第一部分专题十化学能与热能

[限时规范训练]单独成册1．下列叙述正确的是()A．甲烷的燃烧热为ΔH＝－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀硫酸溶液和稀Ba(OH)2溶液反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1C．Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，该反应中化学能全部转化为热能D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH0解析：在燃烧热的热化学方程式中，H2O应为液态，A错误；稀硫酸和稀氢氧化钡溶液反应生成水，还生成硫酸钡，反应热ΔH2×(－57.3)kJ·mol－1，B错误；Mg在CO2中燃烧发出耀眼的白光，化学能转化为热能和光能，C错误；C(s)＋CO2(g)===2CO(g)是熵增反应但不能自发进行，说明ΔH0，D正确。答案：D2．T500K时，反应NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)分两步进行：第一步：NO2(g)＋NO2(g)―→NO3(g)＋NO(g)(慢反应)第二步：NO3(g)＋CO(g)―→NO2(g)＋CO2(g)(快反应)下列叙述正确的是()A．反应速率与NO浓度有关B．反应速率受NO2浓度影响较大C．反应的中间产物为NO3和NOD．第二步反应活化能较大解析：NO是生成物，所以NO的浓度与该反应速率没有直接关系，A项错误；反应分两步进行，反应速率主要取决于“慢反应”，所以NO2的浓度对反应速率的影响较大，B项正确；由两步反应看出，反应物和最终产物中都没有NO3，所以反应的中间产物只有NO3，C项错误；因第二步反应是快反应，所以第二步反应的活化能较小，D项错误。答案：B3．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＝－33.44kJ·mol－1；反应Ⅱ：RhN(s)＋NO(g)Rh(s)＋N2OΔH2＝－319.35kJ·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＝－285.91kJ·mol－1B．E1为反应2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g)的活化能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：应用盖斯定律，反应Ⅰ＋反应Ⅱ可得反应2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－352.79kJ·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项错误；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。答案：D4．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．反应过程可表示为A＋BC反应物―→[A…B…C]过渡态―→AB＋C生成物B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C．正反应的热效应ΔH＝E1－E20，所以正反应为放热反应D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E20，所以逆反应为放热反应解析：由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。答案：D5．反应A＋B―→C分两步进行：①A＋B―→X，②X―→C，反应过程中能量变化如图所示，E1表示反应A＋B―→X的活化能。下列有关叙述正确的是()A．E2表示反应X―→C的活化能B．X是反应A＋B―→C的催化剂C．反应A＋B―→C的ΔH0D．加入催化剂可改变反应A＋B―→C的焓变解析：反应X―→C的活化能小于E2，A错误；由①②可知，X是反应A＋B―→C的中间产物，B错误；反应物A和B的总能量大于生成物C的总能量，所以反应A＋B―→C是放热反应，即ΔH0，C正确；加入催化剂可以加快反应速率，但反应物和生成物具有的总能量不变，则反应的焓变不改变，D错误。答案：C6．一定条件下，在水溶液中1molCl－、ClO－x(x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是()A．e是ClO－3B．b→a＋c反应的活化能为60kJ·mol－1C．a、b、c、d、e中c最稳定D．b→a＋d反应的热化学方程式为3ClO－(aq)===ClO－3(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－116kJ·mol－1解析：A项，e中Cl化合价为＋7价，而ClO－3中Cl的化合价为＋5价，错误；B项，由图中数据无法确定反应b→a＋c的活化能，错误；C项，a、b、c、d、e中a能量最低，所以a最稳定，错误；D项，b→a＋d，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO－===ClO－3＋2Cl－，反应热＝64kJ·mol－1＋2×0kJ·mol－1－3×60kJ·mol－1＝－116kJ·mol－1，所以该热化学方程式为3ClO－(aq)===ClO－3(aq)＋2Cl－(aq)ΔH＝－116kJ·mol－1，正确。答案：D7．当1,3­丁二烯和溴单质1∶1加成时，其反应机理及能量变化如下：不同反应条件下，经过相同时间测得生成物组成如下表：实验编号反应条件反应时间产物中A的物质的量分数产物中B的物质的量分数1－15℃tmin62%38%225℃tmin12%88%下列分析不合理的是()A．产物A、B互为同分异构体，由活性中间体生成A、B的反应互相竞争B．相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快C．实验1测定产物组成时，体系已达平衡状态D．实验1在tmin时，若升高温度至25℃，部分产物A会经活性中间体C转化成产物B解析：由1,3­丁二烯和溴单质1∶1加成时的反应机理及能量变化示意图可知，该反应可以生成互为同分异构体的两种产物A和B，由活性中间体生成A、B的反应互相竞争，A项正确；由活性中间体生成A的活化能较低，故相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快，B项正确；实验1测定产物组成时，无法判断体系是否达到平衡状态，C项错误；由图像可知，由活性中间体C生成A的反应为放热反应，若升高温度至25℃，平衡逆向移动，部分产物A会转化为活性中间体C，由表中数据可知，在较高的温度下，活性中间体C转化为B有竞争优势，故活性中间体更多的转化成产物B，D项正确。答案：C8．(1)工业上可用CO2和H2反应制得甲醇。在2×105Pa、300℃的条件下，CO2和H2反应生成甲醇和水，当消耗2molCO2时放出98kJ的热量，该反应的热化学方程式为__________________________。(2)辉铜矿(主要成分是Cu2S)在冶炼过程中会产生大量的SO2。已知冶炼过程中部分反应为①2Cu2S(s)＋3O2(g)===2Cu2O(s)＋2SO2(g)ΔH＝－768.2kJ·mol－1②2Cu2O＋Cu2S(s)===6Cu(s)＋SO2(g)ΔH＝＋116kJ·mol－1，则Cu2S与O2反应生成Cu与SO2的热化学方程式为_____________________________。解析：(1)根据信息，该反应的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ·mol－1。(2)根据盖斯定律，将①＋②得，3Cu2S(s)＋3O2(g)===6Cu(s)＋3SO2(g)ΔH＝(－768.2kJ·mol－1)＋(＋116kJ·mol－1)＝－652.2kJ·mol－1，即Cu2S(s)＋O2(g)===2Cu(s)＋SO2(g)ΔH＝－217.4kJ·mol－1。答案：(1)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ·mol－1(2)Cu2S(s)＋O2(g)===2Cu(s)＋SO2(g)ΔH＝－217.4kJ·mol－19．能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景，因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。如图表示反应中能量的变化。请回答下列问题：(1)在图中，曲线________(填“a”或“b”)表示使用了催化剂；该反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)科学家常用量热剂来直接测定某一反应的反应热，现测得：CH3OH(g)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，又知H2O(l)===H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，请写出32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)加入催化剂，可降低反应的活化能，由图像可知b活化能较低，应加入催化剂；反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应。(2)①CH3OH(g)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，②H2O(l)===H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，利用盖斯定律将①－②×2可得CH3OH(g)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－192.9kJ·mol－1－44kJ·mol－1×2＝－280.9kJ·mol－1。答案：(1)b放热(2)CH3OH(g)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－280.9kJ·mol－110．(1)白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10，已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P===OckJ·mol－1、O===OdkJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH为______________________。(2)同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：①P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)ΔH1＝－2983.2kJ·mol－1②P(s，红磷)＋54O2(g)===14P4O10(s)ΔH2＝－738.5kJ·mol－1则白磷转化为红磷的热化学方程式为_______________________________。相同状况下，能量较低的是________；白磷的稳定性比红磷________(填“大”或“小”)。解析：(1)化学反应的实质是旧键断裂和新键形成，其中旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，反应方程式P4＋5O2===P4O10中有6molP—P键和5molO===O键断裂，同时生成4molP===O键和12molP—O键，因此ΔH＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1。(2)依题意求：P4(s，白磷)===4P(s，红磷)ΔH＝？，可设计如下反应过程：P4(s，白磷)→P4O10(s)→4P(s，红磷)；并把反应②改写成：P4O10(s)===4P(s，红磷)＋5O2(g)ΔH3＝－4ΔH2，据盖斯定律有ΔH＝ΔH1＋(－4ΔH2)＝(－2983.2＋4×738.5)kJ·mol－1＝－29.2kJ·mol－1，即P4(s，白磷)===4P