2021高考化学考前冲刺40天练习：专题5-化学能与热能.docx

2021高考化学考前冲刺40天：专题5　化学能与热能
(时间：40分钟)
1．某反应过程的能量变化如图Z5­1所示，下列说法正确的是(　　)

图Z5­1
A．反应过程a有催化剂参与
B．该反应为放热反应，焓变ΔH＝E2－E1
C．转变催化剂，可转变该反应的活化能
D．有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1＋E2
2．下列说法或表示方法不正确的是(　　)
A．盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现
B．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ
C．由C(石墨)→C(金刚石)　ΔH＝＋73 kJ/mol，可知石墨比金刚石稳定
D．在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ 热量，氢气燃烧的热化学方程式可表示为
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol
3．处理含CO、SO2 烟道气污染的方法之一是使其在催化剂作用下转化为CO2和S。
已知：
①CO(g)＋0.5O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，
②S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－296 kJ·mol－1。
下列说法中错误的是(　　)
A．反应①、②均为氧化还原反应
B．反应①、②均消耗1 mol O2(g)时，①放出的热量小于②
C．Na2CO3与硫酸反应生成CO2，可证明非金属性S>C
D．2CO(g)＋SO2(g)===S(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－270 kJ·mol－1
4．已知下列热化学反应方程式：
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
ΔH＝－24.8 kJ/mol
Fe2O3(s)＋CO(g)===Fe3O4(s)＋CO2(g)
ΔH＝－15.73 kJ/mol
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋640.4 kJ/mol
则14 g CO气体还原足量的FeO固体得到Fe固体和CO2
气体时对应的ΔH约为(　　)
A．－218 kJ/mol　　　　　B．－109 kJ/mol
C．＋218 kJ/mol D．＋109 kJ/mol
5．确定条件下，发生反应：
①M(s)＋N(g)R(g)　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1，
②2R(g)＋N(g)2T(g)　ΔH＝－Q2 kJ·mol－1。
Q1、Q2均为正值。下列说法正确的是(　　)
A．1 mol R(g)的能量总和大于1 mol M(s)与1 mol N(g)的能量总和
B．将2 mol R(g)与1 mol N(g)在该条件下充分反应，放出热量Q2 kJ
C．当1 mol M(s)完全转化为T(g)时(假定无热量损失)，放出热量kJ
D．M(g)＋N(g)R(g)　ΔH＝－Q3kJ·mol－1(Q3＞0)，则Q3<Q1
6．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是(　　)
①CH3OH(l)＋1.5O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1
CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3
S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH4
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH5
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH7
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH8
A．①　　　B．④　　　C．②③④　　　D．①②③
7．用CH4催化还原NOx可以消退氮氧化物的污染。例如：
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－574 kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－1160 kJ·mol－1
若用标准状况下4.48 L CH4还原NO和NO2的混合气体至N2的整个过程中放出的热量为202.7 kJ，则混合气体中NO和NO2的体积比为(　　)
A．2∶1 B．1∶1 C．1∶2 D．2∶3
8．现有容积固定且相同的甲、乙、丙三个容器，均存在反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。在确定条件下分别向三个容器中充入的气体量和ΔH如表所示：

容器
SO2(mol)
O2(mol)
He(mol)
ΔH(kJ·mol－1)
甲
2
1
0
ΔH1
乙
1
0.5
0
ΔH2
丙
1
0.5
1
ΔH3
依据以上数据，下列选项正确的是(　　)
A．ΔH1＝－197 kJ·mol－1 　　B．ΔH2＝ΔH3
C．ΔH1＝2ΔH2 　　D．ΔH1>ΔH3
9．回答下列问题：
(1)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。
反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O
已知：
i．反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。
ii.

①反应A的热化学方程式是__________________________________________________。
②断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键________(填“强”或“弱”)。
(2)在25℃、101 kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ，该反应的热化学方程式是________________________________。
10．CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式分别为
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，
③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量为________890.3 kJ(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4＋CO2===2CO＋2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，能表示该反应过程中能量变化的是________。

A　　　　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　　　　D

图Z5­2

(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝________________。
(4)目前对于上述三种物质的争辩是燃料争辩的重点，下列关于上述三种物质的争辩方向中可行的是________(填字母)。
A．查找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量
B．查找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C．查找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)
D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料
11．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的争辩热点。
已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1　①
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1　②
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。
(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：______________________________。
(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为________________________________。
(3)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图Z5­3所示。图中A、B表示的物质依次是________，等质量的A、H2化学能较低的是________。

图Z5­3
(4)若在相同温度，1 mol H2O按下列途径转化为氢原子与氧原子：
，则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者之间的定量关系是____________________。

专题限时集训(五)
1．C　[解析] a过程的活化能比b过程的高，故反应过程b有催化剂参与，A项错误；由图标信息可知二者能量的量值之差为ΔH，即焓变就是ΔH，B项错误；不同催化剂的催化效率不同，故转变催化剂，可转变该反应的活化能，C项正确；在有催化剂的条件下，该反应的活化能等于E1，D项错误。
2．D　[解析] A项，盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现，正确。B项，浓硫酸稀释过程中也放出热量，所以放出的热量应大于57.3 kJ，正确。C项，能量越低的物质，越稳定，正确。D项，反应热计算错误。
3．B　[解析] 由两个反应中元素的化合价变化知A项正确；当反应①中消耗1 mol O2(g)时，放出的热量为566 kJ，当反应②中消耗1 mol O2(g)时放出的热量为296 kJ，故当反应①②均消耗1 mol O2(g)时，①放出的热量大于②，B项错误；Na2CO3与H2SO4反应生成CO2，可证明非金属性S>C，C项正确；①×2－②即为D项中的热化学方程式，D项正确。
4．B　[解析] 将三个方程式分别编号为①、②、③，则①－②－③×可得2FeO(s)＋2CO(g)===2CO2(g)＋2Fe(s)
ΔH＝－436 kJ/mol，故14 g CO充分反应后放出109 kJ能量。
5．C　[解析] 反应M(s)＋N(g)R(g)的焓变为负值，反应是放热反应，反应物能量高于生成物，故A错误；因可逆反应不能进行彻底，2 mol R(g)与1 mol N(g)在该条件下充分反应，放出热量<Q2kJ，B项错误；依据盖斯定律可知，①＋得到M(s)＋N(g)T(g)　ΔH＝－(Q1＋)kJ/mol，C项正确；同种物质固态变为气态时吸取能量，反应是放热反应，焓变为负值，M(g)＋N(g)R(g)　ΔH＝－Q3 kJ·mol－1，则Q3>Q1，故D错误。
6．C　[解析] 等量的甲醇完全燃烧放出的热量多于不完全燃烧放出的热量，故①中ΔH前者小于后者；固体硫变成气体要吸取热量，故②中ΔH前者大于后者；③中后者放出热量多，故ΔH前者大于后者；④中前者吸热，后者放热，ΔH前者大于后者。C项正确。
7．A　[解析] 由于第一个反应生成的NO会连续与CH4反应，故将两个反应叠加后得到一个新方程式：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867 kJ·mol－1，故有290 kJ·mol－1n(NO)＋433.5 kJ·mol－1n(NO2)＝202.7 kJ·mol－1，0.25n(NO)＋0.5n(NO2)＝0.2 mol，n(NO)∶n(NO2)＝2∶1。
8．B　[解析] 由于反应可逆，甲容器中放出的热量小于197 kJ，故ΔH1>－197 kJ·mol－1；乙和丙容器中平衡状态相同，故ΔH2＝ΔH3；甲中SO2的转化率大于乙中的，故ΔH1<2ΔH2<ΔH3。
9．(1)①4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ/mol
②31.9　强
(2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－1 520.0 kJ·mol－1
[解析] (1)①利用反应A与题中信息“氧化4 mol HCl放出115.6 kJ的热量”可写出热化学方程式：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ/mol；②设H—Cl键键能为x kJ/mol、H—O键键能为y kJ/mol，依据①中热化学方程式和题干中已知数据有：4x＋498－243×2－4y＝－115.6，解得y－x＝31.9，说明H—O键与H—Cl键键能相差32 kJ/mol。由于“键能越大，键越牢固”，所以H—O键强于H—Cl键。
(2)SiH4气体在氧气中完全燃烧的化学方程式为SiH4＋2O2SiO2＋2H2O，由方程式可知，1 mol SiH4完全燃烧转移8 mol电子，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－1 520.0 kJ·mol－1。
10．(1)＝　(2)D　(3)－74.8 kJ·mol－1　(4)C
[解析] (1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，故甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3 kJ。
(2)1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ，故D图符合题意。
(3)②＋③－①即得C(s)＋2H2(g)===CH4(g)
ΔH＝－74.8 kJ·mol－1。
(4)已知CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热，故A项不正确；使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应，常温下不能发生，故B项不正确；利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的，C项正确；将固态碳合成为C60，以C60作为燃料，极不经济合算，故D项不正确。
11．(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ/mol
(2)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)
ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
(3)H、O(或氢原子、氧原子)　H2
(4)ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
[解析] (2)用①×2－②即可得到CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1。
(3)观看图像信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分解可连续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢分子分解成氢原子时需要吸取能量，故化学能较低的物质是氢分子。