示N原子由Fe区域向Ti—H区域传递

C．该历程中能量变化最大的是2.46 eV，①是氮分子中氮氮三键的断裂过程

D．使用Ti—H—Fe双温区催化合成氨，使合成氨反应转化为吸热反应

B　[合成氨反应是放热反应，过程①②③涉及吸附和断键，应处于高温区，A项错误；过程④中Ti—H—Fe—*N转化为Ti—H—*N—Fe，则该过程中N原子由Fe区域向Ti－H区域传递，B项正确；由图可知，过程①能量变化最大(2.46 eV)，该过程中N2吸附在催化剂的表面，氮分子中共价键未断裂，C项错误；使用催化剂，只能改变活化能，不能改变反应热(ΔH)，故合成氨反应转化仍为放热反应，D项错误。]

7．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

(1)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需要吸收10.94 kJ 热量，此反应的热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为________________________。

(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s)，放出1 669.8 kJ的热量。此反应的热化学方程式为_________________________________。

(4)2.3 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成2.7 g液态水和2.24 L CO2(标准状况)并放出68.35 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式：_______。

解析　(1)1 g 碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94 kJ热量，则碳与水蒸气反应的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.28 kJ·mol－1。

(2)2.0 g 肼气体完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出33.4 kJ热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534.4 kJ·mol－1。

(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s)，放出1 669.8 kJ的热量，则此反应的热化学方程式为4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－1 669.8 kJ·mol－1×2＝－3 339.6 kJ·mol－1。

(4)通过燃烧的产物可知该有机物中肯定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。n(H2O)＝＝0.15 mol，n(H)＝0.3 mol，m(H)＝0.3 g，n(CO2)＝＝0.1 mol，n(C)＝0.1 mol，m(C)＝1.2 g，则碳元素和氢元素的质量之和是0.3 g＋1.2 g＝1.5 g<2.3 g，故该有机物中还含有氧元素，氧元素的质量是2.3 g－1.5 g＝0.8 g，n(O)＝0.05 mol，从而可确定该有机物的分子式为C2H6O，该液态有机物为C2H5OH，故该反应的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 367 kJ·mol－1。

答案　(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.28 kJ·mol－1

(2)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534.4 kJ·mol－1

(3)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)ΔH＝－3 339.6 kJ·mol－1

(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1 367 kJ·mol－1