2020届一轮复习通用版三十二）化学能与热能（1）基本概念一课过（过基础）作业 9页

跟踪检测（三十二） 化学能与热能（1）——基本概念一课过（过基础）‎ ‎1．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．CO和O生成CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO断键形成C和O C．CO和O形成了具有极性共价键的CO2‎ D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 解析：选C　由题图可知，CO和O生成CO2是放热反应，A错误；由状态Ⅰ、状态Ⅱ可知，CO没有断键，B错误；CO2中碳氧键为极性共价键，C正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，不是CO与O2反应的过程，D错误。‎ ‎2. 已知2X(g)＋2Y(g)3Z(g)＋W(g)　ΔH，反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．ΔH＝E2－E1‎ B．正反应的活化能等于E3‎ C．加入高效催化剂，ΔH减小 D．恒压下充入一定量的氦气，n(Z)不变 解析：选D　ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝E1－E2，故A错误；正反应的活化能＝E3－E2，故B错误；催化剂对反应的热效应无影响，故C错误；恒压条件下充入一定量的氦气，该反应平衡不移动，n(Z)不变，故D正确。‎ ‎3．(2019·永州联考)反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示，其热化学方程式正确的是(　　)‎ 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：选C　由题图可知，反应物的能量高，则合成氨的反应为放热反应，由于 mol N2(g)和 mol H2(g)的总能量比1 mol NH3(g)的能量大(b－a) kJ，故热化学方程式为N2(g)＋H2(g)NH3(g)　ΔH＝－(b－a)kJ·mol－1，则N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－2(b－a)kJ·mol－1，故B、D错误；由于 mol N2(g)和 mol H2(g)的总能量比1 mol NH3(l)的能量大(b＋c－a)kJ，故热化学方程式为N2(g)＋H2(g)NH3(l)　ΔH＝－(b＋c－a) kJ·‎ mol－1，则N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝－2(b＋c－a)kJ·mol－1，故A错误，C正确。‎ ‎4．将V1 mL 1.0 mol·L－1HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述正确的是(　　)‎ A．做该实验时环境温度为22 ℃‎ B．该实验表明热能可转化为化学能 C．NaOH溶液的浓度约为1.5 mol·L－1‎ D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应 解析：选C　温度为22 ℃时加入盐酸5 mL，则不是做该实验时的环境温度，故A错误；该实验表明HCl溶液与NaOH溶液反应是放热的反应，即表明化学能可转化为热能，故B错误；恰好反应时参加反应的盐酸的体积是30 mL，由V1＋V2＝50 mL可知，消耗的NaOH溶液的体积为20 mL，恰好反应时NaOH溶液中溶质的物质的量是n，由HCl＋‎ NaOH===NaCl＋H2O可知，n＝1.0 mol·L－1×0.03 L＝0.03 mol，所以浓度c＝＝1.5 mol·L－1，故C正确；只是该反应放热，其他有水生成的反应不一定是放热反应，如氯化铵和氢氧化钡晶体的反应，故D错误。‎ ‎5．(2016·江苏高考)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　)‎ ‎①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)‎ ΔH1＝571.6 kJ·mol－1‎ ‎②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)‎ ΔH2＝131.3 kJ·mol－1‎ ‎③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)‎ ΔH3＝206.1 kJ·mol－1‎ A．反应①中电能转化为化学能 B．反应②为放热反应 C．反应③使用催化剂，ΔH3减小 D．反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH＝74.8 kJ·mol－1‎ 解析：选D　反应①是太阳能转化为化学能，A不正确；反应②中ΔH2＞0，是吸热反应，B不正确；反应③使用催化剂不能改变反应的焓变，ΔH不变，C不正确；D项中，由盖斯定律，反应③－②可得CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH＝74.8 kJ·mol－1，正确。‎ ‎6．下列有关能量的判断和表示方法正确的是(　　)‎ A．由C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1，可知：石墨比金刚石更稳定 B．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量更多 C．由H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，可知：含1 mol CH3COOH的溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，放出热量等于57.3 kJ D．2 g H2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式为 ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ 解析：选A　石墨转化为金刚石的过程是吸热反应，金刚石能量高，石墨比金刚石更稳定，A正确；等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，固体硫变为蒸气需要吸收热量，前者放出热量更多，B错误；含1 mol CH3COOH的溶液与含1 mol NaOH的溶液混合，醋酸为弱酸，溶于水电离需要吸热，放出热量小于57.3 kJ，C错误；2 g H2的物质的量为1 mol，此反应为放热反应，ΔH<0，故氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝2×(－285.8 kJ·mol－1)＝－571.6 kJ·mol－1，D错误。‎ ‎7．氯原子对O3的分解有催化作用：‎ O3＋Cl===ClO＋O2　ΔH1‎ ClO＋O===Cl＋O2　ΔH2‎ 该反应的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E1－E2‎ B．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E2－E3‎ C．反应O3＋O===2O2是吸热反应 D．反应O3＋O===2O2的ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ 解析：选D　A项和B项，依据图像得出反应O3＋O===2O2为放热反应，ΔH＝E3－E2；C项，该反应为放热反应；D项，根据盖斯定律，得ΔH＝ΔH1＋ΔH2。‎ ‎8．在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放出22.68 kJ热量，下列热化学方程式正确的是(　　)‎ A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝＋725.76 kJ·mol－1‎ B．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：选B　因1 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水，放出22.68 kJ·g－1×32 g＝725.76 kJ热量，所以2 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水的ΔH＝－1 451.52 kJ·mol－1。‎ ‎9．真空碳热还原——氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：‎ ‎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 下列有关说法正确的是(　　)‎ A．反应①中化学能转化为热能 B．反应②中若生成液态铝，则反应热应大于ΔH2‎ C．反应③中生成1 mol AlCl3(g)时，需要吸收174.9 kJ的热量 D．该生产工艺中能循环利用的物质只有AlCl3‎ 解析：选B　ΔH1>0，说明反应①是吸热反应，需要从外界吸收能量，热能转化为化学能，A项错误；液态铝转化成固态铝，放出热量，ΔH<0，因此生成液态铝的反应热大于ΔH2，B项正确；根据盖斯定律，由①－②＝③，则ΔH3＝(＋1 344.1－1 169.2)kJ·mol－1＝＋174.9 kJ·mol－1，因此生成1 mol AlCl3(g)吸收的热量是174.9 kJ÷2＝87.45 kJ，C项错误；该生产工艺中可以循环使用的物质是AlCl3和Cl2，D项错误。‎ ‎10．1 mol石墨在一定条件下完全转化为金刚石，其能量变化如图所示，ΔE1＝393.5 kJ、ΔE2＝395.4 kJ，下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨完全转化为金刚石需吸收能量 B．石墨转化为金刚石属于物理变化 C．金刚石比石墨稳定 D．1 mol金刚石的能量大于1 mol CO2的能量 解析：选A　由题图可知物质的量均为1 mol的石墨与金刚石燃烧变成CO2时，金刚石放出热量多，则金刚石能量高，石墨完全转化为金刚石需吸收能量，A正确；石墨转化为金刚石发生的是化学反应，属于化学变化，B错误；金刚石的能量大于石墨的能量，物质的能量越大越不稳定，则石墨比金刚石稳定，C错误；根据以上分析可知，1 mol金刚石和1 mol氧气的总能量高于1 mol CO2的能量，D错误。‎ ‎11．发射航天器用的运载火箭使用的是以液氢为燃烧剂，液氧为氧化剂的高能低温推进剂，已知：‎ ‎①H2(g)===H2(l)　ΔH1＝－0.92 kJ·mol－1‎ ‎②O2(g)===O2(l)　ΔH2＝－6.84 kJ·mol－1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)放热483.6 kJ·mol－1‎ B．氢气的燃烧热ΔH＝－241.8 kJ·mol－1‎ C．火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g)　ΔH＝－474.92 kJ·mol－1‎ D．H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－88 kJ·mol－1‎ 解析：选C　由题图可知，每2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)放热483.6 kJ，选项中未指明反应物的物质的量，故A错误；氢气的燃烧热ΔH＝ kJ·mol－1＝－285.8 kJ·mol－1，故B错误；由盖斯定律可知，火箭中液氢燃烧的热化学方程式为2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g)　ΔH＝－(483.6－2×0.92－6.84)kJ·mol－1＝－474.92 kJ·‎ mol－1，故C正确；H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝ kJ·mol－1＝－44 kJ·mol－1，故D错误。‎ ‎12．已知：1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ的热量；氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．碳[C(s)]的燃烧热ΔH＝－110.4 kJ·mol－1‎ B．1 mol CuO分解生成Cu2O放出73 kJ的热量 C．反应2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)的活化能为292 kJ·mol－1‎ D．足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)＋2CuO(s)===Cu2O(s)＋CO(g)‎ ΔH＝＋35.6 kJ·mol－1‎ 解析：选D　1 g C(s)燃烧生成CO放出9.2 kJ的热量，则1 mol C(s)燃烧生成CO(g)放出的热量为9.2 kJ×12＝110.4 kJ，根据燃烧热的概念可知，碳[C(s)]的燃烧热ΔH不等于－110.4 kJ·mol－1，A错误；由图可得①2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol－1，故1 mol CuO分解生成Cu2O吸收73 kJ的热量，B错误；由题图可知，反应2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)的活化能为348 kJ·mol－1，C错误；C(s)燃烧生成CO(g)的热化学方程式为②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220.8 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由②×－①×可得C(s)＋2CuO(s)===Cu2O(s)＋CO(g)的ΔH＝(－220.8 kJ·mol－1)×－(－292 kJ·mol－1)×＝＋35.6 kJ·mol－1，D正确。‎ ‎13．依据事实写出下列反应的热化学方程式。‎ ‎(1)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需要吸收10.94 kJ 热量，此反应的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s)，放出1 669.8‎ ‎ kJ的热量。此反应的热化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)2.3 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成2.7 g液态水和2.24 L CO2(标准状况)并放出68.35 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式：____________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)1 g 碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94 kJ热量，则碳与水蒸气反应的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.28 kJ·‎ mol－1。‎ ‎(2)2.0 g 肼气体完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出33.4 kJ热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534.4 kJ·mol－1。‎ ‎(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s)，放出1 669.8 kJ的热量，则此反应的热化学方程式为4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－1 669.8 kJ·mol－1×2＝－3 339.6 kJ·‎ mol－1。‎ ‎(4)通过燃烧的产物可知该有机物中肯定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。n(H2O)＝＝0.15 mol，n(H)＝0.3 mol，m(H)＝0.3 g，n(CO2)＝＝0.1 mol，n(C)＝0.1 mol，m(C)＝1.2 g，则碳元素和氢元素的质量之和是0.3 g＋1.2 g＝1.5 g<2.3 g，故该有机物中还含有氧元素，氧元素的质量是2.3 g－1.5 g＝0.8 g，n(O)＝0.05 mol，从而可确定该有机物的分子式为C2H6O，该液态有机物为C2H5OH(l)，故该反应的热化学方程式为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－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．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。‎ ‎(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧和水汽化的热化学方程式分别为 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－802.3 kJ·mol－1‎ H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1‎ 则356 g“可燃冰”(分子式为CH4·9H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出的热量为________。‎ ‎(2)家用液化气中主要成分之一是丁烷(C4H10)。常温常压时，当1 g丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出热量50 kJ。试写出该状态下表示丁烷燃烧热的热化学方程式：________________________________________________________________。‎ ‎(3)环境保护问题正越来越受到关注，二氧化碳是主要的温室气体，而节能减排可以有效地降低二氧化碳的排放量。有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是________(填字母)。‎ A．电解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑‎ B．高温使水分解制氢：2H2O2H2↑＋O2↑‎ C．太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑‎ D．天然气制氢：CH4＋H2OCO＋3H2‎ 解析：(1)将题给反应依次编号为①、②，根据盖斯定律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”(分子式为CH4·9H2O)中甲烷的物质的量为2 mol，所以完全燃烧放出的热量为1 780.6 kJ。‎ ‎(2)根据燃烧热的定义，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所释放的热量，所以该状态下丁烷燃烧热的热化学方程式为C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝‎ ‎－2 900 kJ·mol－1。‎ ‎(3)电解水需要大量的电能，A错误；高温使水分解需要大量的燃料，并产生大量的CO2及其他污染环境的气体，B错误；太阳能是自然存在的，最节能，C正确；天然气高温制氢气也需要大量的燃料，D错误。‎ 答案：(1)1 780.6 kJ ‎(2)C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)‎ ΔH＝－2 900 kJ·mol－1‎ ‎(3)C ‎15．(1)甲烷重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：‎ 反应 过程 化学方程式 焓变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 CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)‎ ‎＋206.2‎ 重整 CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)‎ ‎＋165.0‎ ‎①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________ΔH1(填“>”“＝”或“<”)。‎ ‎(2)物质(t－BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：‎ ‎(t－BuNO)22(t－BuNO)　　ΔH 实验测得该反应的ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，活化能Ea＝90.4 kJ·mol－1。下列能量关系图合理的是________。‎ 解析：(1)①由蒸汽重整的两个反应可知，利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的ΔH＝(165.0－206.2)kJ·mol－1＝－41.2 kJ·mol－1。②表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH2，生成液态水比生成气态水释放出的热量多，故ΔH2<ΔH1。(2)由实验测得该反应的ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，可知该反应是吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量。可排除能量关系图B和C，又依据活化能Ea＝90.4 kJ·‎ mol－1，Ea－ΔH<50.5 kJ·mol－1，能量关系图A中，Ea－ΔH>50.5 kJ·mol－1，Ea与ΔH的比例不正确。而能量关系图D是合理的。‎ 答案：(1)①－41.2　②<‎ ‎(2)D