能力梯级提升·思维高效训练2.2.doc

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能力梯级提升·思维高效训练
一、选择题
1.(2011·江苏高考)化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列措施有利于节能减排、保护环境的是( )
①加快化石燃料的开采与使用；②研发易降解的生物农药；③应用高效洁净的能源转化技术；④田间焚烧秸秆；⑤推广使用节能环保材料。
A. ①③⑤ B. ②③⑤
C. ①②④ D. ②④⑤
2.已知：2CO(g)+O2(g)====2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol
2Na2O2(s)+2CO2(g)====2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH=-452 kJ/mol
根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是( )

A.CO的燃烧热为283 kJ
B.上图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.2Na2O2(s)+2CO2(s)====2Na2CO3(s)+O2(g) ΔH>-452 kJ/mol
D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02×1023
3.(2011·南通模拟)向足量稀硫酸中加入110 mL 0.4 mol/L Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入110 mL 0.4 mol/L HCl溶液时，放出的热量是2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为( )
A．Ba2+(aq)+SO42- (aq)====BaSO4(s) ΔH=-0.72 kJ/mol
B．Ba2+(aq)+SO42- (aq)====BaSO4(s) ΔH=-2.92 kJ/mol
C．Ba2+(aq)+SO42- (aq)====BaSO4(s) ΔH=-16.4 kJ/mol
D．Ba2+(aq)+SO42- (aq)====BaSO4(s) ΔH=-73.0 kJ/mol
4.化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:

下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是( )
A.该过程表明,在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B.在催化剂的作用下,反应物的化学键变得容易断裂
C.过程②需吸收能量,过程③则放出能量
D.常温下该反应难以进行,是因为常温下生成物的化学键难以形成
5.乙醇属于可再生资源,通过乙醇制取氢气具有良好的应用前景。已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线:
Ⅰ.水蒸气催化重整:CH3CH2OH(g)+H2O(g)4H2(g)+2CO(g)
ΔH=+255.58 kJ·mol-1

Ⅱ.部分催化氧化:CH3CH2OH(g)+1/2O2(g)3H2(g)+2CO(g)
ΔH=+13.76 kJ·mol-1
则下列说法中错误的是( )
A.氢气作为能源,具有燃烧热值高、无污染等优点
B.制取等量的H2,Ⅰ路线消耗的能量大于Ⅱ路线
C.由上述两路线可求算H2(g)+1/2O2(g)====H2O(g)的焓变
D.等质量的乙醇和氢气完全燃烧,氢气耗氧量更少
6.已知合成氨的反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-Q kJ/mol(Q>0)。在同温同压下向甲密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，达平衡时，放出的热量为Q1 kJ，向另一容积相同的密闭容器乙中通入0.5 mol N2和1.5 mol H2，反应达平衡时，放出的热量为Q2 kJ。则下列关系式正确的是( )
A.2Q2=Q1=Q B.2Q2=Q1<Q
C.2Q2<Q1<Q D. Q1<Q2<Q
7.已知热化学方程式：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1(Q＞0)。
下列说法正确的是( )
A.相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量
B.将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出的热量为Q kJ
C.增大压强或升高温度，该平衡都向逆反应方向移动
D.如将一定量的SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ，则此过程中有2 mol SO2(g)被氧化
二、非选择题
8.某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案。
甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是_____________，
___________________________________________________________________，
说明反应放热。(下列装置中支撑及捆绑等仪器已略去)

乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是(接①)____________________，
(接②)____________________________________________________________，
说明反应放热。
丙方案：用胶头滴管向盛放有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中盛适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是______________________________，
说明反应放热，其原因是____________________________________________。
9.美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机于2009年5月升空修复哈勃望远镜。
(1)“亚特兰蒂斯”号使用的燃料是液氢和液氧，下面是298 K时，氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式：
H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
C(g)+O2(g)====CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
C8H18(l)+25/2O2(g)====8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol
相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是_______ ，等质量的氢气和碳完全燃烧时产生热量的比是___________(保留1位小数)。
(2)已知：H2(g)====H2(l) ΔH=-0.92 kJ/mol
O2(g)====O2(l) ΔH=-6.84 kJ/mol
H2O(l)====H2O(g) ΔH=＋44.0 kJ/mol
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：________________________
_________________________________________________________________。
(3)如果此次“亚特兰蒂斯”号所携带的燃料为45吨，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，总共释放能量__________kJ(保留3位有效数字)。
10.(1)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察下图，然后回答问题：

①图中所示反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应，该反应______(填“需要”或“不需要”)加热，该反应的ΔH=_______(用含E1、E2的代数式表示)。
②已知热化学方程式：H2(g)+ O2(g)====H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol。该反应的活化能为167.2 kJ/mol，则其逆反应的活化能为____________________。
③对于同一反应，图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是：________________。
(2)随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。
①有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是
A.CH3OH(g)+H2O(g)====CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ/mol
B.CH3OH(g)+3/2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-192.9 kJ/mol
另外C.H2O(l)====H2O(g) ΔH=+44 kJ/mol，请写出32 g 的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式_________________________________________。
②下图是某笔记本电脑用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。

甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH+3O2====2CO2+4H2O。则c电极是_______(填“正极”或“负极”)，c电极上发生的电极反应式是_____________________。

11.CH4、H2、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式为:
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作用而产生的能量存活,甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水,放出的能量______(填“>”、“<”或“=”)890.3 kJ。
(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,则:
①下图能表示该反应过程中能量变化的是__________(填字母)。

②若将物质的量均为1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中,体系放出的热量随时间的变化如图所示,则CH4的转化率为________。

(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研究是燃料研究的重点,下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是________(填字母)。
A.寻找优质催化剂,使CO2与H2O反应生成CH4与O2,并放出热量
B.寻找优质催化剂,在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C.寻找优质催化剂,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
高考创新预测
1.已知反应:
①101 kPa时,2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l) ΔH=-b kJ·mol-1
(a、b均为正数)下列结论中正确的是( )
A.H2的燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1
B.a=2b
C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O可放出b kJ热量
D.1 mol H2与mol O2所具有的能量比1 mol H+(aq)与1 mol OH-(aq)所具有的能量低
2.化学键的键能是指气态原子间形成1 mol化学键时释放的能量。如H(g)+I(g)====H—I(g) ΔH=-297 kJ/mol，即H—I键的键能为297 kJ/mol，也可以理解为破坏1 mol H—I 键需要吸收297 kJ的能量。一个化学反应有旧化学键的断裂和新化学键的形成。
如表是一些键能数据(kJ/mol)：

回答下列问题：
(1)由表中数据能否得出这样的结论：①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)_______(填“能”或“不能”)；②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固_______(填“能”或“不能”)。能否由数据找出一些规律，请写出一条：____________________________________________________________；
试预测C—Br键的键能范围：_______＜C—Br键能＜_________。
(2)由热化学方程式H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g) ΔH=-183 kJ/mol，并结合表中数据可推知一个化学反应的反应热(设反应物、生成物均为气态)与反应物和生成物的键能之间的关系是_________________________________________。
由热化学方程式2H2(g)+S2(s)====2H2S(g) ΔH=-224.5 kJ/mol和表中数值可计算出1 mol S2(s)气化时将_____(填“吸收”或“放出”)______kJ的热量。

答案解析
1.【解析】选B。①化石燃料的开采使用是导致酸雨和温室效应的主要原因，加快化石燃料的开采和使用不利于保护环境；
②研发易降解的生物农药，降低农药残留，有利于保护环境；
③应用高效洁净的能源转化技术，减小污染，有利于保护环境；
④田间焚烧秸秆，浪费能源并导致空气污染；
⑤推广使用节能环保材料，有利于节约能源、保护环境。
2.【解析】选C。A项，燃烧热的单位出错，应为kJ/mol；B图中的化学计量数标明错误，应标为2 mol CO和2 mol CO2，故错；CO2气体的能量大于固体的能量，故C项中放出的能量应小于452 kJ/mol，而ΔH用负值表示时，则大于
-452 kJ/mol，正确；将下式与上式相加，再除以2，即得CO与Na2O2的反应热，所得热量为509 kJ，此时转移的电子数为1.204×1024，故D项错。
3.【解析】选C。Ba(OH)2溶液与0.044 mol HCl溶液反应放出热量为2.2 kJ，则稀硫酸与0.044 mol Ba(OH)2溶液中和反应放出热量为4.4 kJ，同时生成
0.044 mol BaSO4放热0.72 kJ，故Ba2+(aq)+SO42-(aq)====BaSO4(s)的ΔH值为=16.4 kJ/mol。
4.【解析】选D。化学反应过程一定存在旧键断裂，新键形成，故A项正确；催化剂的作用原理就是降低活化能，即使反应物的化学键容易断裂，故B项正确；过程②是旧键断裂需吸收能量,过程③是新键形成放出能量，故C项正确；化学键形成过程放出能量，温度较低时有利于键的形成，故D项不正确。
5.【解析】选D。氢气燃烧产物是水，热值高、无污染，故A项正确；生成1 mol氢气，Ⅰ 路线消耗的能量约为64 kJ，Ⅱ路线消耗的能量约为4.6 kJ，故B项正确；Ⅱ式-Ⅰ式得：H2(g)+1/2O2(g)====H2O(g) ΔH=-241.82 kJ·mol-1,故C项正确；根据化学方程式H2(g)+1/2O2(g)====H2O(g)和CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2O可知等质量的乙醇和氢气完全燃烧,氢气耗氧量更多，故D项不正确。
6.【解析】选C。实际情况下，1 mol N2和3 mol H2不会完全转化为2 mol NH3，故Q1<Q；相同温度同体积容器里若加入0.5 mol N2和1.5 mol H2，因压强减小，反应物转化率减小，放出的热量也减小，故Q2<Q1。
7.【解析】选D。由于SO2和O2反应放热，所以相同条件下，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量大于2 mol SO3(g)所具有的能量，A错误。SO2和O2的反应是可逆反应，将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后，参加反应的SO2小于2 mol，放出的热量小于Q kJ，B错误。增大压强，该平衡向正反应方向移动，C错误。
8.【解析】实验以反应放热的“热”为出发点进行探究，通过放热使温度上升、使气体膨胀、使水蒸发等特征现象，合理地设计了实验探究方案。
答案:甲方案：小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生 温度计温度上升
乙方案：有气泡产生 左边水柱下降，右边水柱上升
丙方案：无水硫酸铜粉末变蓝色 水和生石灰反应放出热量，使水蒸发
9.【解析】(1)若H2、C、C8H18、CH4质量都为1 g，则其完全燃烧放出的热量分别为：142.9 kJ、32.79 kJ、48.4 kJ、55.6 kJ，相同质量的四种物质完全燃烧放出热量最多的为H2，等质量的H2和C完全燃烧时产生热量的比是142.9∶32.79=4.4∶1。
(2)由盖斯定律：H2(g)====H2(l) ΔH=-0.92 kJ/mol ①
O2(g)====O2(l) ΔH=-6.84 kJ/mol ②
H2O(l)====H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol ③
H2(g)+O2(g)====H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol ④
由盖斯定律：④+③-①-②×得：H2(l)+ O2(l)====H2O(g)
ΔH=-237.46 kJ/mol
(3)由(2)中所得热化学方程式，45 t燃料中H2占为5 t，则其完全燃烧放出热量为×237.46 kJ/mol=5.94×108 kJ。
答案:(1)H2 4.4∶1
(2)H2(l)+1/2O2(l)====H2O(g) ΔH=－237.46 kJ/mol
(3)5.94×108
10.【解析】(1)①由图示可知反应物的总能量E1＞生成物的总能量E2，所以该反应为放热反应，需要吸收能量使反应物变成活化分子，该反应的反应热
ΔH=-(E1-E2)kJ/mol。
②逆反应的活化能为241.8 kJ/mol+167.2 kJ/mol=409 kJ/mol。
③据图示所知虚线(Ⅱ)中使用了催化剂，降低了反应的活化能，增大了活化分子百分数，使反应加快。
(2)①B式-2×C式得CH3OH(g)+O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-280.9 kJ/mol
②由于c极是电子流出的一极，故为负极；在酸性介质中负极反应式为：CH3OH-6e-+H2O====CO2↑+6H+。
答案:(1)①放热 需要 -(E1-E2) kJ/mol
②409 kJ/mol ③使用了催化剂
(2)①CH3OH(g)+3/2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-280.9 kJ/mol
②负极 CH3OH-6e-+H2O====CO2↑+6H+
11.【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)①1 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。
②CH4的转化率=155.8 kJ÷247.36 kJ×100%=63%
(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；将固态碳合成为C60,以C60作为燃料，是极不经济合算的，故D项不正确。
答案:(1)= (2)①D ②63%
(3)-74.8 kJ·mol-1 (4)C
高考创新预测
1.【解析】选C。由①知H2的燃烧热ΔH=kJ·mol-1,A项错误;H2燃烧生成1 mol H2O(l)放出的热量要大于酸碱中和生成1 mol H2O(l)放出的热量,故B、D两项错误;只有C项正确。
2.【解析】(1)①键能是用来描述化学键强弱的参数，键长越短(即成键原子半径越小)，往往键能越大，但也并不绝对。如H—O键的键长比H—H键的键长长，但键能却相对较大。②由表中数据可知S＝S键的键能大于Cl—Cl键的键能，但S的非金属性弱于Cl；由H—O键的键能大于H—S键的键能，H—F键的键能大于H—Cl键的键能可得规律。
(2)化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差。
答案:(1)①不能　　②不能　　与相同原子结合时，同主族元素的原子形成的共价键，原子半径越小，共价键越强218 kJ/mol 330 kJ/mol
(2)化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差 吸收4.5

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