高考化学二轮复习专题强化练习：专题六化学能与热能

专题六 化学能与热能 1．(2020·郑州模拟)已知：2CO(g)＋O2(g)═══2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/mol Na2O2(s)＋ CO2(g)═══Na2CO3(s)＋1/2O2(g) ΔH＝－226 kJ/mol 根据以上热化学方程式判断，下列说法 正确的是( C ) A．CO 的燃烧热为 283 kJ B．如图可表示由 CO 生成 CO2 的反应过程和能量关系 C．2Na2O2(s)＋2CO2(s)═══2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH>－452 kJ/mol D．CO(g)与 Na2O2(s)反应放出 509 kJ 热量时，电子转移数为 6.02×1023 【解析】 CO 的燃烧热为 283 kJ/mol，A 错误；该图描述的就是一个热化学方程式， 所以对应 566 的数值应该是 2CO(g)＋O2(g)═══2CO2，图中的系数不对，且该图不能描述反 应过程，B 错误；题目中第二个方程的 2 倍为：2Na2O2(s)＋2CO2(g)═══2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH＝－452 kJ/mol，本题中的 CO2(s)多一步变气体吸热的过程，所以放出的热量就少于 452 kJ，ΔH>－452 kJ/mol，C 正确；题目中1 式 2 ＋2 式为：Na2O2(s)＋CO(g)═══Na2CO3(s)ΔH＝ －509 kJ/mol，此时放热 509 KJ，因为 CO 是 1 mol，所以转移电子数是 2 倍的 6.02×1023， D 错误。 2．(2020·烟台模拟)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( C ) 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是 CO2 资源化利用的方法之一 C．反应 CH3OH(g)═══1 2CH3OCH3(g)＋1 2H2O(l)的ΔH＝d 2 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生成 CO 和 H2，生成的 CO 继续发生反应②生成 CO2 和 H2， 反应③的原料为 CO2 和 H2，正确；B 项，反应③将温室气体 CO2 转化为燃料 CH3OH，正确； C 项，反应④中 H2O 为气态，选项中 H2O 为液态，故焓变不是1 2 的关系，错误；D 项，依据 盖斯定律，按“②×2＋③×2＋④”，可得所求反应的焓变，正确。 3．(2020·三门峡模拟)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( D ) 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．增大压强或升高温度，该反应过程放出更多的热量 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】 反应是放热反应，依据反应前后能量守恒，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，选项 A 错误；ΔH＝－Q kJ·mol－1，Q 的 具体含义是当 2 mol 的二氧化硫气体与 1 mol 的氧气完全反应生成 2 mol 的三氧化硫气体时， 放出的热量为 Q kJ，但这是一个可逆反应，不可能完全反应，因此放出的热量小于 Q kJ， 选项 B 错误；增大压强，该平衡向正反应方向移动，放出热量更多，升高温度，该平衡向 逆反应方向移动，放出热量减少，选项 C 错误；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，参加反应的二氧化硫为 2 mol，故一定有 2 mol SO2(g)被氧化，选 项 D 正确。 4．(2020·潍坊模拟)我国科学家以 MoS2 为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催 化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是( B ) A．Li2SO4 溶液利于 MoS2 对 N2 的活化 B．两种电解质溶液环境下从 N2→NH3 的焓变不同 C．MoS2(Li2SO4 溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低 D．N2 的活化是 N≡N 键的断裂与 N—H 键形成的过程 【解析】 从图中可知在 Li2SO4 溶液中*N2 转化为*N2H 的活化能较低，因此 Li2SO4 溶液利于 MoS2 对 N2 的活化，A 正确；反应物、生成物的能量不变，因此反应的焓变不变， 与反应途径无关，B 错误；根据图示可知 MoS2 在 Li2SO4 溶液中的能量比 Na2SO4 溶液中的 将反应决速步(*N2→*N2H)的活化能大大降低，C 正确；根据图示可知 N2 的活化是 N≡N 键 的断裂形成 N2H 的过程，即是 N≡N 键的断裂与 N—H 键形成的过程，D 正确。 5．(2020·邯郸模拟)白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2═══P4O10。已知断裂下列化学 键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ· mol－1、P—O b kJ· mol－1、P═══O c kJ· mol－1、O═══O d kJ· mol－1。 根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( A ) A．(6a＋5d－4c－12b) kJ· mol－1 B．(4c＋12b－6a－5d) kJ· mol－1 C．(4c＋12b－4a－5d) kJ· mol－1 D．(4a＋5d－4c－12b) kJ· mol－1 【解析】 反应热等于断键吸收的总能量与形成化学键所放出的能量的差值，由图可以 看出：P4 中有 6 mol 的 P—P，5 mol 的 O2 中含有 5 mol O═══O,1 mol 的 P4O10 中含有 4 mol 的 P═══O,12 mol 的 P—O，所以根据方程式可知反应热ΔH＝(6a＋5d－4c－12b) kJ· mol－1。 6．(2020·盐城模拟)通常人们把拆开 1 mol 某化学键所吸收的能量或形成 1 mol 某化学 键所释放的能量看作该化学键的键能，键能的大小可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，已知 化学键 H—H、Cl—Cl、H—Cl 键能 436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1。则下列热化 学方程式不正确的是( A ) A．1 2H2(g)＋1 2Cl2(g)═══HCl(g) ΔH＝＋91.5 kJ·mol－1 B．H2(g)＋Cl2(g)═══2HCl(g) ΔH＝－183 kJ·mol－1 C．2HCl(g)═══H2(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1 D．1 2H2(g)＋1 2Cl2(g)═══HCl(g) ΔH＝－91.5 kJ·mol－1 【解析】 1 2H2(g)＋1 2Cl2(g)═══HCl(g)；ΔH＝1 2 ×436 kJ·mol－1＋1 2 ×243 kJ·mol－1－431 kJ·mol－1＝－91.5 kJ·mol－1，A 错误；D 正确；H2(g)＋Cl2(g)═══2HCl(g)；ΔH＝436 kJ·mol－1 ＋243 kJ·mol－1－(2×431) kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，B 正确；2HCl(g)═══H2(g)＋Cl2(g)； ΔH＝(2×431) kJ·mol－1－(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)＝＋183 kJ·mol－1，C 正确。 7．氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知 1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出 9.2 kJ 的热量， 氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。 下列有关判断正确的是( D ) A．碳[C(s)]的燃烧热为－110.4 kJ·mol－1 B．氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应 C．氧化亚铜与氧气反应的活化能为 292 kJ·mol－1 D．足量炭粉与CuO 反应生成Cu2O 的热化学方程式为C(s)＋2CuO(s)═══Cu2O(s)＋CO(g) ΔH＝＋35.6 kJ·mol－1 【解析】 燃烧热是指 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，而该 题中 C(s)燃烧的生成物为 CO，故通过ΔH＝－9.2 kJ·g－1×12 g·mol－1＝－110.4 kJ·mol－1，计 算所得的结果不是碳[C(s)]的燃烧热，A 项错误；由题给图像可知，反应物的总能量高于生 成物的总能量，该反应放热，B 项错误；由题给图像可知，氧化亚铜与氧气反应的活化能为 348 kJ·mol－1，C 项错误；根据题给信息可得热化学方程式 2C(s)＋O2(g)═══2CO(g) ΔH1＝ －220.8 kJ·mol－1①；根据题图信息可写出热化学方程式 2Cu2O(s)＋O2(g)═══4CuO(s) ΔH2 ＝－292 kJ·mol－1②。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为 C(s)＋2CuO(s)═══Cu2O(s) ＋CO(g) ΔH③，得1 2 ×(①－②)＝③，则ΔH＝1 2(ΔH1－ΔH2)＝＋35.6 kJ·mol－1，D 项正确。 8．N2O 和 CO 是环境污染性气体，可在 Pt2O＋表面转化为无害气体，其反应为 N2O(g) ＋CO(g) CO2(g)＋N2(g) ΔH，有关化学反应的物质变化过程(图 1)及能量变化过程 (图 2)如下： 下列说法正确的是( B ) A．由图 1 可知ΔH1＝ΔH＋ΔH2 B．由图 2 可知ΔH＝－226 kJ·mol－1 C．为了实现转化需不断向反应器中补充 Pt2O＋和 Pt2O＋ 2 D．由图 2 可知该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能 【解析】 A 项，由图 1 知，N2O(g)＋Pt2O ＋ (s)═══Pt2O ＋ 2 ＋N2(g) ΔH1 ，CO(g)＋ Pt2O＋ 2 ═══Pt2O＋＋CO2(g) ΔH2，由盖斯定律可得，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，错误；B 项，由图 2 知， 反应物为 N2O(g)＋CO(g)，生成物为 CO2(g)＋N2(g)，ΔH＝134 kJ·mol－1－360 kJ·mol－1＝－ 226 kJ·mol－1，正确；C 项，由图 1 知，Pt2O＋是催化剂，转化过程中无需向反应器中补充， 错误；D 项，由图 2 知，该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能，错误。 9．(2020·杭州模拟)已知：(1)Zn(s)＋1 2O2(g)═══ZnO(s)，ΔH＝－348.3 kJ·mol－1， (2)2Ag(s)＋1 2O2(g)═══Ag2O(s)，ΔH＝ －31.0 kJ·mol－1，则 Zn(s)＋Ag2O(s)═══ZnO(s) ＋2Ag(s)的ΔH 等于( B ) A．－379.3 kJ·mol－1 B．－317.3 kJ·mol－1 C．－332.8 kJ·mol－1 D．317.3 kJ·mol－1 【解析】 根据盖斯定律可知，(1)－(2)即得到 Zn(s)＋Ag2O(s)═══ZnO(s)＋2Ag(s)，所 以反应热ΔH＝－348.3 kJ·mol－1＋31.0 kJ·mol－1＝－317.3 kJ·mol－1，故答案为 B。 10．已知：2H2O(l)═══2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571.0 kJ/mol。以太阳能为热源分解 Fe3O4， 经热化学铁氧化合物循环分解水制 H2 的过程如下 ： 过程Ⅰ：2Fe3O4(s)═══6FeO(s)＋O2(g) ΔH＝＋313.2 kJ/mol 过程Ⅱ：…… 下列说法不正确的是( C ) A．过程Ⅰ中每消耗 232 g Fe3O4 转移 2 mol 电子 B．过程Ⅱ热化学方程式为 3FeO(s)＋H2O(l)═══H2(g)＋Fe3O4(s) ΔH＝＋128.9 kJ/mol C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是：太阳能→化学能→热能 D．铁氧化合物循环制 H2 具有成本低、产物易分离等优点 【解析】 过程Ⅰ中每消耗 232 g(即 1 mol)Fe3O4 反应生成 0.5 mol O2，反应转移 0.5×4 mol 电子，故 A 正确；由盖斯定律可知，(总反应×1 2 －过程Ⅰ反应×1 2)得过程Ⅱ反应，3FeO(s) ＋H2O(l)═══H2(g)＋Fe3O4(s)，则ΔH＝[＋571.0 kJ/mol×1 2 －(＋313.2 kJ/mol)×1 2]＝＋128.9 kJ/mol，故 B 正确；过程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应，过程Ⅰ是将太阳能转化为热能，热能转 化为化学能，过程Ⅱ中能量转化的形式还是热能转化为化学能，故 C 错误；铁氧化合物循 环制 H2 以太阳能为热源分解 Fe3O4，以水和 Fe3O4 为原料，具有成本低的特点，氢气和氧气 分步生成，具有产物易分离的优点，故 D 正确。 11．(1)真空碳热还原－氧化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下： Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)═══3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1 3AlCl(g)═══2Al(l)＋AlCl3(g) ΔH＝b kJ·mol－1 反应 Al2O3(s)＋3C(s)═══2Al(l)＋3CO(g) 的ΔH＝__(a＋b)__kJ·mol－1(用含 a、b 的代数式表示)； (2)已知 2SO2(g)＋O2(g)═══2SO3(g) ΔH 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 放出 99 kJ 的热量，请回答下列问题： ①图中 A 表示__反应物总能量__。 ②E 的大小对该反应的反应热__无__(填“有”或“无”)影响。 ③该反应通常用 V2O5 作催化剂，加 V2O5 会使图中 B 点__降低__(填“升高”或“降 低”)。 【解析】 (1)①Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)═══3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1， ②3AlCl(g)═══2Al(l)＋AlCl3(g) ΔH＝b kJ·mol－1，结合盖斯定律可知，反应①＋②得到 Al2O3(s)＋3C(s)═══2Al(l)＋3CO(g) ΔH＝(a＋b) kJ·mol－1。(2)①图中 A 表示反应物总能量。 ②E 为活化能，反应热可表示为正逆反应活化能之差，活化能的大小与反应热无关。③催化 剂能够降低反应的活化能，不影响反应物和生成物能量高低，因此图中 B 点会降低。 12．(2020·太原模拟)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂(H2O2)，当它们 混合时，即产生大量的 N2 和水蒸气，并放出大量热。已知 0.4 mol 液态肼和足量 H2O2 反应， 生成氮气和水蒸气，放出 256.65 kJ 的热量。 (1)写 出该 反应 的热 化 学方 程式 __N2H4(l) ＋ 2H2O2(l)═══N2(g) ＋4H2O(g) ΔH ＝ － 641.625 kJ·mol－1__。 (2)已知 H2O(l)═══H2O(g)；ΔH＝＋44 kJ·mol－1，则 16 g 液态肼燃烧生成氮气和液态水 时，放出的热量是__408.8___kJ。 (3)上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很 突出的优点是__生成 N2 和 H2O，对环境无污染__。 (4)已知 N2(g)＋2O2(g)═══2NO2(g) ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1，N2H4(g)＋O2(g)═══N2(g)＋ 2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1，根据盖斯定律写出肼与 NO2 完全反应生成氮气和气态水的 热化学方程式__2N2H4(g)＋2NO2(g)═══3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 135.7 kJ·mol－1__。 【解析】 (1)0.4 mol 液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出 256.65 kJ 的热 量，1 mol 液态肼放出的热量为 256.65 kJ× 1 mol 0.4 mol ＝641.625 kJ，该反应的热化学方程式是 N2H4(l)＋2H2O2(l)═══N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.625 kJ·mol － 1。(2)已知：①N2H4(l)＋ 2H2O2(l)═══N2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH ＝ － 641.625 kJ/mol ， ②H2O(l)═══H2O(g) ΔH ＝ ＋ 44 kJ/mol，根据盖斯定律，①－②×4 得 N2H4(l)＋2H2O2(l)═══N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－817.625 kJ/mol,16 g 液态肼的物质的量＝16 g/32 g/mol＝0.5 mol，完全反应生成液态水时放出的热量 为 0.5 mol×817.625 kJ/mol＝408.8 kJ。(3)肼(N2H4)和 H2O2 反应，产物为氮气和水，无污染。 (4)已知：Ⅰ.N2(g)＋2O2(g)═══2NO2(g) ΔH＝＋67.7 kJ/mol；Ⅱ.N2H4(g)＋O2(g)═══N2(g)＋ 2H2O(g) ΔH＝－543 kJ/mol 根据盖斯定律，Ⅱ×2－Ⅰ得 2N2H4(g)＋2NO2(g)═══3N2(g)＋ H2O(g) ΔH＝－1 153.7 kJ/mol。 13．按要求写出下列反应的热化学方程式。 (1)以 CO2 和 NH3 为原料可合成尿素[CO(NH2)2]。 已知： ①2NH3(g)＋CO2(g)═══NH2COONH4(s) ΔH1＝－159.47 kJ·mol－1 ②NH2COONH4(s)═══CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2＝＋116.49 kJ·mol－1 ③H2O(l)═══H2O(g) ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1 则 NH3 和 CO2 合成尿素和液态水的热化学方程式为__2NH3(g)＋CO2(g)═══CO(NH2)2(s) ＋H2O(l) ΔH＝－86.98 kJ·mol－1__。 (2)已知 25 ℃、101 kPa 时： ①2SO2(g)＋O2(g)═══2SO3(g) ΔH1＝－197 kJ·mol－1 ②H2O(g)═══H2O(l) ΔH2＝－44 kJ·mol－1 ③2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)═══2H2SO4(l) ΔH3＝－545 kJ·mol－1 则 SO3(g)与 H2O(l)反应的热化学方程式为__SO3(g)＋H2O(l)═══H2SO4(l) ΔH＝－130 kJ·mol－1__。 (3)工业上利用甲烷催化还原 NOx 可减少氮氧化物的排放。已知： ①CH4(g)＋4NO2(g)═══4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－574 kJ·mol－1 ②CH4(g)＋4NO(g)═══2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－1 160 kJ·mol－1 甲烷直接将 NO2 还原为 N2 的热化学方程式为__CH4(g)＋2NO2(g)═══N2(g)＋CO2(g)＋ 2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1__。 (4)通常人们把拆开 1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以 衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH 等于反应中断裂 旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。已知： 化学键 H—H H—Cl Cl—Cl 键能/(kJ·mol－1) 436 431 242 工业上通过氢气在氯气中充分燃烧制取 HCl 气体，该反应的热化学方程式为__H2(g)＋ Cl2(g)═══2HCl(g) ΔH＝－184 kJ·mol－1__。 【解析】 (1)依据盖斯定律，由①＋②－③得到 2NH3(g)＋CO2(g)═══CO(NH2)2(s)＋ H2O(l) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝(－159.47＋116.49－44) kJ·mol－1＝－86.98 kJ·mol－1。(2)依 据盖斯定律，由1 2 ×(③－①－2×②)得到 SO3(g)＋H2O(l)═══H2SO4(l) ΔH＝1 2 ×(ΔH3－ΔH1 －2ΔH2)＝－130 kJ·mol－1。(3)依据盖斯定律，由(①＋②)×1 2 得到 CH4(g)＋2NO2(g)═══N2(g) ＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝1 2 ×(ΔH1＋ΔH2)＝－867 kJ·mol－1。(4)化学反应的ΔH 等于反应中 断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差，则 H2 在 Cl2 中燃烧的反 应热＝(436＋242－2×431)kJ·mol－1＝－184 kJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式为 H2(g) ＋Cl2(g)═══2HCl(g) ΔH＝－184 kJ·mol－1。