化学能与热能(45分钟 100分)一、选择题(本题包括6小题,每小题6分,共36分)1.(2022·合肥调研)“低碳减排”是全世界各国热议的主题。下列做法不能达到“低碳减排”目的的是 ( )A.拉动内需,刺激消费B.利用太阳能等新能源代替化石燃料C.未来5年我国将逐步淘汰白炽灯D.家庭废水再使用,城市污水处理循环利用2.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化:下列说法正确的是 ( )A.1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJB.1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量C.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g)D.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水3.(2022·天津市武清区三模)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ΔH<0D.加入催化剂可改变反应A+B→C的焓变4.(2022·福建高考)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下:mCeO2(m-x)CeO2·xCe+xO2(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO下列说法不正确的是 ( )A.该过程中CeO2没有消耗B.该过程实现了太阳能向化学能的转化-6-\nC.如图中ΔH1=ΔH2+ΔH3D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH--2e-====C+2H2O5.实验测得:101kPa时,1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ的热量;1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是 ( )①CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)ΔH=+890.3kJ·mol-1②CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ·mol-1③CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3kJ·mol-1④2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1A.仅有② B.仅有②④C.仅有②③④D.全都符合要求6.下列表述中正确的是 ( )A.根据图1可知合成甲醇的热化学方程式为 CO(g)+2H2(g)====CH3OH(g) ΔH1=(b-a)kJ·mol-1B.图2表示2molH2(g)所具有的能量比2mol气态水所具有的能量多483.6kJC.1molNaOH分别和1molCH3COOH、1molHNO3反应,后者比前者ΔH小D.汽油燃烧时将全部的化学能转化为热能二、非选择题(本题包括4小题,共64分)7.(12分)解决目前燃料使用过程中的环境污染问题,并缓解能源危机,已成为当前和未来的一项重大课题。有专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想,如图所示:过程Ⅰ可用如下反应表示:-6-\n①2CO22CO+O2②2H2O2H2+O2③2N2+6H2O4NH3+3O2④2CO2+4H2O2CH3OH+3O2⑤2CO+4H2O +3O2请回答下列问题:(1)过程Ⅰ的能量转化形式为 能转化为 能。(2)请完成第⑤个反应的化学方程式: 。(3)上述转化过程中,ΔH1和ΔH2的关系是 。8.(18分)(2022·天津和平区模拟)Ⅰ.图甲是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1molNH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学方程式(ΔH的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示): 。Ⅱ.(1)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应,已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1,则2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)ΔH= ;(2)饮用水中的N主要来自于N。已知在微生物的作用下,N经过两步反应被氧化成N。两步反应的能量变化示意图如图乙:1molN全部被氧化成N的热化学方程式为 。9.(18分)随着世界工业经济的发展、人口的剧增,全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。(1)如图为C及其氧化物的变化关系图,若①变化是置换反应,则其化学方程式可为 ;图中变化过程哪些是吸热反应 (填序号)。-6-\n(2)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上可用如下方法合成甲醇:方法一 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)方法二 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在25℃、101kPa下,1克甲醇完全燃烧放热22.68kJ,写出甲醇燃烧的热化学方程式: ;某火力发电厂CO2的年度排放量是2200万吨,若将此CO2完全转化为甲醇,则理论上由此获得的甲醇完全燃烧放热约是 kJ(保留三位有效数字)。(3)臭氧可用于净化空气,饮用水消毒,处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如6Ag(s)+O3(g)====3Ag2O(s)ΔH=-235.8kJ·mol-1,已知:2Ag2O(s)====4Ag(s)+O2(g)ΔH=+62.2kJ·mol-1,则O3转化为O2的热化学方程式为 。10.(16分)(2022·天津塘沽区质检)A～G是中学化学常见物质,A、D为单质,G是含A元素的酸性气体。已知:A(s)+B(g)====C(g)+D(g) ΔH=+131.4kJ·mol-1,某同学实验测知,4gA发生上述反应吸收43.8kJ的热量。(1)写出A元素的名称 。(2)另外知:A(s)+O2(g)====G(g)ΔH=-393.6kJ·mol-1C(g)+O2(g)====G(g) ΔH=-283kJ·mol-1D(g)+O2(g)====B(g) ΔH=-242kJ·mol-1由此判断“因为283kJ·mol-1+242kJ·mol-1>393.6kJ·mol-1,所以A燃烧时加少量B可以放出更多的热量”这种说法是否正确? ,理由是 。(3)写出A+O2→C的热化学方程式: 。-6-\n答案解析1.【解析】选A。消费需求增长会增加能源等消耗,不能达到“低碳减排”目的。2.【解析】选B。该反应的热化学方程式是N2(g)+O2(g)====2NO(g) ΔH=(946+498-2×632)kJ·mol-1=+180kJ·mol-1,属于吸热反应,A错误;吸热反应的反应物总能量小于生成物的总能量,B正确;N2(g)和O2(g)的反应条件是放电或高温,C错误;NO不能与酸、碱反应,D错误。3.【解析】选C。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ΔH<0,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。4.【解析】选C。将反应过程中涉及的两个方程式加和可得总反应方程式:H2O+CO2====H2+CO+O2,CeO2起到了催化剂的作用没有消耗,A项正确;在该过程中吸收的太阳能转化为化学能,B项正确;根据盖斯定律ΔH1=-(ΔH2+ΔH3),C项错误;以CO和O2构成的原电池中CO作还原剂在负极失去电子被氧化,由于溶液呈碱性,因此CO的氧化产物为C,负极方程式为CO+4OH--2e-====C+2H2O,D项正确。5.【解析】选B。甲烷的燃烧为放热反应,ΔH<0,①错误;1mol甲烷完全燃烧生成液态水时,放出890.3kJ热量,③中生成的水为气态,故②正确、③错误;2molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量为285.8kJ×2=571.6kJ,④正确。6.【解析】选C。合成甲醇的反应是放热反应,ΔH1=-(b-a)kJ·mol-1,A错误;由题干图2知,2molH2(g)和1molO2(g)所具有的能量比2mol气态水所具有的能量多483.6kJ,B错误;CH3COOH电离吸收热量,所以NaOH与CH3COOH反应放出的热量少,C正确;除转化为热能外还有光能等,D错误。7.【解析】(1)从过程Ⅰ中的变化可以看出,该过程中的能量转化形式为太阳能转化为化学能。(2)由质量守恒定律可知,反应⑤中另一种产物为CH4,化学方程式为2CO+4H2O2CH4+3O2。(3)过程Ⅰ和过程Ⅱ互逆,则ΔH1=-ΔH2。答案:(1)太阳 化学(2)2CO+4H2O2CH4+3O2(3)ΔH1=-ΔH28.【解析】Ⅰ.注意图甲是表示生成1molNH3过程中能量变化且该反应是放热反应;Ⅱ.(1)前式×2-后式×3即得;(2)首先写出N(aq)+2O2(g)====N(aq)+2H+(aq)+H2O(l),然后依据图像写出①N(aq)+O2(g)====N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)ΔH1=-273kJ·mol-1、②N(aq)+O2(g)====N(aq) ΔH2=-73kJ·mol-1,则ΔH由①+②即得。答案:Ⅰ.N2(g)+3H2(g)====2NH3(g)ΔH=2(Q1-Q2)kJ·mol-1Ⅱ.(1)1530kJ·mol-1(2)N(aq)+2O2(g)====N(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346kJ·mol-19.【解析】(1)由信息可知反应①是置换反应,所以应为吸热反应;(2)1-6-\nmol甲醇燃烧放出热量22.68kJ×32=725.76kJ,依据信息生成物水为液态;依据碳原子守恒n(CH3OH)=n(CO2)==5×1011mol,放出热量为725.76kJ·mol-1×5×1011mol≈3.63×1014kJ;(3)首先写出所求反应的化学方程式2O3(g)====3O2(g),前式×2+后式×3即可得所求热化学方程式。答案:(1)C+H2OH2+CO(合理即可,如与CuO、FeO、SiO2等反应) ①③(2)CH3OH(l)+O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-725.76kJ·mol-1 3.63×1014(3)2O3(g)====3O2(g) ΔH=-285kJ·mol-1【解题技巧】反应热计算要注意的几个问题(1)根据已知的热化学方程式进行计算时,要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质量之间的比例关系,然后进行计算。(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时,须注意断键和成键的总数,必须是断键和成键时吸收或放出的总能量。(3)运用盖斯定律进行计算,在调整方程式时,要注意ΔH也要随之调整。10.【解析】(1)由A(s)+B(g)====C(g)+D(g)ΔH=+131.4kJ·mol-1,知n(A)=43.8kJ/131.4kJ·mol-1≈0.33mol。M(A)=4g/0.33mol≈12g·mol-1,故A为碳,B为H2O,C为CO,D为H2,G为CO2,E为浓硫酸或浓硝酸。(2)可把3个热化学方程式具体写为C(s)+O2(g)====CO2(g) ΔH=-393.6kJ·mol-1CO(g)+O2(g)====CO2(g)ΔH=-283kJ·mol-1H2(g)+O2(g)====H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1两种途径反应热分别为-283kJ·mol-1-242kJ·mol-1+131.4kJ·mol-1=-393.6kJ·mol-1和-393.6kJ·mol-1,可见是相等的。(3)将C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH=-393.6kJ·mol-1和CO(g)+O2(g)====CO2(g) ΔH=-283kJ·mol-1两式相减即得热化学方程式C(s)+O2(g)====CO(g)ΔH=-110.6kJ·mol-1。答案:(1)碳(2)不正确 1molA与O2直接燃烧放出的热量为393.6kJ,而1molA先与B反应生成C和D,C和D再与O2反应,共放出热量:-131.4kJ+283kJ+242kJ=393.6kJ,两者相同(3)C(s)+1/2O2(g)====CO(g)ΔH=-110.6kJ·mol-1-6-
