2020届高考化学一轮复习化学能与热能作业(2) 14页

核心素养提升练 十六 化学能与热能 ‎(25分钟　50分)‎ 一、选择题(本题包括3小题,每题7分,共21分)‎ ‎1.碳酸钙分解的反应需要在高温下持续加热,根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是 (　　)‎ A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量 B.该反应为吸热反应 C.该反应中有离子键断裂,也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量 D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应 ‎【解析】选D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应,所以CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量,故A、B正确;在CaCO3中,Ca2+和C之间存在离子键,C中C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂,旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,C正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧需要加热,但该反应是放热反应,D错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(2019·沧州模拟)关于下图所示转化关系(X代表卤素),说法不正确的 是 (　　)‎ A.2H(g)+2X(g)2HX(g)　ΔH3<0‎ B.生成HX的反应热与途径无关,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3‎ C.F、Cl、Br的非金属性依次减弱,所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多 D.F2、Cl2分别发生反应Ⅰ,则焓变,前者小 ‎【解析】选C。C项,F、Cl、Br的非金属性依次减弱,则途径Ⅱ吸收的热量应依次减小。D项,F2和H2反应放出热量更多,焓变更小。‎ ‎2.铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是 (　　)‎ A.2FeCO3+O2Fe2O3+2CO2　ΔH=-130 kJ·mol-1 ‎ B.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=+260 kJ·mol-1‎ C.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=-260 kJ·mol-1‎ D.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=+130 kJ·mol-1‎ ‎【解析】选C。160 g铁红的物质的量为1 mol,每生成 160 g 固体铁红放出 ‎130 kJ热量,生成2 mol Fe2O3放出260 kJ热量,所以热化学方程式为4FeCO3(s)‎ ‎+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=-260 kJ·mol-1,故C正确。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　根据如图所给的信息,得出的结论正确的是 (　　)‎ A.48 g碳完全燃烧放出的热量为1 574 kJ·mol-1‎ B.2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1‎ C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=283.0 kJ·mol-1‎ D.C(s)+O2(g)CO2(s)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1‎ ‎【解析】选B。48 g碳完全燃烧生成CO2气体,放出的热量为1 574 kJ,A错误;根据图象可知,C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1,故2C(s)+O2(g)‎ ‎2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1,B正确;根据图象可知,CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1,故2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=566.0 kJ·mol-1,C错误;根据图象可知,C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1,D错误。‎ ‎3.(新题预测)美国大推力运载火箭“太空发射系统”将于2018年执行首次飞行任务,其所需燃料为高能火箭燃料肼。已知断裂1 mol 化学键所需的能量(kJ):N≡N为942、OO为500、N—N为154,O—H为452.5,则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是 (　　)‎ A.194　　　B.391　　　C.516　　　D.658‎ ‎【解析】选B。ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,由图可知N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534 kJ·mol-1。设断裂1 mol N—H所需能量为x kJ,则154 kJ+4x kJ+500 kJ-(942+2×2×452.5) kJ=-534 kJ,可求得x=391,答案选B。‎ 二、非选择题(本题包括2小题,共29分)‎ ‎4.(14分)(1)已知:‎ ‎①Fe(s)+O2(g)FeO(s)　ΔH1=-272.0 kJ·mol-1;‎ ‎②2Al(s)+O2(g)Al2O3(s)　ΔH2=-1 675.7 kJ·mol-1。‎ Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是 _____________________。 ‎ 某同学认为,铝热反应可用于工业炼铁,你的判断是________(填“能”或“不能”),你的理由是______________________________。 ‎ ‎(2)反应物与生成物均为气态的某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为A、B,如图所示。‎ ‎①据图判断该反应是________(填“吸”或“放”)热反应,当反应达到平衡后,其他条件不变,升高温度,反应物的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ ‎②其中B历程表明此反应采用的条件为________(填字母)。 ‎ A.升高温度 B.增大反应物的浓度 C.降低温度 D.使用催化剂 ‎【解析】(1)该铝热反应的化学反应方程式为3FeO(s)+2Al(s)Al2O3(s)‎ ‎+3Fe(s),可由②-①×3得到,故ΔH=ΔH2-ΔH1×3=-1 675.7-(-272.0×3)‎ ‎=-859.7(kJ·mol-1)。铝热反应为引发反应,需消耗大量能量,因此不适合用于工业炼铁。‎ ‎(2)结合图象,反应物的能量低于产物能量,该反应吸热;升温平衡向正反应方向移动,反应物的转化率增大。B历程活化能降低,表明此反应使用了催化剂。‎ 答案:(1)3FeO(s)+2Al(s)Al2O3(s)+3Fe(s)　ΔH=-859.7 kJ·mol-1　不能　该反应为引发反应,需消耗大量能量,成本较高　(2)①吸　增大　②D ‎5.(15分)(2019·大连模拟)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究特点。 ‎ 已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ·mol-1　①‎ CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)‎ ΔH=+247.4 kJ·mol-1　②‎ 又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1。‎ ‎(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式: ________________。 ‎ ‎(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法,CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_______________。 ‎ ‎(3)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是________,等物质的量的A、H2化学能较低的物质是________。 ‎ ‎【解析】(1)由CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1。(2)根据盖斯定律,由①×2-②即可得到CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　‎ ΔH=+165.0 kJ·mol-1。(3)观察图象信息知,高温时水先分解生成H2、O2,然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子,由于氢原子比氧原子多,故A是氢原子,B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量,故化学能较低的物质是氢气分子。‎ 答案:(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1‎ ‎(2)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ·mol-1‎ ‎(3)H、O(或氢原子、氧原子)　H2‎ ‎(30分钟　50分)‎ 一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)‎ ‎1.(2019·枣阳模拟)BeCl2是有机反应的催化剂。铍和氯气反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)‎ A.E2是正反应的活化能 B.该反应的ΔH<0‎ C.加入催化剂,ΔH减小 D.ΔH=E2-E1‎ ‎【解析】选B。E1是正反应活化能,E2是逆反应活化能,A项错误;该反应是放热反应,B项正确;加入催化剂,减小E2和E1,不改变ΔH,C项错误;ΔH=E1-E2,D项错误。‎ ‎2.(2019·长沙模拟)已知下列热化学方程式:‎ ‎①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)‎ ΔH1=-24.8 kJ·mol-1‎ ‎②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)‎ ΔH2=-47.2 kJ·mol-1‎ ‎③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)‎ ΔH3=+640.5 kJ·mol-1‎ 则14 g CO气体与足量FeO充分反应得到Fe单质和CO2气体时的反应热 为 (　　)‎ A.-109 kJ·mol-1　　　B.-218 kJ·mol-1‎ C.+109 kJ·mol-1　　　D.+218 kJ·mol-1‎ ‎【解析】选A。①×3-②-③×2,整理可得:CO(g)+FeO(s)====Fe(s)+CO2(g)　ΔH=-218.0 kJ·mol-1,14 g CO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2 气体时对应的反应热约为-109 kJ·mol-1, A项符合题意。‎ ‎3.(新题预测)硝酸甘油又叫三硝酸甘油酯,它是一种黄色的油状透明液体,这种液体可因震动而爆炸,属化学危险品。在医药领域,它被稀释后制成0.3%硝酸甘油含片或气雾剂等,在临床主要用于缓解心绞痛。已知下列反应可用于制备硝化甘油〔C3H5(ONO2)3〕,其热化学方程式为:‎ ‎6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(ONO2)3(l)　 ΔH1‎ ‎2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH2‎ C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH3‎ H2O(g)H2O(l)　ΔH4‎ 则反应4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为 (　　)‎ A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1+10ΔH4‎ B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3+10ΔH4‎ C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1+10ΔH4‎ D.ΔH1-5ΔH2-12ΔH3+10ΔH4‎ ‎【解析】选A。根据盖斯定律,将所给热化学方程式中的C(s)、H2O(g)、H2(g)消去,2C3H5(ONO2)3(l)5H2(g)+3N2(g)+3O2(g)+6CO2(g)　ΔH=6ΔH3-ΔH1;‎ ‎2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=ΔH2+2ΔH4;‎ 所以4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为12ΔH3+5ΔH2-‎ ‎2ΔH1+10ΔH4,答案选A。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(2019·天津和平区模拟)已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=a kJ·mol-1‎ ‎2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1 H—H、OO和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol-1,则a为 (　　)‎ A.+350　 B.+130　 C.-332　 D.-118‎ ‎【解析】选B。已知①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=a kJ·mol-1>0;‎ ‎②2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1;①×2-②得:2H2O(g)O2(g)+2H2(g)　ΔH=(2a+220) kJ·mol-1>0,即4×462-496-2×436=2a+220,解得a=+130,答案选B。‎ 二、非选择题(本题包括2小题,共32分)‎ ‎4.(16分)(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应,反应②和③为副反应。 ‎ ‎①CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)　ΔH1=-47.3 kJ·mol-1‎ ‎②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)　ΔH2=+210.5 kJ·mol-1‎ ‎③CO(g)C(s)+CO2(g)　ΔH3=-86.2 kJ·mol-1‎ 反应2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH=________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。 ‎ ‎(2)已知:25 ℃、101 kPa时,Mn(s)+O2(g)MnO2(s)　ΔH=-520 kJ·mol-1‎ S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-297 kJ·mol-1‎ Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)　ΔH=-1 065 kJ·mol-1‎ SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_______________。 ‎ ‎(3)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:‎ 反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)　ΔH1‎ 反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)　ΔH2‎ 反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)　ΔH3‎ ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3=________。 ‎ ‎(4)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g):‎ ‎①WO2(s)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)　ΔH=+66.0 kJ·mol-1‎ ‎②WO2(g)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)　ΔH=-137.9 kJ·mol-1‎ 则WO2(s)WO2(g)的ΔH=________。 ‎ ‎【解析】(1)根据盖斯定律,由①×4+②+③×2得2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)　‎ ΔH=4ΔH1+ΔH2+2ΔH3。‎ ‎(2)将已知3个热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律由③-①-②得MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)　ΔH=-1 065 kJ·mol-1+520 kJ·mol-1+‎ ‎297 kJ·mol-1=-248 kJ·mol-1。‎ ‎(3)根据题中三个反应,反应Ⅲ=反应Ⅱ×2-反应Ⅰ,因此ΔH3=2ΔH2-ΔH1。‎ ‎(4)根据题意由①-②可得WO2(s)WO2(g)　ΔH=+203.9 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3‎ ‎(2)MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)　ΔH=-248 kJ·mol-1‎ ‎(3)2ΔH2-ΔH1　(4)+203.9 kJ·mol-1‎ ‎5.(16分)(2019·成都模拟)(1)已知C(s,石墨)C(s,金刚石)ΔH>0,则稳定性:金刚石________石墨(填“>”或“<”)。 ‎ ‎(2)已知:2C(s)+2O2(g)2CO2(g)　ΔH1‎ ‎2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2‎ 则ΔH1________ΔH2(填“>”或“<”)。 ‎ ‎(3)“嫦娥五号”预计在海南文昌发射中心发射,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=+10.7 kJ·mol-1‎ ‎②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-543 kJ·mol-1‎ 写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式: _______________。 ‎ ‎(4)25 ℃、101 kPa时,14 g CO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3 kJ热量,则CO的燃烧热为ΔH=________。 ‎ ‎(5)0.50 L 2.00 mol·L-1 H2SO4溶液与2.10 L 1.00 mol·L-1 KOH溶液完全反应,放出114.6 kJ热量,该反应的中和热ΔH=________。 ‎ ‎(6)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是____________________________。 ‎ ‎【解析】(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×(-543 kJ·mol-1)-‎ ‎(+10.7 kJ·mol-1)=-1 096.7 kJ·mol-1。‎ ‎(4)25 ℃、101 kPa时,14 g CO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3 kJ的热量,则1 mol CO(即28 g CO)完全燃烧放出的热量是141.3 kJ×2=282.6 kJ,即 CO的燃烧热ΔH=-282.6 kJ·mol-1。‎ ‎(5)n(H2SO4)=0.50 L×2.00 mol·L-1=1 mol,n(KOH)=2.10 L×1.00 mol·L-1=‎ ‎2.10 mol,二者反应时,KOH过量,1 mol H2SO4完全反应生成2 mol H2O(l),放出114.6 kJ热量,故稀硫酸与KOH溶液反应生成1 mol H2O(l)放出的热量为×114.6 kJ=57.3 kJ,故该反应的中和热ΔH=-57.3 kJ·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)=946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6×‎ ‎391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)<　(2)<‎ ‎(3)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 096.7 kJ·mol-1‎ ‎(4)-282.6 kJ·mol-1　(5)-57.3 kJ·mol-1‎ ‎(6)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)‎ ΔH=-92 kJ·mol-1‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　能源危机当前是一个全球性问题,“开源节流”是应对能源危机的重要举措。‎ ‎(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是________(填字母)。 ‎ a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源 b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求 c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料 d.减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生 ‎(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。‎ ‎①在通常状况下,金刚石和石墨相比较,________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为________。 ‎ ‎②12 g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36 g,该过程放出的热量为 ‎________ kJ。 ‎ ‎(3)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1。‎ N2(g)+O2(g)2NO(g)‎ ΔH=+180.0 kJ·mol-1。‎ NO分子中化学键的键能为________ kJ·mol-1。 ‎ ‎(4)综合上述有关信息,请写出用CO除去NO的热化学方程式: ___________。 ‎ ‎【解析】(1)煤、石油、天然气都是化石燃料,是不可再生的,所以b项错误,其余都正确。‎ ‎(2)①根据图像可知,金刚石的总能量大于石墨的,所以石墨比金刚石稳定。燃烧热是在一定条件下,1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,所以根据图像可以看出石墨的燃烧热是-110.5 kJ·mol-1+(-283.0 kJ·mol-1)‎ ‎=-393.5 kJ·mol-1。②12 g石墨完全燃烧生成CO2,质量是44 g,完全燃烧生成CO是28 g,所以36 g气体是混合气。设CO2和CO的物质的量分别是x和y,则x+y=1 mol 、44x+28y=36 g,解得x=y=0.5 mol,所以实际放出的热量是0.5 mol ×(110.5 kJ·mol-1+393.5 kJ·mol-1)=252.0 kJ。‎ ‎(3)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,设NO分子中化学键的键能是x,所以946 kJ·mol-1+497 kJ·mol-1-2x=+180.0 kJ·mol-1,解得x=631.5 kJ·mol-1,即NO分子中化学键的键能为631.5 kJ·mol-1。‎ ‎(4)根据图象可知,①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1,又因为②N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180.0 kJ·mol-1,所以根据盖斯定律可知,①-②即得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),所以反应热ΔH=-566 kJ·mol-1-180 kJ·mol-1=-746.0 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)acd ‎(2)①石墨　-393.5 kJ·mol-1‎ ‎②252.0　(3)631.5‎ ‎(4)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.0 kJ·mol-1‎ 关闭Word文档返回原板块