化学能与热能
一、选择题
1.2019年6月5日是第48个世界环境日,下列有关环境和能源的说法不正确的是 ( ) A.太阳能、地热能、生物质能和核聚变能均属于“新能源” B.“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料
C.如图,甲烷经一氯甲烷生成低碳烯烃的途径体现了“节能减排”思想
D.让煤变成合成气,把煤“吃干榨尽”,实现了煤的清洁、高效利用
【解析】选B。太阳能、地热能、生物质能和核聚变能是“新能源”,A项正确;“低碳”主要是指控制二氧化碳的排放量,B项错误;从题图分析,HCl循环利用,排出的水无污染,符合“节能减排”思想,C项正确;让煤变成合成气,能提高能源利用率,节能减排,D项正确。 2.(2019·浙江省学业水平考试)反应N2(g)+O2(g)
2NO(g)的能量变化如图所示。已知:断开
1 mol N2(g)中化学键需吸收946 kJ能量,断开1 mol O2(g)中化学键需吸收498 kJ能量。
下列说法正确的是 A.N2(g)+O2(g)
( )
-1
2NO(g) ΔH=-180 kJ·mol
B.NO(g)N2(g)+O2(g)
-1
ΔH=+90 kJ·mol
C.断开1 mol NO(g)中化学键需要吸收632 kJ能量 D.形成1 mol NO(g)中化学键可释放90 kJ能量
【解析】选C。A项该反应为吸热反应,N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol,故A错误;B
N2(g)+O2(g) ΔH=-90 kJ·mol,
-1
-1
-1
项正反应为吸热反应,逆反应则为放热反应,则NO(g)
故B错误;C项反应热等于反应物键能之和减去生成物的键能之和,ΔH=[(946 kJ·mol+498 kJ·mol)-2×E(N-O)]= +180 kJ·mol,E(N- O)=632 kJ·mol,则断开1 mol NO(g)中化学键需要吸收632 kJ能量,故C正确;D错误。
3.我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应:CO(g) +H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在低温下获得高转化率与高反应速率,预计在工业化生产中
-1
-1
-1
发挥巨大作用。反应过程示意图如下:
下列说法正确的是
( )
A.图示显示:起始时的2个H2O最终都参与了反应 B.过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程 C.过程Ⅲ只生成了极性共价键
D.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
【解析】选A。根据反应过程示意图,过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂,过程Ⅱ中另一个水分子中的化学键断裂,过程Ⅲ中形成了新的水分子,因此起始时的2个H2O最终都参与了反应,A项正确;根据反应过程示意图,过程Ⅰ、Ⅱ是水分子中的化学键断裂的过程,为吸热过程,B项错误;过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气,H2中的化学键为非极性键,C项错误;催化剂不能改变反应的ΔH,D项错误。
4.(2019·海南高考)根据图中的能量关系,可求得C—H键的键能为 ( )
A.414 kJ·mol C.235 kJ·mol
-1-1
B.377 kJ·mol D.197 kJ·mol
-1
-1
【解析】选A。由图示可以得出:C(s) + 2H2(g)
-1
CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol,该反应的ΔH=
-1
717 + 864-4∑(C—H) = -75(kJ·mol),解得,∑(C—H) = 414 kJ·mol,A项正确。 5.已知: 2CO(g)+O2(g)CH4(g)+2O2(g)
2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol①
CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol② H2O(g) ΔH=-a kJ·mol③
-1
-1
-1
-1
H2(g)+O2(g)
H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-(a+44) kJ·mol④
( )
-1
则3 mol CH4气体在空气中不完全燃烧,生成CO和气态H2O时的ΔH是 A.-1 214 kJ·mol B.-1 038 kJ·mol C.-1 557 kJ·mol
-1-1
-1
D.-1 840 kJ·mol
-1
【解析】选C。3 mol CH4气体在空气中不完全燃烧,生成CO和气态H2O,由盖斯定
3CO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 557
律,[(②×2-①)+(③-④)×4]×得:3CH4(g)+O2(g)kJ·mol。 【加固训练】
-1
科学家已获得极具理论研究意义的N4分子,其结构为正四面体,与白磷分子(如图所示)相似。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量,形成1 mol N≡N三键放出941 kJ 热量,则
( )
A.N4分子中含有4个N—N键
B.1 mol N4气体转化为N2时需要吸收724 kJ能量 C.N4是N2的同位素
D.1 mol N4气体转化为N2时放出724 kJ能量
【解析】选D。N4分子中含有6个N—N键,故A错误;1 mol N4气体转化为N2时能量变化为(193×6-941×2)kJ=-724 kJ,放出724 kJ能量,故B错误;N4和N2是氮元素的同素异形体,故C错误;1 mol N4气体转化为N2时放出724 kJ能量,故D正确。 二、非选择题
6.红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
根据图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是______________________。 (2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是______________________。
(3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3=________,P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4_______ ΔH3(填“大于”“小于”或“等于”)。
【解析】(1)产物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热,结合图象可知, PCl3与反应物P
和Cl2的能量差值为306 kJ,因此该热化学反应方程式为:P(s) +Cl2(g)
-1
PCl3(g)
ΔH=-306 kJ·mol。(2)根据图象可知PCl5和PCl3之间的能量差值为93 kJ,因此PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式为:PCl5(g)
-1
PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=+93 kJ·mol。(3)根据盖斯
-1
定律求得:ΔH3=-399 kJ·mol。且ΔH3=ΔH4,反应热与反应的途径无关,只与起始物质、最终物质的状态有关。
答案:(1)Cl2(g)+P(s)ΔH=-306 kJ·mol (2)PCl5(g)
-1
PCl3(g)
PCl3(g)+Cl2(g)
-1
ΔH=+93 kJ·mol (3)-399 kJ·mol 等于
-1
一、选择题
1.N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O表面转化为无害气体,其反应为N2O(g)+CO(g)2)如下:
CO2(g)+N2(g) ΔH,有关化学反应的物质变化过程(图1)及能量变化过程(图
+
下列说法正确的是
( )
A.由图1可知ΔH1=ΔH+ΔH2
B.由图2可知ΔH=-226 kJ·mo
C.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O和Pt2
+
D.由图2可知该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能 【解析】 选B。 A项,由图1知,N2O(g)
N2(g) ΔH1,CO(g)
CO2(g) ΔH2,由盖斯定律可
得,ΔH=ΔH1+ΔH2,错误;B项,由图2知,反应物为N2O(g)+CO(g),生成物为
CO2(g)+N2(g),ΔH=134 kJ·mo-360 kJ·mo=-226 kJ·mol,正确;C项,由图1知,Pt2O
-1+
是催化剂,转化过程中无需向反应器中补充,错误;D项,由图2知,该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能,错误。
2.合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。部分1 mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的ΔH数据如下表:
物质
ΔH(kJ·mol)
-1
2021版高考化学一轮复习课时分层提升练十八化学能与热能(含解析)新人教版
