化学能与热能专题训练.docx

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化学能与热能专题训练

化学能与热能

时间：

45分钟　分值：

100分

一、选择题（每小题5分，共50分）

1．（2013·杭州模拟）下列说法不正确的是（　　）

A．化学变化过程是原子的重新组合过程

B．根据化学反应中的能量变化情况，化学反应可分为吸热反应和放热反应

C．化学反应中的能量变化多少与其反应物用量有关

D．化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的

解析　从反应物、生成物的组成可推知化学变化过程是原子的重新组合过程，A正确；化学反应不是吸热就是放热，没有无能量变化的反应，B正确；化学反应中的能量变化多少与反应物用量有关，C正确；化学反应中的能量变化通常以热能形式表现出来，还有的以光能、电能等形式表现出来，D不正确。

答案　D

2．（2013·临沂模拟）下列说法正确的是（　　）

A．热化学方程式中，如果没有注明温度和压强，则表示反应热是在标准状况下测得的

B．升高温度或加入催化剂，可以改变化学反应的反应热

C．据能量守恒定律，反应物的总能量一定等于生成物的总能量

D．物质发生化学变化一定伴随着能量变化

解析　反应热应该是在常温常压下测定的，A不正确；加入催化剂不能改变化学反应的反应热，B不正确；任何化学反应都伴随着能量的变化，因此反应物的总能量一定不等于生成物的总能量，C不正确，D正确。

答案　D

3．（2012·全国）反应A＋B―→C（ΔH<0）分两步进行：

①A＋B―→X（ΔH>0），②X―→C（ΔH<0）。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

解析　因总反应为放热反应，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，所以反应②放出的热量比反应①吸收的热量多。

A项，图中反应①为放热反应，反应②为吸热反应，且总反应为吸热反应，错误；B项，图中反应①和反应②均为吸热反应，错误；C项，图中反应①和反应②均为放热反应，错误。

答案　D

4．（2013·北京卷）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是（　　）

A

B

C

D

硅太阳能电池

锂离子电池

太阳能集热器

燃气灶

解析　硅太阳能电池工作时将光能转化为电能，A项错误；锂离子电池是化学电池，工作时将化学能转化为电能，B项错误；太阳能集热器工作时将光能转化为热能，C项错误；燃气灶工作时将化学能转化为热能，D项正确。

答案　D

5．（2013·淮安一调）下列有关能量的判断或表示方法正确的是（　　）

A．由C（s，石墨）===C（s，金刚石）　ΔH＝＋1.9kJ·mol－1，可知：

石墨比金刚石更稳定

B．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量更多

C．由H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，可知：

含1molCH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3kJ

D．2gH2完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1

解析　A项中的反应是吸热反应，生成物金刚石的能量较高，能量高的物质不稳定；B项中等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧均生成二氧化硫气体，前者反应物能量高，放出的热量更多；C项中CH3COOH电离时吸热，故最终放出的热量小于57.3kJ；D项中氢气燃烧的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1。

答案　A

6．（2013·南昌调研）已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下：

①C2H2（g）＋5/2O2（g）―→2CO2（g）＋H2O（l）　ΔH＝－1300kJ/mol

②C6H6（g）＋15/2O2（g）―→6CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－3295kJ/mol

下列说法正确的是（　　）

A．1molC2H2（g）完全燃烧生成气态水时放热大于1300kJ

B．1molC6H6（l）完全燃烧生成液态水时放热大于3295kJ

C．相同条件下，等质量的C2H2（g）与C6H6（g）完全燃烧，C6H6（g）放热更多

D．C2H2（g）三聚生成C6H6（g）的过程属于放热反应

解析　液态水生成气态水要吸热，则A中放热应小于1300kJ，错误；液态苯的能量比气态苯的能量低，则B中放出热量应小于3295kJ，B项错误；通过计算可知等质量的两者完全燃烧时乙炔放热多，C项错误；根据盖斯定律，由3×①－②得：

3C2H2（g）===C6H6（g）　ΔH＝－605kJ·mol－1，D项正确。

答案　D

7．（2013·郑州一中月考）下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（　　）

A．已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量

B．已知C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH>0，则金刚石比石墨稳定

C．已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3kJ

D．已知2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g）　ΔH1,2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH2，则ΔH1<ΔH2

解析　A项说明2molSO2和1molO2的总能量比2molSO3的能量高，但不能说SO2的能量高于SO3的能量，A不正确；石墨转化为金刚石吸收能量，则金刚石的能量高于石墨，能量越高越不稳定，B不正确；酸碱中和反应的热效应不仅与生成H2O的物质的量有关，还与酸、碱的浓度及强弱有关，C不正确；碳完全燃烧比不完全燃烧放出的能量多，但比较ΔH时应带符号比较，故ΔH1<ΔH2，D正确。

答案　D

8．（2013·安庆联考）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

已知CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－574kJ·mol－1，CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－1160kJ·mol－1。

若在标准状况下4.48LCH4恰好能将一定量NO2还原成N2和H2O（g），则整个过程中放出的热量为（　　）

A．114.8kJB．232kJ

C．368.8kJD．173.4kJ

解析　由盖斯定律知：

CH4还原NO2生成N2和H2O（g）的热化学方程式为CH4（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－867kJ·mol－1，所以0.2molCH4参加反应，放出的热量为173.4kJ。

答案　D

9．（2013·长春模拟）25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol－1，辛烷的燃烧热为5518kJ·mol－1。

下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2H＋（aq）＋SO

（aq）＋Ba2＋（aq）＋2OH－（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

B．KOH（aq）＋1/2H2SO4（aq）===1/2K2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

C．C8H18（l）＋25/2O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（g）　ΔH＝－5518kJ·mol－1

D．2C8H18（g）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）　ΔH＝－5518kJ·mol－1

解析　中和热是指一定条件下，稀溶液中酸和碱反应生成1mol水时放出的热量，选项A错误，B正确；燃烧热是指在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，水的稳定状态是液态，选项C、D错误。

答案　B

10．（2013·福建卷）某科学家利用二氧化铈（CeO2）在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。

其过程如下：

mCeO2

（m－x）CeO2·xCe＋xO2

（m－x）CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2

mCeO2＋xH2＋xCO

下列说法不正确的是（　　）

A．该过程中CeO2没有消耗

B．该过程实现了太阳能向化学能的转化

C．右图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO

＋2H2O

解析　由①、②两个反应可知，CeO2在反应前后没有变化，没有消耗，A项正确；由题给反应可知该过程实现了太阳能向化学能的转化，B项正确；由能量图可知，ΔH1＝－（ΔH2＋ΔH3），C项错误；书写电池电极反应式时，要注意电解质溶液的影响，碱性条件下生成的CO2会与OH－反应生成CO

，D项正确。

答案　C

二、填空题（共50分）

11．（10分）（2013·太原质检）已知某反应A（g）＋B（g）C（g）＋D（g），反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

（1）该反应是________反应（填“吸热”或“放热”），该反应的ΔH＝________kJ·mol－1（用含E1、E2的代数式表示），1mol气体A和1mol气体B具有的总能量比1mol气体C和1mol气体D具有的总能量________（填“一定高”、“一定低”或“高低不一定”）。

（2）若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，则E1和E2的变化是：

E1________，E2________，ΔH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

解析　

（1）从图象中看出反应物的能量低，产物的能量高，该反应一定为吸热反应。

E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，E1与E2的差值就是该反应的焓变。

（2）催化剂能通过降低化学反应的活化能来加快化学反应速率，对于可逆反应，催化剂能同时降低正反应和逆反应的活化能，但反应的焓变不会变化。

答案　

（1）吸热　E1－E2　一定低

（2）减小　减小　不变

12．（9分）（2013·东北三省四市联考）

（1）25℃、101kPa时，1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态水，放出22.68kJ热量，则该反应的热化学方程式为________________________________________。

（2）0.3mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在O2中燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5kJ热量，则该反应的热化学方程式为_____________

___________________________________________________________。

（3）肼（N2H4）是一种高效清洁的火箭燃料。

0.25molN2H4（g）完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5kJ热量，则肼燃烧的热化学方程式为______

_______________________________________________________________________________________________________________________________。

解析　（3）先写出肼燃烧的化学方程式：

N2H4＋O2===N2＋2H2O，据0.25molN2H4（g）完全燃烧生成N2和H2O（g），放出热量133.5kJ，则1molN2H4完全燃烧放出的热量为534kJ。

答案　

（1）CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－725.76kJ·mol－1

（2）B2H6（g）＋3O2（g）===B2O3（s）＋3H2O（l）　ΔH＝－2165kJ·mol－1

（3）N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－534kJ·mol－1

13．（15分）①CaCO3（s）===CaO＋CO2（g）　ΔH＝177.7kJ

②C（s）＋H2O（s）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝－131.3kJ/mol

③

H2SO4（l）＋NaOH（l）===

Na2SO4（l）＋H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ/mol

④C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ/mol

⑤CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283kJ/mol

⑥HNO3（aq）＋NaOH（aq）===NaNO3（aq）＋H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ/mol

⑦2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－517.6kJ/mol

（1）上述热化学方程式中，不正确的有________，不正确的理由分别是_______________________________________________________________。

（2）根据上述信息，写出C转化为CO的热化学方程式_____________。

（3）上述反应中，表示燃烧热的热化学方程式有________________；表示中和热的热化学方程式有________________________。

答案　

（1）①②③

①CaO没标状态，ΔH＝＋177.7kJ/mol；

②H2O的状态应为“g”；

③H2SO4、NaOH和Na2SO4的状态不是“l”应为“aq”

（2）C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－110.5kJ/mol

（3）④⑤　⑥

14．（16分）1918年，Lewis提出反应速率的碰撞理论：

反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件，但并不是每次碰撞都能引起反应，只有少数碰撞才能发生化学反应。

能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。

（1）图①是HI分解反应中HI分子之间的几种碰撞示意图，其中属于有效碰撞的是________（选填“A”、“B”或“C”）。

（2）20世纪30年代Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：

化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。

图②是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：

________________________________________________________

______________________________________________________________。

（3）过渡态理论认为，催化剂改变反应速率的原因是改变了反应的途径，对大多数反应而言主要是通过改变过渡态而导致有效碰撞所需要的能量发生变化。

请在图②中作出NO2和CO反应时使用催化剂而使反应速率加快的能量变化示意图。

（4）进一步研究表明，化学反应的能量变化（ΔH）与反应物和生成物的键能有关。

键能可以简单地理解为断开1mol化学键所需吸收的能量，下表是部分化学键的键能数据：

化学键

P—P

P—O

O===O

P===O

键能/kJ·mol－1

197

360

499

x

已知白磷的燃烧热为2378.0kJ/mol，白磷完全燃烧的产物结构如图③所示，则上表中x＝________。

解析　

（1）有效碰撞是发生化学反应的碰撞，即有新物质生成的碰撞，显然选C项。

（2）当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，反之吸热，注意热化学方程式必须标明反应物和生成物的状态。

（3）催化剂主要使有效碰撞的能量降低，使反应的门槛降低，即过渡态时的能量较低。

（4）P4＋5O2===P4O10，燃烧热为（4x＋12×360）－（6×197＋5×499）＝2378.0，求得x＝433.75kJ/mol。

答案　

（1）C

（2）NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g）　

ΔH＝－234kJ/mol

（3）下图虚线所示

（4）433.75