【高考突破方案】第六章 第1讲 化学能与热能 -强化训练（解析版） 高考化学一轮复习

第六章 化学反应与能量
第1讲 化学能与热能
1.下列说法正确的是(　　)
A．焓的大小受体系的温度、压强等因素的影响
B．化学反应的反应热等于反应前后焓的变化
C．浓硫酸溶于水是放热反应
D．煤的液化有利于实现碳达峰、碳中和
【解析】A 等压条件下，化学反应的反应热等于反应的焓变，B错误；浓硫酸溶于水是物理变化，C错误；煤的液化能提高煤的能量利用率，但CO2气体的排放量不变，D错误。
2.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 (　)
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.水的汽化需要吸收能量,所以水的汽化属于吸热反应
C.X(s)Y(s)是放热反应,则Y比X稳定
D.对于吸热反应,生成物总能量一定低于反应物总能量
【解析】C 需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如铝热反应为放热反应,但该反应在高温条件下才能进行,故A错误;吸热反应属于化学反应,水汽化属于物质状态之间的转化,是物理变化,所以水汽化不属于吸热反应,故B错误;X(s)Y(s)是放热反应,生成物总能量低于反应物总能量,能量越低越稳定,所以Y比X稳定,故C正确;吸热反应的生成物总能量高于反应物总能量,故D错误。
3.已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋100 kJ·mol-1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　)
A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小
B．每生成2 mol A—B，将吸收b kJ能量
C．每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量
D．该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol-1
【解析】D　加入催化剂，不能改变反应热，ΔH不变，A错误；形成化学键，释放能量，B错误；热化学方程式中，化学计量数代表物质的量，C错误。
4.某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。
下列判断正确的是(　　)
A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C．实验(c)中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌器对实验结果没有影响
D．若用NaOH固体测定中和反应反应热，则测定结果偏高
【解析】D　A项，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，错误；B项，铝片更换为铝粉，没有改变反应的本质，放出的热量不变，错误；C项，铁质搅拌器导热性好，热量损失较大，错误；D项，NaOH固体溶于水时放热，使测定结果偏高，正确。
5.已知：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1；②H2(g)＋S(g)===H2S(g)　ΔH＝－20.1 kJ·mol－1，下列判断正确的是(　　)
A．若反应②中改用固态硫，则消耗1 mol S(s)反应放出的热量小于20.1 kJ
B．从焓变数值知，单质硫与氧气相比，更容易与氢气化合
C．由反应①②知，水的热稳定性弱于硫化氢
D．氢气的摩尔燃烧焓ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
【解析】A　固体变为气体，吸收热量，A项正确；由热化学方程式可知，1 mol氢气与氧气反应放出的热量比1 mol氢气与硫反应放出的热量多221.7 kJ，说明氧气与单质硫相比更容易与氢气化合，B项错误；由反应①②无法直接比较水和硫化氢的热稳定性，C项错误；反应①生成的是气态水而不是液态水，D项错误。
6.(2023北京西城区期末)依据图示关系,下列说法不正确的是(　　)
A.ΔH2>0
B.1 mol S(g)完全燃烧释放的能量小于2 968 kJ
C.ΔH2=ΔH1-ΔH3
D.16 g S(s)完全燃烧释放的能量为1 484 kJ
【解析】B 硫固体转化为硫蒸气的过程为吸热过程,则焓变ΔH2>0,A正确;硫蒸气的能量高于硫固体,则1 mol硫蒸气完全燃烧释放的能量大于2 968 kJ,B错误;由盖斯定律可知,焓变ΔH2+ΔH3=ΔH1,则焓变ΔH2=ΔH1-ΔH3,C正确;由图可知,16 g硫固体完全燃烧释放的能量为×2 968 kJ·mol-1=1 484 kJ,D正确。
7.已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ·mol-1。蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,其他相关数据如下表所示:
共价键 H—H H—Br
键能/(kJ·mol-1) 436 369
下列说法正确的是 (　)
A.Br2(l)Br2(g)　ΔH=-30 kJ·mol-1
B.2Br(g)Br2(g)　ΔH=+230 kJ·mol-1
C.2HBr(g)H2(g)+Br2(g) ΔH=+102 kJ·mol-1
D.H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ·mol-1表示一个氢气分子和一个液溴分子完全反应放出72 kJ热量
【解析】C 已知蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ,则Br2(l)Br2(g)　ΔH=+30 kJ·mol-1,A项错误;H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ·mol-1,由盖斯定律、结合选项A知,H2(g)+Br2(g)2HBr(g)　ΔH=-102 kJ·mol-1,反应的焓变=反应物总键能-生成物总键能,436 kJ·mol-1+Br—Br的键能-2×369 kJ·mol-1=-102 kJ·mol-1,则Br—Br的键能为200 kJ·mol-1,即2Br(g)Br2(g)　ΔH=-200 kJ·mol-1,B项错误;结合选项B知:H2(g)+Br2(g)2HBr(g)　ΔH=-102 kJ·mol-1,则 2HBr(g)H2(g)+Br2(g)　 ΔH=+102 kJ·mol-1,C项正确;H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ·mol-1表示1 mol氢气分子和1 mol液溴分子完全反应放出72 kJ热量,D项错误。
8.下列关于热化学反应的描述正确的是(　　)
A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，用含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸反应测出的中和反应的反应热为28.65 kJ·mol－1
B．CO(g)的摩尔燃烧焓ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋(2×283.0) kJ·mol－1
C．1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳时的焓变是甲烷的摩尔燃烧焓
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
【解析】B　中和反应的反应热是以生成1 mol H2O(l)作为标准的，A不正确；有水生成的燃烧反应，必须按液态水计算摩尔燃烧焓，C不正确；稀醋酸是弱酸，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3 kJ，D不正确。
9.低碳经济已成为人们一种新的生活理念,二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题:
(1)用CO2催化加氢可以制取乙烯:CO2(g)+3H2(g)C2H4(g)+2H2O(g),该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示,则该反应的ΔH=　　　　　　　(用含a、b的式子表示)。相关化学键的键能如下表,实验测得上述反应的ΔH=-152 kJ·mol-1,则表中反应过程的x=　　　　。
化学键 CO H—H CC C—H H—O
键能/ (kJ·mol-1) x 436 764 414 464
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。
已知:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-53.7 kJ·mol-1
CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH2=+23.4 kJ·mol-1
则2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH3=　　　　kJ·mol-1。
(3)用NA表示阿伏伽德罗常数的值,在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650 kJ的热量。C2H2的热值为　　　　。
【答案】(1)-(b-a) kJ·mol-1　803 (2)-130.8　 (3)50 kJ·g-1
【解析】(1)根据反应热等于正反应活化能-逆反应的活化能分析,该反应热为-(b-a) kJ·mol-1。根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算,有2x kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-×(764 kJ·mol-1+414 kJ·mol-1×4)-4×464 kJ·mol-1=-152 kJ·mol-1,解x=803。(2)根据盖斯定律分析,①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-53.7 kJ·mol-1,②CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH2=+23.4 kJ·mol-1,由①×2-②得2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH3=(-53.7 kJ·mol-1)×2-23.4 kJ·mol-1=-130.8 kJ·mol-1。(3)NA表示阿伏伽德罗常数的值,在C2H2(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,说明有0.5 mol乙炔反应,放出650 kJ的热量,则1 mol乙炔完全燃烧放出的热量为1300 kJ,则C2H2的热值为=50 kJ·g-1。
10.(1)已知CH3OH(l)的摩尔燃烧焓ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则a____(填“＞”“＜”或“＝”)726.5。
(2)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________。
(3)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料：4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为____________。
(4)CO2与H2在某催化剂的作用下反应如图所示：
化学键
键能/(kJ·mol－1) 436 326 803 464 414
写出该反应的热化学方程式：__________________________________________。
(5)CO2催化加氢制CH3OH的一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO表示CO2吸附在催化剂表面)。
该反应历程中决速步反应的化学方程式为________________________________。
【答案】(1)＜　(2)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290.0 kJ·mol－1　(3)98.0 kJ　(4)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－46 kJ·mol－1 (5)CO2(g)＋2H*＋2H2(g)===COOH*＋H*＋2H2(g)[或CO2(g)＋2H*===COOH*＋H*或CO2(g)＋H*===COOH*]
【解析】(1)所述反应未完全燃烧，生成的氢气燃烧还要放出热量，则a＜726.5。
(2)当有1 mol Cl2参与反应时释放出145.0 kJ热量，该反应的热化学方程式：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－145.0 kJ·mol－1×2＝－290.0 kJ·mol－1。
(3)4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176.0 kJ·mol－1，每转移12 mol电子放出的热量为1 176.0 kJ，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为 kJ＝ 98.0 kJ。
(4)由反应图示可知图形与化学键对应关系为
H—H C—O C==O O—H C—H
ΔH＝反应物总键能－反应产物总键能＝2×803 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－3×414 kJ·mol－1－326 kJ·mol－1－3×464 kJ·mol－1＝－46 kJ·mol－1。
(5)据图可知CO2(g)＋2H*＋2H2(g)===COOH*＋H*＋2H2(g)活化能最大，是决速步骤。