2021版高考化学一轮复习课时分层提升练十八化学能与热能含解析新人教版

-1-化学能与热能一、选择题1.2019年6月5日是第48个世界环境日,下列有关环境和能源的说法不正确的是()A.太阳能、地热能、生物质能和核聚变能均属于“新能源”B.“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料C.如图,甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想D.让煤变成合成气,把煤“吃干榨尽”,实现了煤的清洁、高效利用【解析】选B。太阳能、地热能、生物质能和核聚变能是“新能源”,A项正确;“低碳”主要是指控制二氧化碳的排放量,B项错误;从题图分析,HCl循环利用,排出的水无污染,符合“节能减排”思想,C项正确;让煤变成合成气,能提高能源利用率,节能减排,D项正确。2.(2019·浙江省学业水平考试)反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的能量变化如图所示。已知:断开1molN2(g)中化学键需吸收946kJ能量,断开1molO2(g)中化学键需吸收498kJ能量。下列说法正确的是()A.N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=-180kJ·mol-1B.NO(g)N2(g)+O2(g)ΔH=+90kJ·mol-1C.断开1molNO(g)中化学键需要吸收632kJ能量D.形成1molNO(g)中化学键可释放90kJ能量-2-【解析】选C。A项该反应为吸热反应,N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=+180kJ·mol-1,故A错误;B项正反应为吸热反应,逆反应则为放热反应,则NO(g)N2(g)+O2(g)ΔH=-90kJ·mol-1,故B错误;C项反应热等于反应物键能之和减去生成物的键能之和,ΔH=[(946kJ·mol-1+498kJ·mol-1)-2×E(N-O)]=+180kJ·mol-1,E(N-O)=632kJ·mol-1,则断开1molNO(g)中化学键需要吸收632kJ能量,故C正确;D错误。3.我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH0,在低温下获得高转化率与高反应速率,预计在工业化生产中发挥巨大作用。反应过程示意图如下:下列说法正确的是()A.图示显示:起始时的2个H2O最终都参与了反应B.过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程C.过程Ⅲ只生成了极性共价键D.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH【解析】选A。根据反应过程示意图,过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂,过程Ⅱ中另一个水分子中的化学键断裂,过程Ⅲ中形成了新的水分子,因此起始时的2个H2O最终都参与了反应,A项正确;根据反应过程示意图,过程Ⅰ、Ⅱ是水分子中的化学键断裂的过程,为吸热过程,B项错误;过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气,H2中的化学键为非极性键,C项错误;催化剂不能改变反应的ΔH,D项错误。4.(2019·海南高考)根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为()A.414kJ·mol-1B.377kJ·mol-1C.235kJ·mol-1D.197kJ·mol-1-3-【解析】选A。由图示可以得出:C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1,该反应的ΔH=717+864-4∑(C—H)=-75(kJ·mol-1),解得,∑(C—H)=414kJ·mol-1,A项正确。5.已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-566kJ·mol-1①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1②H2(g)+O2(g)H2O(g)ΔH=-akJ·mol-1③H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH=-(a+44)kJ·mol-1④则3molCH4气体在空气中不完全燃烧,生成CO和气态H2O时的ΔH是()A.-1214kJ·mol-1B.-1038kJ·mol-1C.-1557kJ·mol-1D.-1840kJ·mol-1【解析】选C。3molCH4气体在空气中不完全燃烧,生成CO和气态H2O,由盖斯定律,[(②×2-①)+(③-④)×4]×得:3CH4(g)+O2(g)3CO(g)+6H2O(g)ΔH=-1557kJ·mol-1。【加固训练】科学家已获得极具理论研究意义的N4分子,其结构为正四面体,与白磷分子(如图所示)相似。已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量,形成1molN≡N三键放出941kJ热量,则()A.N4分子中含有4个N—N键B.1molN4气体转化为N2时需要吸收724kJ能量C.N4是N2的同位素D.1molN4气体转化为N2时放出724kJ能量-4-【解析】选D。N4分子中含有6个N—N键,故A错误;1molN4气体转化为N2时能量变化为(193×6-941×2)kJ=-724kJ,放出724kJ能量,故B错误;N4和N2是氮元素的同素异形体,故C错误;1molN4气体转化为N2时放出724kJ能量,故D正确。二、非选择题6.红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1mol产物的数据)。根据图回答下列问题:(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是______________________。(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是______________________。(3)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的ΔH3=________,P和Cl2一步反应生成1molPCl5的ΔH4_______ΔH3(填“大于”“小于”或“等于”)。【解析】(1)产物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热,结合图象可知,PCl3与反应物P和Cl2的能量差值为306kJ,因此该热化学反应方程式为:P(s)+Cl2(g)PCl3(g)ΔH=-306kJ·mol-1。(2)根据图象可知PCl5和PCl3之间的能量差值为93kJ,因此PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)ΔH=+93kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律求得:ΔH3=-399kJ·mol-1。且ΔH3=ΔH4,反应热与反应的途径无关,只与起始物质、最终物质的状态有关。答案:(1)Cl2(g)+P(s)PCl3(g)ΔH=-306kJ·mol-1(2)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)ΔH=+93kJ·mol-1(3)-399kJ·mol-1等于-5-一、选择题1.N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH,有关化学反应的物质变化过程(图1)及能量变化过程(图2)如下:下列说法正确的是()A.由图1可知ΔH1=ΔH+ΔH2B.由图2可知ΔH=-226kJ·moC.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2D.由图2可知该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能【解析】选B。A项,由图1知,N2O(g)N2(g)ΔH1,CO(g)CO2(g)ΔH2,由盖斯定律可得,ΔH=ΔH1+ΔH2,错误;B项,由图2知,反应物为N2O(g)+CO(g),生成物为CO2(g)+N2(g),ΔH=134kJ·mo-360kJ·mo=-226kJ·mol-1,正确;C项,由图1知,Pt2O+是催化剂,转化过程中无需向反应器中补充,错误;D项,由图2知,该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能,错误。2.合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。部分1mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的ΔH数据如下表:物质ΔH(kJ·mol-1)-6-H2(g)-285.8CO(g)-283.0CH4(g)-890.3已知1molH2O(g)转变生成1molH2O(l)时放出热量44.0kJ。下列CH4和水蒸气在高温下反应得到H2和CO的热化学方程式正确的是()A.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH1=+206.1kJ·mol-1B.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH2=-206.1kJ·mol-1C.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3=+365.5kJ·mol-1D.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH4=-365.5kJ·mol-1【解析】选A。根据提供信息可以写出下列热化学方程式:①H2(g)+O2(g)H2O(l)ΔH1=-285.8kJ·mol-1②CO(g)+O2(g)CO2(g)ΔH2=-283.0kJ·mol-1③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-890.3kJ·mol-1④H2O(g)H2O(l)ΔH4=-44.0kJ·mol-1根据盖斯定律,由③+④-②-①×3可得CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=ΔH3+ΔH4-ΔH2-ΔH1×3=-890.3kJ·mol-1-44.0kJ·mol-1+283.0kJ·mol-1+285.8kJ·mol-1×3=206.1kJ·mol-1。3.有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()-7-A.H2O的分解反应是放热反应B.氢能源已被普遍使用C.2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值【解析】选C。2H2O2H2↑+O2↑是吸热反应,说明2molH2O的能量低于2molH2和1molO2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输,所以氢能源利用并未普及,但发展前景广阔。4.在298K、1.01×105Pa下,将22gCO2通入750mL1mol·L-1NaOH溶液中充分反应,测得反应放出xkJ的热量。已知在该条件下,1molCO2通入1L2mol·L-1NaOH溶液中充分反应放出ykJ的热量。则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是()A.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)ΔH=-(2y-x)kJ·mol-1B.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)ΔH=-(2x-y)kJ·mol-1C.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)ΔH=-(4x-y)kJ·mol-1D.2CO2(g)+2NaOH(l)2NaHCO3(l)ΔH=-(8x-2y)kJ·mol-1【解析】选C。0.5molCO2与0.75molNaOH反应生成0.25molNa2CO3和0.25molNaHCO3,反应所放出的热量为xkJ,则生成1molNa2CO3和1molNaHCO3放出4xkJ的热量。1molCO2通入2molNaOH溶液中生成1molNa2CO3,放出ykJ的热量,则1molCO2与1molNaOH的溶液反应生成1molNaHCO3所放出的热量为(4x-y)kJ。D项中NaOH和NaHCO3的状态标错了。【加固训练】(2019·长沙模拟)对于:2C4H10(g)+13O2(g)8CO2(g)+10H2O(l)ΔH=-5800kJ·mol-1的叙述错误的是()A.该反应的反应热为ΔH=-5800kJ·mol-1,是放热反应B.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关C.该反应为丁烷燃烧的热化学方程式,由此可知丁烷的燃烧热为5800kJ·mol-1-8-D.该式的含义为:25℃、101kPa下,2molC4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ【解析】选C。反应的ΔH=-5800kJ·mol-1,即焓变小于零,则反应是放热反应,故A正确;焓变的影响因素:物质的状态、物质的量的多少以及物质前面化学计量数的大小,故B正确;燃烧热的含义:完全燃烧1mol纯物质生成最稳定的氧化物所放出的能量,即丁烷的燃烧热为2900kJ·mol-1,故C错误;热化学方程式的含义:25℃、101kPa下,2molC4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ,故D正确。二、非选择题5.(1)(2019·北京高考)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。