2020届高考化学一轮复习化学能与热能作业(3)

2020届高考化学一轮复习化学能与热能作业(3)

限时规范训练　[单独成册]限时50分钟 A组(20分钟)‎ ‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应 C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0‎ D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关 解析：选C。化学反应中一定有能量变化，A项错误；由ΔH＝断开旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的能量，得ΔH<0，故该反应为放热反应，B项错误；C项的说法是正确的；ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数有关，D项错误。‎ ‎2．下列物质间的反应，其能量变化符合图示的是(　　)‎ A．由Zn和稀H2SO4制氢气 B．灼热的炭粉与二氧化碳反应 C．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合 D．碳酸钙的分解 解析：选A。该图示为放热反应能量变化图。A项，为典型放热反应；B、C项，是教材命题点，是吸热反应的典型代表；D项，反应条件是高温，需持续加热，是吸热反应。‎ ‎3．(2019·北京十中月考)如图为氟利昂(如CFCl3)破坏臭氧层的反应过程示意图，下列不正确的是(　　)‎ A．过程Ⅰ中断裂极性键C—Cl键 B．过程Ⅱ可表示为O3＋Cl===ClO＋O2‎ C．过程Ⅲ中O＋O＝O2是吸热过程 D．上述过程说明氟利昂中氯原子是破坏O3的催化剂 解析：选C。A.过程Ⅰ中CFCl3转化为CFCl2和氯原子，断裂极性键C—Cl键，正确；B.根据图中信息可知，过程Ⅱ可表示为O3＋Cl===ClO＋O2‎ ‎，正确；C.原子结合成分子的过程是放热的，错误；D.上述过程说明氟利昂中氯原子是破坏O3的催化剂，正确。‎ ‎4．实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是(　　)‎ ‎①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1‎ ‎②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ ‎③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ ‎④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)‎ ΔH＝－571.6 kJ·mol－1‎ A．仅有②　　　　　　　　 B．仅有②④‎ C．仅有②③④ D．全部符合要求 解析：选B。写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点：①产物的稳定状态，H2O为液态，碳单质的稳定氧化物为CO2；②单位是kJ·mol－1，不是kJ；③数值，ΔH的数值要与方程式中化学计量数保持一致；④符号，吸热为“＋”(“＋”常省略)，放热为“－”。故仅②④符合要求。‎ ‎5．现有三个热化学方程式：‎ ‎①CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH1＝－870.3 kJ/mol ‎②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ/mol ‎③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝－285.8 kJ/mol 则反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(　　)‎ A．－488.3 kJ/mol B．＋488.3 kJ/mol C．－2 228.9 kJ/mol D．＋191 kJ/mol 解析：选A。运用盖斯定律解题时先观察方程式2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的化学计量数，然后利用盖斯定律进行整合叠加。由②×2＋③×2－①得：ΔH＝(－393.5 kJ/mol)×2＋(－285.8 kJ/mol)×2－(－870.3 kJ/mol)＝－488.3 kJ/mol，选A。‎ ‎6．已知断裂1 mol H2(g)中的H－H键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H－O键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是(　　)‎ A．断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O (g)‎ ΔH＝－480.4 kJ·mol－1‎ C．2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)‎ ΔH＝＋471.6 kJ·mol－1‎ D．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)‎ ΔH＝－240.2 kJ·mol－1‎ 解析：选B。断裂1 mol H2O(g)中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量，A项错误；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝436.4 kJ·mol－1×2＋498 kJ·mol－1－4×462.8 kJ·mol－1＝－480.4 kJ·mol－1，B项正确；由2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－480.4 kJ·mol－1可知，2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋480.4 kJ·mol－1，H2O(g)液化需要放出能量，故2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH>480.4 kJ·mol－1，C项错误；根据B中分析可知H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－240.2 kJ·mol－1，D项错误。‎ ‎7．已知通过乙醇制取氢气通常有如下两条途径：‎ a．CH3CH2OH(g)＋H2O(g)===4H2(g)＋2CO(g)‎ ΔH1＝＋256.6 kJ·mol－1‎ b．2CH3CH2OH(g)＋O2(g)===6H2(g)＋4CO(g)‎ ΔH2＝＋27.6 kJ·mol－1‎ 则下列说法正确的是(　　)‎ A．升高a的反应温度，乙醇的转化率增大 B．由b可知：乙醇的燃烧热为13.8 kJ·mol－1‎ C．对反应b来说，增大O2浓度可使ΔH2的值增大 D．以上两种途径，制取等量的氢气，无论哪种途径，消耗的能量均相同 解析：选A。a为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则乙醇的转化率增大，A项正确；燃烧热应指生成稳定的氧化物，应生成液态水、二氧化碳，B项错误；焓变与反应物浓度没有关系，只与反应物总能量和生成物总能量有关，C项错误；由热化学方程式可知生成1 mol氢气，a吸热 kJ、b吸热 kJ，D项错误。‎ ‎8．硫酸是基础化学工业的重要产品，下列为接触法制硫酸的反应：‎ ‎①4FeS2(s)＋11O2(g)===2Fe2O3(s)＋8SO2(g)‎ ΔH＝－3 412 kJ·mol－1‎ ‎②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)‎ ΔH＝－196.6 kJ·mol－1‎ ‎③SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)‎ ΔH＝－130.3 kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．反应②中使用催化剂越多释放出的热量越大 B．反应①中1 mol FeS2(s)参与反应放出的热量为3 412 kJ C．‎64 g SO2与1 mol O2在密闭容器中发生反应释放出98.3 kJ热量 D．FeS2生成H2SO4的热化学方程式可表示为2FeS2(s)＋O2(g)＋4H2O(l)===Fe2O3(s)＋4H2SO4(l)　ΔH＝－2 620.4 kJ·mol－1‎ 解析：选D。催化剂不影响反应热大小，A项错误；反应①中1 mol FeS2(s)参与反应放出的热量为 kJ＝853 kJ，B项错误；由于反应②属于可逆反应，故1 mol SO2不能完全转化为SO3，释放出的热量小于98.3 kJ，C项错误；根据盖斯定律，由×①＋2×②＋4×③可得：2FeS2(s)＋O2(g)＋4H2O(l)===Fe2O3(s)＋4H2SO4(l)　ΔH＝－2 620.4 kJ·mol－1，D项正确。‎ ‎9．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：选B。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。‎ ‎10．(2019·吉林长春模拟)火箭燃料肼(H2N—NH2)在燃烧过程中的能量变化如图所示。‎ 已知：‎ 化学键 N—N O===O N≡N O—H N—H 断开1 mol 共价键所需的能量/kJ ‎159‎ ‎498‎ ‎943‎ ‎460‎ a 下列判断错误的是(　　)‎ A．表中的a＝389‎ B．图示中的ΔH3＝＋2 249 kJ·mol－1‎ C．N2比O2稳定 D．N2H4在氧气中燃烧的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－534 kJ·mol－1‎ 解析：选A。ΔH3＝(498＋159＋4a) kJ·mol－1＝(2 783－534) kJ·mol－1＝2 249 kJ·mol ‎－1，解得a＝398，A项错误、B项正确；N2中N≡N键能大于O===O键能，因此比O2稳定，C项正确；根据图像可知N2H4在氧气中燃烧的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol－1，D项正确。‎ ‎11．已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)‎ ΔH＝－572 kJ·mol－1‎ ‎②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)‎ ΔH＝－484 kJ·mol－1‎ ‎③CH4(g)＋2O2(g)===2H2O(l)＋CO2(g)‎ ΔH＝－890 kJ·mol－1‎ ‎(1)已知H—H的键能436 kJ·mol－1，O===O的键能496 kJ·mol－1，H—O的键能463 kJ·mol－1，根据上述数据哪一个反应可以通过键能直接计算得出焓变？________________，计算并写出反应H2O(l)===H2O(g)的焓变ΔH＝________。‎ ‎(2)请根据题干计算CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)的焓变ΔH＝________。‎ ‎(3)在①②③三个方程式中哪一个是燃烧热的热化学方程式________(填反应方程式的序号)。‎ 解析：(1)键能是指常温常压下，将1 mol气体分子拆成中性气态原子所需要的能量，所以只能计算氢气和氧气生成水蒸气的反应热。×(②－①)得H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝×(ΔH2－ΔH1)＝×(－484 kJ·mol－1＋572 kJ·mol－1)＝＋44 kJ·mol－1。(2)反应②＋①－③得反应：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝－166 kJ·mol－1。(3)燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，对于碳元素燃烧的产物必须是CO2(g)，氢元素必须是液态的水，在①②③三个方程式中只有③才是燃烧热的热化学方程式。‎ 答案：(1)②　＋44 kJ·mol－1‎ ‎(2)－166 kJ·mol－1‎ ‎(3)③‎ B组(30分钟)‎ ‎12．(2019·辽宁大连模拟)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为________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(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)观察图像信息知，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 ‎13．人类研究氢能源从未间断过，而热化学循环分解水制H2是在水反应体系中加入一种中间物，经历不同的反应阶段，最终将水分解为H2和O2，这是一种节约能源、节省反应物料的技术，图1是热化学循环制氢气的流程：‎ ‎(1)实验测得，‎1 g H2燃烧生成液态水放出142.9 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)整个流程参与循环的物质是________和________(填化学式)，最难进行的反应是________(填序号)。‎ ‎(3)汞虽然有毒，但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂，可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气：‎ ‎①CaBr2＋2H2O===Ca(OH)2＋2HBr↑；‎ ‎②……‎ ‎③HgBr2＋Ca(OH)2===CaBr2＋HgO＋H2O；‎ ‎④2HgO===2Hg＋O2↑。‎ 反应②的化学方程式为___________________________________________________。‎ ‎(4)合成氨用的H2可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图2所示，则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)1 g氢气燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量，则2 g氢气即1 mol氢气燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1。(2)反应①为二氧化硫和碘单质、水的反应：SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，反应②为硫酸分解生成二氧化硫、水、氧气：2H2SO4===2SO2↑＋O2↑＋2H2O，反应③为碘化氢分解：2HI===H2＋I2，整个流程参与循环的物质是SO2、I2，最难进行的反应是②。(3)根据反应③知反应②有HgBr2生成，根据HgBr2知反应①的产物HBr参与反应②，所以反应②为Hg＋2HBr===HgBr2＋H2↑。(4)由题图可写出相应的热化学方程式：‎ CO(g)＋O2(g)===CO2(g)‎ ΔH＝－282 kJ·mol－1①，‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(g)‎ ΔH＝－241.8 kJ·mol－1②，‎ CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－846.3 kJ·mol－1③，‎ 由盖斯定律③－(①＋②×3)得所求反应的ΔH＝＋161.1 kJ·mol－1，则热化学方程式为CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋161.1 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)‎ ΔH＝－285.8 kJ·mol－1‎ ‎(2)SO2　I2　②‎ ‎(3)Hg＋2HBr===HgBr2＋H2↑‎ ‎(4)CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)‎ ΔH＝＋161.1 kJ·mol－1‎