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1、2022年高考化學二輪復習 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第五講 化學能與熱能強化訓練
1.下列設備工作時,將化學能轉化為熱能的是( )
A
B
C
D
硅太陽能電池
鋰離子電池
太陽能集熱器
燃氣灶
2.(xx·山西太原二模)反應A+B―→C分兩步進行:①A+B―→X,②X―→C,反應過程中能量變化如圖所示,E1表示反應A+B―→X的活化能。下列有關敘述正確的是( )
A.E2表示反應X―→C的活化能
B.X是反應A+B―→C的催化劑
C.反應A+B―→C的ΔH<0
D.加入催化劑可改變反應A+B―→C的焓變
解析:選C。
2、反應X―→C的活化能小于E2,A錯誤;由①②可知,X是反應A+B―→C的中間產物,B錯誤;反應物A和B的總能量大于生成物C的總能量,所以反應A+B―→C是放熱反應,即ΔH<0,C正確;加入催化劑可以改變反應的活化能,但反應物和生成物具有的總能量不變,則反應的焓變不改變,D錯誤。
3.H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應:H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH=-a kJ·mol-1。
已知:
下列說法不正確的是( )
A.反應物的總能量高于生成物的總能量
B.斷開1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵所需能量大于斷開2 mol H—I鍵所需能量
C.斷開2 mol H—I鍵所
3、需能量約為(c+b+a) kJ
D.向密閉容器中加入2 mol H2和2 mol I2,充分反應后放出的熱量小于2a kJ
解析:選B。該反應的ΔH<0,為放熱反應,故反應物的總能量高于生成物的總能量,A項正確;該反應為放熱反應,則斷開1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵所需的能量小于斷開2 mol H—I鍵所需的能量,B項錯誤;ΔH=E(H—H)+E(I—I)-2E(H—I)=-a kJ·mol-1,故斷開2 mol H—I鍵所需的能量約為(c+b+a) kJ,C項正確;H2和I2的反應為可逆反應,2 mol H2和2 mol I2不可能完全反應生成2 mol HI,因此放出的熱量
4、小于2a kJ,D項正確。
4.已知H2(g)+Br2(l)===2HBr(g) ΔH=-72 kJ·mol-1,蒸發(fā)1 mol Br2(l)需要吸收的熱量為30 kJ,其他相關數據如表所示。
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 mol 分子中化學鍵斷裂
時需要吸收的能量/kJ
436
a
369
則表中a為( )
A.404 B.260
C.230 D.200
解析:選D。本題主要考查鍵能與反應熱的關系。由已知得:Br2(l)===Br2(g) ΔH2HBr(g) ΔHaa
5.在1 200 ℃時,天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下
5、列反應:
H2S(g)+O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1
H2S(g)+O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH2
2H2S(g)+SO2(g)===S2(g)+2H2O(g) ΔH3
2S(g)===S2(g) ΔH4
則ΔH4的正確表達式為( )
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
B.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
D.ΔH4=(ΔH1+ΔH3-3ΔH2)
解析:選D。題中4個熱化學方程式依次編號為①、②、③、④,根據蓋斯定律可知,④=(①+③-3×②),即2S(g)===S2(g) ΔH4
6、=(ΔH1+ΔH3-3ΔH2)。
6.下列各組熱化學方程式的ΔH( )
①S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔHSO2(g) ΔH2H2O(g) ΔH2H2O(l) ΔHCaO(s)+CO2(g) ΔHCa(OH)2(s) ΔH只有①③ B.只有①②
C.只有②③ D.①②③
解析:選D。由固體轉變?yōu)闅怏w需吸收熱量,又由于反應放熱時ΔH
7.(xx·江蘇蘇錫常鎮(zhèn)一調)下列關于反應過程中能量變化的說法,正確的是( )
A.上圖中a、b曲線可分別表示反應CH2===CH2(g)+H2(g)―→CH3CH3(g) ΔH<0,使用和未使用催化劑時,反應過程中的
7、能量變化
B.已知2C(s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2,則ΔH1>ΔH2
C.同溫同壓下,反應H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同
D.在一定條件下,某可逆反應的ΔH=+100 kJ·mol-1,則該反應正反應活化能比逆反應活化能大100 kJ·mol-1
解析:選D。反應物總能量低于生成物總能量,為吸熱反應,ΔH>0,A錯誤;完全燃燒時釋放的能量多,但是ΔH<0,則ΔH1<ΔH2,B錯誤;ΔH的值與反應條件無關,C錯誤;ΔH=+100 kJ·mol-1,說明為吸熱反應,如圖。Ea
8、(正)為正反應活化能,Ea(逆)為逆反應活化能,D正確。
8.運用化學反應原理研究氮、碳、硫等單質及其化合物的反應有重要意義。氨在國民經濟中占有重要地位。合成氨工業(yè)中,合成塔中每產生2 mol NH3,放出 92.4 kJ 熱量。
(1)合成氨反應的熱化學方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若起始時向容器內充入2 mo
9、l N2和6 mol H2,達平衡后放出的熱量為Q,則Q________(填“>”、“<”或“=”)184.8 kJ。
(3)已知:
1 mol N—H鍵斷裂時吸收的能量等于________ kJ。
解析:(1)根據題意直接寫出合成氨反應的熱化學方程式:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
(2)因合成氨反應是可逆反應,2 mol N2和6 mol H2不可能完全轉化生成4 mol NH3,故放出的熱量小于184.8 kJ。
(3)設形成1 mol N—H鍵放出的能量為E,根據題中信息可知,1 mol N2和3 mol H2斷裂化學鍵吸收
10、的總能量為945.8 kJ+3×436 kJ=2 253.8 kJ,則有6×E-2 253.8 kJ=92.4 kJ,所以E≈391 kJ,故1 mol N—H鍵斷裂時吸收的能量為391 kJ。
答案:(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1 (2)< (3)391
9.
(1)圖甲是一定的溫度和壓強下N2和H2反應生成1 mol NH3過程中能量變化示意圖,請寫出工業(yè)合成氨的熱化學方程式:
________________________________________________________________________
(
11、ΔH的數值用含字母Q1、Q2的代數式表示)。
(2)飲用水中的NO主要來自于NH。已知在微生物的作用下,NH經過兩步反應被氧化成NO。兩步反應的能量變化示意圖如圖乙所示:
乙
1 mol NH全部被氧化成NO的熱化學方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)注意圖甲是表示生成1 mol NH3過程中能量變化且該反
12、應是放熱反應。(2)首先寫出NH(aq)+2O2(g)===NO(aq)+2H+(aq)+H2O(l),然后依據圖像寫出①NH(aq)+O2(g)===NO(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH1=-273 kJ·mol-1、②NO(aq)+O2(g)===NO(aq) ΔH2=-73 kJ·mol-1,則由①+②即得所求熱化學方程式。
答案:(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-2(Q2-Q1) kJ·mol-1
(2)NH(aq)+2O2(g)===NO(aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ·mol-1
10.(1)已知關于鐵的氧化物存在
13、下列三個熱化學方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)
ΔH=-24.8 kJ/mol?、?
Fe2O3(s)+CO(g)===Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH=-15.73 kJ/mol?、?
Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g)
ΔH=+640.4 kJ/mol?、?
則CO還原FeO的熱化學方程式為CO(g)+FeO(s)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=________kJ/mol。
(2)硫酰氯(SO2Cl2)是重要的化學試劑,可由如下反應制?。?
SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g) ΔH
已
14、知:①SO2(g)+Cl2(g)+SCl2(g) 2SOCl2(g)
ΔH1=-a kJ/mol
②SO2Cl2(g)+SCl2(g) 2SOCl2(g)
ΔH2=-b kJ/mol
③a>b>0
則ΔH=________kJ/mol(用含a、b的代數式表示)。
解析:(1)由[(①-②)×-③]×即得熱化學方程式CO(g)+FeO(s)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-218 kJ/mol。
(2)根據蓋斯定律,由①式-②式,得SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g) ΔH=-(a-b) kJ/mol。
答案:(1)-218 (2)-(a-b)
11.CH4、H
15、2、C都是優(yōu)質的能源物質,它們燃燒的熱化學方程式為
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5 kJ·mol-1
(1)在深海中存在一種甲烷細菌,它們依靠酶使甲烷與O2作用產生能量而存活,甲烷細菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量________(填“>”、“<”或“=”)890.3 kJ。
(2)甲烷與CO2可用于合成合成氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2=
16、==2CO+2H2,1 g CH4完全反應可釋放15.46 kJ的熱量,則:
①下圖能表示該反應過程中能量變化的是________(填字母)。
②若將物質的量均為1 mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中,體系放出的熱量隨時間的變化如圖所示,則CH4的轉化率為________。
(3)C(s)與H2(g)不反應,所以C(s)+2H2(g)===CH4(g)的反應熱無法直接測量,但通過上述反應可求出C(s)+2H2(g)===CH4(g)的反應熱ΔH=________。
(4)目前對于上述三種物質的研究是燃料研究的重點,下列關于上述三種物質的研究方向中可行的是______(填
17、字母)。
A.尋找優(yōu)質催化劑,使CO2與H2O反應生成CH4與O2,并放出熱量
B.尋找優(yōu)質催化劑,在常溫常壓下使CO2分解生成C與O2
C.尋找優(yōu)質催化劑,利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2)
D.將固態(tài)C合成為C60,以C60作為燃料
解析:(1)給定反應的反應熱只取決于反應物和生成物的多少和狀態(tài),與中間過程無關,故甲烷細菌使1 mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量仍等于890.3 kJ。(2)①1 g CH4完全反應釋放15.46 kJ的熱量,則1 mol CH4完全反應放出熱量為247.36 kJ,故D圖符合題意。
②CH4的轉化率=
18、155.8 kJ÷247.36 kJ×100%≈63%。
(3)②+③-①即得C(s)+2H2(g)===CH4(g)
ΔH=-74.8 kJ·mol-1。
(4)已知CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3 kJ·mol-1,則CO2與H2O反應生成CH4與O2的反應吸熱,故A項不正確;使CO2分解生成C與O2的反應為吸熱反應,常溫下不能發(fā)生,故B項不正確;利用太陽能使大氣中的CO2與海底開采的CH4合成合成氣(CO、H2)是合理的,故C項正確;將固態(tài)C合成為C60,以C60作為燃料,是極不經濟合算的,故D項不正確。
答案:(1)= (2)①D ②63%
(3)-74.8 kJ·mol-1 (4)C