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提能专训(六) 化学能与热能
(时间60分钟 满分100分)
一、选择题(共14小题，每题5分，共70分)
1．(2022·嘉兴期末)X、Y、Z、W四种物质之间有如图所示的转化关系(部分物质未写全)，且已知反应热之间的关系符合等式：ΔH＝ΔH1＋ΔH2，
符合上述要求的X、Y可能是( )
①S、SO2 ②AlCl3、Al(OH)3 ③CH2===CH2、CH3CH3
④CH3OH、HCHO
A．①② B．②③ C．②④ D．①④
答案：C 解析：①若X为S，Y为SO2，则W为O2，Z为SO3，但S不能一步反应得到SO3，错误；②若X为AlCl3，Y为Al(OH)3，则W可为NaOH，Z为NaAlO2，分别发生三个反应：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O, AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，正确；③若X为CH2===CH2，Y为CH3CH3，则W为H2，但Z无法确定，错误；④若X为CH3OH，Y为HCHO，则W为O2，Z为HCOOH，发生反应：2CH3OH＋O2―→2HCHO＋2H2O,2HCHO＋O2―→2HCOOH，CH3OH＋O2―→HCOOH＋H2O，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，正确。
2．(2022·河北石家庄质检)物质(tBuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(tBuNO)22(tBuNO) ΔH＝＋50.5 kJ/mol，Ea＝90.4 kJ/mol。下列能量关系图合理的是( )
答案：D 解析：ΔH>0，此反应为吸热反应，生成物的总能量大于反应物的总能量，B、C项错误；再依据Ea和ΔH的比例关系可知D项正确。
3．(2022·北京东城期末)常温下，1 mol化学键分解成气态原子所需要的能量用E表示。结合表中信息推断下列说法不正确的是( )
共价键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
E/(kJ·mol－1)
436
157
568
432
298
A.432 kJ·mol－1>E(H—Br)>298 kJ·mol－1
B．表中最稳定的共价键是H—F键
C．H2(g)―→2H(g) ΔH＝＋436 kJ·mol－1
D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1
答案：D 解析：由于H—Br键的键长在H—Cl键和H—I键的键长之间，所以其键能在H—Cl键和H—I键之间，A正确。表中H—F键的键能最大，所以H—F键最稳定，B正确。1 mol H2断裂，1 mol H—H键吸取436 kJ能量，C正确。D项，ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝(436＋157－568×2)kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，D错误。
4．(2022·江西南昌一模)已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1，C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1。由此可知焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH3，则ΔH3为( )
A．＋131.3 kJ·mol－1 B．－131.3 kJ·mol－1
C．＋352.3 kJ·mol－1 D．－352.3 kJ·mol－1
答案：A 解析：依据盖斯定律，由其次个反应减去第一个反应可得：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－110.5 kJ·mol－1－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋131.3 kJ·mol－1，A项正确。
5．(2022·合肥质检)常温下，0.01 mol·L－1 MOH溶液的pH为10。已知：
2MOH(aq) ＋H2SO4(aq)===M2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH1＝－24.2 kJ·mol－1
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH2＝－57.3 kJ·mol－1
则MOH在水溶液中电离的ΔH为( )
A．＋33.1 kJ·mol－1 B．＋45.2 kJ·mol－1
C．－81.5 kJ·mol－1 D．－33.1 kJ·mol－1
答案：B 解析：由题意知MOH为弱碱，首先将第一个热化学方程式改写成离子方程式：MOH(aq)＋H＋(aq)===M＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－12.1 kJ·mol－1，然后将其与H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1相减得：MOH(aq)M＋(aq)＋OH－(aq) ΔH＝＋45.2 kJ·mol－1，B项正确。
6．(2022·河北一般高中检测)为探究NaHCO3、Na2CO3与1 mol/L盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应，进行试验并测得如下数据：
序号
液体
固体
混合前
温度
混合后最
高温度
①
35 mL水
2.5 g NaHCO3
20 ℃
18.5 ℃
②
35 mL水
3.2 g Na2CO3
20 ℃
24.3 ℃
③
35 mL盐酸
2.5 g NaHCO3
20 ℃
16.2 ℃
④
35 mL盐酸
3.2 g Na2CO3
20 ℃
25.1 ℃
下列有关说法正确的是( )
A．仅通过试验③即可推断反应Ⅰ是吸热反应
B．仅通过试验④即可推断反应Ⅱ是放热反应
C．通过试验可推断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应
D．通过试验可推断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应
答案：C 解析：仅通过试验①可推断出NaHCO3溶于水是吸热反应；通过试验①③可推断出NaHCO3与盐酸反应是吸热反应；仅通过试验②可推断出Na2CO3溶于水是放热反应；通过试验②④可推断出Na2CO3与盐酸反应是放热反应。综上所述，可推断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应，C项正确。
7．(2022·湖北八校联考)CH4、H2、CO的燃烧热ΔH分别为－890.31 kJ/mol、－285.8 kJ/mol、－110.5 kJ/mol，下列热化学方程式书写正确的是( )
A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.31 kJ/mol
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol
C．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋175.3 kJ/mol
D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－221 kJ/mol
答案：D 解析：本题考查了热化学方程式的书写，意在考查考生的理解力量、计算力量和推断力量。25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量叫做该物质的燃烧热。气态水不属于稳定的化合物，A选项错误；1 mol H2完全燃烧放热285.8 kJ，2 mol H2完全燃烧应放热571.6 kJ，B选项错误；依据燃烧热的概念和盖斯定律可知，CO(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋175.3 kJ/mol，C选项错误。
8．(2022·辽宁沈阳质量监测)在肯定条件下，S8 (s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)及SO3(g)。反应过程和能量关系可用如图简洁表示(图中的ΔH表示生成1 mol含硫产物的数据)。由图得出的结论正确的是( )
A．S8(s)的燃烧热ΔH＝－8(a＋b) kJ·mol－1
B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝－2b kJ·mol－1
C．S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g) ΔH＝－a kJ·mol－1
D．由1 mol S8 (s)生成SO3的反应热ΔH＝－(a＋b) kJ·mol－1
答案：A 解析：依据燃烧热的概念和图像数据可求出S8(s)的燃烧热为ΔH＝－8(a＋b)kJ/mol，A项正确；三氧化硫分解生成二氧化硫和氧气的反应为吸热反应，用“＋”表示，B项错误；C项反应热应为ΔH＝－8a kJ/mol，错误；D项反应热应为ΔH＝－8(a＋b) kJ/mol，错误。
9．(2022·洛阳质检)已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1 ①
H2(g)===H2(l) ΔH2＝－0.92 kJ·mol－1 ②
O2(g)===O2 (l) ΔH3＝－6.84 kJ·mol－1 ③
H2O(g)===H2O(l) ΔH4＝－44 kJ·mol－1 ④
下列说法正确的是( )
A．上述四个变化都是吸热的
B．1 mol液态H2的能量大于1 mol气态H2的能量
C．H2的燃烧热(ΔH)为－285.8 kJ·mol－1
D．火箭中液氢燃烧的热化学方程式为H2(l)＋O2(l)===H2O(g) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
答案：C 解析：A项，题给的4个变化都是放热的，错误；B项，依据ΔH＝E生成物－E反应物，1 mol液态H2的能量小于1 mol气态H2的能量，错误；C项，符合燃烧热的概念，正确；D项，依据盖斯定律计算ΔH＝－234.04 kJ/mol，错误。
10．(2022·广东模拟)已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是( )
A．该反应的进行肯定需要加热
B．该反应的ΔH＝－(E1－E2)kJ·mol－1
C．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和
D．断裂1 mol A—A键和2 mol B—B键，放出E1 kJ能量
答案：C 解析：A选项，有的吸热反应不需要加热就能反应；B选项，ΔH＝(E1－E2)kJ·mol－1；C选项，反应物的能量之和小，说明键能总和大；D选项，断裂化学键应吸取能量。
11．(2022·天津调研)某废水中含有的NH在肯定条件下可被O2氧化，反应过程如下：
①NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－273 kJ/mol
②NO(aq)＋O2(g)===NO(aq) ΔH＝－73 kJ/mol。下列叙述正确的是( )
A．上述反应条件下，NH比NO稳定
B．0.1 mol NH3比0.1 mol NH含有的电子数少
C．反应①中0.1 mol NH被氧化时，有0.6 mol e－转移
D．NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－200 kJ/mol
答案：C 解析：由NH转化成NO，反应放热，说明NH的能量高，则不稳定，A项错误；NH3和NH均含有10个电子，B项错误；C项，NH中N为－3价，NO中N为＋3价，化合价上升6，正确；将反应①②式相加，得D项中反应的ΔH＝[－273＋(－73)] kJ/mol＝－346 kJ/mol，D项错误。
12．(2022·太原调研)在同温同压下，下列各组热化学方程式中，ΔH2>ΔH1的是( )
A．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1；S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2
C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH1；H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g) ΔH2
D．CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1；2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2
答案：C 解析：分析四个选项知所涉及反应均是放热反应，ΔH均小于0，所以反应放出热量越多，对应的ΔH反而越小。A项，已知S(g)―→S(s)需要放热，所以前一反应放出的热量少，ΔH1>ΔH2，错误；B项，H2O(g)―→H2O(l)需要放出热量，所以前一反应放出热量少，ΔH1>ΔH2，错误；C项，由方程式中化学计量数知ΔH1＝2ΔH2<0，所以ΔH2>ΔH1，正确；D项，由化学计量数知ΔH1＝ΔH2<0，所以ΔH1>ΔH2，错误。
13．(2022·武汉调研)已知肯定条件下断裂或形成某些化学键的能量关系如下表：
断裂或形成的化学键
能量数据
断裂1 mol H2分子中的化学键
吸取能量436 kJ
断裂1 mol Cl2分子中的化学键
吸取能量243 kJ
形成1 mol HCl分子中的化学键
释放能量431 kJ
对于反应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列说法正确的是( )
A．该反应的反应热ΔH>0
B．生成1 mol HCl时反应放热431 kJ
C．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更坚固
D．相同条件下，氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量
答案：C 解析：A项，该反应的ΔH＝(436＋243－431×2)kJ/mol＝－183 kJ/mol，错误；B项，生成1 mol HCl时放出91.5 kJ的热量，错误；C项，断开H—H键的键能比断开Cl—Cl键的键能要大，所以化学键更坚固，正确；D项，化学键坚固，说明物质稳定，分子本身具有的能量低，错误。
14．[2022·赣州市十二县(市)重点中学模拟]可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH＝－Q kJ/mol。有甲、乙两个容积相同且不变的密闭容器，向甲容器中加入1 mol A和3 mol B，在肯定条件下达到平衡时放出热量为Q1 kJ；在相同的条件下，向乙容器中加入2 mol C达到平衡后吸取热量为Q2 kJ；已知Q1＝3Q2。下列叙述不正确的是( )
A．甲中A的转化率为75%
B．Q1＋Q2＝Q
C．达到平衡后，再向乙中加入0.25 mol A、0.75 mol B、1.5 mol C，平衡向正向移动
D．乙中的热化学方程式为2C(g)A(g)＋3B(g) ΔH＝＋Q2 kJ/mol
答案：D 解析：由于Q1＝3Q2，可知Δn甲(A)＝3Δn乙(A)，设甲中达到平衡时转化了x mol A，则Δn乙(A)＝ mol。
甲 A(g)＋3B(g) 2C(g)
起始(mol) 1 3 0
转化(mol) x 3x 2x
平衡(mol) 1－x 3－3x 2x
乙 A(g)＋3B(g) 2C(g)
起始(mol) 0 0 2
转化(mol) x x
平衡(mol) x 2－x
由题可知：“1 mol A、3 mol B”与“2 mol C”是等效物料，它们在同温同容的条件下建立的平衡状态完全相同，则1－x＝，x＝0.75。
A项：甲中A的转化率为α(A)＝×100%＝75%，正确。B项：由于甲乙是物料守恒，从等效平衡角度分析Q＝Q1＋Q2，正确。C项：再加入“0.25 mol A、0.75 mol B、1.5 mol C”与再加入“2 mol C”等效，在恒温恒容条件下相当于增大压强，平衡向生成C的方向移动，正确。D项：乙中反应掉的C为x mol＝＝0.5 mol，所给热化学方程式中2 mol C对应的反应热为＋4Q2 kJ/mol，错误。
二、非选择题(共2小题，共30分)
15．(15分)(2022·湖北恩施高中教学质量检测)SO2(g)＋1/2O2(g)SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示，已知由SO2(g)完全氧化产生2 mol SO3(g)的ΔH＝－198 kJ/mol。
请回答下列问题：
(1)如图中所表示的热化学方程式的意义为_________________
_________________________________________________________。
E的大小对该反应的反应热有无影响？________。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点上升还是降低？___________ ________________________________________________________，
理由是______________________________________________。
(2)V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理中其次步的化学方程式____________________________________
________________________________________________________。
(3)已知单质硫的燃烧热(ΔH)为－296 kJ·mol－1，计算由S(s)生成3.5 mol SO3(g)放出的热量是_______________________________。
(4)废气中的SO2的含量可用滴定法测量，将肯定量的废气通过足量NaOH溶液吸取，然后用碘水滴定，请写出滴定过程中发生的离子方程式______________________________________________，
应选择________作指示剂。
答案：(1)在肯定的温度和压强下，1 mol SO2气体与0.5 mol O2反应生成1 mol SO3气体放出热量99 kJ 无 降低 由于催化剂转变了反应的历程使活化能E降低
(2)4VO2＋O2===2V2O5
(3)1 382.5 kJ
(4)SO＋I2＋H2O===SO＋2I－＋2H＋ 淀粉溶液
解析：(1)图表示的意义为在肯定的温度和压强下，1 mol SO2气体与0.5 mol O2反应生成1 mol SO3气体放出热量99 kJ。由于反应热只与始态和终态有关，而与E无关，使用催化剂会使B点降低，E减小。由于催化剂转变了反应的历程，使活化能E降低。
(2)VO2被O2氧化的方程式为4VO2＋O2===2V2O5。
(3)S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296 kJ·mol－1 ①
SO2(g)＋O2===SO3(g) ΔH＝－99 kJ·mol－1 ②
①＋②得S(s)＋O2(g)===SO3(g) ΔH＝－395 kJ·mol－1
故生成3.5 mol SO3放出热量为3.5 mol×395 kJ·mol－1＝1 382.5 kJ。
(4)发生的离子方程式为SO＋I2＋H2O===SO＋2I－＋2H＋，由于反应物中有I2，反应后I2生成为I－，故应选用淀粉溶液作指示剂，若蓝色变成无色说明I2全部生成了I－。
16．(15分)(2022·海门质检)CO2是一种主要的温室气体，争辩CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。
①在通常状况下，金刚石和石墨中，____________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热(ΔH)为____________kJ·mol－1。
②石墨与CO2反应生成CO的热化学方程式：_______________ _____________________________________________________。
(2)接受电化学法可将CO2转化为甲烷。试写出以氢氧化钾水溶液作电解质溶液时，该转化的电极反应方程式为________________ ______________________________________________________。
(3)CO2为原料还可合成多种物质。工业上常以CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇。
①已知：H2O(l)H2O(g) ΔH＝＋44 kJ·mol－1
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－256.1 kJ·mol－1。
则：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(l) ΔH＝________。
②下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。
对上述流程的分析，下列说法正确的是________。
A．该流程至少包含4种形式的能量转化
B．装置X中阴极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．合成塔中生成乙醇的反应是化合反应
D．流程设计体现了绿色化学思想
③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与把握的功能，格外适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应式为___________________________________________。
答案：(1)①石墨 －393.5 ②C(s、石墨)＋CO2(g)===2CO(g)
ΔH＝－172.5 kJ·mol－1
(2)CO2＋8e－＋6H2O===CH4＋8OH－
(3)①－305.7 kJ·mol－1 ②AD
③CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH
解析：(1)①能量越低越稳定，图中石墨的能量低于金刚石；由图像可知石墨的燃烧热：ΔH＝ΔH2＋ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1。②将反应C(s、石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1和2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－283.0×2 kJ·mol－1相减即得：C(s、石墨)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝－172.5 kJ·mol－1。
(2)O2→H4得8e－，生成8个单位的带负电荷的离子，结合电解液是氢氧化钾水溶液，带负电荷的离子是OH－。
(3)①由盖斯定律：Ⅲ－Ⅱ×2－Ⅰ×3可得ΔH＝(－256.1 kJ·mol－1)－(－41.2 kJ·mol－1)×2－(44 kJ·mol－1)×3＝－305.7 kJ·mol－1；②A项，光能→电能、电能→化学能，热能→化学能，化学能→化学能，热能→动能，正确；B项，电解水时阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，错误，C项，合成塔中的反应方程式为6H2＋2CO2===CH3CH2OH＋3H2O，错误；D项，产物是乙醇和水，无污染，正确。③由图可推断总反应式：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，正极反应式：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，两式相减得负极反应式：CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH。
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