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文档介绍
2020届高考化学一轮复习化学能与热能作业
[A组 基础知识巩固] 1.(2019·台州期末)合理利用燃料,减小污染符合“绿色化学”理念,下列关于燃料的说法正确的是( ) A.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料 B.通入大大过量的空气使燃料充分燃烧,从而达到充分利用热能的目的 C.燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用 D.硫的燃烧热为a kJ·mol-1,硫燃烧热的热化学方程式:S(s)+O2(g)=== SO3(g) ΔH=-a kJ·mol-1 解析 A项,“可燃冰”外观像冰,其化学组成是CH4·nH2O,水的化学式为H2O,根据元素守恒知,水不能变为油,A错误;B项,氧气助燃,所以通入足量的空气能使燃料充分燃烧,但通入大大过量的空气会使热量被空气带走,不利于热量的充分利用,B错误;C项,物质的化学能可以转化为热能、光能、电能等能量形式,C正确;D项,根据燃烧热的定义,硫转化成气态的二氧化硫,D错误。 答案 C 2.下列关于热化学反应的描述中正确的是( ) A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1。则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3) kJ·mol-1 B.CO(g)的燃烧热ΔH是-283.0 kJ·mol-1,则2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+(2×283.0) kJ·mol-1 C.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水,放出57.3 kJ热量 解析 中和热是以生成1 mol H2O(l)作为标准的,因此A不正确;燃烧热是指1 mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,因此B正确;有水生成的燃烧反应,必须按液态水计算燃烧热,因此C不正确;稀醋酸是弱酸,电离过程需要吸热,放出的热量要小于57.3 kJ,因此D不正确。 答案 B 3.中和热测定实验中,下列操作一定会降低实验准确性的是( ) A.用滴定管(精量仪器,读数保留到0.01)取所用酸碱溶液的体积 B.NaOH溶液在倒入小烧杯时,有少量溅出 C.大、小烧杯体积相差较大,夹层间放的碎泡沫塑料较多 D.测量HCl溶液的温度计用水洗净后才用来测NaOH溶液的温度 解析 用滴定管(精量仪器,读数保留到0.01)取所用酸碱溶液的体积,结果更精确,提高实验准确性,故A错误;氢氧化钠溶液溅出时,碱的量减少,会使得中和热数据偏小,这样一定会降低实验准确性,故B正确;大、小烧杯夹层间放的碎泡沫塑料较多,保温效果更好,会提高实验准确性,故C错误;测量HCl溶液的温度计用水洗净再测氢氧化钠,会减少酸和碱之间因为中和反应而导致的热量损失,提高实验的准确度,故D错误。 答案 B 【易错警示】 由于中和反应和燃烧均是放热反应,叙述中和热和燃烧热时可不带“-”号。如:某物质的燃烧热为Q kJ·mol-1,但用ΔH表示,其后所跟数值都需要带 “-”符号。如:某反应的燃烧热为ΔH=-Q kJ·mol-1。 [B组 考试能力过关] 4.(2016·海南化学,6)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应: C57H104O6(s)+80O2(g)===57CO2(g)+52H2O(l) 已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ,油酸甘油酯的燃烧热为( ) A.3.8×104 kJ·mol-1 B.-3.8×104 kJ·mol-1 C.3.4×104 kJ·mol-1 D.-3.4×104 kJ·mol-1 解析 燃烧热是指25 ℃和1 atm下1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量,则油酸甘油酯的燃烧热为≈3.4×104 kJ·mol-1。 答案 C 5.(2019·黑龙江哈尔滨三中期中)一些烷烃的燃烧热如下表: 下列说法正确的是( ) A.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1 B.稳定性:正丁烷>异丁烷 C.正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol-1 D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多 解析 表示乙烷燃烧的热化学方程式中,H2O应为液态,且该反应的ΔH=-3 121.6 kJ·mol-1,A错误;由表中燃烧热数据可知,1 mol正丁烷、异丁烷分别完全燃烧时,正丁烷放出的热量多,说明等量的两种物质,正丁烷具有的能量高于异丁烷,则异丁烷更稳定,B错误;2甲基丁烷的稳定性强于正戊烷,由于2甲基丁烷的燃烧热为3 531.3 kJ·mol-1,故正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol-1,C正确;由表中数据分析可知,相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少,D错误。 答案 C [A级 全员必做题] 1.(2019·江西玉山一中月考)全球气候变暖给人类的生存和发展带来了严峻的挑战,在此背景下,“新能源”“低碳”、“节能减排”、“吃干榨尽”等概念愈来愈受到人们的重视。下列有关说法不正确的是( ) A.太阳能、地热能、生物质能和核聚变能均属于“新能源” B.“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料 C.如图,甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想 D.让煤变成合成气,把煤“吃干榨尽”,实现了煤的清洁、高效利用 解析 太阳能、地热能、生物质能和核聚变能是“新能源”,A项正确;“低碳”主要是指控制二氧化碳的排放量,B项错误;从题图分析,HCl循环利用,排出的水无污染,符合“节能减排”思想,C项正确;让煤变成合成气,能提高能源利用率,节能减排,D项正确。 答案 B 2.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 3.已知热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0)。下列说法正确的是( ) A.相同条件下,2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量 B.将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后,放出热量为Q kJ C.若使用催化剂,该反应的|ΔH|减小 D.如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ,则此过程中有2 mol SO2(g)被氧化 解析 由于SO2和O2反应放热,所以相同条件下,2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量,A项错误;SO2和O2的反应是可逆反应,将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后,转化掉的SO2小于2 mol,放出的热量小于Q kJ,B项错误;催化剂只改变活化能不改变ΔH,C项错误。 答案 D 4.(2019·开封一模)根据表中的信息判断下列说法错误的是( ) 物质 外观 熔点 燃烧热/(kJ·mol-1) 金刚石 无色,透明固体 ? 395.4 石墨 灰黑,不透明固体 ? 393.5 A.由表中信息可得如图所示的图像 B.由表中信息知C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH=+1.9 kJ/mol C.由表中信息可推知相同条件下金刚石的熔点低于石墨的熔点 D.表示石墨燃烧热的化学方程式为C(石墨,s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH=-393.5 kJ/mol 解析 A.C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-395.4 kJ·mol-1①,C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1②,①-②得出:C(s,金刚石)===C(s,石墨) ΔH=-1.9 kJ·mol-1,此反应属于放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,故说法正确;B.根据A选项分析,故说法正确;C.等物质的量金刚石和石墨,石墨能量低于金刚石,能量越低越稳定,石墨中层内共价键的键长比金刚石的键长短,因此石墨的熔点比金刚石高,故说法正确;D.燃烧热:1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物,所放出的热量,C转化成二氧化碳,故说法错误。 答案 D 5.已知:101 kPa时1 mol辛烷燃烧生成液态水时放出热量为5 518 kJ;强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ,则下列热化学方程式的书写正确的是( ) ①2C8H18(l)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(g) ΔH=-5 518 kJ·mol-1 ②2C8H18(l)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=-11 036 kJ·mol-1 ③H++OH-===H2O ΔH=-57.3 kJ·mol-1 ④2NaOH(aq)+H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1 A.①③ B.②③ C.②④ D.只有② 解析 判断热化学方程式的书写时,要注意状态、ΔH单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。①中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学 计量数不对应,故错误;③错在没有标出是在水溶液中的反应,正确的为H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。 答案 C 6.(2018·北京海淀区期中统考)已知:2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH=-98 kJ·mol-1。在含少量I-的溶液中,H2O2分解反应过程为: ⅰ.H2O2(l)+I-(aq)===H2O(l)+IO-(aq) ΔH1 ⅱ.H2O2(l)+IO-(aq)===H2O(l)+O2(g)+I-(aq) ΔH2 下列说法不正确的是( ) A.ΔH1+ΔH2=ΔH B.I-是H2O2分解反应的催化剂 C.欲分解2 mol H2O2(l),至少需要提供98 kJ的热量 D.若生成1 mol O2,则反应ⅱ转移电子的物质的量为2 mol 解析 根据盖斯定律,由ⅰ+ⅱ可得:2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g),则有ΔH1+ΔH2=ΔH,A正确;该反应中,I-是过程ⅰ的反应物,是过程ⅱ的生成物,故I-是H2O2分解反应的催化剂,B正确;反应2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g)为放热反应,分解2 mol H2O2(l)放出98 kJ的热量,C错误;反应ⅱ中I元素由+1价降低到-1价,则生成1 mol O2时转移2 mol电子,D正确。 答案 C 7.(2018·昆明模拟)已知:①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-394 kJ·mol-1 ②H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH2=-242 kJ·mol-1 ③2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-2 510 kJ·mol-1 ④2C(s)+H2(g)===C2H2(g) ΔH4 下列说法正确的是( ) A.反应①放出197 kJ的热量,转移4 mol电子 B.由反应②可知1 mol气态水分解所放出的热量为242 kJ C.反应③表示C2H2标准燃烧热的热化学方程式 D.ΔH4=2ΔH1+ΔH2-ΔH3 解析 1 mol C参与反应①,放出的热量为394 kJ,转移电子为4 mol,故放出197 kJ热量时,转移2 mol电子,A项错误;气态水分解需要吸收热量,B项错误;表示燃烧热的热化学方程式中可燃物的化学计量数必须为1,且生成物应为稳定的化合物,H2O的稳定状态应是液态,而不是气态,C项错误;应用盖斯定律,由①×2+②-③×=④可知,D项正确。 答案 D 8.已知:①Cu(s)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+H2(g) ΔH1 ②2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH2 ③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3 则反应Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)===Cu2+(aq)+2H2O(l)的ΔH是( ) A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 B.ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3 C.ΔH=ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D.ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3 解析 利用盖斯定律,由①+②×+③×可得所求的热化学反应方程式,即ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。 答案 A 9.已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol-1;H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol-1。CO2与H2反应生成甲烷与液态水的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(l) ΔH3,其中ΔH3的数值为( ) A.-252.9 kJ·mol-1 B.+252.9 kJ·mol-1 C.-604.5 kJ·mol-1 D.+604.5 kJ·mol-1 解析 ΔH3=4ΔH2-ΔH1=-252.9 kJ·mol-1。 答案 A 10.(1)全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中,冬季取暖排放的 CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。 已知:①N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+179.5 kJ·mol-1 ②2NO(g)+O2(g)===2NO2(g) ΔH=-112.3 kJ·mol-1 ③2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8 kJ·mol-1 下图是在101 kPa、298 K条件下1 mol NO2和1 mol CO反应生成1 mol CO2和1 mol NO过程中能量变化的示意图。则a= 。 (2)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。 反应A:CO2+H2OCO+H2+O2 已知: ①反应Ⅱ是 反应(填“吸热”或“放热”),其原因是____________________________________________________________________。 ②反应A的热化学方程式是_____________________________________________。 答案 (1)368 (2)①吸热 反应物总能量低于生成物总能量(或ΔH>0) ②CO2(g)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)+O2(g) ΔH=+524.8 kJ·mol-1 11.联氨可用作火箭燃料,回答下列问题: (1)在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。已知: N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.6 kJ·mol-1;H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1 若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水,则整个过程中放出的 热量为 。 (2)“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C2H8N2)作推进剂。N2O4与偏二甲肼燃烧产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g),并放出大量热,已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量,该反应的热化学方程式为___________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4),N2O4作氧化剂,有人认为若用氟气代替四氧化二氮作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。 已知: ①N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.0 kJ·mol-1 ②H2(g)+F2(g)===HF(g) ΔH=-269.0 kJ·mol-1 ③H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol-1 请写出肼和氟气反应的热化学方程式:_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)已知:①H2(g)===H2(l) ΔH=-0.92 kJ·mol-1 ②O2(g)===O2(l) ΔH=-6.84 kJ·mol-1 ③H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1 ④H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式:_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 解析 (1)6.4 g液态肼的物质的量为0.2 mol,由盖斯定律可知,液态肼与过氧 化氢反应生成氮气和液态水的热化学方程式:N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l) ΔH=-(641.6+4×44)kJ·mol-1=-817.6 kJ·mol-1,故0.2 mol液态肼放出的热量为0.2 mol×817.6 kJ·mol-1=163.52 kJ。 (2)四氧化二氮与偏二甲肼反应的产物为二氧化碳、氮气和水;根据10.0 g偏二甲肼与四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量计算。 根据C2H8N2(l)+2N2O4(l)===2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) ΔH, 得ΔH=-425 kJ·mol-1÷=-2 550.0 kJ·mol-1。 热化学方程式为C2H8N2(l)+2N2O4(l)===2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) ΔH=-2 550.0 kJ·mol-1。 (3)将①+②×4-③×2得: N2H4(l)+2F2(g)===N2(g)+4HF(g) ΔH=-1 126.0 kJ·mol-1。 (4)将④+③-①-②×得: H2(l)+O2(l)===H2O(g) ΔH=-237.46 kJ·mol-1。 答案 (1)163.52 kJ (2)C2H8N2(l)+2N2O4(l)===2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g) ΔH=-2 550.0 kJ·mol-1 (3)N2H4(l)+2F2(g)===N2(g)+4HF(g)ΔH=-1 126.0 kJ·mol-1 (4)H2(l)+O2(l)===H2O(g)ΔH=-237.46 kJ·mol-1 [B级 拔高选做题] 12.(2017·江苏化学,8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( ) ①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=b kJ·mol-1 ③CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1 ④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4=d kJ·mol-1 A.反应①、②为反应③提供原料气 B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一 C.反应CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1 D.反应2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1 解析 A项,反应①、②提供CO2和H2,正确;B项,反应③将CO2转化为有机原料,是CO2的资源利用,正确;C项,反应生成液态水,放出热量大于,错误;D项,目标反应可由反应②×2+③×2+④获得,计算反应热为2b+2c+d,正确。 答案 C 13.(重庆理综改编) SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ,断裂1 mol F—F、S—F键需要吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ,则S(s)+3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为( ) A .1 220 kJ·mol-1 B.-1 980 kJ·mol-1 C.-1 220 kJ·mol-1 D.-620 kJ·mol-1 解析 断裂1 mol S—S键吸收能量280 kJ,断裂3 mol F—F键吸收能量3×160 kJ,则吸收的总能量为Q吸=280 kJ+3×160 kJ=760 kJ,释放的总能量为Q放=330 kJ×6=1 980 kJ,由反应方程式:S(s)+3F2(g)===SF6(g)可知,ΔH=760 kJ·mol-1-1 980 kJ·mol-1=-1 220 kJ·mol-1。 答案 C 14.(1)(山东理综)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应,温度为T时,该反应的热化学方程式为___________________________________________ __________________________________________________________________。 已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·mol-1 CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1 (2)(江苏化学)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为: NO(g)+O3(g)===NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9 kJ·mol-1 NO(g)+O2(g)===NO2(g) ΔH=-58.2 kJ·mol-1 SO2(g)+O3(g)===SO3(g)+O2(g) ΔH=-241.6 kJ·mol-1 反应3NO(g)+O3(g)===3NO2(g)的ΔH= kJ·mol-1。 (3)(山东理综)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为 kJ·mol-1。 (4)(海南化学)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示,若生成1 mol N2,其ΔH= kJ·mol-1。 解析 (1)CO、H2合成CH4的反应为CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH, 将已知的两个热化学方程式依次编号为①、②,②-①即得所求的反应,根据盖斯定律有:ΔH=-41 kJ·mol-1-(+165 kJ·mol-1)=-206 kJ·mol-1。 (2)对所给的三个热化学方程式由上到下依次标记为①、②、③,由反应①和②可知O2是中间产物,①+②×2消去O2,可得目标反应的ΔH=-200.9 kJ·mol-1+(-58.2 kJ·mol-1)×2=-317.3 kJ·mol-1。 (3)根据ΔH与键能的关系可得:242 kJ·mol-1+159 kJ·mol-1×3-ECl-F×6=-313 kJ·mol-1,解得Cl-F键的平均键能为ECl-F=172 kJ·mol-1。 (4)根据题给的能量变化图像可知,由N2O与NO反应生成氮气和二氧化氮的反应热为(209-348) kJ·mol-1=-139 kJ·mol-1。 答案 (1)CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJ·mol-1 (2)-317.3 (3)172 (4)-139查看更多