2023届一轮专题练习（16）化学能与热能

第9页共SECTIONPAGES9页2022届一轮专题(十六)化学能与热能一、选择题1．(2020·北京朝阳区二模)中国科学家在合成氨(N2＋3H22NH3∆H＜0)反应机理研究中取得新进展，首次报道了LiH­3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理，如图所示。下列说法不正确的是()A．转化过程中有极性键形成B．复合催化剂降低了反应的活化能C．复合催化剂能降低合成氨反应的焓变D．350℃时催化效率：5LiH­Fe/MgO＞铁触媒解选：氨气中存在极性键，由图可知，合成氨过程中有极性键形成，A正确；催化剂通过降低反应活化能而加快反应速率，所以复合催化剂降低了反应的活化能，B正确；催化剂不改变反应的焓变，所以复合催化剂不能降低合成氨反应的焓变，C错误；由图可知，350℃时催化效率：5LiH­Fe/MgO＞铁触媒，D正确。答案：C2．标准状况下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和O=O键的键焓∆H分别为436kJ·mol－1、463kJ·mol－1和495kJ·mol－1。下列热化学方程式正确的是()A．H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)∆H＝－485kJ·mol－1B．H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)∆H＝＋485kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)∆H＝＋485kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)∆H＝－485kJ·mol－1解析：1mol的气态水分解产生1mol的氢气和eq\f(1,2)mol的氧气的能量变化是2×463kJ－436kJ－eq\f(1,2)×495kJ＝242.5kJ，因此热化学方程式为H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)∆H＝＋242.5kJ·mol－1，A、B错误；2mol的气态水分解产生2mol的氢气和1mol的氧气的能量变化是485kJ，物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等，即热化学方程式是2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)∆H＝－485kJ·mol－1，C错误，D正确。答案：D3．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是()A．反应生成1molN2时转移4mole－B．反应物能量之和大于生成物能量之和C．N2O(g)＋NO(g)=N2(g)＋NO2(g)∆H＝－139kJ·mol－1D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和解析：N2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2O＋NO=N2＋NO2，反应生成1molN2时转移2mole－，A不正确；根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，B正确；该反应的反应热∆H＝(209－348)kJ·mol－1＝－139kJ·mol－1，C正确；由于该反应放热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D正确。答案：A4．(2021·山东实验中学诊断)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A．已知：正丁烷(g)=异丁烷(g)∆H＜0，则正丁烷比异丁烷稳定B．已知：C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(g)∆H＝－1478.8kJ·mol－1，则C2H4的燃烧热∆H＝－1478.8kJ·mol－1C．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)∆H＝－57.3kJ·mol－1，但稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反应生成1molH2O(l)时，放出的热量大于57.3kJD．已知：S(g)＋O2(g)=SO2(g)∆H1；S(s)＋O2(g)=SO2(g)∆H2，则∆H1＞∆H2解析：正丁烷转化为异丁烷的反应为放热反应，说明等质量异丁烷的能量比正丁烷低，能量越低，物质越稳定，则异丁烷比正丁烷稳定，A项错误；燃烧热为1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，水应为H2O(l)，B项错误；生成水的同时发生Ba2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)=BaSO4(s)∆H＜0，则稀Ba(OH)2(aq)和稀H2SO4(aq)完全反应生成1molH2O(l)时放热大于57.3kJ，C项正确；S(g)能量大于S(s)，燃烧时放出能量较多，且∆H＜0，则∆H1＜∆H2，D项错误。答案：C5．(2021·河北武邑调研)甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可以直接用作燃料。已知：CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)∆H1＝－443.64kJ·mol－12CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)∆H2＝－566.0kJ·mol－1下列说法正确的是()A．CO的燃烧热为566.0kJ·mol－1B．2molCO(g)和1molO2(g)的总能量比2molCO2(g)的总能量低C．完全燃烧20g甲醇，生成二氧化碳和水蒸气时放出的热量为908.3kJD．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g)∆H＝－1453.28kJ·mol－1解析：1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量为燃烧热，根据热化学方程式2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)∆H2＝－566.0kJ·mol－1，可得CO的燃烧热为283.0kJ·mol－1，故A错误；放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以2molCO(g)和1molO2(g)的总能量比2molCO2(g)的总能量高，故B错误；已知：①CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)∆H1＝－443.64kJ·mol－1；②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)∆H2＝－566.0kJ·mol－1。根据盖斯定律，由①＋②×eq\f(1,2)得CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)∆H3＝∆H1＋eq\f(1,2)∆H2＝(－443.64－eq\f(1,2)×566.0)kJ·mol－1＝－726.64kJ·mol－1，则完全燃烧20g甲醇，即0.625mol，放出的热量为0.625mol×726.64kJ·mol－1＝454.15kJ，故C错误；方程式的计量数加倍，则反应热也加倍，则2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g)∆H＝－1453.28kJ·mol－1，故D正确。答案：D6．(2021·河北保定模拟)“钙基固硫”是将煤中的硫元素以CaSO4的形式固定脱硫，而煤炭燃烧过程中产生的CO又会发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，导致脱硫效率降低。某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是()反应Ⅰ：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)∆H1＝＋218.4kJ·mol－1反应Ⅱ：CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)∆H2＝－175.6kJ·mol－1解析：反应Ⅰ为吸热反应，说明反应Ⅰ生成物的总能量比反应物的总能量高，排除B、C；反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则说明反应Ⅰ的活化能较小，反应Ⅱ的活化能较大，排除D。A正确。答案：A7．(2021·深圳模拟)已知在25℃、1.01×105Pa下，1molH2O分解生成H2(g)和O2(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A．甲为气态水，乙为液态水B．甲、乙、丙、丁中物质所具有的能量大小关系为丙＞丁＞乙＞甲C．H2的标准燃烧热为245kJ·mol－1D．形成1molH2O(g)中的化学键需吸收930kJ的能量解析：乙聚集状态变为甲聚集状态放热，水蒸气变为液态水为液化放热，所以甲为液态水，乙为气态水，A错误；甲为液态水，乙为气态水，气态水比液态水的能量高，具有的总能量大小关系为乙＞甲，形成新键释放能量，由图可知，具有的总能量大小关系为丙＞丁，由乙到丙，断裂化学键吸收能量，所以，甲、乙、丙、丁物质所具有的总能量大小关系为丙＞丁＞乙＞甲，B正确；焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量，则热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)∆H＝(436kJ·mol－1×2＋249kJ·mol－1×2－930kJ·mol－1×2)＝－490kJ·mol－1，H2的标准燃烧热完全燃烧1mol物质生成最稳定的化合物为液态水，标准燃烧热应大于为245kJ·mol－1,C错误；图示可知，丙→乙，形成1molH2O(g)中的化学键需吸收930kJ的能量，气态水比液态水的能量高，则丙→乙的过程中若生成液态水，释放的能量将大于930kJ,D错误。答案：B8．(2021·滕州模拟)由金红石TiO2制取单质Ti，涉及的步骤为TiO2→TiCl4eq\o(→,\s\up11(Mg，Ar),\s\do4(800℃))Ti。已知：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)∆H1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)∆H2③TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(s)＋O2(g)∆H3则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(s)＋2CO(g)的∆H为()A．∆H3＋2∆H1－2∆H2B．∆H3＋∆H1－∆H2C．∆H3＋2∆H1－∆H2D．∆H3＋∆H1－2∆H2解析：根据盖斯定律，由2×①－②＋③可得TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(s)＋2CO(g)∆H＝2∆H1－∆H2＋∆H3，故C项正确。答案：C9．室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为∆H1；将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为∆H2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为∆H3。则下列判断正确的是()A．∆H2＞∆H3B．∆H1＜∆H3C．∆H1＋∆H3＝∆H2D．∆H1＋∆H2＞∆H3解析：CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up7(溶于水))CuSO4(aq)＋5H2O(l)∆H1>0CuSO4(s)eq\o(=,\s\up7(溶于水))CuSO4(aq)∆H2<0CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)∆H3由盖斯定律得：∆H3＝∆H1－∆H2，则∆H3>0，则∆H3>∆H2，A项错误；∆H3>∆H1，B项正确；∆H2＝∆H1－∆H3，C项错误；∆H1＋∆H2<∆H3，D项错误。答案：B10．(2021·揭阳模拟)研究发现Pd2团簇可催化CO的氧化，在催化过程中路径不同可能生成不同的过渡态和中间产物(过渡态已标出)，如图为路径1和路径2催化的能量变化。下列说法错误的是()A．CO的催化氧化反应为2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(Pd2))2CO2B．反应路径1的催化效果更好C．路径1和路径2第一步能量变化都为3.22eVD．路径1中最大能垒(活化能)E正＝1.77eV解析：由图可知，CO在Pd2的催化作用下与氧气反应生成CO2，故化学方程式为2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(Pd2))2CO2,A正确；由图可知，反应路径1的能量变化小，其催化效果好，B正确；路径1第一步能量变化为2.28eV，路径2第一步能量变化为6.77eV，故路径1和路径2第一步能量变化不为3.22eV,C错误；活化能指常态变为容易发生化学反应的活跃状态即过渡态所需要的能量，故路径1中最大能垒(活化能)5.73eV－3.96eV＝1.77eV，即E正＝1.77eV,D正确。答案：C二、非选择题11．(1)室温下，2g苯(C6H6)完全燃烧生成液态水和CO2，放出83.6kJ的热量，写出1molC6H6燃烧的热化学方程式：_______________________________________________________。若1g水蒸气转化成液态水时放出2.44kJ的热量，则室温下1molC6H6完全燃烧生成水蒸气时的∆H为__________________________。(2)已知：Fe2O3(s)＋eq\f(3,2)C(s)=eq\f(3,2)CO2(g)＋2Fe(s)∆H＝＋234.1kJ/molC(s)＋O2(g)=CO2(g)∆H＝－393.5kJ/mol则2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)的∆H为。(3)已知下列两个热化学方程式：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)∆H＝－285.8kJ/molC3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)∆H＝－2220.0kJ/mol①实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积之比约为________。②已知：H2O(l)=H2O(g)∆H＝＋44.0kJ/mol，求丙烷燃烧生成CO2和气态水的∆H：________________________________________________________________________。解析：(1)C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=3H2O(l)＋6CO2(g)∆H＝－83.6kJ÷eq\f(2g,78g/mol)＝－3260.4kJ/mol。若1g水蒸气转化成液态水时放出2.44kJ的热量，则H2O(l)=H2O(g)∆H＝＋2.44kJ÷eq\f(1g,18g/mol)＝43.92kJ/mol，故1molC6H6完全燃烧生成水蒸气时的∆H＝－3260.4kJ/mol＋3×43.92kJ/mol＝－3128.64kJ/mol。(2)由第二个热化学方程式×eq\f(3,2)－第一个热化学方程式得2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)∆H＝eq\f(3,2)×(－393.5kJ/mol)－(＋234.1kJ/mol)＝－824.35kJ/mol。(3)①设氢气和丙烷的物质的量分别为xmol和ymol，则有：eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x＋y＝5,285.8x＋2220.0y＝6262.5))，解得x≈2.5，y≈2.5，故x∶y≈1∶1。②H2O(l)=H2O(g)∆H＝＋44.0kJ/mol，C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)∆H＝－2220.0kJ/mol，根据盖斯定律，由上面第一个热化学方程式×4＋第二个热化学方程式可得出丙烷燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(g)∆H＝4×44.0kJ·mol－1－2220.0kJ·mol－1＝－2044.0kJ/mol。答案：(1)C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=3H2O(l)＋6CO2(g)∆H＝－3260.4kJ/mol－3128.64kJ/mol(2)－824.35kJ/mol(3)①1∶1②－2044.0kJ/mol12．已知E1＝134kJ·mol－1、E2＝368kJ·mol－1，请参考题中图表，按要求填空：(1)图甲是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率加快，E1的变化是______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，∆H的变化是。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：。(2)捕碳技术(主要指捕获CO