2021届高考化学一轮复习-课时作业21-化学能与热能新人教版.doc

2021届高考化学一轮复习 课时作业21 化学能与热能新人教版

2021届高考化学一轮复习 课时作业21 化学能与热能新人教版

年级：
姓名：

- 12 -

化学能与热能
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
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．(2019·湖南衡阳八中月考)下列反应属于氧化还原反应，且生成物的总能量高于反应物的总能量的是(　　)
A．铝热反应
B．铝与盐酸反应
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应
D．灼热的炭与CO2反应
D　[氧化还原反应前后元素的化合价有变化；生成物总能量高于反应物总能量的反应为吸热反应。铝热反应为放热反应，A项错误；金属与酸的反应为放热反应，B项错误；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应不是氧化还原反应，C项错误；灼热的炭与CO2的反应为氧化还原反应，也是吸热反应，D项正确。]
3．(2019·湖北重点高中联考)铍和氯气反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．E2是正反应的活化能 B．该反应的ΔH<0
C．加入催化剂，ΔH减小 D．ΔH＝E2－E1
B　[图中E1、E2分别代表正、逆反应的活化能，A错误；由图可知，反应物[Be(s)＋Cl2(g)]具有的总能量高于生成物[BaCl2(s)]具有的总能量，该反应是放热反应，则ΔH<0，B正确；ΔH由反应物和生成物具有的总能量决定，加入催化剂，能改变正、逆反应的活化能，但ΔH不变，C错误；该反应的ΔH＝E1－E2，D错误。]
4．(2019·四川攀枝花统考)我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，在低温下获得高转化率与高反应速率。反应过程示意图如下：

下列说法正确的是(　　)
A．图示显示：起始时的2个H2O都参与了反应过程
B．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程
C．过程Ⅲ只生成了极性共价键
D．使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
A　[根据反应过程示意图，起始时的2个H2O分别在过程Ⅰ、过程Ⅱ中发生化学键的断裂，因此起始时的2个H2O都参与了反应过程，A项正确；根据反应过程示意图，过程Ⅰ、Ⅱ都发生了水分子中H—O键的断裂，化学键断裂为吸热过程，B项错误；过程Ⅲ中生成了H2，H2中的化学键为非极性共价键，C项错误；催化剂能改变反应的活化能，不能改变反应的ΔH，D项错误。]
5．研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是 (　　)

A．反应总过程ΔH<0
B．Fe＋使反应的活化能减小
C．FeO＋也是该反应的催化剂
D．Fe＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应
C　[A项，反应总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，根据图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH<0，正确；B项，根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，正确；C项，FeO＋为中间产物，而不是催化剂，错误；D项，根据图示，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量，均为放热反应，正确。]
6．(2019·山东东明一中期中)反应A(g)＋2B(g)===C(g)的能量变化与反应进程关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．图中虚线表示加入了催化剂
B．图中虚线表示的反应Ⅰ、反应Ⅱ均为放热反应
C．加入催化剂，速率加快是因为改变了反应的焓变
D．该反向的焓变ΔH＝－91 kJ·mol－1
C　[图中虚线表示的反应过程活化能比原过程小，表明加入了催化剂，A正确；虚线表示的反应Ⅰ、Ⅱ中反应物的总能量均大于生成物的总能量，故均为放热反应，B正确；加入催化剂，反应速率加快的原因是降低了反应的活化能，活化分子的百分数增大，单位时间内有效碰撞次数增加，但反应的焓变(ΔH)不变，C错误；A(g)＋2B(g)===C(g)的正、逆反应活化能分别为419 kJ·mol－1、510 kJ·mol－1，则该反应的ΔH＝419 kJ·mol－1－510 kJ·mol－1＝
－91 kJ·mol－1，D正确。]
7．(2019·福建福州期末)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是(　　)

A．每生成2分子AB(g)吸收b kJ热量
B．该反应的反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1
C．若使用催化剂，可以减小a、b的差值
D．1 mol A2和1 mol B2完全分解为气态原子吸收a kJ能量
B　[由图可知，1 mol A2(g)和1 mol B2(g)生成2 mol AB(g)时吸收的热量为(a－b)kJ，A错误；该反应的正、逆反应的活化能分别为a kJ·mol－1、b kJ·mol－1，则该反应的反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1，B正确；使用催化剂，可以减小a、b的值，但其差值(即ΔH的数值)不变，C错误；1 mol A2(g)和1 mol B2(g)完全分解为气态原子吸收a kJ能量，若A2、B2为液态或固态，1 mol A2和1 mol B2完全分解为气态原子时吸收的能量大于a kJ，D错误。]
8．(2019·河北武邑中学考试)如图所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　)

A．石墨和金刚石的转化是物理变化
B．C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1
C．金刚石的稳定性强于石墨
D．断裂1 mol石墨的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石的化学键吸收的能量少
B　[石墨和金刚石的转化，因为有新物质生成，所以为化学变化，A项错误；根据题图可知，C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1①，C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1②，根据盖斯定律，①－②得C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝(－393.5 kJ·mol－1)－(395.4 kJ·mol－1)＝＋1.9 kJ·mol－1，B项正确；因为等量时金刚石的能量比石墨的能量高，所以石墨更稳定，C项错误；根据热化学方程式C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1知，断裂1 mol石墨的化学键吸收的能量比断裂1 mol金刚石的化学键吸收的能量大1.9 kJ，D项错误。]
9．(2019·安徽皖南八校第一次联考)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl，利用如下反应，可实现氯的循环利用：4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1。

下列说法正确的是(　　)
A．该反应的正反应活化能为115.6 kJ·mol－1
B．O2的稳定性比Cl2的稳定性弱
C．该反应的正反应活化能比逆反应活化能大
D．断裂H2O(g)中1 mol H—O键比断裂HCl(g)中1 mol H—Cl键所需能量高
D　[该反应的ΔH＝－115.6 kJ·mol－1，等于正、逆反应活化能之差，故该反应的正反应活化能不是115.6 kJ·mol－1，A错误；断裂1 mol O===O键和1 mol Cl—Cl键分别吸收498 kJ、243 kJ热量，则O===O键的键能大于Cl—Cl键，而键能越大，物质的稳定性越强，故O2比Cl2的稳定性强，B错误；该反应的ΔH<0，则ΔH＝Ea(正反应)－Ea(逆反应)<0，故该反应的正反应活化能比逆反应活化能小，C错误；设E(H—Cl)、E(H—O)分别表示H—Cl键和H—O键的键能，该反应的ΔH＝∑E(反应物)－E(生成物)，则有4×E(H—Cl)＋498 kJ·mol－1－2×243 kJ·mol－1－4×E(H—O)＝－115.6 kJ·mol－1，即E(H—O)－E(H—Cl)＝＋31.9 kJ·mol－1，故断裂H2O(g)中1 mol H—O键比断裂HCl(g)中1 mol H—Cl键所需能量高，D正确。]
10．(2019·浙江名校联考)根据下图所示的过程中的能量变化情况，判断下列说法正确的是(　　)

A．N2(g)转化为氮原子是一个放热过程
B．1 mol N2和1 mol O2的总能量比2 mol NO的总能量高
C．1个NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量
D．2NO(g)===N2(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝－180 kJ·mol－1
D　[N2(g)转化为氮原子是一个吸热过程，A项错误；由图中数据可知，断裂化学键吸收的能量为(946＋498)kJ·mol－1＝1 444 kJ·mol－1，形成化学键放出的能量为2×632 kJ·mol－1＝1 264 kJ·mol－1，该反应为吸热反应，1 mol N2和1 mol O2的总能量比2 mol NO的总能量低，B项错误；1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量，C项错误；N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝1 444 kJ·mol－1－1 264 kJ·mol－1＝180 kJ·mol－1，则2NO(g)===N2(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝－180 kJ·mol－1，D项正确。]
11．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔΗ＝－55.6 kJ·mol－1。
则HCN在水溶液中电离的ΔH等于(　　)
A．－67.7 kJ·mol－1　　　　 B．－43.5 kJ·mol－1
C．＋43.5 kJ·mol－1 D．＋67.7 kJ·mol－1
C　[由题意可知：①HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－55.6 kJ·mol－1。应用盖斯定律，①－②可得：HCN(aq)===H＋(aq)＋CN－(aq)　ΔH＝＋43.5 kJ·mol－1，故C项正确。]
12．已知C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝a kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1
H—H、O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1和462 kJ·mol－1，则a为(　　)
A．－332　　 B．－118　　
C．＋350　　 D．＋130
D　[根据盖斯定律由题给的两个热化学方程式可得：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋(2a＋220) kJ·mol－1，则有：4×462 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1－496 kJ·mol－1＝(2a＋220) kJ·mol－1，解得a＝＋130，故选项D正确。

13．一定条件下，在水溶液中1 mol Cl－、ClO(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。
(1)D是________(填离子符号)。
(2)B―→A＋C反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________
(用离子符号表示)。
解析：　(1)由图可知D中Cl元素化合价为＋7价，D为ClO。(2)B―→A＋C，即ClO－发生歧化反应生成Cl－和ClO，由得失电子守恒可得：3ClO－===ClO＋2Cl－。反应热为：ΔH＝E(ClO)＋2E(Cl－)－3E(ClO－)＝63 kJ·mol－1＋0－3×60 kJ·mol－1＝－117 kJ·mol－1。所以热化学方程式为：3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)　ΔH＝－117 kJ·mol－1。
答案：　(1)ClO
(2)3ClO－(aq)===ClO(aq)＋2Cl－(aq)　
ΔH＝－117 kJ·mol－1

14．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。
已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH＝－99 kJ·mol－1。请回答下列问题：
(1)图中A、C分别表示
________________________________________________________________________、
________________，E的大小对该反应的反应热有无影响？________；
(2)该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？________，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)图中ΔH＝________kJ·mol－1；
(4)已知单质硫的燃烧热ΔH＝－296 kJ·mol－1，计算由S(s)生成1 mol SO3(g)的ΔH________(写出计算过程)。
答案：　(1)反应物总能量　生成物总能量　无
(2)降低　催化剂(V2O5)改变了反应的历程，使活化能E降低
(3)－198　(4)S(s)＋O2(g)===SO2(g)　
ΔH1＝－296 kJ·mol－1，
SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH2＝－99 kJ·mol－1，
S(s)＋O2(g)===SO3(g)　
ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－395 kJ·mol－1
15．已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1。

请回答下列问题：
(1)图Ⅰ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，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________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
(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和CO2(g)的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)下表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为反应的活化能，加入催化剂，使反应的活化能降低，但ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1。(2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式作如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧生成液态水和CO2(g)的热化学方程式。
(3)白磷燃烧的化学方程式为P4＋5O2P4O10，结合图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：6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，据此可得x＝(d＋6a＋5c－12b)。
答案：　(1)减小　不变　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　
ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
(3)(d＋6a＋5c－12b)
16．(1)已知：

若甲醇的燃烧热为ΔH3，试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(l)的ΔH＝__________。
若ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1，ΔH2＝＋283.0 kJ·mol－1，某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ能量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为__________。
(2)以CH4和H2O为原料，通过下列反应也可以制备甲醇。
Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　
ΔH＝＋206.0 kJ·mol－1
Ⅱ：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　
ΔH＝－129.0 kJ·mol－1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
解析：　(1)由反应Ⅰ可得①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1，由反应Ⅱ可得②CO2(g)===CO(g)＋O2(g)　ΔH2，由甲醇的燃烧热可得③CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3，将①×2－②－③可得目标热化学方程式，故ΔH＝2ΔH1－ΔH2－ΔH3。由ΔH1、ΔH2可知H2、CO的燃烧热分别为285.8 kJ·mol－1、
283．0 kJ·mol－1，混合气体完全燃烧生成3.6 g液态水，n(H2O)＝0.2 mol，n(H2)＝0.2 mol，H2燃烧放出的热量Q＝0.2 mol×285.8 kJ·mol－1＝57.16 kJ，则混合气体中CO燃烧放出的热量为113.74 kJ－57.16 kJ＝56.58 kJ，则混合气体中n(CO)＝≈0.2 mol。
(2)依据盖斯定律，Ⅰ＋Ⅱ得到：CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g)　ΔH＝(206.0－129.0)kJ·mol－1＝＋77 kJ·mol－1。
答案：　(1)2ΔH1－ΔH2－ΔH3　1∶1
(2)CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g)
ΔH＝＋77 kJ·mol－1