高考专题训练(五) 化学能与热能一、选择题1．下列关于热化学反应的描述中正确的是( )A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ/molB．碳与二氧化碳反应既是吸热反应，又是化合反应C．热化学方程式中化学计量系数可表示分子个数D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热解析 中和热是指稀溶液中酸和碱反应生成1molH2O放出的热量，A项错误；热化学方程式中化学计量系数只表示物质的量，C项错误；1molCH4燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量才是甲烷的燃烧热，D项错误。答案 B2．(2022·江苏)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )A．该反应为放热反应B．催化剂能改变该反应的焓变C．催化剂能降低该反应的活化能D．逆反应的活化能大于正反应的活化能解析 A项，由图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，A项错误；B项，催化剂不能改变反应的焓变，B项错误；C项，由图象可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，正确；D项，由图象可以看出E1>E2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，D项错误。答案 C8\n3．(2022·河南统考)下列与化学反应原理相关的叙述中不正确的是( )A．放热反应中生成物总能量一定低于反应物总能量B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C．盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现D．电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡均为动态平衡解析 放热反应中反应物总能量一定高于生成物总能量；影响化学反应速率大小的因素有温度、浓度、压强、催化剂以及反应物的状态等，而与化学反应是吸热反应还是放热反应无关；盖斯定律的本质就是能量守恒定律的体现；电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等处于平衡态时，其电离、水解、溶解等均未停止，处于动态平衡。答案 B4．已知在101kPa下，1g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水时，放出热量120.9kJ。则下列说法中正确的是( )A．氢气的燃烧热为241.8kJ·mol－1B．1molH2O(l)具有的能量大于1molH2O(g)具有的能量C．反应的热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝＋483.6kJ·mol－1D．2molH2(g)和1molO2(g)具有的能量总和大于2molH2O(g)具有的能量解析 A项，燃烧热是指生成液态水时放出的热量，而题中给出的是气态水，故不能得出燃烧热的数据；B项，气态水所具有的能量大于液态水所具有的能量；C项，氢气燃烧时放热，ΔH的值应为负值；D项，放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，故正确。答案 D5．断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：H—H：436kJ/mol，F—F：153kJ/mol，H—F：565kJ/mol。下列说法正确的是( )A．H2与F2反应的热化学方程式为：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－541kJB．2LHF气体分解成1LH2和1LF2吸收541kJ的热量C．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于541kJD．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF气体的能量解析 反应热ΔH的单位是kJ/mol，A项错误；依据题目提供的键能数据，可知应是2molHF气体分解成1molH2和1molF2时吸收541kJ的热量，B项错误；气态HF变为液态时要放出热量，所以1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量大于541kJ，C项错误；H2与F2的反应是放热反应，说明在相同条件下，反应物的总能量大于生成物的总能量，D项正确。答案 D8\n6．(2022·北京检测)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH1＝＋49.0kJ/mol ②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH2＝－192.9kJ/mol。根据上述反应，下列说法正确的是( )A．反应①中的能量变化如图所示B．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量C．1molCH3OH充分燃烧放出的热量为192.9kJD．可推知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.8kJ/mol解析 A项，反应①为吸热反应，即图示能量变化关系错误；B项，从题中反应①②来看，CH3OH转变成H2可能吸热，也可能放热；反应②中生成物H2可以继续燃烧，即1molICH3OH充分燃烧放出的热量要大于192.9kJ；根据盖斯定律可判断D项正确。答案 D7．(2022·孝感统考)灰锡(以粉末状存在)和白锡的两种同素异形体，已知：①Sn(s，白)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g) ΔH1＝akJ·mol－1 ②Sn(s，灰)＋2HCl(aq)===SnCl2(aq)＋H2(g) ΔH2＝bkJ·mol－1 ③Sn(s，灰)Sn(s，白) ΔH3＝＋2.1kJ·mol－1。下列说法正确的是( )A．a>bB．a－b＝2.1C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应D．锡制器皿长期处在低于13.2℃的环境中，会自行毁坏8\n解析 根据盖斯定律，由②－①得：Sn(s，灰)===Sn(s，白)ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(b－a)kJ·mol－1＝＋2.1kJ·mol－1，据此可知ΔH1<ΔH2，且灰锡转化为白锡的反应为吸热反应，故A、B、C项错误。由③可看出，在低于13.2℃的环境下，白锡会变成粉末状的灰锡，即锡制器皿会自行毁坏。答案 D8．北京时间2022年8月6日零时25分，美国航天局的“朱诺”号木星探测器在佛罗里达州的卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空，将进行5年的太空探测之旅。发射用的“宇宙神5”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：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1①H2(g)===H2(l) ΔH2＝－0.92kJ·mol－1②O2(g)===O2(l) ΔH3＝－6.84kJ·mol－1③H2O(g)===H2O(l) ΔH4＝－44kJ·mol－1④下列说法正确的是( )A．上述四个反应都是吸热反应B．1mol液态H2的能量大于1mol气态H2的能量C．H2的燃烧热为－285.8kJ·mol－1D．火箭中液氢燃烧的热化学方程式为H2(l)＋O2(l)===H2O(g) ΔH＝－237.46kJ·mol－1解析 四个反应的ΔH都小于0，均为放热反应，A项错误；H2(g)===H2(l)为放热反应，可知1mol液态H2的能量小于1mol气态H2的能量，B项错误；H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，C项错误。答案 D9．(2022·海南)已知：2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s) ΔH＝－701.0kJ·mol－1 2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)ΔH＝－181.6kJ·mol－1，则反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH为( )A．＋519.4kJ·mol－1 B．＋259.7kJ·mol－1C．－259.7kJ·mol－1D．－519.4kJ·mol－1解析 由盖斯定律，第一个式子减去第二个式子后再除以2可得：Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l) ΔH＝(－701.0kJ·mol－1＋181.6kJ·mol－1)/2＝－259.7kJ·mol－1，故C项正确。答案 C8\n10．使18g焦炭发生不完全燃烧，所得气体中CO占1/3体积，CO2占2/3体积，已知：C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH＝－Q1kJ/mol；CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝－Q2kJ/mol。与这些焦炭完全燃烧相比较，损失的热量是( )A．1/3Q1kJB．1/3Q2kJC．1/3(Q1＋Q2)kJD．1/2Q2kJ解析 18g焦炭的物质的量为1.5mol，其中有1/3生成CO，即0.5molC反应生成了CO气体，根据盖斯定律，知损失的热量为0.5molCO燃烧生成CO2所放出的热量，即0.5Q2，选D项。答案 D二、非选择题11．①CaCO3(s)===CaO＋CO2(g) ΔH＝177.7kJ②C(s)＋H2O(s)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝－131.3kJ/mol③H2SO4(l)＋NaOH(l)===Na2SO4(l)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol④C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5kJ/mol⑤CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283kJ/mol⑥HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol⑦2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－517.6kJ/mol(1)上述热化学方程式中，不正确的有________，不正确的理由分别是______________________________________。(2)根据上述信息，写出C转化为CO的热化学方程式__________________________________________。(3)上述反应中，表示燃烧热的热化学方程式有____________；表示中和热的热化学方程式有______________。答案 (1)①②③①CaO没标状态，ΔH＝＋177.7kJ/mol；②H2O的状态应为“g”；③H2SO4、NaOH和Na2SO4的状态不是“l”应为“aq”(2)C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5kJ/mol(3)④⑤ ⑥8\n12．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1)在25℃、101kPa时，16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ，则CH4燃烧的热化学方程式是__________。(2)已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－437.3kJ·mol－1H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH＝－285.8kJ·mol－1CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1则煤的气化主要反应的热化学方程式是：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝________kJ·mol－1。解析 (1)根据提供信息，1mol甲烷完全燃烧生成液态水放出890.31kJ的热量，因此其热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ·mol－1。(2)设提供的三个反应分别为①、②、③，根据盖斯定律，C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)可以通过①－②－③得到，因此该反应的ΔH＝－437.3kJ·mol－1－(－285.8kJ·mol－1)－(－283.0kJ·mol－1)＝＋131.5kJ·mol－1。答案 (1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ·mol－1(2)＋131.513．1918年，Lewis提出反应速率的碰撞理论：反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件，但并不是每次碰撞都能引起反应，只有少数碰撞才能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。8\n(1)图①是HI分解反应中HI分子之间的几种碰撞示意图，其中属于有效碰撞的是________(选填“A”、“B”或“C”)。(2)20世纪30年代Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。图②是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：____________________。(3)过渡态理论认为，催化剂改变反应速率的原因是改变了反应的途径，对大多数反应而言主要是通过改变过渡态而导致有效碰撞所需要的能量发生变化。请在图②中作出NO2和CO反应时使用催化剂而使反应速率加快的能量变化示意图。(4)进一步研究表明，化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单地理解为断开1mol化学键所需吸收的能量，下表是部分化学键的键能数据：化学键P—PP—OO===OP===O键能/kJ·mol－1197360499x已知白磷的燃烧热为2378.0kJ/mol，白磷完全燃烧的产物结构如图③所示，则上表中x＝________。解析 (1)有效碰撞是发生化学反应的碰撞，即有新物质生成的碰撞，显然选C项。(2)当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，反之吸热，注意热化学方程式必须标明反应物和生成物的状态。(3)催化剂主要使有效碰撞的能量降低，使反应的门槛降低，即过渡态时的能量较低。8\n(4)P4＋5O2===P4O10，燃烧热为(4x＋12×360)－(6×197＋5×499)＝2378.0，求得x＝433.75kJ/mol。答案 (1)C(2)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234kJ/mol(3)下图虚线所示(4)433.758
