高考化学（人教版）总复习练习第6章化学反应与能量第1节第1节化学能与热能（模拟预测通关）

一、选择题1．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2具有的总能量D．氢气是不可再生能源解析：选C。2H2Oeq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2↑＋O2↑是吸热反应，说明2molH2O的总能量低于2molH2和1molO2的总能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。氢气是可再生能源。2．H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是()A．反应①、反应②均为放热反应B．反应①、反应②均为氧化还原反应C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218kJ·mol－1解析：选C。根据图像可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、反应②均为放热反应，A正确；反应①、反应②中都存在元素化合价变化，所以反应①、反应②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218kJ·mol－1，D正确。3．有关下列图像的叙述不正确的是()A．图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ·mol－1B．图(2)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝＋41kJ·mol－1C．由图可知正逆反应的热效应的数值相同D．两个图像表示的含义不同解析：选B。图(1)表示的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ·mol－1，A正确；图(2)表示的热化学方程式为CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ·mol－1，B错误；由图知C正确；两个图像的反应物、生成物正好相反，D正确。4．已知：①2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1②H2(g)＋S(g)=H2S(g)ΔH＝－20.1kJ·mol－1下列判断正确的是()A．1mol氢气完全燃烧生成液态水吸收热量241.8kJB．1molH2O(g)和1molH2S(g)的能量相差221.7kJC．由①②知，水的热稳定性小于硫化氢D．若反应②中改用固态硫，则1molS(s)完全反应放出的热量小于20.1kJ解析：选D。A项，1mol氢气完全燃烧生成气态水放出热量241.8kJ；B项，1molH2O(g)和1molH2S(g)的能量无法比较；C项，水的热稳定性强于硫化氢。5．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ΔH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)ΔH＝－485kJ·mol－1B．H2O(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋485kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝＋485kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－485kJ·mol－1解析：选D。1molH2中含1molH—H键，1molO2中含1molO=O键，1molH2O中含2molH—O键。则反应2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝(2×436kJ·mol－1＋495kJ·mol－1)－4×463kJ·mol－1＝－485kJ·mol－1。6．(2018·武汉一模)已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH13H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH22Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH32Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH42Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A．ΔH1＜0，ΔH3>0 B．ΔH5＜0，ΔH4＜ΔH3C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5解析：选B。燃烧反应都是放热反应，故ΔH3＜0，A错误；将上述反应分别编号为①②③④⑤，反应⑤是铝热反应，显然是放热反应，ΔH5＜0，将反应④－反应③可得反应⑤，即ΔH5＝ΔH4－ΔH3＜0，B正确，D错误；将反应②＋反应③可得反应3H2(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=3H2O(g)，故ΔH1＝eq\f(2,3)(ΔH2＋ΔH3)，C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)的反应热的ΔH等于()A．－417.91kJ·mol－1 B．－319.68kJ·mol－1C．＋546.69kJ·mol－1 D．－448.46kJ·mol－1解析：选B。将已知热化学方程式依次编号为①②③，则①＋eq\f(1,2)×②＋③得：Cu(s)＋2H＋(aq)＋H2O2(l)=2H2O(l)＋Cu2＋(aq)ΔH＝－319.68kJ·mol－1。8．在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=SO2(g)＋H2O(g)ΔH12H2S(g)＋SO2(g)=eq\f(3,2)S2(g)＋2H2O(g)ΔH2H2S(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=S(g)＋H2O(g)ΔH32S(g)=S2(g)ΔH4则ΔH4的正确表达式为()A．ΔH4＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝eq\f(2,3)(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝eq\f(3,2)(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)解析：选A。根据盖斯定律，由第一个反应×eq\f(2,3)＋第二个反应×eq\f(2,3)－第三个反应×2可得第四个反应，则ΔH4＝ΔH1×eq\f(2,3)＋ΔH2×eq\f(2,3)－ΔH3×2＝eq\f(2,3)(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。9．一定条件下，在水溶液中1molCl－、ClOeq\o\al(－,x)(x＝1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是()A．e是ClOeq\o\al(－,3)B．b→a＋c反应的活化能为60kJ·mol－1C．a、b、c、d、e中c最稳定D．b→a＋d反应的热化学方程式为3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－116kJ·mol－1解析：选D。A项，e中Cl元素化合价为＋7价，而ClOeq\o\al(－,3)中Cl元素化合价为＋5价，错误；B项，根据图中数据无法计算b→a＋c反应的活化能，错误；C项，a、b、c、d、e中a能量最低，所以最稳定，错误；D项，b→a＋d，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO－=ClOeq\o\al(－,3)＋2Cl－，反应热＝64kJ·mol－1＋2×0kJ·mol－1－3×60kJ·mol－1＝－116kJ·mol－1，所以该热化学方程式为3ClO－(aq)=ClOeq\o\al(－,3)(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－116kJ·mol－1，正确。10．参考下表键能数据，估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式：Si(s)＋O2(g)=SiO2(s)中，ΔH的值为()化学键Si—OOOSi—SiSi—ClSi—C键能/kJ·mol－1460498.8176360347A．－989.2kJ·mol－1 B．＋989.2kJ·mol－1C．－61.2kJ·mol－1 D．－245.2kJ·mol－1解析：选A。硅和二氧化硅均是原子晶体，其中在晶体硅中每个硅原子形成4÷2＝2个Si—Si键，在二氧化硅晶体中每个硅原子形成4个Si—O键。由于反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则该反应的反应热ΔH＝2×176kJ·mol－1＋498.8kJ·mol－1－4×460kJ·mol－1＝－989.2kJ·mol－1，故选A。二、非选择题11．催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。(1)①人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1molCH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。②2HCHO(g)＋O2(g)=2CO(g)＋2H2O(g)ΔH＝________。(2)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)过程中的能量变化如图2所示，回答下列问题：①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。②在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，E2________。③反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？________，原因是______________。解析：(1)①使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越快，生成HCHO的活化能最低。②根据图表可知2HCHO(g)＋O2(g)=2CO(g)＋2H2O(g)中反应物能量高，生成物能量低，故该反应为放热反应，然后依据图中给出数据可得ΔH＝－[(676－158－283)×2]kJ·mol－1＝－470kJ·mol－1。(2)①反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应。②反应体系中加入催化剂，降低反应所需的活化能，所以E1、E2均减小，但ΔH不变。答案：(1)①HCHO②－470kJ·mol－1(2)①放热②减小减小③否反应物和生成物的能量差是不变的12．如图中：E1＝134kJ·mol－1，E2＝368kJ·mol－1，根据要求回答问题：(1)如图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1又知③H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧为液态水的热化学方程式为_________________________________________________________________________。(3)已知在常温常压下：①2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1275.6kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566.0kJ·mol－1③H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44.0kJ·mol－1请写出1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水的热化学方程式：________________________________________________________________________。解析：(1)观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2和NO的反应热数值即反应物和生成物的能量差，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ·mol－1。(2)观察热化学方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式作如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧的热化学方程式。(3)根据盖斯定律，由(①－②＋③×4)÷2得CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－442.8kJ·mol－1。答案：(1)减小不变NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234kJ·mol－1(2)CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7kJ·mol－1(3)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－442.8kJ·mol－113．(1)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有化学方程式焓变ΔH/kJ·mol－1甲烷氧化CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1CH4(g)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)－322.0蒸气重整CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)＋206.2CH4(g)＋2H2O(g)=CO2(g)＋4H2(g)＋165.0①反应CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。②甲烷的燃烧热为ΔH2，则ΔH2________(填“>”“＝”或“<”)ΔH1。(2)物质(t­BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(t­BuNO)22(t­BuNO)ΔH。实验测得该反应的ΔH＝＋50.5kJ·mol－1，活化能Ea＝90.4kJ·mol－1。下列能量关系图合理的是________。(3)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1和－2