2025浙江专版新教材化学高考第一轮基础练--作业22化学能与热能的转化（含答案）

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2025浙江专版新教材化学高考第一轮
作业22化学能与热能的转化
A组　基础达标
1.(2023·湖北卷)2023年5月10日,天舟六号货运飞船成功发射,标志着我国航天事业进入高质量发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是(　　)
A.液氮—液氢 B.液氧—液氢
C.液态NO2—肼 D.液氧—煤油
2.(2023·浙江绍兴阳明中学段考)生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,在大气中寿命可达740年之久。键能是指破坏(或生成)1 mol化学键所需要吸收(或放出)的能量。结合表中信息,下列说法正确的是(　　)
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol-1) 941.7 154.8 283.0
A.过程N2(g)→2N(g)放出能量
B.反应N2(g)+3F2(g) ===2NF3(g)是吸热反应
C.稳定性:F—F键D.NF3吸收能量后,肯定发生化学反应
3.航天员呼吸产生的CO2通过反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)　ΔH,再电解水可实现O2的循环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1 mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓(Δf),最稳定单质的标准生成焓规定为0。已知上述反应式中:Δf(CO2)=-394 kJ·mol-1;
Δf(H2)=0 kJ·mol-1;Δf(C)=0 kJ·mol-1;Δf(H2O)=-242 kJ·mol-1。则ΔH的数值为 (　　)
A.-90 kJ·mol-1 B.-100 kJ·mol-1
C.-120 kJ·mol-1 D.-180 kJ·mol-1
4.(2022·浙江浙南名校第二次联考)已知某化学反应A(g)+BC(g) ===AB(g)+C(g),其反应过程中体系的能量变化如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.该反应的热效应ΔH=E1-E2
B.图中A…B…C过渡态存在是因为使用了催化剂
C.E2为正反应的活化能
D.该反应中,反应物的键能总和等于E1
5.(2023·浙江嘉兴一中高三期中)已知胆矾晶体相关的焓变如下:
下列有关判断正确的是(　　)
A.ΔH1<ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.ΔH2>ΔH3
C.ΔH1+ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH2
D.ΔH1+ΔH2>ΔH3+ΔH4+ΔH5
6.氢卤酸的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.已知HF溶于水放热,则HF的ΔH1<0
B.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的小
C.相同条件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大
D.已知ΔH>0,对于HF和HCl,都有ΔH1+ΔH2>-(ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6)
7.我国科学家通过双功能催化剂催化水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0,此时该反应总熵变记作ΔS。低温即可获得高转化率和高反应速率,反应过程示意图如图:
下列说法不正确的是(　　)
A.ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4
B.ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3+ΔS4
C.状态Ⅲ→状态Ⅳ过程的ΔS3<0,ΔH3<0
D.催化剂的使用使反应放出热量增多,温度升高导致反应速率加快
8.(2023·浙江温州高三一模)标准状态下,1 mol纯物质的相对能量及解离为气态原子时所消耗的能量如下表所示:
物质 O2(g) N2(g) NO(g)
相对能量/(kJ·mol-1) 0 0 x
解离总耗能/kJ 498 946 632
续表　　
物质 C(s,石墨) CH4(g) CO2(g)
相对能量/(kJ·mol-1) 0 -75 -393.5
解离总耗能/kJ 717 1 656 y
下列说法正确的是(　　)
A.x=180
B.逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量均为414 kJ
C.解离1 mol C(s,石墨)中的碳碳键平均耗能为239 kJ
D.根据4NO(g)+CH4(g) ===CO2(g)+2N2(g)+2H2O(g)的ΔH可计算出H—O键能
9.(2023·浙江宁波镇海中学一模)下图是298 K时N2与H2反应过程中能量变化曲线。下列叙述正确的是(　　)
A.该反应的热化学方程式为N2+3H22NH3　ΔH=-92 kJ·mol-1
B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线,加入催化剂,该化学反应的反应热发生改变
C.298 K时、在容积一定的密闭容器中,充入1 mol N2和3 mol H2反应后放出的热量为Q1 kJ,充入2 mol NH3反应后吸收的热量为Q2 kJ,则Q1=Q2=92
D.298 K时、在容积一定的密闭容器中,充入1 mol N2和3 mol H2反应后放出的热量为Q1 kJ,充入2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ,则184>Q2>2Q1
10.参考以下表格中的键能数据,回答问题:
化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C
460 360 436 431 176 347
工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g) ===Si(s)+4HCl(g)。该反应的反应热ΔH为　　　　 kJ·mol-1。
B组　综合提升
11.(2023·浙江三门中学月考)碳酸钠晶体[Na2CO3·10H2O(s)]失水可得到Na2CO3·H2O(s)或Na2CO3(s),两个化学反应的能量变化示意图如下:
下列说法不正确的是(　　)
A.ΔH1>0
B.碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)失水是化学变化
C.向Na2CO3(s)中滴加几滴水,温度升高
D.Na2CO3·H2O(s)失水生成Na2CO3(s):ΔH=ΔH1-ΔH2
12.环戊二烯的键线式为,其广泛用于农药、橡胶、塑料等工业合成,是一种重要的有机化工原料。其相关键能和能量循环图如下所示,下列说法不正确的是(　　)
共价键 键能/(kJ·mol-1)
H—H 436
H—I 299
I—I 151
A.在相同条件下,反应:H2(g)+Cl2(g) ===2HCl(g)　ΔH'2,则ΔH'2<ΔH2
B.ΔH1-ΔH3=-11 kJ·mol-1
C.表中I—I键能151 kJ·mol-1可知,将1 mol气态I2解离成气态碘原子需要吸收151 kJ能量
D.(g)转化为(g)的过程属于氧化反应
13.CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,缓解能源危机。用CO2、H2为原料合成甲醇(CH3OH)的过程主要涉及以下反应:
a)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1
b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
c)CO(g)+H2(g)CH3OH(g)　ΔH3=-45.1 kJ·mol-1
根据盖斯定律,反应a)的ΔH1=　　　　　。
作业22　化学能与热能的转化
1.A　由于N≡N键能很大,该反应的速率很慢,氢气不能在氮气中燃烧,在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体,因此,液氮—液氢不能作为火箭推进剂,A符合题意。
2.C　过程N2(g)→2N(g)为断键过程,吸收能量,A错误;反应N2(g)+3F2(g) ===2NF3(g)的ΔH=941.7 kJ·mol-1+3×154.8 kJ·mol-1-2×3×283.0 kJ·mol-1=-291.9 kJ·mol-1,因此反应放热,B错误;由表格数据可知F—F键能小于N—F键能,因此稳定性:F—F键3.A　C(s)+O2(g) ===CO2(g)　Δf(CO2)=-394 kJ·mol-1;H2(g)+O2(g) ===H2O(g)　Δf(H2O)=-242 kJ·mol-1,则总反应:CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)　ΔH=2Δf(H2O)-Δf(CO2)=2×(-242 kJ·mol-1)-(-394 kJ·mol-1)=-90 kJ·mol-1,故选A。
4.A　由图可知:该反应的热效应ΔH=E1-E2,故A正确;不使用催化剂的反应也可能存在过渡态,故B错误;E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,故C错误;键能是气态分子中1 mol化学键离解变到气态原子吸收的能量,过渡态中化学键并没有完全离解,所以反应物的键能总和不等于E1,故D错误。
5.A　根据盖斯定律可知ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5,由图可知ΔH2<0,故ΔH1<ΔH3+ΔH4+ΔH5,故A正确;胆矾晶体失去结晶水是吸热反应,ΔH3>0,图中硫酸铜固体溶解放热,ΔH2<0,故ΔH2<ΔH3,故B错误;根据盖斯定律可知ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5,由图可知ΔH2<0,故ΔH1+ΔH2<ΔH3+ΔH4+ΔH5,故C错误、D错误。
6.D　互为逆反应时,焓变的符号相反,由于HF溶于水放热,则HF的ΔH1>0,A不正确;断裂化学键吸收能量,H—Cl的键能大于H—Br的键能,则HCl的ΔH2比HBr的大,B不正确;ΔH3、ΔH4表示氢原子到水合氢离子的过程,与HCl或HI无关,C不正确;电离吸热,ΔH>0,对于HF和HCl,由盖斯定律可知ΔH1+ΔH2+(ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6)=ΔH>0,即ΔH1+ΔH2>-(ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6),D正确。
7.D　根据盖斯定律,状态Ⅰ至Ⅴ之和等于总反应,则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4,A正确;由A分析可知,ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3+ΔS4,B正确;状态Ⅲ→状态Ⅳ反应后微粒数减少,ΔS3<0;总反应为放热反应,状态Ⅰ→状态Ⅱ、状态Ⅱ→状态Ⅲ、状态Ⅳ→状态Ⅴ分别涉及断键、断键、脱离过程均为吸热过程,则状态Ⅲ→状态Ⅳ为放热过程,ΔH3<0,C正确;催化剂的使用不会改变反应的焓变,D错误。
8.D　N2(g)+O2(g) ===2NO(g)　ΔH=2x kJ·mol-1,即498+946-632×2=2x,x=90,故A错误;逐级断开CH4(g)中的每摩尔C—H所消耗的能量不相等,故B错误;石墨晶体中每个碳原子形成3条共价键,两个碳原子形成1条共价键,则1 mol石墨含有1.5 mol C—C键,解离1 mol C(s,石墨)中的碳碳键平均耗能为478 kJ,故C错误;焓变=反应物总键能-生成物总键能,C(s,石墨)+O2(g) ===CO2(g)的ΔH可计算出y值,再根据4NO(g)+CH4(g) ===CO2(g)+2N2(g)+2H2O(g)的ΔH可计算出H—O键能,故D正确。
9.D　热化学方程式必须标注物质的聚集状态,该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1,故A错误;催化剂能改变反应的路径,使发生反应所需的活化能降低,但不改变化学平衡,反应的热效应不变,故图像中的b曲线是加入正催化剂时的能量变化曲线,故B错误;因为是可逆反应,所以Q1<92、Q2<92,故C错误;温度不变,压强越大,平衡时N2、H2的转化率越大,所以2Q110.答案 +236
解析 ΔH=360 kJ·mol-1×4+436 kJ·mol-1×2-176 kJ·mol-1×2-431 kJ·mol-1×4=+236 kJ·mol-1。
11.D　1 mol Na2CO3·H2O(s)和9 mol H2O(g)的总能量大于1 mol Na2CO3·10H2O(s)的能量,故ΔH1>0,A正确;碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)失水生成新物质,是化学变化,B正确;1 mol Na2CO3·H2O(s)和9 mol H2O(g)的总能量大于1 mol Na2CO3·10H2O(s),向Na2CO3(s)中滴加几滴水,放出能量,温度升高,C正确;①Na2CO3·10H2O(s) ===Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)　ΔH1,②Na2CO3·10H2O(s) ===a2CO3(s)+10H2O(g)　ΔH2,根据盖斯定律,②-①得Na2CO3·H2O(s) ===Na2CO3(s)+H2O(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1,D错误。
12.B　氢气和卤素单质生成卤化氢的反应为放热反应,氯原子半径小于碘,得电子能力更强,形成的化学键键能大于碘形成的化学键,放出热量更多,故ΔH'2<ΔH2,A正确;由盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1+ΔH2,则ΔH1-ΔH3=-ΔH2,由键能数据可知,ΔH2=436 kJ·mol-1+151 kJ·mol-1-2×299 kJ·mol-1=-11 kJ·mol-1,则ΔH1-ΔH3=11 kJ·mol-1,B错误;断键需要吸收能量,表中I—I键能151 kJ·mol-1可知将1 mol气态I2解离成气态碘原子需要吸收151 kJ能量,C正确;(g)转化为(g)的过程中减少了氢原子,属于氧化反应,D正确。
13.答案 -49.0 kJ·mol-1
解析 已知:b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1;c)CO(g)+H2(g)CH3OH(g)　ΔH3=-45.1 kJ·mol-1;根据盖斯定律,由b)+c)×2得反应a)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=ΔH2+ΔH3×2=-49.0 kJ·mol-1。
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