2023届高考化学人教版一轮复习测评-(十七)　化学能与热能

化学能与热能一、选择题(本题包括8个小题，每小题只有一个选项符合题意)1．(2021·无锡模拟)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的过程如图所示。下列叙述不正确的是()A.过程Ⅰ中的能量转化形式是太阳能→化学能B.过程Ⅰ中每消耗116gFe3O4转移2mol电子C.过程Ⅱ的化学方程式为3FeO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe3O4＋H2↑D.铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点【详解】B过程Ⅰ中Fe3O4转化为O2和FeO，每消耗116gFe3O4(即0.5mol)，铁元素的化合价由＋3价→＋2价，故转移1mol电子，B错误。2．根据下图所得判断正确的是()已知：H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1A.图1反应为吸热反应B.图1反应使用催化剂时，会改变其ΔHC.图2中若H2O的状态为液态，则能量变化曲线可能为①D.图2中反应为CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ·mol－1【详解】D由图1曲线变化可知，反应物的总能量比生成物的总能量高，故该反应为放热反应，A项错误；催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应的焓变，B项错误；结合图1和图2可得出热化学方程式：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ·mol－1，D项正确；由已知信息及D项分析中的热化学方程式，结合盖斯定律可得：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(l)ΔH＝－3kJ·mol－1，该反应为放热反应，而图2中的曲线①表示的是吸热反应，C项错误。3．25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5518kJ·mol－1。下列热化学方程式书写正确的是()A.2H＋(aq)＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)=BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1B.KOH(aq)＋eq\f(1,2)H2SO4(aq)=eq\f(1,2)K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1C.C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－5518kJ·mol－1D.2C8H18(g)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1【详解】BA项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1molH2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1molH2O(l)时放出的热量大于57.3kJ，错误；C项，燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，产物中的水应为液态，错误；D项，当2mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11036kJ，且辛烷应为液态，错误。4．(2020·北京高考)依据图示关系，下列说法不正确的是()A.石墨燃烧是放热反应B.1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多C.C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2D.化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关【详解】C所有的燃烧都是放热反应，根据图示，C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，ΔH1<0，则石墨燃烧是放热反应，故A正确；根据图示，C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1，根据反应可知都是放热反应，1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，1molC(石墨)放热多，故B正确；根据B项分析，①C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1，根据盖斯定律，①－②×2可得：C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝ΔH1－2ΔH2，故C错误；根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，故D正确。5．已知：H2O(g)=H2O(l)ΔH1C6H12O6(g)=C6H12O6(s)ΔH2C6H12O6(s)＋6O2(g)=6H2O(g)＋6CO2(g)ΔH3C6H12O6(g)＋6O2(g)=6H2O(l)＋6CO2(g)ΔH4下列说法正确的是()A.ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<ΔH4B.6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0C.－6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0D.－6ΔH1＋ΔH2－ΔH3＋ΔH4＝0【详解】B把题给热化学方程式依次编号为①、②、③、④，由气体转化为液体或固体时释放能量知，ΔH1<0，ΔH2<0，由③－④得：C6H12O6(s)＋6H2O(l)=C6H12O6(g)＋6H2O(g)ΔH＝ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1，因ΔH1<0，ΔH2<0，则ΔH>0，可得ΔH3>ΔH4，A项错误；由ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1可知，6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0，B项正确，C、D项错误。6．下列描述中，正确的是()A.由CH3CH2OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1，可知乙醇的燃烧热为1366.8kJ·mol－1B.已知：C(金刚石，s)=C(石墨，s)ΔH<0，则金刚石比石墨稳定C.已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180kJ·mol－12CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1则2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746kJ·mol－1D.OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，故1molHNO3与1molNH3·H2O完全反应，放出的热量一定为57.3kJ·mol－1【详解】C表示燃烧热时燃烧产物应该是稳定氧化物，水应为液态，故A错误；能量越低越稳定，石墨比金刚石稳定，故B错误；①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1，依据盖斯定律计算②－①得到2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746kJ·mol－1，故C正确；NH3·H2O是弱电解质，电离时要吸热，反应中放出的热量小于57.3kJ，故D错误。7．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：Cu(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39kJ·mol－12H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.84kJ·mol－1在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于()A.－319.68kJ·mol－1 B．－417.91kJ·mol－1C.－448.46kJ·mol－1 D．＋546.69kJ·mol－1【详解】A①Cu(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39kJ·mol－1②2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.84kJ·mol－1根据盖斯定律，将①＋eq\f(1,2)×②＋③，整理可得：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－319.68kJ·mol－1，故合理选项是A。8．肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，200℃时在Cu表面分解的机理如图1。已知200℃时：反应Ⅰ：3N2H4(g)=N2(g)＋4NH3(g)ΔH1＝－32.9kJ·mol－1反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)=2NH3(g)ΔH2＝－41.8kJ·mol－1下列说法不正确的是()A.图1所示过程①是放热反应、②是吸热反应B.反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示C.断开3molN2H4(g)中的化学键吸收的能量大于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化学键释放的能量D.200℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝＋50.7kJ·mol－1【详解】C图1所示过程①发生的反应是Ⅰ，为放热反应，过程②是NH3(g)的分解反应，是吸热反应，A正确；反应Ⅱ是放热反应，图2所示的能量过程示意图正确，B正确；由于反应Ⅰ为放热反应，因此，断开3molN2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化学键释放的能量，C错误；根据盖斯定律，Ⅰ－2×Ⅱ得，N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝＋50.7kJ·mol－1，D正确。二、非选择题(本题包括3个小题)9．(2021·河北高考·节选)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。(1)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：物质H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为________________________________________________________________________。(2)在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H＋电还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为____________(用a、b、c字母排序)。【详解】(1)由题给燃烧热数据可得，①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，③C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=6CO2(g)＋3H2O(l)ΔH3＝－3267.5kJ·mol－1，根据盖斯定律，目标方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8kJ·mol－1)×3＋(－393.5kJ·mol－1)×6－(－3267.5kJ·mol－1)＝＋49.1kJ·mol－1，故H2(g)与C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1。(2)最大能垒越小，反应越容易发生，结合题图(a)知CO2电还原为CO从易到难的顺序为cab。【答案】(1)3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1(2)cab10．(1)已知C(s，石墨)=C(s，金刚石)ΔH>0，则稳定性：金刚石________(填“>”或“<”)石墨。(2)已知：2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)ΔH12C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2则ΔH1________(填“>”或“<”)ΔH2。(3)火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，二者反应生成氮气和气态水。已知：①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g)ΔH＝＋10.7kJ·mol－1②N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－543kJ·mol－1写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：_________________________________________________________________________________________________________。(4)25℃、101kPa时，14gCO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3kJ热量，则CO的燃烧热为ΔH＝________。(5)0.50L2.00mol·L－1H2SO4溶液与2.10L1.00mol·L－1KOH溶液完全反应，放出114.6kJ热量，该反应的中和热ΔH＝________。(6)已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是___________________________________________________________________________________________________。【详解】(1)已知C(s，石墨)=C(s，金刚石)ΔH>0，说明该反应是吸热反应，因此石墨的总能量低于金刚石的总能量，而能量越低，物质越稳定，故稳定性：金刚石<石墨。(2)ΔH1表示碳完全燃烧的反应热，ΔH2表示碳不完全燃烧的反应热，碳完全燃烧放热多，且放热越多ΔH越小。因此，ΔH1<ΔH2。(3)根据盖斯定律，由2×②－①得：2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝2×(－543kJ·mol－1)－(＋10.7kJ·mol－1)＝－1096.7kJ·mol－1。(4)25℃、101kPa时，14gCO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3kJ的热量，则1molCO(即28gCO)完全燃烧放出的热量是141.3kJ×2＝282.6kJ，即CO的燃烧热ΔH＝－282.6kJ·mol－1。(6)N2与H2反应生成NH3的热化学方程式可表示为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝E(N≡N)＋3E(H—H)－2×3E(N—H)＝946kJ·mol－1＋3×436kJ·mol－1－6×391kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1。【答案】(1)<(2)<(3)2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1096.7kJ·mol－1(4)－282.6kJ·mol－1(5)－57.3kJ·mol－1(6)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－111．(2022·三明模拟)(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)ΔH1反应Ⅱ：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH2＝＋72.49kJ·mol－1总反应：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－86.98kJ·mol－1则反应Ⅰ的ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示，其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·”标注，Ts表示过渡态。物质吸附在催化