2021届新高考选考化学一轮复习人教版化学能与热能作业 7页

化学能与热能 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．下列说法不正确的是( ) A．化学能可以转变成热能、电能等 B．化学反应必然伴随着能量变化 C．化学反应中的能量变化主要是由化学键的变化引起的 D．化学反应中能量变化的多少与反应物的质量无关 解析：选 D。化学反应的实质是旧化学键断裂与新化学键形成，一定伴随着能量变化； 化学变化过程中产生的能量可以转化为热能、电能等，且化学反应中，反应物的质量(或物 质的量)的多少及物质的聚集状态，影响反应中能量变化的多少。 2．(2020·邢台高三期末)一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是 ( ) A．氢能属于二次能源 B．图中能量转化的方式至少有 6 种 C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D．太阳能、风能、氢能都属于新能源 解析：选 C。氢能属于二次能源，A 项正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、 水能转化为电能，电能转化为化学能、光能，化学能转化为电能等，B 项正确；太阳能电池 的供电原理是将太阳能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二 者供电原理不相同，C 项错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D 项正确。 3．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．该反应的焓变大于零 C．该反应中既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，焓变大于零，A、B 项正确；在 CaCO3 中，Ca2＋和 CO 2－ 3 之间存在离子 键，CO 2－ 3 中 C 与 O 之间存在共价键，故反应中既有离子键断裂也有共价键断裂，断键吸收 能量，成键放出能量，C 项正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧反 应就是放热反应，D 项错误。 4．已知反应：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3 2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH4 CO(g)＋CuO(s)===CO2(g)＋Cu(s) ΔH5 下列说法正确的是( ) A．ΔH1＞0，ΔH3＜0 B．ΔH2＝ΔH1－ΔH3 C．ΔH2＜0，ΔH4＞0 D．ΔH5＝ΔH1＋1 2ΔH4 解析：选 B。将已知反应依次编号为①②③④⑤。反应①和反应③都是放热反应，因此 ΔH1＜0，ΔH3＜0，故 A 错误；根据盖斯定律，由②＋③可得反应①，因此ΔH1＝ΔH2＋ΔH3， 即ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故 B 正确；反应②为吸热反应，因此ΔH2＞0，反应④为放热反应，因 此ΔH4＜0，故 C 错误；根据盖斯定律，由1 2 ×(③－④)可得反应⑤，因此ΔH5＝1 2ΔH3－1 2ΔH4， 故 D 错误。 5．火箭推进器常以联氨(N2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的热 化学方程式： N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－533.23 kJ·mol－1 H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44 kJ·mol－1 2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH3＝－196.4 kJ·mol－1 则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为( ) A．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋817.63 kJ·mol－1 B．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1 C．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1 D．N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－817.63 kJ·mol－1 解析：选 B。将已知反应依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①＋2×②＋③得联氨 与过氧化氢反应生成液态水的反应热ΔH＝ΔH1＋2×ΔH2＋ΔH3＝－817.63 kJ·mol－1；根据盖 斯定律，由①－2×②＋③得联氨与过氧化氢反应生成气态水的反应热ΔH＝ΔH1－2×ΔH2 ＋ΔH3＝－641.63 kJ·mol－1，故 B 正确。 6．已知：①Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g) ΔH1 ②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g) ΔH2 ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3 则反应 Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)的ΔH＝( ) A．ΔH1＋1 2ΔH2＋1 2ΔH3 B．ΔH1＋1 2ΔH2－1 2ΔH3 C．ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3 D．2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 解析：选 A。根据盖斯定律，由①＋②×1 2 ＋③×1 2 可得所求的热化学方程式，即ΔH＝ ΔH1＋1 2ΔH2＋1 2ΔH3。 7 ． 已 知 ： CH4(g) ＋ 2O2(g)===CO2(g) ＋2H2O(l) ΔH1 ＝ －890.3 kJ·mol － 1 ； H2(g) ＋ 1 2O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1。CO2 与 H2 反应生成甲烷与液态水的热化学方程 式为 CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(l) ΔH3，则ΔH3＝( ) A．－252.9 kJ·mol－1 B．＋252.9 kJ·mol－1 C．－604.5 kJ·mol－1 D．＋604.5 kJ·mol－1 解析：选 A。将已知反应依次编号为①②，根据盖斯定律，由 4×②－①可得所求热化 学方程式，则ΔH3＝4ΔH2－ΔH1＝－252.9 kJ·mol－1。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 8．(2020·济南教学质量检测)工业上，在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇， 化学原理为 CH2==CH2(g)＋H2O(g)===CH3CH2OH(g) ΔH。已知几种共价键的键能如下表所 示： 化学键 C—H C==C H—O C—C C—O 键能/ (kJ·mol－1) 413 615 463 348 351 下列说法中错误的是( ) A．上述合成乙醇的反应是加成反应 B．相同时间段内，反应中用三种物质表示的反应速率相等 C．碳碳双键的键能小于碳碳单键的键能的 2 倍 D．上述反应式中，ΔH＝－96 kJ·mol－1 解析：选 D。题述反应式中，ΔH＝615 kJ·mol－1＋413 kJ·mol－1×4＋463 kJ·mol－1×2－ 348 kJ·mol－1－413 kJ·mol－1×5－463 kJ·mol－1－351 kJ·mol－1＝－34 kJ·mol－1，D 项错误。 9．NO与CO 在金属铑(Rh)的催化下发生反应2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋CO2(g) ΔH， 该反应过程经历如下两步： 反应Ⅰ：NO(g)＋CO(g)＋Rh(s) RhN(s)＋CO2(g) ΔH1＝－33.44 kJ·mol－1 反应Ⅱ：RhN(s)＋NO(g) Rh(s)＋N2O ΔH2＝－319.35 kJ·mol－1 如图所示为该反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应过程的能量变化对比图。下列有 关判断正确的是( ) A．ΔH＝－285.91 kJ·mol－1 B．E1 为反应 2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋CO2(g)不使用催化剂和使用催化剂的活化能 之差 C．E2 为使用催化剂后降低的活化能 D．使用合适的催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率 解析：选 BD。根据盖斯定律，由反应Ⅰ＋反应Ⅱ可得 2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋CO2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－352.79 kJ·mol－1，A 项错误；E1 为 2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋CO2(g) 不使用催化剂和使用催化剂的活化能之差，B 项正确；E2 为 2NO(g)＋CO(g) N2O(g)＋ CO2(g)的焓变，C 项错误；使用合适的催化剂可降低反应的活化能，从而提高反应速率，D 项正确。 10．(2020·山东第一次联考)HBr 被 O2 氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成，1 mol HBr 被氧化为 Br2 放出 12.67 kJ 热量，其能量与反应过程曲线如图所示。 (Ⅰ)HBr(g)＋O2(g)===HOOBr(g) (Ⅱ)HOOBr(g)＋HBr(g)===2HOBr(g) (Ⅲ)HOBr(g)＋HBr(g)===H2O(g)＋Br2(g) 下列说法中正确的是( ) A．三步反应均为放热反应 B．步骤(Ⅰ)的反应速率最慢 C．步骤(Ⅰ)中 HOOBr 比 HBr 和 O2 稳定 D．热化学方程式为 4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g) ΔH＝－12.67 kJ·mol－1 解析：选 B。放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，根据题图可知，第一步 反应为吸热反应，A 项错误；步骤(Ⅰ)为吸热反应，导致体系温度降低，反应速率减慢，其 余反应均为放热反应，温度升高，反应速率加快，B 项正确；步骤(Ⅰ)中 HOOBr 的能量比 HBr 和 O2 的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C 项错误；1 mol HBr 被氧化为 Br2 放出 12.67 kJ 热量，则热化学方程式为 4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g) ΔH＝－50.68 kJ·mol －1，D 项错误。 11．(改编题)研究表明 CO 与 N2O 在 Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所 示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)、②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说 法正确的是( ) A．反应①②都是氧化还原反应 B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定 C．Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物 D．若转移 1 mol 电子，则消耗 11.2 L N2O 解析：选 AC。A 项，反应①②均有元素化合价的升降，因此都是氧化还原反应，正确； B 项，由题图可知，反应①②都是放热反应，总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定， 错误；C 项，Fe＋做催化剂，使反应的活化能减小，FeO＋是反应过程中产生的物质，因此是 中间产物，正确；D 项，由于没有指明外界条件，所以不能确定气体的体积，错误。 三、非选择题 12．请参考题中图表，根据要求回答下列问题： (1)图Ⅰ是 1 mol NO2(g)和 1 mol CO(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________。 (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＝＋49.0 kJ·mol－1 ②CH3OH(g)＋1 2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1 又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方 程式为______________________________________________________________________。 (3)如表所示是部分化学键的键能参数： 化学键 P—P P—O O==O P==O 键能/(kJ·mol－1) a b c x 已知白磷的燃烧热为 d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表 中 x＝________(用含 a、b、c、d 的代数式表示)。 解析：(1)观察图像，E1 应为反应的活化能，加入催化剂，反应的活化能减小，但ΔH 不 变。 (2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式做如下运算：②×3－①×2＋ ③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式。 (3)白磷燃烧的化学方程式为 P4＋5O2===== 点燃 P4O10，结合题图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物 的结构，根据“反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式：6a ＋5c－(4x＋12b)＝－d，据此可得 x＝1 4(d＋6a＋5c－12b)。 答案：(1)减小 不变 (2)CH3OH(g)＋3 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ·mol－1 (3)1 4(d＋6a＋5c－12b) 13．(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。 ①1 4CaSO4(s)＋CO(g) 1 4CaS(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) 1 2C(s)＋1 2CO2(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： ①2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) === (NH4)2CO3(aq) ΔH1 ②NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) ===NH4HCO3(aq) ΔH2 ③(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) ===2NH4HCO3(aq) ΔH3 ΔH3 和ΔH1、ΔH2 之间的关系是ΔH3＝_______________________________。 (4)已知： 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)根据盖斯定律，反应③＝反应②×2－反应①，因此ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。 (4)根据盖斯定律，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