2023屆高考化學人教版一輪復習測評-(十七)　化學能與熱能

化學能與熱能一、選擇題(本題包括8個小題，每小題只有一個選項符合題意)1．(2021·無錫模擬)以太陽能為熱源分解Fe3O4，經(jīng)熱化學鐵氧化合物循環(huán)分解水制H2的過程如圖所示。下列敘述不正確的是()A.過程Ⅰ中的能量轉(zhuǎn)化形式是太陽能→化學能B.過程Ⅰ中每消耗116gFe3O4轉(zhuǎn)移2mol電子C.過程Ⅱ的化學方程式為3FeO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe3O4＋H2↑D.鐵氧化合物循環(huán)制H2具有節(jié)約能源、產(chǎn)物易分離等優(yōu)點【詳解】B過程Ⅰ中Fe3O4轉(zhuǎn)化為O2和FeO，每消耗116gFe3O4(即0.5mol)，鐵元素的化合價由＋3價→＋2價，故轉(zhuǎn)移1mol電子，B錯誤。2．根據(jù)下圖所得判斷正確的是()已知：H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1A.圖1反應為吸熱反應B.圖1反應使用催化劑時，會改變其ΔHC.圖2中若H2O的狀態(tài)為液態(tài)，則能量變化曲線可能為①D.圖2中反應為CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ·mol－1【詳解】D由圖1曲線變化可知，反應物的總能量比生成物的總能量高，故該反應為放熱反應，A項錯誤；催化劑只能改變化學反應速率，不能改變反應的焓變，B項錯誤；結合圖1和圖2可得出熱化學方程式：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ·mol－1，D項正確；由已知信息及D項分析中的熱化學方程式，結合蓋斯定律可得：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(l)ΔH＝－3kJ·mol－1，該反應為放熱反應，而圖2中的曲線①表示的是吸熱反應，C項錯誤。3．25℃、101kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的中和熱為57.3kJ·mol－1，辛烷的燃燒熱為5518kJ·mol－1。下列熱化學方程式書寫正確的是()A.2H＋(aq)＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)=BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1B.KOH(aq)＋eq\f(1,2)H2SO4(aq)=eq\f(1,2)K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1C.C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－5518kJ·mol－1D.2C8H18(g)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1【詳解】BA項，所列熱化學方程式中有兩個錯誤，一是中和熱是指反應生成1molH2O(l)時的反應熱，二是當有BaSO4沉淀生成時，反應放出的熱量會增加，生成1molH2O(l)時放出的熱量大于57.3kJ，錯誤；C項，燃燒熱是指1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，產(chǎn)物中的水應為液態(tài)，錯誤；D項，當2mol辛烷完全燃燒時，產(chǎn)生的熱量為11036kJ，且辛烷應為液態(tài)，錯誤。4．(2020·北京高考)依據(jù)圖示關系，下列說法不正確的是()A.石墨燃燒是放熱反應B.1molC(石墨)和1molCO分別在足量O2中燃燒，全部轉(zhuǎn)化為CO2，前者放熱多C.C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2D.化學反應的ΔH，只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應途徑無關【詳解】C所有的燃燒都是放熱反應，根據(jù)圖示，C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，ΔH1<0，則石墨燃燒是放熱反應，故A正確；根據(jù)圖示，C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1，根據(jù)反應可知都是放熱反應，1molC(石墨)和1molCO分別在足量O2中燃燒，全部轉(zhuǎn)化為CO2，1molC(石墨)放熱多，故B正確；根據(jù)B項分析，①C(石墨)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1，②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，①－②×2可得：C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH＝ΔH1－2ΔH2，故C錯誤；根據(jù)蓋斯定律可知，化學反應的焓變只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應途徑無關，故D正確。5．已知：H2O(g)=H2O(l)ΔH1C6H12O6(g)=C6H12O6(s)ΔH2C6H12O6(s)＋6O2(g)=6H2O(g)＋6CO2(g)ΔH3C6H12O6(g)＋6O2(g)=6H2O(l)＋6CO2(g)ΔH4下列說法正確的是()A.ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<ΔH4B.6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0C.－6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0D.－6ΔH1＋ΔH2－ΔH3＋ΔH4＝0【詳解】B把題給熱化學方程式依次編號為①、②、③、④，由氣體轉(zhuǎn)化為液體或固體時釋放能量知，ΔH1<0，ΔH2<0，由③－④得：C6H12O6(s)＋6H2O(l)=C6H12O6(g)＋6H2O(g)ΔH＝ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1，因ΔH1<0，ΔH2<0，則ΔH>0，可得ΔH3>ΔH4，A項錯誤；由ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1可知，6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0，B項正確，C、D項錯誤。6．下列描述中，正確的是()A.由CH3CH2OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1，可知乙醇的燃燒熱為1366.8kJ·mol－1B.已知：C(金剛石，s)=C(石墨，s)ΔH<0，則金剛石比石墨穩(wěn)定C.已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180kJ·mol－12CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1則2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746kJ·mol－1D.OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，故1molHNO3與1molNH3·H2O完全反應，放出的熱量一定為57.3kJ·mol－1【詳解】C表示燃燒熱時燃燒產(chǎn)物應該是穩(wěn)定氧化物，水應為液態(tài)，故A錯誤；能量越低越穩(wěn)定，石墨比金剛石穩(wěn)定，故B錯誤；①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1，依據(jù)蓋斯定律計算②－①得到2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746kJ·mol－1，故C正確；NH3·H2O是弱電解質(zhì)，電離時要吸熱，反應中放出的熱量小于57.3kJ，故D錯誤。7．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出廢舊印刷電路板上的銅。已知：Cu(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39kJ·mol－12H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.84kJ·mol－1在H2SO4溶液中，Cu與H2O2反應生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反應熱ΔH等于()A.－319.68kJ·mol－1 B．－417.91kJ·mol－1C.－448.46kJ·mol－1 D．＋546.69kJ·mol－1【詳解】A①Cu(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH＝＋64.39kJ·mol－1②2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－196.46kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.84kJ·mol－1根據(jù)蓋斯定律，將①＋eq\f(1,2)×②＋③，整理可得：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－319.68kJ·mol－1，故合理選項是A。8．肼(N2H4)在不同條件下分解產(chǎn)物不同，200℃時在Cu表面分解的機理如圖1。已知200℃時：反應Ⅰ：3N2H4(g)=N2(g)＋4NH3(g)ΔH1＝－32.9kJ·mol－1反應Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)=2NH3(g)ΔH2＝－41.8kJ·mol－1下列說法不正確的是()A.圖1所示過程①是放熱反應、②是吸熱反應B.反應Ⅱ的能量過程示意圖如圖2所示C.斷開3molN2H4(g)中的化學鍵吸收的能量大于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化學鍵釋放的能量D.200℃時，肼分解生成氮氣和氫氣的熱化學方程式為N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝＋50.7kJ·mol－1【詳解】C圖1所示過程①發(fā)生的反應是Ⅰ，為放熱反應，過程②是NH3(g)的分解反應，是吸熱反應，A正確；反應Ⅱ是放熱反應，圖2所示的能量過程示意圖正確，B正確；由于反應Ⅰ為放熱反應，因此，斷開3molN2H4(g)中的化學鍵吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化學鍵釋放的能量，C錯誤；根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ－2×Ⅱ得，N2H4(g)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝＋50.7kJ·mol－1，D正確。二、非選擇題(本題包括3個小題)9．(2021·河北高考·節(jié)選)當今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達峰、碳中和的時間節(jié)點，因此，研發(fā)二氧化碳利用技術、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。(1)大氣中的二氧化碳主要來自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時，相關物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5則25℃時H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學方程式為________________________________________________________________________。(2)在電解質(zhì)水溶液中，三種不同催化劑(a、b、c)上CO2電還原為CO的反應進程中(H＋電還原為H2的反應可同時發(fā)生)，相對能量變化如圖。由此判斷，CO2電還原為CO從易到難的順序為____________(用a、b、c字母排序)?！驹斀狻?1)由題給燃燒熱數(shù)據(jù)可得，①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，③C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=6CO2(g)＋3H2O(l)ΔH3＝－3267.5kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，目標方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8kJ·mol－1)×3＋(－393.5kJ·mol－1)×6－(－3267.5kJ·mol－1)＝＋49.1kJ·mol－1，故H2(g)與C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學方程式為3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1。(2)最大能壘越小，反應越容易發(fā)生，結合題圖(a)知CO2電還原為CO從易到難的順序為cab?！敬鸢浮?1)3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1(2)cab10．(1)已知C(s，石墨)=C(s，金剛石)ΔH>0，則穩(wěn)定性：金剛石________(填“>”或“<”)石墨。(2)已知：2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)ΔH12C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2則ΔH1________(填“>”或“<”)ΔH2。(3)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：①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g)ΔH＝＋10.7kJ·mol－1②N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－543kJ·mol－1寫出氣態(tài)肼和N2O4反應的熱化學方程式：_________________________________________________________________________________________________________。(4)25℃、101kPa時，14gCO在足量的O2中充分燃燒，放出141.3kJ熱量，則CO的燃燒熱為ΔH＝________。(5)0.50L2.00mol·L－1H2SO4溶液與2.10L1.00mol·L－1KOH溶液完全反應，放出114.6kJ熱量，該反應的中和熱ΔH＝________。(6)已知拆開1molH—H鍵、1molN—H鍵、1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則N2與H2反應生成NH3的熱化學方程式是___________________________________________________________________________________________________?！驹斀狻?1)已知C(s，石墨)=C(s，金剛石)ΔH>0，說明該反應是吸熱反應，因此石墨的總能量低于金剛石的總能量，而能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定，故穩(wěn)定性：金剛石<石墨。(2)ΔH1表示碳完全燃燒的反應熱，ΔH2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ΔH越小。因此，ΔH1<ΔH2。(3)根據(jù)蓋斯定律，由2×②－①得：2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝2×(－543kJ·mol－1)－(＋10.7kJ·mol－1)＝－1096.7kJ·mol－1。(4)25℃、101kPa時，14gCO在足量的O2中充分燃燒，放出141.3kJ的熱量，則1molCO(即28gCO)完全燃燒放出的熱量是141.3kJ×2＝282.6kJ，即CO的燃燒熱ΔH＝－282.6kJ·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)ΔH＝E(N≡N)＋3E(H—H)－2×3E(N—H)＝946kJ·mol－1＋3×436kJ·mol－1－6×391kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1?！敬鸢浮?1)<(2)<(3)2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1096.7kJ·mol－1(4)－282.6kJ·mol－1(5)－57.3kJ·mol－1(6)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－111．(2022·三明模擬)(1)以CO2和NH3為原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應可表示如下：反應Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)ΔH1反應Ⅱ：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH2＝＋72.49kJ·mol－1總反應：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－86.98kJ·mol－1則反應Ⅰ的ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)氫氣可將CO2還原為甲烷，反應為CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)。ShyamKattel等結合實驗與計算機模擬結果，研究了在Pt/SiO2催化劑表面上CO2與H2的反應歷程，前三步歷程如圖所示，其中吸附在Pt/SiO2催化劑表面用“·”標注，Ts表示過渡態(tài)。物質(zhì)吸附在催化