2020屆高考化學一輪復習-化學能與熱能化學能與熱能作業(yè)

1、核心素養(yǎng)提升練 十六化學能與熱能(25分鐘50分)一、選擇題(本題包括3小題,每題7分,共21分)1.碳酸鈣分解的反應需要在高溫下持續(xù)加熱,根據(jù)如圖所示的反應判斷下列說法中錯誤的是()A.CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量B.該反應為吸熱反應C.該反應中有離子鍵斷裂,也有共價鍵斷裂,化學鍵斷裂吸收能量,化學鍵生成放出能量D.由該反應可推出凡是需要加熱才發(fā)生的反應均為吸熱反應【解析】選D。因為碳酸鈣受熱分解是吸熱反應,所以CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量,故A、B正確;在CaCO3中,Ca2+和CO32-之間存在離子鍵,CO32-中C與O

2、之間存在共價鍵,故反應中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂,舊化學鍵斷裂吸收能量,新化學鍵形成放出能量,C正確;需要加熱才發(fā)生的反應不一定為吸熱反應,如碳的燃燒需要加熱,但該反應是放熱反應,D錯誤?！炯庸逃柧殹?2019·滄州模擬)關于下圖所示轉化關系(X代表鹵素),說法不正確的是()A.2H(g)+2X(g)2HX(g)H3<0B.生成HX的反應熱與途徑無關,所以H1=H2+H3C.F、Cl、Br的非金屬性依次減弱,所以途徑吸收的熱量依次增多D.F2、Cl2分別發(fā)生反應,則焓變,前者小【解析】選C。C項,F、Cl、Br的非金屬性依次減弱,則途徑吸收的熱量應依次減小。D項,F2和H2反

3、應放出熱量更多,焓變更小。2.鐵系氧化物材料在光催化、電致變色、氣敏傳感器以及光電化學器件中有著廣泛的應用和誘人的前景。實驗室中可利用FeCO3和O2為原料制備少量鐵紅,每生成160 g固體鐵紅放出130 kJ熱量,則下列有關該反應的熱化學方程式書寫正確的是()A.2FeCO3+12O2Fe2O3+2CO2H=-130 kJ·mol-1 B.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=+260 kJ·mol-1C.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJ·mol-1D.4FeCO3(s)+O2(g)

4、2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=+130 kJ·mol-1【解析】選C。160 g鐵紅的物質的量為1 mol,每生成 160 g 固體鐵紅放出130 kJ熱量,生成2 mol Fe2O3放出260 kJ熱量,所以熱化學方程式為4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJ·mol-1,故C正確。【加固訓練】根據(jù)如圖所給的信息,得出的結論正確的是()A.48 g碳完全燃燒放出的熱量為1 574 kJ·mol-1B.2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJ·mol-1C.2CO2(g)2CO(g)+O

5、2(g)H=283.0 kJ·mol-1D.C(s)+O2(g)CO2(s)H=-393.5 kJ·mol-1【解析】選B。48 g碳完全燃燒生成CO2氣體,放出的熱量為1 574 kJ,A錯誤;根據(jù)圖象可知,C(s)+12O2(g)CO(g)H=-110.5 kJ·mol-1,故2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJ·mol-1,B正確;根據(jù)圖象可知,CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJ·mol-1,故2CO2(g)2CO(g)+O2(g)H=566.0 kJ·mol-1,C錯誤;根據(jù)圖象可

6、知,C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJ·mol-1,D錯誤。3.(新題預測)美國大推力運載火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”將于2018年執(zhí)行首次飛行任務,其所需燃料為高能火箭燃料肼。已知斷裂1 mol 化學鍵所需的能量(kJ):NN為942、OO為500、NN為154,OH為452.5,則斷裂1 mol NH所需的能量(kJ)是()A.194B.391C.516D.658【解析】選B。H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能,由圖可知N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-534 kJ·mol-1。設斷裂1 mol NH所需能量為x kJ,則154 kJ

7、+4x kJ+500 kJ-(942+2×2×452.5) kJ=-534 kJ,可求得x=391,答案選B。二、非選擇題(本題包括2小題,共29分)4.(14分)(1)已知:Fe(s)+12O2(g)FeO(s)H1=-272.0 kJ·mol-1;2Al(s)+32O2(g)Al2O3(s)H2=-1 675.7 kJ·mol-1。Al和FeO發(fā)生鋁熱反應的熱化學方程式是 _。 某同學認為,鋁熱反應可用于工業(yè)煉鐵,你的判斷是_(填“能”或“不能”),你的理由是_。 (2)反應物與生成物均為氣態(tài)的某可逆反應在不同條件下的反

8、應歷程分別為A、B,如圖所示。據(jù)圖判斷該反應是_(填“吸”或“放”)熱反應,當反應達到平衡后,其他條件不變,升高溫度,反應物的轉化率將_(填“增大”“減小”或“不變”)。 其中B歷程表明此反應采用的條件為_(填字母)。 A.升高溫度B.增大反應物的濃度C.降低溫度D.使用催化劑【解析】(1)該鋁熱反應的化學反應方程式為3FeO(s)+2Al(s)Al2O3(s)+3Fe(s),可由-×3得到,故H=H2-H1×3=-1 675.7-(-272.0×3)=-859.7(kJ·mol-1)。鋁熱反應為引發(fā)反應,需消耗大量能量,因此不適合用

9、于工業(yè)煉鐵。(2)結合圖象,反應物的能量低于產(chǎn)物能量,該反應吸熱;升溫平衡向正反應方向移動,反應物的轉化率增大。B歷程活化能降低,表明此反應使用了催化劑。答案:(1)3FeO(s)+2Al(s)Al2O3(s)+3Fe(s)H=-859.7 kJ·mol-1不能該反應為引發(fā)反應,需消耗大量能量,成本較高(2)吸增大D5.(15分)(2019·大連模擬)氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究特點。世紀金榜導學號已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=+206.2 kJ·mol-1CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(

10、g)H=+247.4 kJ·mol-1又知CH4的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1。(1)利用上述已知條件寫出甲烷完全燃燒的熱化學方程式: _。 (2)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法,CH4(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為_。 (3)高溫下H2O可分解生成分子或原子。高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示。圖中A、B表示的物質依次是_,等物質的量的A、H2化學能較低的物質是_。 【解析】(1)由CH4的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1可得甲烷完全燃燒的熱化學方程

11、式為:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ·mol-1。(2)根據(jù)蓋斯定律,由×2-即可得到CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165.0 kJ·mol-1。(3)觀察圖象信息知,高溫時水先分解生成H2、O2,然后兩種單質分子可繼續(xù)分解成氫原子、氧原子,由于氫原子比氧原子多,故A是氫原子,B是氧原子。氫氣分子分解成氫原子時需要吸收能量,故化學能較低的物質是氫氣分子。答案:(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ·mol-1(2)CH4(g)+2H2O

12、(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165.0 kJ·mol-1(3)H、O(或氫原子、氧原子)H2(30分鐘50分)一、選擇題(本題包括3小題,每題6分,共18分)1.(2019·棗陽模擬)BeCl2是有機反應的催化劑。鈹和氯氣反應的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()A.E2是正反應的活化能B.該反應的H<0C.加入催化劑,H減小D.H=E2-E1【解析】選B。E1是正反應活化能,E2是逆反應活化能,A項錯誤;該反應是放熱反應,B項正確;加入催化劑,減小E2和E1,不改變H,C項錯誤;H=E1-E2,D項錯誤。2.(2019·長沙模擬)已知下列熱化學

13、方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)H1=-24.8 kJ·mol-13Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)H2=-47.2 kJ·mol-1Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)H3=+640.5 kJ·mol-1則14 g CO氣體與足量FeO充分反應得到Fe單質和CO2氣體時的反應熱為()A.-109 kJ·mol-1B.-218 kJ·mol-1C.+109 kJ·mol-1D.+218 kJ·mol-1【解析】選A。×3-×

14、2,整理可得:CO(g)+FeO(s)=Fe(s)+CO2(g)H=-218.0 kJ·mol-1,14 g CO氣體還原足量FeO固體得到Fe單質和CO2 氣體時對應的反應熱約為-109 kJ·mol-1, A項符合題意。3.(新題預測)硝酸甘油又叫三硝酸甘油酯,它是一種黃色的油狀透明液體,這種液體可因震動而爆炸,屬化學危險品。在醫(yī)藥領域,它被稀釋后制成0.3%硝酸甘油含片或氣霧劑等,在臨床主要用于緩解心絞痛。已知下列反應可用于制備硝化甘油C3H5(ONO2)3,其熱化學方程式為:6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(ONO2)3(l)H12H2

15、(g)+O2(g)2H2O(g)H2C(s)+O2(g)CO2(g)H3H2O(g)H2O(l)H4則反應4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的H為()A.12H3+5H2-2H1+10H4B.2H1-5H2-12H3+10H4C.12H3-5H2-2H1+10H4D.H1-5H2-12H3+10H4【解析】選A。根據(jù)蓋斯定律,將所給熱化學方程式中的C(s)、H2O(g)、H2(g)消去,2C3H5(ONO2)3(l)5H2(g)+3N2(g)+3O2(g)+6CO2(g)H=6H3-H1;2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=H2+2

16、H4;所以4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的H為12H3+5H2-2H1+10H4,答案選A?！炯庸逃柧殹?2019·天津和平區(qū)模擬)已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=a kJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJ·mol-1 HH、OO和OH鍵的鍵能分別為436、496和462 kJ·mol-1,則a為()A.+350B.+130C.-332D.-118【解析】選B。已知C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=a kJ·mol-1&

17、gt;0;2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJ·mol-1;×2-得:2H2O(g)O2(g)+2H2(g)H=(2a+220) kJ·mol-1>0,即4×462-496-2×436=2a+220,解得a=+130,答案選B。二、非選擇題(本題包括2小題,共32分)4.(16分)(1)用CaSO4代替O2與燃料CO反應,既可提高燃燒效率,又能得到高純CO2,是一種高效、清潔、經(jīng)濟的新型燃燒技術。反應為主反應,反應和為副反應。世紀金榜導學號14CaSO4(s)+CO(g)14CaS(s)+CO2(g)H1=-47.3 kJ

18、·mol-1CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)H2=+210.5 kJ·mol-1CO(g)12C(s)+12CO2(g)H3=-86.2 kJ·mol-1反應2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的H=_(用H1、H2和H3表示)。 (2)已知:25 、101 kPa時,Mn(s)+O2(g)MnO2(s)H=-520 kJ·mol-1S(s)+O2(g)SO2(g)H=-297 kJ·mol-1Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4

19、(s)H=-1 065 kJ·mol-1SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是_。 (3)捕碳技術(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應:反應:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反應:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反應:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3H3與H1、H2之間的關系是H3=_。 (4)已知:溫度過高時,WO2(s)轉

20、變?yōu)閃O2(g):WO2(s)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)H=+66.0 kJ·mol-1WO2(g)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)H=-137.9 kJ·mol-1則WO2(s)WO2(g)的H=_。 【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律,由×4+×2得2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)H=4H1+H2+2H3。(2)將已知3個熱化學方程式依次編號為,根據(jù)蓋斯定律由-得MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)H=-1 065 kJ·mol-1+520 kJ&

21、#183;mol-1+297 kJ·mol-1=-248 kJ·mol-1。(3)根據(jù)題中三個反應,反應=反應×2-反應,因此H3=2H2-H1。(4)根據(jù)題意由-可得WO2(s)WO2(g)H=+203.9 kJ·mol-1。答案:(1)4H1+H2+2H3(2)MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)H=-248 kJ·mol-1(3)2H2-H1(4)+203.9 kJ·mol-15.(16分)(2019·成都模擬)(1)已知C(s,石墨)C(s,金剛石)H>0,則穩(wěn)定性:金剛石_石墨(填“>”或“&l

22、t;”)。 (2)已知:2C(s)+2O2(g)2CO2(g)H12C(s)+O2(g)2CO(g)H2則H1_H2(填“>”或“<”)。 (3)“嫦娥五號”預計在海南文昌發(fā)射中心發(fā)射,火箭的第一、二級發(fā)動機中,所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼來制備。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化劑,二者反應生成氮氣和氣態(tài)水。已知:N2(g)+2O2(g)N2O4(g)H=+10.7 kJ·mol-1N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-543 kJ·mol-1寫出氣態(tài)肼和N2O4反應的熱化學方程式: _。

23、60;(4)25 、101 kPa時,14 g CO在足量的O2中充分燃燒,放出141.3 kJ熱量,則CO的燃燒熱為H=_。 (5)0.50 L 2.00 mol·L-1 H2SO4溶液與2.10 L 1.00 mol·L-1 KOH溶液完全反應,放出114.6 kJ熱量,該反應的中和熱H=_。 (6)已知拆開1 mol HH鍵、1 mol NH鍵、1 mol NN鍵分別需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,則N2與H2反應生成NH3的熱化學方程式是_。 【解析】(1)已知C(s,石墨)C(s,金剛石)H>0,說明該反應

24、是吸熱反應,因此石墨的總能量低于金剛石的總能量,而能量越低,物質越穩(wěn)定,故穩(wěn)定性:金剛石<石墨。(2)H1表示碳完全燃燒的反應熱,H2表示碳不完全燃燒的反應熱,碳完全燃燒放熱多,且放熱越多H越小。因此,H1<H2。(3)根據(jù)蓋斯定律,由2×-得:2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=2×(-543 kJ·mol-1)-(+10.7 kJ·mol-1)=-1 096.7 kJ·mol-1。(4)25 、101 kPa時,14 g CO在足量的O2中充分燃燒,放出141.3 kJ的熱量,則1 mol CO(即2

25、8 g CO)完全燃燒放出的熱量是141.3 kJ×2=282.6 kJ,即CO的燃燒熱H=-282.6 kJ·mol-1。(5)n(H2SO4)=0.50 L×2.00 mol·L-1=1 mol,n(KOH)=2.10 L×1.00 mol·L-1=2.10 mol,二者反應時,KOH過量,1 mol H2SO4完全反應生成2 mol H2O(l),放出114.6 kJ熱量,故稀硫酸與KOH溶液反應生成1 mol H2O(l)放出的熱量為12×114.6 kJ=57.3 kJ,故該反應的中和熱H=-57.3 kJ

26、3;mol-1。(6)N2與H2反應生成NH3的熱化學方程式可表示為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=E(NN)+3E(HH)-2×3E(NH)=946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1。答案:(1)<(2)<(3)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=-1 096.7 kJ·mol-1(4)-282.6 kJ·mol-1(5)-57.3 kJ·mol-1(6)N2(g)+3H2(

27、g)2NH3(g)H=-92 kJ·mol-1【加固訓練】能源危機當前是一個全球性問題,“開源節(jié)流”是應對能源危機的重要舉措。(1)下列做法有助于能源“開源節(jié)流”的是_(填字母)。 a.大力發(fā)展農(nóng)村沼氣,將廢棄的秸稈轉化為清潔高效的能源b.大力開采煤、石油和天然氣以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的能源需求c.開發(fā)太陽能、水能、風能、地熱能等新能源、減少使用煤、石油等化石燃料d.減少資源消耗,增加資源的重復使用、資源的循環(huán)再生(2)金剛石和石墨均為碳的同素異形體,它們在氧氣不足時燃燒生成一氧化碳,在氧氣充足時充分燃燒生成二氧化碳,反應中放出的熱量如圖所示。在通常狀況下,金剛石和石墨相比較,_(填“金剛石”或“石墨”)更穩(wěn)定,石墨的燃燒熱為_。 12 g石墨在一定量空氣中燃燒,生成氣體36 g,該過程放出的熱量為_ kJ。 (3)已知:N2、O2分子中化學鍵的鍵能分別是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1。N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+180.0 kJ·mol-1。NO分子中化學鍵的鍵能為_ k