（全國通用版）2022年高考化學一輪復習 第六章 化學反應與能量 課時梯級作業(yè)十七 6.1 化學能與熱能

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1、（全國通用版）2022年高考化學一輪復習 第六章 化學反應與能量 課時梯級作業(yè)十七 6.1 化學能與熱能 一、選擇題(本題包括9小題,每題6分,共54分) 1.(2018·十堰模擬)根據(jù)如圖所示的反應判斷下列說法中錯誤的是 (　　) A.CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量 B.該反應的焓變大于零 C.該反應中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂,化學鍵斷裂吸收能量,化學鍵生成放出能量 D.由該反應可推出凡是需要加熱才發(fā)生的反應均為吸熱反應 【解析】選D。因為碳酸鈣受熱分解是吸熱反應,CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量,焓變大于零

2、,A、B正確;在CaCO3中,Ca2+和C之間存在離子鍵,C中C與O之間存在共價鍵,故反應中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂,斷鍵吸收能量,成鍵放出能量,C正確;需要加熱才發(fā)生的反應不一定為吸熱反應,如碳的燃燒反應就是放熱反應,D錯誤。 2.H2與ICl的反應分①、②兩步進行,其能量曲線如圖所示,下列有關說法錯誤的是 (　　) A.反應①、反應②均為放熱反應 B.反應①、反應②均為氧化還原反應 C.反應①比反應②的速率慢,與相應正反應的活化能無關 D.反應①、反應②的焓變之和為ΔH=-218 kJ·mol-1 【解析】選C。根據(jù)圖象可知,反應①和反應②中反應物總能量都大于生成物,則反

3、應①、②均為放熱反應,A正確;反應①、②中都存在元素化合價變化,所以反應①、②都是氧化還原反應,B正確;反應①比反應②的速率慢,說明反應①中正反應的活化能較大,反應②中正反應的活化能較小,C錯誤;反應①、反應②總的能量變化為218 kJ,根據(jù)蓋斯定律可知,反應①、反應②的焓變之和為ΔH=-218 kJ·mol-1,D正確。 3.(2018·鹽城模擬)利用CO2和CH4重整可制合成氣(主要成分為CO、H2)。下列有關說法正確的是 (　　) ①CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH1 =+75.0 kJ·mol-1 ②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+ 41

4、.0 kJ·mol-1 ③CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH3=-131.0 kJ·mol-1 A.反應②為放熱反應 B.反應①中化學能轉(zhuǎn)化為熱能 C.反應③使用催化劑,ΔH3減小 D.反應CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH4=+247 kJ·mol-1 【解析】選D。反應①②ΔH>0,都是吸熱反應,吸收的熱量轉(zhuǎn)變成物質(zhì)的內(nèi)能,即熱能轉(zhuǎn)變成化學能,A、B均錯誤;催化劑不能改變反應的焓變,C錯誤;利用蓋斯定律,D選項可以將已知三個反應 ①+②-③,則ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3 =75.0+41.0-(-131.0)=+247 (kJ·m

5、ol-1),D正確。 4.已知X、Y、Z、W有如圖所示的轉(zhuǎn)化關系,已知焓變:ΔH=ΔH1+ΔH2,則X、Y不可能是 (　　) A.C、CO　　　　　　　 B.AlCl3、Al(OH)3 C.Fe、Fe(NO3)2 D.Na2O、Na2O2 【解析】選D。根據(jù)ΔH=ΔH1+ΔH2分析X、Y、Z之間的轉(zhuǎn)化符合圖示即可。 ,A正確; ,B正確; ,C正確;Na2O、Na2O2不符合上述轉(zhuǎn)化關系,D錯誤。 5.已知熱化學方程式:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0)。下列說法正確的是 (　　) A.相同條件下,2 mol SO2

6、(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量 B.將2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密閉容器中充分反應后,放出的熱量為 Q kJ C.若使用催化劑,該反應的|ΔH|減小 D.如將一定量SO2(g)和O2(g)置于某密閉容器中充分反應后放熱Q kJ,則此過程中有2 mol SO2(g)被氧化 【解析】選D。由于SO2和O2反應放熱,所以相同條件下,2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量,A項錯誤;SO2和O2的反應是可逆反應,將2 mol SO2(g)和1 mol

7、O2(g)置于一密閉容器中充分反應后,轉(zhuǎn)化掉的SO2小于2 mol ,放出的熱量小于Q kJ,B項錯誤;催化劑只改變活化能不改變ΔH,C項錯誤。 6.硫酸是基礎化學工業(yè)的重要產(chǎn)品,下列為接觸法制硫酸的反應: ①4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g) ΔH=-3 412 kJ·mol-1 ②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1 ③SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l) ΔH=-130.3 kJ·mol-1 下列說法正確的是 (　　) A.反應②中使用催

8、化劑越多釋放出的熱量越大 B.反應①中1 mol FeS2(s)參與反應放出的熱量為3 412 kJ C.64 g SO2與1 mol O2在密閉容器中發(fā)生反應釋放出98.3 kJ熱量 D.FeS2生成H2SO4的熱化學方程式可表示為2FeS2(s)+O2(g)+4H2O(l) Fe2O3(s)+4H2SO4(l)　ΔH=-2 620.4 kJ·mol-1 【解析】選D。催化劑不影響反應熱大小,A錯誤;反應①中1 mol FeS2(s)參與反應放出的熱量為 kJ=853 kJ,B錯誤;由于反應②屬于可逆反應,故1 mol SO2不能完全轉(zhuǎn)化為SO3,釋放出的熱量小于98.3 kJ,C

9、錯誤;根據(jù)蓋斯定律,由×①+2×②+4×③可得:2FeS2(s)+O2(g)+4H2O(l)Fe2O3(s)+4H2SO4(l) 　ΔH=-2 620.4 kJ·mol-1,D正確。 7.(2018·佳木斯模擬)已知:NaHCO3在水溶液中水解的熱化學方程式為NaHCO3(aq)+H2O(l)H2CO3(aq)+NaOH(aq)　ΔH=a kJ·mol-1;稀鹽酸和稀NaOH的中和熱為b kJ·mol-1。則等物質(zhì)的量的NaHCO3(aq)與稀鹽酸(aq)反應的ΔH等于 (　　) A.(a+b) kJ·mol-1 B.(a-b) kJ·mol-1 C.-(a-b) kJ·mol-1

10、 D.-(a+b) kJ·mol-1 【解析】選B。理解中和熱的特點,抓住蓋斯定律的原理。根據(jù)中和熱的定義,可以寫出:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-b kJ·mol-1……①;NaHCO3水解的離子方程式為HC(aq)+H2O(l)H2CO3(aq)+OH-(aq)　ΔH=a kJ·mol-1…………②。由蓋斯定律可知,所求反應可通過①+②得HC(aq)+H+(aq)H2CO3(aq) 　ΔH=(a-b) kJ·mol-1,B項正確。 【加固訓練】 　　燃煤煙氣脫硫可用生物質(zhì)熱解氣(主要成分:CO、CH4、H2)將SO2在一定條件下還原為單質(zhì)硫。已知: ①C(s)

11、+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1 ②CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1 ③S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·mol-1 則反應2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)的ΔH為 (　　) A.+270 kJ·mol-1　　 B.+862 kJ·mol-1 C.-270 kJ·mol-1 D.-862 kJ·mol-1 【解析】選C。根據(jù)蓋斯定律,由①-②-③可得,2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g) 　ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=-393.5

12、 kJ·mol-1-172.5 kJ·mol-1-(-296.0 kJ·mol-1) =-270 kJ·mol-1,本題選C。 8.(2018·長春模擬)火箭燃料肼(H2N—NH2)在燃燒過程中的能量變化如圖所示。 已知: 化學鍵 N—N OO N≡N O—H N—H 斷開1 mol共價鍵所 需的能量/kJ 159 498 943 460 a 下列判斷錯誤的是 (　　) A.表中的a=389 B.圖示中的ΔH3=2 249 kJ·mol-1 C.N2比O2穩(wěn)定 D.N2H4在氧氣中燃燒的熱化學方程式為N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(

13、g) 　ΔH=-534 kJ·mol-1 【解析】選A。ΔH3=(498+159+4a)kJ·mol-1=(2 783-534)kJ·mol-1=2 249 kJ·mol-1,解得a=398,A錯誤、B正確;N2中鍵能大,因此比O2穩(wěn)定,C正確;根據(jù)圖象可知N2H4在氧氣中燃燒的熱化學方程式為N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH= -534 kJ·mol-1,D正確。 9.(能力挑戰(zhàn)題)已知: ①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH=+49.0 kJ·mol-1 ②CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH=-192

14、.9 kJ·mol-1 下列說法正確的是 (　　) A.由反應①②可計算CH3OH的燃燒熱 B.反應①中的能量變化可以如圖表示,且ΔH=E1-E2 C.可推知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.8 kJ·mol-1 D.可推知CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH<-192.9 kJ·mol-1 【解析】選C。CH3OH的燃燒熱是1 mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時放出的熱量,故由反應①②不能計算CH3OH的燃燒熱,A錯誤;反應①是吸熱反應,生成物的總能量高于反應物的總能量,圖象不符,B錯誤;根據(jù)蓋斯定律,由(②-①)×2可

15、推知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.8 kJ·mol-1,C正確;由于CH3OH(l)CH3OH(g)　ΔH>0,可推知CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) 　ΔH>-192.9 kJ·mol-1,D錯誤。 二、非選擇題(本題包括3小題,共46分) 10.(14分)催化劑是化工技術的核心,絕大多數(shù)的化工生產(chǎn)均需采用催化工藝。 (1)①人們常用催化劑來選擇反應進行的方向。圖1所示為一定條件下1 mol CH3OH與O2發(fā)生反應時,生成CO、CO2或HCHO的能量變化圖反應物O2(g)和生成物H2O(g)略去。在催化劑作用下,CH3OH與O2

16、反應主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。? ②2HCHO(g)+O2(g)2CO(g)+2H2O(g)　ΔH=________。? (2)反應A(g)+B(g)C(g)+D(g)過程中的能量變化如圖2所示,回答下列問題: ①該反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。? ②在反應體系中加入催化劑,反應速率增大,E1和E2的變化:E1________(填“增大”“減小”或“不變”,下同),E2________。? ③反應體系中加入催化劑對反應熱是否有影響?___________,原因是_______ ___________________

17、_____。? 【解析】(1)①使用催化劑可以降低反應的活化能,活化能越低,普通分子越容易轉(zhuǎn)化成活化分子,反應越容易,反應速率越快,生成HCHO的活化能最低。 ②根據(jù)圖可知2HCHO(g)+O2(g)2CO(g)+2H2O(g)中反應物能量高,生成物能量低,故該反應為放熱反應,然后依據(jù)圖中給出數(shù)據(jù)可得ΔH=-[(676-158-283) ×2] kJ·mol-1=-470 kJ·mol-1。 (2)①反應物總能量高于生成物總能量,為放熱反應。 ②③反應體系中加入催化劑,降低反應所需的活化能,所以E1、E2均減小, 但ΔH不變。 答案:(1)①HCHO?、?470 kJ·mol-1

18、 (2)①放熱?、跍p小　減小?、鄯瘛》磻锖蜕晌锏哪芰坎钍遣蛔兊? 11.(15分)(2018·大連模擬)氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究特點。 Ⅰ.已知:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJ·mol-1 H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH=-184 kJ·mol-1 (1)H2與O2反應生成氣態(tài)水的熱化學方程式是? __。? (2)斷開1 mol H—O鍵所需能量為______ kJ。? Ⅱ.已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2

19、kJ·mol-1?、? CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol-1?、? 又知CH4的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1。 (1)利用上述已知條件寫出甲烷完全燃燒的熱化學方程式:_______________。? (2)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法,CH4(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為_________________________。? (3)高溫下H2O可分解生成分子或原子。高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示。圖中A、B表示的物質(zhì)依次是________,等物質(zhì)

20、的量的A、H2化學能較低的物質(zhì)是__________________________。? 【解析】Ⅰ.(1)根據(jù)蓋斯定律,由第一個熱化學方程式+第二個熱化學方程式×2可得2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJ·mol-1-184 kJ·mol-1×2= -483.6 kJ·mol-1。(2)反應2H2(g)+O2(g)2H2O(g)發(fā)生過程中斷裂2 mol H—H鍵和1 mol OO鍵,形成4 mol H—O鍵,則2E(H—H)+E(OO)-4E(H—O)= -483.6 kJ·mol-1,E(H—O)= kJ·mol-1=462.9 kJ·mol-1,即斷

21、開1 mol H—O鍵所需能量為462.9 kJ。 Ⅱ.(1)由CH4的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1可得甲烷完全燃燒的熱化學方程式為:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1。(2)根據(jù)蓋斯定律,由①×2-②即可得到CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ·mol-1。(3)觀察圖象信息知,高溫時水先分解生成H2、O2,然后兩種單質(zhì)分子可繼續(xù)分解成氫原子、氧原子,由于氫原子比氧原子多,故A是氫原子,B是氧原子。氫氣分子分解成氫原子時需要吸收能量,故化學能較低的物質(zhì)是氫氣分子。 答案:Ⅰ.(1

22、)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1(合理即可) (2)462.9 Ⅱ.(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(或氫原子、氧原子)　H2 12.(17分)(能力挑戰(zhàn)題)人類研究氫能源從未間斷過,而熱化學循環(huán)分解水制 H2是在水反應體系中加入一種中間物,經(jīng)歷不同的反應階段,最終將水分解為H2和O2,這是一種節(jié)約能源、節(jié)省反應物料的技術,圖1是熱化學循環(huán)制氫氣的流程:

23、(1)實驗測得,1 g H2燃燒生成液態(tài)水放出142.9 kJ的熱量,則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為______________________。 ? (2)整個流程參與循環(huán)的物質(zhì)是________和________(填化學式),最難進行的反應是__?_____________(填序號)。 (3)汞雖然有毒,但用途廣泛。用汞和溴化鈣作催化劑,可以在較低溫度下經(jīng)過下列反應使水分解制氫氣和氧氣: ①CaBr2+2H2O Ca(OH)2+2HBr↑; ②…… ③HgBr2+Ca(OH)2 CaBr2+HgO+H2O; ④2HgO 2Hg+O2↑。 反應②的化學方程式為_______

24、_________________。? (4)合成氨用的H2可以甲烷為原料制得。有關化學反應的能量變化如圖2所示,則CH4(g)與H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為___________。? 【解析】(1)1 g氫氣燃燒生成液態(tài)水放出142.9 kJ熱量,則2 g氫氣即1 mol 氫氣燃燒生成液態(tài)水放出285.8 kJ的熱量,則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1。 (2)反應①為二氧化硫和碘單質(zhì)、水的反應:SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,反應②為硫酸分解生成二氧化硫、水、氧氣:2H2

25、SO42SO2↑+O2↑+2H2O,反應③為碘化氫分解:2HIH2+I2,整個流程參與循環(huán)的物質(zhì)是SO2、I2,最難進行的反應是②。 (3)根據(jù)反應③知反應②有HgBr2生成,根據(jù)HgBr2知反應①的產(chǎn)物HBr參與反應②,所以反應②為Hg+2HBrHgBr2+H2↑。 (4)由題圖可寫出相應的熱化學方程式: CO(g)+O2 (g)CO2(g) ΔH=-282 kJ·mol-1①, H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1②, CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-846.3 kJ·mol-1③, 由蓋斯定律③-(①+②×3)得所求反應的ΔH=+161.1 kJ·mol-1,則熱化學方程式為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+161.1 kJ·mol-1。 答案:(1)H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 (2)SO2　I2?、? (3)Hg+2HBrHgBr2+H2↑ (4)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+161.1 kJ·mol-1