(通用版)高考化学一轮复习课时分层提升练十八6.1化学能与热能(含解析)

这是一份(通用版)高考化学一轮复习课时分层提升练十八6.1化学能与热能(含解析)，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

　化学能与热能

一、选择题
1.有关下列能量转化的认识不正确的是 (　　)
A.植物的光合作用使得太阳能转化为化学能
B.人类使用照明设备是将电能转化为光能
C.生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理、有效
D.燃料燃烧时只是将化学能转化为了热能
【解析】选D。植物的光合作用是把太阳能转化为化学能,A正确;照明是将电能转化为光能,B正确;生物体内的化学变化过程在能量转化上更为合理、有效,C正确;燃烧是剧烈的发光放热的氧化还原反应,过程中化学能转化为热能、光能等,D错误。
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原理是:
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
下列说法正确的是 (　　)
A.CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol-1
B.反应①中的能量变化如图所示:

C.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D.根据②推知反应CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJ·mol-1
【解析】选D。本题以燃料电池为载体考查燃烧热和热化学方程式。CH3OH燃烧热应指1 mol甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量,不符合定义,因此A项错误;反应①是吸热反应,而如图所示反应物的总能量大于生成物的总能量应是放热反应,因此B项错误;由反应①②可知,CH3OH转变成H2的过程有的是放热反应,有的是吸热反应,C项错误;液态甲醇能量低于气态甲醇,与氧气反应放出热量少,因ΔH为负值,所以ΔH>-192.9 kJ·mol-1,D项正确。
【加固训练】
　　CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如下图所示,下列说法正确的是
(　　)

A.该反应为吸热反应
B.CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)所具有的总能量
C.反应的热化学方程式:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);ΔH=+41 kJ·mol-1
D.1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ的热量
【解析】选B。从题图数据可以看出,该反应的ΔH<0,为放热反应,CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)所具有的总能量,反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1。该反应的逆反应要吸收热量。
3.下列说法正确的是 (　　)
A.相同条件下,如果1 mol氢原子所具有的能量为E1,1 mol氢分子的能量为E2,则2E1>E2
B.热化学方程式前面的化学计量数代表分子个数
C.S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH1,S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH2,则ΔH1<ΔH2
D.HI(g)H2(g)+I2(s);ΔH=-26.5 kJ·mol-1,由此可知1 mol HI在密闭容器中分解后可以放出26.5 kJ的能量
【解析】选A。由氢原子结合生成氢分子能量降低,则2E1>E2,A项正确;热化学方程式前面的化学计量数代表物质的量,B项错误;气态硫的能量高,完全燃烧放热多,故ΔH1>ΔH2,C项错误;D项,该反应为可逆反应,不能进行完全,实际分解的HI物质的量小于1 mol,故放出的热量小于26.5 kJ,错误。
【加固训练】
下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确) (　　)
A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 367.0 kJ·mol-1(燃烧热)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol-1(中和热)
C.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1(反应热)
D.2NO2O2+2NO ΔH=+116.2 kJ·mol-1(反应热)
　【解析】选C。燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol,完全燃烧得到的氧化物必须是稳定的氧化物,即H2O的状态应该为液态,A项错误;中和反应是放热反应,ΔH应小于0,B项错误;热化学反应方程式要注明物质的聚集状态,D项错误。
4.化学反应N2+3H22NH3的能量变化如下图所示,该反应的热化学方程式是
(　　)

A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l)
ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=2(b-a) kJ·mol-1
C.N2(g)+H2(g)NH3(l)
ΔH=(b+c-a) kJ·mol-1
D.N2(g)+H2(g)NH3(g)
ΔH=(a+b) kJ·mol-1
【解析】选A。由题图可以看出, mol N2(g)和 mol H2(g)的化学键断裂需吸收的总能量为a kJ,形成1 mol NH3(g)放出的能量为b kJ,所以有N2(g)+H2(g) NH3(g)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1,而1 mol NH3(g)转化为1 mol NH3(l)放出c kJ的热量,所以有N2(g)+H2(g)NH3(l)　ΔH=(a-b-c) kJ·mol-1,即N2(g)+3H2(g) 2NH3(l)　ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1。
【加固训练】
(2019·哈尔滨模拟)可逆反应NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)反应过程中的能量变化如图所示,下列说法正确的是 (　　)

A.1 mol NO2与1 mol CO混合经充分反应放热234 kJ
B.若反应开始时加入催化剂,则使E1、E2都变大
C.正反应的活化能是134 kJ·mol-1
D.该反应的反应热ΔH=E2-E1
【解析】选C。此反应是可逆反应,不能完全进行到底,因此1 mol NO2与1 mol CO混合充分反应放出的热量小于234 kJ,故A错误;使用催化剂,降低活化能,E1和E2都降低,故B错误;根据图象,正反应的活化能是134 kJ·mol-1,故C正确;反应物的总能量大于生成物的总能量,此反应是放热反应,ΔH<0,因此ΔH=E1-E2,故D错误。
5.已知:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1①
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　 ΔH=-890 kJ·mol-1②
H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1③
H2(g)+O2(g)H2O(l)　 ΔH=-(a+44) kJ·mol-1④
则3 mol CH4气体在空气中不完全燃烧,生成CO和气态H2O时的ΔH是(　　)
A.-1 214 kJ·mol-1　　　　　B.-1 038 kJ·mol-1
C.-1 557 kJ·mol-1 D.-1 840 kJ·mol-1
【解析】选C。3 mol CH4气体在空气中不完全燃烧,生成CO和气态H2O,由盖斯定律,[(②×2-①)+(③-④)×4]×得:3CH4(g)+O2(g)3CO(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 557 kJ·mol-1。
【加固训练】
科学家已获得极具理论研究意义的N4分子,其结构为正四面体,与白磷分子(如图所示)相似。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量,形成1 mol N≡N三键放出941 kJ 热量,则 (　　)

A.N4分子中含有4个N—N键
B.1 mol N4气体转化为N2时需要吸收724 kJ能量
C.N4是N2的同位素
D.1 mol N4气体转化为N2时放出724 kJ能量
【解析】选D。N4分子中含有6个N—N键,故A错误;1 mol N4气体转化为N2时能量变化为(193×6-941×2)kJ=-724 kJ,放出724 kJ能量,故B错误;N4和N2是氮元素的同素异形体,故C错误;1 mol N4气体转化为N2时放出724 kJ能量,故D正确。
二、非选择题
6.红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。

根据图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是_______________________。 
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是_______________________。 
(3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3=________,P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4________ΔH3(填“大于”“小于”或“等于”)。 
【解析】(1)产物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热,结合图象可知,PCl3与反应物P和Cl2的能量差值为306 kJ,因此该热化学反应方程式为: P(s)+Cl2(g)PCl3(g)　ΔH=-306 kJ·mol-1。(2)根据图象可知PCl5和PCl3之间的能量差值为93 kJ,因此PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为: PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)　ΔH=+93 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律求得:ΔH3= -399 kJ·mol-1。且ΔH3=ΔH4,反应热与反应的途径无关,只与起始物质、最终物质的状态有关。
答案:(1)Cl2(g)+P(s)PCl3(g)
ΔH=-306 kJ·mol-1
(2)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
ΔH=+93 kJ·mol-1
(3)-399 kJ·mol-1　等于

一、选择题
1.现有容积固定且相同的甲、乙、丙三个容器,均存在如下反应,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1。在一定条件下分别向三个容器中充入的气体量和ΔH如表所示:
容器
SO2(mol)
O2(mol)
He(mol)
ΔH(kJ·mol-1)
甲
2
1
0
ΔH1
乙
1
0.5
0
ΔH2
丙
1
0.5
1
ΔH3
根据以上数据,下列选项正确的是 (　　)
A.ΔH1=-197 kJ·mol-1 B.ΔH2=ΔH3
C.ΔH1=2ΔH2 D.ΔH1>ΔH3
【解析】选B。由于反应可逆,甲容器中放出的热量小于197 kJ,故ΔH1>
-197 kJ·mol-1;乙和丙容器中平衡状态相同,故ΔH2=ΔH3;甲中SO2的转化率大于乙中的,故ΔH1<2ΔH2<ΔH3。
2.已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8 kJ·mol-1、
1 411.0 kJ·mol-1和1 366.8 kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为 (　　)
A.-44.2 kJ·mol-1 B.+44.2 kJ·mol-1
C.-330 kJ·mol-1 D.+330 kJ·mol-1
【解析】选A。由题意知
①H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH2=-1 411.0 kJ·mol-1
③C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH3=-1 366.8 kJ·mol-1
则:④C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l)　ΔH,由盖斯定律得:④=②-③,则ΔH=ΔH2-ΔH3=-1 411.0-(-1 366.8)=-44.2 kJ·mol-1,故选A。
3.已知:
(1)H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH1=a kJ·mol-1
(2)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1
(3)H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH3=c kJ·mol-1
(4)2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH4=d kJ·mol-1
下列关系式中正确的是 (　　)
A.a C.b>d>0 D.2c=d>0
【解析】选B。氢气的燃烧反应是放热反应,因此ΔH均小于0,因此选项C和D错。等量的气态水所具有的能量高于液态水,因此选项A错。
4.在298 K、1.01×105 Pa下,将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中充分反应,测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下,1 mol CO2通入1 L
2 mol·L-1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量。则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是 (　　)
A.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(2y-x) kJ·mol-1
B.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(2x-y) kJ·mol-1
C.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(4x-y) kJ·mol-1
D.2CO2(g)+2NaOH(l)2NaHCO3(l)
ΔH=-(8x-2y) kJ·mol-1
【解析】选C。0.5 mol CO2与0.75 mol NaOH反应生成0.25 mol Na2CO3和
0.25 mol NaHCO3,反应所放出的热量为x kJ,则生成1 mol Na2CO3和1 mol NaHCO3放出4x kJ的热量。1 mol CO2通入2 mol NaOH溶液中生成1 mol Na2CO3,放出y kJ的热量,则1 mol CO2与1 mol NaOH的溶液反应生成1 mol NaHCO3所放出的热量为(4x-y) kJ。D项中NaOH和NaHCO3的状态标错了。
【加固训练】
(2019·长沙模拟)对于:2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(g)+10H2O(l);ΔH=
-5 800 kJ·mol-1的叙述错误的是 (　　)
A.该反应的反应热为ΔH=-5 800 kJ·mol-1,是放热反应
B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关
C.该反应为丁烷燃烧的热化学方程式,由此可知丁烷的燃烧热为5 800 kJ·mol-1
D.该式的含义为:25 ℃、101 kPa下,2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5 800 kJ
【解析】选C。反应的ΔH=-5 800 kJ·mol-1,即焓变小于零,则反应是放热反应,故A正确;焓变的影响因素:物质的状态、物质的量的多少以及物质前面化学计量数的大小,故B正确;燃烧热的含义:完全燃烧1 mol纯物质生成最稳定的氧化物所放出的能量,即丁烷的燃烧热为2 900 kJ·mol-1,故C错误;热化学方程式的含义:25 ℃、101 kPa下,2 mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5 800 kJ,故D正确。
二、非选择题
5.研究碳化钙等钙的化合物的制备和应用具有重要意义。
(1)已知2 000 ℃时,合成碳化钙的过程中还可能涉及如下反应
CaO(s)+C(s)Ca(g)+CO(g)　K1 ΔH1=a kJ·mol-1
Ca(g)+2C(s)CaC2(s)　K2　ΔH2=b kJ·mol-1
2CaO(s)+CaC2(s)3Ca(g)+2CO(g)　 K3 ΔH3=c kJ·mol-1
则K1=________(用含K2、 K3的代数式表示);c=________(用含a、b的代数式表示)。 
(2)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g) ΔH1=-47.3 kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2=+210.5 kJ·mol-1
③CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3=-86.2 kJ·mol-1
反应2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH=________。 
【解析】(1)①×2-②可得2CaO(s)+CaC2(s)3Ca(g)+2CO(g)　ΔH3=2×ΔH1-ΔH2, K3=,即K1=;c=2a-b;
(2)由盖斯定律,①×4+②+③×2得2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g),故ΔH=4ΔH1+ ΔH2+2ΔH3=-151.1 kJ·mol-1。
答案:(1)　2a-b　(2)-151.1 kJ·mol-1
6.(新题预测)已知火箭发射是以联氨(N2H4)为燃料,NO2为推进剂,燃烧生成氮气和水蒸气为动力的。已知:
N2(g)+2O2(g)2NO2(g)
ΔH=+67.7 kJ·mol-1①
N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-534 kJ·mol-1②
H2O(g)H2O(l)　ΔH=-44 kJ·mol-1 ③
2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)
ΔH=-196.4 kJ·mol-1④
H2(g)+F2(g)HF(g)
ΔH=-269 kJ·mol-1⑤
H2(g)+O2(g)H2O(g)
ΔH=-242 kJ·mol-1⑥
请回答下列问题:
(1)对N2H4和NO2反应的说法不正确的是________。 
A.N2H4与NO2反应时NO2作氧化剂
B.氮气既是氧化产物,又是还原产物
C.生成1 mol N2转移8 mol电子
D.该反应的热化学方程式为
2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 135.7 kJ·mol-1
(2)以往也曾用H2O2为助燃剂。试写出N2H4和H2O2反应生成气态水的热化学方程式:__________________________。 
若生成1 mol液态水,放出热量________ kJ。 
(3)有人认为若用氟气代替NO2作氧化剂,则反应释放的能量更大。
试写出联氨与氟气反应的热化学方程式:__________________________。 
【解析】(1)　NO2是氧化剂,N2既是还原产物又是氧化产物,若生成3 mol N2则转移8 mol电子,若生成1 mol N2转移电子数为 mol,所以A、B两项正确,C项错误。由2×②-①可得,2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 135.7 kJ·mol-1,D项正确。
(2)由②+④-③×2可得,N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)　ΔH=
-642.4 kJ·mol-1。由②+④+③×2可得,N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(l)　ΔH=-818.4 kJ·mol-1,所以生成1 mol H2O(l)时放热=204.6 kJ。
(3)由②+⑤×4-⑥×2可得,N2H4(g)+2F2(g)N2(g)+4HF(g)　
ΔH=-1 126 kJ·mol-1。
答案:(1)C
(2)N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-642.4 kJ·mol-1　204.6
(3)N2H4(g)+2F2(g)N2(g)+4HF(g)
ΔH=-1 126 kJ·mol-1