2023屆高考化學(xué)人教版一輪復(fù)習(xí)測評(píng)-(十七)　化學(xué)能與熱能

化學(xué)能與熱能一、選擇題(本題包括8個(gè)小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)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(xué)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(xué)能B.過程Ⅰ中每消耗116gFe3O4轉(zhuǎn)移2mol電子C.過程Ⅱ的化學(xué)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(diǎn)【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(jià)由＋3價(jià)→＋2價(jià)，故轉(zhuǎn)移1mol電子，B錯(cuò)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(yīng)為吸熱反應(yīng)B.圖1反應(yīng)使用催化劑時(shí)，會(huì)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(yīng)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(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)的焓變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合圖1和圖2可得出熱化學(xué)方程式：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ·mol－1，D項(xiàng)正確；由已知信息及D項(xiàng)分析中的熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律可得：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(l)ΔH＝－3kJ·mol－1，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，而圖2中的曲線①表示的是吸熱反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。3．25℃、101kPa時(shí)，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為57.3kJ·mol－1，辛烷的燃燒熱為5518kJ·mol－1。下列熱化學(xué)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(xiàng)，所列熱化學(xué)方程式中有兩個(gè)錯(cuò)誤，一是中和熱是指反應(yīng)生成1molH2O(l)時(shí)的反應(yīng)熱，二是當(dāng)有BaSO4沉淀生成時(shí)，反應(yīng)放出的熱量會(huì)增加，生成1molH2O(l)時(shí)放出的熱量大于57.3kJ，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，燃燒熱是指1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，產(chǎn)物中的水應(yīng)為液態(tài)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)2mol辛烷完全燃燒時(shí)，產(chǎn)生的熱量為11036kJ，且辛烷應(yīng)為液態(tài)，錯(cuò)誤。4．(2020·北京高考)依據(jù)圖示關(guān)系，下列說法不正確的是()A.石墨燃燒是放熱反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的ΔH，只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)【詳解】C所有的燃燒都是放熱反應(yīng)，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(yīng)，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(yīng)可知都是放熱反應(yīng)，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(xiàng)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(cuò)誤；根據(jù)蓋斯定律可知，化學(xué)反應(yīng)的焓變只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)，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(xué)方程式依次編號(hào)為①、②、③、④，由氣體轉(zhuǎn)化為液體或固體時(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤；由ΔH3－ΔH4＝－ΔH2－6ΔH1可知，6ΔH1＋ΔH2＋ΔH3－ΔH4＝0，B項(xiàng)正確，C、D項(xiàng)錯(cuò)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(yīng)，放出的熱量一定為57.3kJ·mol－1【詳解】C表示燃燒熱時(shí)燃燒產(chǎn)物應(yīng)該是穩(wěn)定氧化物，水應(yīng)為液態(tài)，故A錯(cuò)誤；能量越低越穩(wěn)定，石墨比金剛石穩(wěn)定，故B錯(cuò)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(jì)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(shí)要吸熱，反應(yīng)中放出的熱量小于57.3kJ，故D錯(cuò)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(yīng)生成Cu2＋(aq)和H2O(l)的反應(yīng)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(xiàng)是A。8．肼(N2H4)在不同條件下分解產(chǎn)物不同，200℃時(shí)在Cu表面分解的機(jī)理如圖1。已知200℃時(shí)：反應(yīng)Ⅰ：3N2H4(g)=N2(g)＋4NH3(g)ΔH1＝－32.9kJ·mol－1反應(yīng)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(yīng)、②是吸熱反應(yīng)B.反應(yīng)Ⅱ的能量過程示意圖如圖2所示C.斷開3molN2H4(g)中的化學(xué)鍵吸收的能量大于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化學(xué)鍵釋放的能量D.200℃時(shí)，肼分解生成氮?dú)夂蜌錃獾臒峄瘜W(xué)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(yīng)是Ⅰ，為放熱反應(yīng)，過程②是NH3(g)的分解反應(yīng)，是吸熱反應(yīng)，A正確；反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng)，圖2所示的能量過程示意圖正確，B正確；由于反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，因此，斷開3molN2H4(g)中的化學(xué)鍵吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化學(xué)鍵釋放的能量，C錯(cuò)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(gè)小題)9．(2021·河北高考·節(jié)選)當(dāng)今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，因此，研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。(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(shí)，相關(guān)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(shí)H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)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(yīng)進(jìn)程中(H＋電還原為H2的反應(yīng)可同時(shí)發(fā)生)，相對(duì)能量變化如圖。由此判斷，CO2電還原為CO從易到難的順序?yàn)開___________(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(biāo)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(xué)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(yīng)越容易發(fā)生，結(jié)合題圖(a)知CO2電還原為CO從易到難的順序?yàn)閏ab。【答案】(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(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(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(yīng)的熱化學(xué)方程式：_________________________________________________________________________________________________________。(4)25℃、101kPa時(shí)，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(yīng)，放出114.6kJ熱量，該反應(yīng)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(yīng)生成NH3的熱化學(xué)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(yīng)是吸熱反應(yīng)，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(yīng)熱，ΔH2表示碳不完全燃燒的反應(yīng)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(shí)，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(yīng)生成NH3的熱化學(xué)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(yīng)可表示如下：反應(yīng)Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)ΔH1反應(yīng)Ⅱ：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH2＝＋72.49kJ·mol－1總反應(yīng)：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－86.98kJ·mol－1則反應(yīng)Ⅰ的ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)氫氣可將CO2還原為甲烷，反應(yīng)為CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)。ShyamKattel等結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了在Pt/SiO2催化劑表面上CO2與H2的反應(yīng)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(biāo)注，Ts表示過渡態(tài)。物質(zhì)吸附在催化