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专题四 化学能和热能
一、选择题
1．可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术是实现节能减排的一项重要措施。下列有关分析不正确的是( )
A．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
B．推广可再生能源有利于经济可持续发展
C．如上图是太阳能光伏发电原理图，图中A极为正极
D．光伏发电能量转化方式是太阳能直接转变为电能
2．在一定条件下A与B反应可生成C和D，其能量变化如图：
下列有关反应A＋B===C＋D的说法正确的是( )
A．反应前后原子的种类和数目一定不变
B．反应前后分子的种类和数目一定改变
C．反应物的总能量E1与生成物的总能量E2一定相等
D．此反应一定有热量的变化
3．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。如下图为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．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ
B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(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
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
4．下列热化学方程式正确的是(注：ΔH的绝对值均正确)( )
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 367.0 kJ·mol－1(燃烧热)
B．Ba(OH)2(aq)＋2HCl(aq)===BaCl2(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－269.8 kJ·mol－1(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(反应热)
5．已知甲、乙、丙、丁代表4种纯净物。甲(g)＋2乙(g)丙(g)＋丁(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，下列说法正确的是( )
A．甲(g)的能量一定大于丙(g)的能量
B．该反应不需要加热
C．1 mol甲(g)与2 mol乙(g)的总能量高于1 mol丙(g)和1 mol丁(g)的总能量
D．该反应表示：1 mol 甲(g)与2 mol 乙(g)在一定条件下反应放出的热量为a kJ
6．已知：(1)胆矾失水的热化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH＝＋Q1 kJ·mol－1
(2)室温下，无水硫酸铜溶于水的热化学方程式为
CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq) ΔH＝－Q2 kJ·mol－1
(3)胆矾(CuSO4·5H2O)溶于水时溶液温度降低。
则Q1与Q2的关系是(Q1、Q2为正数)( )
A．Q1>Q2 B．Q1＝Q2
C．Q1<Q2 D．无法确定
7．反应2C＋O2===2CO的能量变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g)放出的热量为110.5 kJ
B．2 mol C(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g)，放出的热量大于221 kJ
C．该反应的热化学方程式是2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ
D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差
8．可逆反应N2＋3H22NH3是一个放热反应。有甲、乙两个完全相同的容器，向甲容器中加入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下，达平衡时放出的热量为Q1；在相同条件下，向乙容器加入2 mol NH3，达平衡时，吸收的热量为Q2。已知Q2＝4Q1，则甲容器中，H2的转化率为( )
A．20% B．25% C．75% D．80%
二、非选择题
9．保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题。为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，有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想，如下图所示：
过程Ⅰ可用如下反应表示：
①2CO22CO＋O2 ②2H2O2H2＋O2 ③2N2＋6H2O4NH3＋3O2 ④2CO2＋4H2O2CH3OH＋3O2 ⑤2CO＋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__________________________________。
(4)断裂1 mol化学键所需的能量见下表：
共价键
H—N
H—O
N≡N
O==O
断裂1 mol化学键所需能量/kJ·mol－1
393
460
941
499
常温下，N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为______________________________。
10．已知在热力学标准态(298 K、1.01×105 Pa)下，由稳定的单质发生反应生成1 mol化合物的反应热叫做该化合物的生成热(ΔH)。下图为氧族元素的氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题：
(1)写出氧族元素中含有18e-的两种氢化物的电子式： 、 。
(2)归纳非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热ΔH的关系：_______________。
(3)写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学方程式：_________________。
11．“嫦娥一号”登月成功，实现了中国人“奔月”的梦想。
(1)“嫦娥一号”使用的推进剂是液氢和液氧，这种推进剂的优点是________________；
___________________。(请写两条)
(2)下列是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)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
C(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是__________。
(3)已知：H2(g)===H2(l) ΔH＝－0.92 kJ·mol－1
O2(g)===O2(l) ΔH＝－6.84 kJ·mol－1
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：____________________________。
12．2009年10月1日，我国成功举办国庆六十年阅兵活动。其中阅兵仪式上9辆电动车与混合动力车等新能源车辆的亮相，展示了综合国力、国防科技发展水平。同时也说明能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是__________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
250 ℃
300 ℃
350 ℃
K
2.041
0.270
0.012
由表中数据判断ΔH1______0(填“>”、“＝”或“<”)。
③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为________，此时的温度为______(从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：_____________________。
答案：
1.C 2.A 3.B 4.C 5.C 6.A 7.B 8.A
9．(1)太阳 化学
(2)2CO＋4H2O2CH4＋3O2
(3)ΔH1＝－ΔH2
(4)2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝＋1 189 kJ·mol－1
10．
(2)非金属元素氢化物越稳定，ΔH越小，反之亦然
(3)H2Se(g)===Se(s)＋H2(g) ΔH＝－81 kJ·mol－1
11．(1)相同质量时，氢气放出的热量多 产物为水，无污染
(2)H2
(3)H2(l)＋O2(l)===H2O(g) ΔH＝－237.46 kJ·mol－1
12．(1)①Ⅰ ②< ③80% 250 ℃
(2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－442.8 kJ·mol－1
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