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(通用版)2022高考化學一輪復習 跟蹤檢測(三十二)化學能與熱能(1)基本概念一課過(過基礎(chǔ))(含解析)

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1、(通用版)2022高考化學一輪復習 跟蹤檢測(三十二)化學能與熱能(1)基本概念一課過(過基礎(chǔ))(含解析) 1.最新報道:科學家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下: 下列說法中正確的是(  ) A.CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng) B.在該過程中,CO斷鍵形成C和O C.CO和O形成了具有極性共價鍵的CO2 D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程 解析:選C 由題圖可知,CO和O生成CO2是放熱反應(yīng),A錯誤;由狀態(tài)Ⅰ、狀態(tài)Ⅱ可知,CO沒有斷鍵,B錯誤;CO2中碳氧鍵為極性共價鍵,C正確;狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應(yīng)生成CO2

2、的過程,不是CO與O2反應(yīng)的過程,D錯誤。 2. 已知2X(g)+2Y(g)3Z(g)+W(g) ΔH,反應(yīng)過程能量變化如圖所示,下列說法正確的是(  ) A.ΔH=E2-E1 B.正反應(yīng)的活化能等于E3 C.加入高效催化劑,ΔH減小 D.恒壓下充入一定量的氦氣,n(Z)不變 解析:選D ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量=E1-E2,故A錯誤;正反應(yīng)的活化能=E3-E2,故B錯誤;催化劑對反應(yīng)的熱效應(yīng)無影響,故C錯誤;恒壓條件下充入一定量的氦氣,該反應(yīng)平衡不移動,n(Z)不變,故D正確。 3.(2019·永州聯(lián)考)反應(yīng)N2+3H22NH3的能量變化如圖所示,其熱化學方

3、程式正確的是(  ) A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=+2(b+c-a)kJ·mol-1 B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=+2(b-a)kJ·mol-1 C.N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=-2(b+c-a)kJ·mol-1 D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-(a+b)kJ·mol-1 解析:選C 由題圖可知,反應(yīng)物的能量高,則合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng),由于 mol N2(g)和 mol H2(g)的總能量比1 mol NH3(g)的能量大(b-a) kJ,故熱化學方程式為N2(g)+H2(g)

4、NH3(g) ΔH=-(b-a)kJ·mol-1,則N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-2(b-a)kJ·mol-1,故B、D錯誤;由于 mol N2(g)和 mol H2(g)的總能量比1 mol NH3(l)的能量大(b+c-a)kJ,故熱化學方程式為N2(g)+H2(g)NH3(l) ΔH=-(b+c-a) kJ· mol-1,則N2(g)+3H2(g)2NH3(l) ΔH=-2(b+c-a)kJ·mol-1,故A錯誤,C正確。 4.將V1 mL 1.0 mol·L-1HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度,實驗結(jié)果如圖所示(

5、實驗中始終保持V1+V2=50 mL)。下列敘述正確的是(  ) A.做該實驗時環(huán)境溫度為22 ℃ B.該實驗表明熱能可轉(zhuǎn)化為化學能 C.NaOH溶液的濃度約為1.5 mol·L-1 D.該實驗表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng) 解析:選C 溫度為22 ℃時加入鹽酸5 mL,則不是做該實驗時的環(huán)境溫度,故A錯誤;該實驗表明HCl溶液與NaOH溶液反應(yīng)是放熱的反應(yīng),即表明化學能可轉(zhuǎn)化為熱能,故B錯誤;恰好反應(yīng)時參加反應(yīng)的鹽酸的體積是30 mL,由V1+V2=50 mL可知,消耗的NaOH溶液的體積為20 mL,恰好反應(yīng)時NaOH溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量是n,由HCl+ NaOH===Na

6、Cl+H2O可知,n=1.0 mol·L-1×0.03 L=0.03 mol,所以濃度c==1.5 mol·L-1,故C正確;只是該反應(yīng)放熱,其他有水生成的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng),如氯化銨和氫氧化鋇晶體的反應(yīng),故D錯誤。 5.(2016·江蘇高考)通過以下反應(yīng)均可獲取H2。下列有關(guān)說法正確的是(  ) ①太陽光催化分解水制氫:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH1=571.6 kJ·mol-1 ②焦炭與水反應(yīng)制氫:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2=131.3 kJ·mol-1 ③甲烷與水反應(yīng)制氫:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H

7、2(g) ΔH3=206.1 kJ·mol-1 A.反應(yīng)①中電能轉(zhuǎn)化為化學能 B.反應(yīng)②為放熱反應(yīng) C.反應(yīng)③使用催化劑,ΔH3減小 D.反應(yīng)CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8 kJ·mol-1 解析:選D 反應(yīng)①是太陽能轉(zhuǎn)化為化學能,A不正確;反應(yīng)②中ΔH2>0,是吸熱反應(yīng),B不正確;反應(yīng)③使用催化劑不能改變反應(yīng)的焓變,ΔH不變,C不正確;D項中,由蓋斯定律,反應(yīng)③-②可得CH4(g)===C(s)+2H2(g) ΔH=74.8 kJ·mol-1,正確。 6.下列有關(guān)能量的判斷和表示方法正確的是(  ) A.由C(s,石墨)===C(s,金剛石) ΔH=

8、+1.9 kJ·mol-1,可知:石墨比金剛石更穩(wěn)定 B.等質(zhì)量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒,后者放出的熱量更多 C.由H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,可知:含1 mol CH3COOH的溶液與含1 mol NaOH的溶液混合,放出熱量等于57.3 kJ D.2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8 kJ熱量,則氫氣燃燒的熱化學方程式為 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ 解析:選A 石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的過程是吸熱反應(yīng),金剛石能量高,石墨比金剛石更穩(wěn)定,A正確;等質(zhì)量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒

9、,固體硫變?yōu)檎魵庑枰諢崃?,前者放出熱量更多,B錯誤;含1 mol CH3COOH的溶液與含1 mol NaOH的溶液混合,醋酸為弱酸,溶于水電離需要吸熱,放出熱量小于57.3 kJ,C錯誤;2 g H2的物質(zhì)的量為1 mol,此反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,故氫氣燃燒的熱化學方程式為2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=2×(-285.8 kJ·mol-1)=-571.6 kJ·mol-1,D錯誤。 7.氯原子對O3的分解有催化作用: O3+Cl===ClO+O2 ΔH1 ClO+O===Cl+O2 ΔH2 該反應(yīng)的能量變化如圖所示,下列敘述中正確的是(  ) A.

10、反應(yīng)O3+O===2O2的ΔH=E1-E2 B.反應(yīng)O3+O===2O2的ΔH=E2-E3 C.反應(yīng)O3+O===2O2是吸熱反應(yīng) D.反應(yīng)O3+O===2O2的ΔH=ΔH1+ΔH2 解析:選D A項和B項,依據(jù)圖像得出反應(yīng)O3+O===2O2為放熱反應(yīng),ΔH=E3-E2;C項,該反應(yīng)為放熱反應(yīng);D項,根據(jù)蓋斯定律,得ΔH=ΔH1+ΔH2。 8.在25 ℃、101 kPa下,1 g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放出22.68 kJ熱量,下列熱化學方程式正確的是(  ) A.CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+725.76 kJ·mol-1 B.

11、2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 451.52 kJ·mol-1 C.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-725.76 kJ·mol-1 D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+1 451.52 kJ·mol-1 解析:選B 因1 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水,放出22.68 kJ·g-1×32 g=725.76 kJ熱量,所以2 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水的ΔH=-1 451.52 kJ·mol-1。 9.真空碳熱還原——氯化法可實現(xiàn)由鋁

12、礦制備金屬鋁,其相關(guān)的熱化學方程式如下: ①Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJ·mol-1 ②2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1 ③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH3=Q kJ·mol-1 下列有關(guān)說法正確的是(  ) A.反應(yīng)①中化學能轉(zhuǎn)化為熱能 B.反應(yīng)②中若生成液態(tài)鋁,則反應(yīng)熱應(yīng)大于ΔH2 C.反應(yīng)③中生成1 mol AlCl3(g)時,需要吸收174.9 kJ的熱量 D.該生產(chǎn)工藝中能循環(huán)利

13、用的物質(zhì)只有AlCl3 解析:選B ΔH1>0,說明反應(yīng)①是吸熱反應(yīng),需要從外界吸收能量,熱能轉(zhuǎn)化為化學能,A項錯誤;液態(tài)鋁轉(zhuǎn)化成固態(tài)鋁,放出熱量,ΔH<0,因此生成液態(tài)鋁的反應(yīng)熱大于ΔH2,B項正確;根據(jù)蓋斯定律,由①-②=③,則ΔH3=(+1 344.1-1 169.2)kJ·mol-1=+174.9 kJ·mol-1,因此生成1 mol AlCl3(g)吸收的熱量是174.9 kJ÷2=87.45 kJ,C項錯誤;該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是AlCl3和Cl2,D項錯誤。 10.1 mol石墨在一定條件下完全轉(zhuǎn)化為金剛石,其能量變化如圖所示,ΔE1=393.5 kJ、ΔE2=39

14、5.4 kJ,下列說法正確的是(  ) A.石墨完全轉(zhuǎn)化為金剛石需吸收能量 B.石墨轉(zhuǎn)化為金剛石屬于物理變化 C.金剛石比石墨穩(wěn)定 D.1 mol金剛石的能量大于1 mol CO2的能量 解析:選A 由題圖可知物質(zhì)的量均為1 mol的石墨與金剛石燃燒變成CO2時,金剛石放出熱量多,則金剛石能量高,石墨完全轉(zhuǎn)化為金剛石需吸收能量,A正確;石墨轉(zhuǎn)化為金剛石發(fā)生的是化學反應(yīng),屬于化學變化,B錯誤;金剛石的能量大于石墨的能量,物質(zhì)的能量越大越不穩(wěn)定,則石墨比金剛石穩(wěn)定,C錯誤;根據(jù)以上分析可知,1 mol金剛石和1 mol氧氣的總能量高于1 mol CO2的能量,D錯誤。 11.發(fā)射航

15、天器用的運載火箭使用的是以液氫為燃燒劑,液氧為氧化劑的高能低溫推進劑,已知: ①H2(g)===H2(l) ΔH1=-0.92 kJ·mol-1 ②O2(g)===O2(l) ΔH2=-6.84 kJ·mol-1 下列說法正確的是(  ) A.H2(g)與O2(g)反應(yīng)生成H2O(g)放熱483.6 kJ·mol-1 B.氫氣的燃燒熱ΔH=-241.8 kJ·mol-1 C.火箭中液氫燃燒的熱化學方程式為2H2(l)+O2(l)===2H2O(g) ΔH=-474.92 kJ·mol-1 D.H2O(g)===H2O(l) ΔH=-88 kJ·mol-1 解析:選C 由題圖

16、可知,每2 mol H2(g)與1 mol O2(g)反應(yīng)生成2 mol H2O(g)放熱483.6 kJ,選項中未指明反應(yīng)物的物質(zhì)的量,故A錯誤;氫氣的燃燒熱ΔH= kJ·mol-1=-285.8 kJ·mol-1,故B錯誤;由蓋斯定律可知,火箭中液氫燃燒的熱化學方程式為2H2(l)+O2(l)===2H2O(g) ΔH=-(483.6-2×0.92-6.84)kJ·mol-1=-474.92 kJ· mol-1,故C正確;H2O(g)===H2O(l) ΔH= kJ·mol-1=-44 kJ·mol-1,故D錯誤。 12.已知:1 g C(s)燃燒生成一氧化碳放出9.2 kJ的熱量;氧

17、化亞銅與氧氣反應(yīng)的能量變化如圖所示。 下列敘述正確的是(  ) A.碳[C(s)]的燃燒熱ΔH=-110.4 kJ·mol-1 B.1 mol CuO分解生成Cu2O放出73 kJ的熱量 C.反應(yīng)2Cu2O(s)+O2(g)===4CuO(s)的活化能為292 kJ·mol-1 D.足量炭粉與CuO反應(yīng)生成Cu2O的熱化學方程式為C(s)+2CuO(s)===Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+35.6 kJ·mol-1 解析:選D 1 g C(s)燃燒生成CO放出9.2 kJ的熱量,則1 mol C(s)燃燒生成CO(g)放出的熱量為9.2 kJ×12=110.4 kJ,

18、根據(jù)燃燒熱的概念可知,碳[C(s)]的燃燒熱ΔH不等于-110.4 kJ·mol-1,A錯誤;由圖可得①2Cu2O(s)+O2(g)===4CuO(s) ΔH=-292 kJ·mol-1,故1 mol CuO分解生成Cu2O吸收73 kJ的熱量,B錯誤;由題圖可知,反應(yīng)2Cu2O(s)+O2(g)===4CuO(s)的活化能為348 kJ·mol-1,C錯誤;C(s)燃燒生成CO(g)的熱化學方程式為②2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220.8 kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,由②×-①×可得C(s)+2CuO(s)===Cu2O(s)+CO(g)的ΔH=(-220.8 kJ

19、·mol-1)×-(-292 kJ·mol-1)×=+35.6 kJ·mol-1,D正確。 13.依據(jù)事實寫出下列反應(yīng)的熱化學方程式。 (1)1 g碳與適量水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2,需要吸收10.94 kJ 熱量,此反應(yīng)的熱化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知2.0 g燃料肼(N2H4)氣體完全燃燒生成N2和水

20、蒸氣時,放出33.4 kJ的熱量,則表示肼燃燒的熱化學方程式為________________________________________________________________________。 (3)2 mol Al(s)與適量O2(g)反應(yīng)生成Al2O3(s),放出1 669.8 kJ的熱量。此反應(yīng)的熱化學方程式為________________________________________________________________________ __________________________________________________________

21、______________。 (4)2.3 g某液態(tài)有機物和一定量的氧氣混合點燃,恰好完全燃燒,生成2.7 g液態(tài)水和2.24 L CO2(標準狀況)并放出68.35 kJ的熱量。寫出此反應(yīng)的熱化學方程式:____________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)1 g 碳與適量水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2,需吸收10.94 kJ熱量,則碳與水蒸氣反應(yīng)的熱化學方程式為C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.28 kJ· mol-1。

22、 (2)2.0 g 肼氣體完全燃燒生成氮氣和水蒸氣時放出33.4 kJ熱量,則表示肼燃燒的熱化學方程式為N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4 kJ·mol-1。 (3)2 mol Al(s)與適量O2(g)反應(yīng)生成Al2O3(s),放出1 669.8 kJ的熱量,則此反應(yīng)的熱化學方程式為4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-1 669.8 kJ·mol-1×2=-3 339.6 kJ· mol-1。 (4)通過燃燒的產(chǎn)物可知該有機物中肯定含有碳元素和氫元素,可能含有氧元素。n(H2O)==0.15 mol,n(H)=0.3

23、mol,m(H)=0.3 g,n(CO2)==0.1 mol,n(C)=0.1 mol,m(C)=1.2 g,則碳元素和氫元素的質(zhì)量之和是0.3 g+1.2 g=1.5 g<2.3 g,故該有機物中還含有氧元素,氧元素的質(zhì)量是2.3 g-1.5 g=0.8 g,n(O)=0.05 mol,從而可確定該有機物的分子式為C2H6O,該液態(tài)有機物為C2H5OH(l),故該反應(yīng)的熱化學方程式為C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 367 kJ·mol-1。 答案:(1)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.28 kJ·mol-

24、1 (2)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4 kJ·mol-1 (3)4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH=-3 339.6 kJ·mol-1 (4)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 367 kJ·mol-1 14.化學在能源開發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用。 (1)蘊藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀像冰的甲烷水合物固體。甲烷氣體燃燒和水汽化的熱化學方程式分別為 CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3 kJ·mol-1 H

25、2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1 則356 g“可燃冰”(分子式為CH4·9H2O)釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水,放出的熱量為________。 (2)家用液化氣中主要成分之一是丁烷(C4H10)。常溫常壓時,當1 g丁烷完全燃燒并生成CO2和液態(tài)水時,放出熱量50 kJ。試寫出該狀態(tài)下表示丁烷燃燒熱的熱化學方程式:________________________________________________________________。 (3)環(huán)境保護問題正越來越受到關(guān)注,二氧化碳是主要的溫室氣體,而節(jié)能減排可以有效地降低二氧化碳的排放量。有效“減

26、碳”的手段之一是節(jié)能。下列制氫方法最節(jié)能的是________(填字母)。 A.電解水制氫:2H2O2H2↑+O2↑ B.高溫使水分解制氫:2H2O2H2↑+O2↑ C.太陽光催化分解水制氫:2H2O2H2↑+O2↑ D.天然氣制氫:CH4+H2OCO+3H2 解析:(1)將題給反應(yīng)依次編號為①、②,根據(jù)蓋斯定律①-2×②可得CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-802.3 kJ·mol-1-2×44 kJ·mol-1=-890.3 kJ· mol-1,356 g“可燃冰”(分子式為CH4·9H2O)中甲烷的物質(zhì)的量為2 mol,所以完全燃燒放出的熱量

27、為1 780.6 kJ。 (2)根據(jù)燃燒熱的定義,1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物所釋放的熱量,所以該狀態(tài)下丁烷燃燒熱的熱化學方程式為C4H10(g)+O2(g)===4CO2(g)+5H2O(l) ΔH= -2 900 kJ·mol-1。 (3)電解水需要大量的電能,A錯誤;高溫使水分解需要大量的燃料,并產(chǎn)生大量的CO2及其他污染環(huán)境的氣體,B錯誤;太陽能是自然存在的,最節(jié)能,C正確;天然氣高溫制氫氣也需要大量的燃料,D錯誤。 答案:(1)1 780.6 kJ (2)C4H10(g)+O2(g)===4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2 900 kJ·mol-1 (

28、3)C 15.(1)甲烷重整是先進的制氫方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反應(yīng)系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣,發(fā)生的主要化學反應(yīng)有: 反應(yīng) 過程 化學方程式 焓變ΔH (kJ·mol-1) 甲烷 氧化 CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH1 CH4(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2(g) -322.0 蒸汽 重整 CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) +206.2 CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) +165.0 ①反應(yīng)CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(

29、g)的ΔH=________kJ·mol-1。 ②甲烷的燃燒熱為ΔH2,則ΔH2________ΔH1(填“>”“=”或“<”)。 (2)物質(zhì)(t-BuNO)2在正庚烷溶劑中發(fā)生如下反應(yīng): (t-BuNO)22(t-BuNO)  ΔH 實驗測得該反應(yīng)的ΔH=+50.5 kJ·mol-1,活化能Ea=90.4 kJ·mol-1。下列能量關(guān)系圖合理的是________。 解析:(1)①由蒸汽重整的兩個反應(yīng)可知,利用第二個反應(yīng)減去第一個反應(yīng)則得出該反應(yīng)的ΔH=(165.0-206.2)kJ·mol-1=-41.2 kJ·mol-1。②表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH2,生成液態(tài)水比生成氣態(tài)水釋放出的熱量多,故ΔH2<ΔH1。(2)由實驗測得該反應(yīng)的ΔH=+50.5 kJ·mol-1,可知該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量??膳懦芰筷P(guān)系圖B和C,又依據(jù)活化能Ea=90.4 kJ· mol-1,Ea-ΔH<50.5 kJ·mol-1,能量關(guān)系圖A中,Ea-ΔH>50.5 kJ·mol-1,Ea與ΔH的比例不正確。而能量關(guān)系圖D是合理的。 答案:(1)①-41.2?、? (2)D

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