第19讲 化学能与热能
一、选择题
1.下列说法不正确的是( ) A.化学能可以转变成热能、电能等 B.化学反应必然伴随着能量变化
C.化学反应中的能量变化主要是由化学键的变化引起的 D.化学反应中能量变化的多少与反应物的质量无关
解析:选D。化学反应的实质是旧化学键断裂与新化学键形成,一定伴随着能量变化;化学变化过程中产生的能量可以转化为热能、电能等,且化学反应中,反应物的质量(或物质的量)的多少及物质的聚集状态,影响反应中能量变化的多少。
2.(2020·邢台高三期末)一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是( )
A.氢能属于二次能源
B.图中能量转化的方式至少有6种 C.太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D.太阳能、风能、氢能都属于新能源
解析:选C。氢能属于二次能源,A项正确;图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能,电能转化为化学能、光能,化学能转化为电能等,B项正确;太阳能电池的供电原理是将太阳能转化为电能,而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能,所以二者供电原理不相同,C项错误;太阳能、风能、氢能都属于新能源,D项正确。
3.根据如图所示的反应,判断下列说法中错误的是( )
A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的能量
1
B.该反应的焓变大于零
C.该反应中既有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量
D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应
解析:选D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应,所以CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,A、B项正确;在CaCO3中,Ca和CO3之间存在离子键,CO3中C与O之间存在共价键,故反应中既有离子键断裂也有共价键断裂,断键吸收能量,成键放出能量,C项正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧反应就是放热反应,D项错误。
4.已知反应:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3 2Cu(s)+O2(g)===2CuO(s) ΔH4 CO(g)+CuO(s)===CO2(g)+Cu(s) ΔH5 下列说法正确的是( ) A.ΔH1>0,ΔH3<0 C.ΔH2<0,ΔH4>0
B.ΔH2=ΔH1-ΔH3 1
D.ΔH5=ΔH1+ΔH4
2
2+
2-
2-
解析:选B。将已知反应依次编号为①②③④⑤。反应①和反应③都是放热反应,因此ΔH1<0,ΔH3<0,故A错误;根据盖斯定律,由②+③可得反应①,因此ΔH1=ΔH2+ΔH3,即ΔH2=ΔH1-ΔH3,故B正确;反应②为吸热反应,因此ΔH2>0,反应④为放热反应,因11
此ΔH4<0,故C错误;根据盖斯定律,由×(③-④)可得反应⑤,因此ΔH5=ΔH3-
221
ΔH4,故D错误。 2
5.(2020·邯郸教学质量检测)工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇,化学原理为CH2===CH2(g)+H2O(g)===CH3CH2OH(g) ΔH。已知几种共价键的键能如下表所示:
化学键 键能/ (kJ·mol) -1C—H 413 C===C 615 H—O 463 C—C 348 C—O 351 下列说法中错误的是( ) A.上述合成乙醇的反应是加成反应
B.相同时间段内,反应中用三种物质表示的反应速率相等 C.碳碳双键的键能小于碳碳单键的键能的2倍
2
D.上述反应式中,ΔH=-96 kJ·mol
解析:选D。题述反应式中,ΔH=615 kJ·mol+413 kJ·mol×4+463 kJ·mol
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
×2-348 kJ·mol-413 kJ·mol×5-463 kJ·mol-351 kJ·mol=-34 kJ·mol
1
-
,D项错误。
6.已知:①Cu(s)+2H(aq)===Cu(aq)+H2(g) ΔH1 ②2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g) ΔH2 ③2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3
则反应Cu(s)+H2O2(l)+2H(aq)===Cu(aq)+2H2O(l)的ΔH=( ) 11
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3
2211
B.ΔH1+ΔH2-ΔH3
22C.ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D.2ΔH1+ΔH2+ΔH3
11
解析:选A。根据盖斯定律,由①+②×+③×可得所求的热化学方程式,即ΔH=
22
+
2+
+
2+
11
ΔH1+ΔH2+ΔH3。
22
7.已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol;H2(g)+
-1
-1
1
2
O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8 kJ·mol。CO2与H2反应生成甲烷与液态水的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(l) ΔH3,则ΔH3=( )
A.-252.9 kJ·mol C.-604.5 kJ·mol
-1-1
B.+252.9 kJ·mol D.+604.5 kJ·mol
-1
-1
解析:选A。将已知反应依次编号为①②,根据盖斯定律,由4×②-①可得所求热化学方程式,则ΔH3=4ΔH2-ΔH1=-252.9 kJ·mol。
8.火箭推进器常以联氨(N2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的热化学方程式:
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)
ΔH1=-533.23 kJ·mol
H2O(g)===H2O(l) ΔH2=-44 kJ·mol 2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g)
ΔH3=-196.4 kJ·mol
则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为( ) A.N2H4(g)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l)
-1
-1
-1-1
3
ΔH=+817.63 kJ·mol
B.N2H4(g)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-641.63 kJ·mol
C.N2H4(g)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l)
ΔH=-641.63 kJ·mol
D.N2H4(g)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-817.63 kJ·mol
解析:选B。将已知反应依次编号为①②③,联氨与过氧化氢反应生成液态水的反应热ΔH=ΔH1+ΔH3+2×ΔH2=-817.63 kJ·mol,生成气态水的反应热ΔH=ΔH1+ΔH3-2×ΔH2=-641.63 kJ·mol,故B正确。
9.NO与CO在金属铑(Rh)的催化下发生反应2NO(g)+CO(g)该反应过程经历如下两步:
反应Ⅰ:NO(g)+CO(g)+Rh(s)ΔH1=-33.44 kJ·mol 反应Ⅱ:RhN(s)+NO(g)
Rh(s)+N2O ΔH2=-319.35 kJ·mol
-1
-1-1
-1
-1-1-1
-1
N2O(g)+CO2(g) ΔH,
RhN(s)+CO2(g)
如图所示为该反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应过程的能量变化对比图。下列有关判断正确的是( )
A.ΔH=-285.91 kJ·mol B.E1为反应2NO(g)+CO(g)
N2O(g)+CO2(g)的活化能
-1
C.E2为使用催化剂后降低的活化能
D.使用合适的催化剂可降低反应的活化能,提高反应速率 解析:选D。根据盖斯定律,由反应Ⅰ+反应Ⅱ可得2NO(g)+CO(g)ΔH=ΔH1+ΔH2=-352.79 kJ·mol,A项错误;E1为2NO(g)+CO(g)不使用催化剂和使用催化剂的活化能之差,B项错误;E2为2NO(g)+CO(g)
-1
N2O(g)+CO2(g) N2O(g)+CO2(g)N2O(g)+CO2(g)
的焓变,C项错误;使用合适的催化剂可降低反应的活化能,从而提高反应速率,D项正确。
10.(2020·河南豫北、豫南第一次联考)HBr被O2氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成,1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量,其能量与反应过程曲线如图所示。
(Ⅰ)HBr(g)+O2(g)===HOOBr(g) (Ⅱ)HOOBr(g)+HBr(g)===2HOBr(g) (Ⅲ)HOBr(g)+HBr(g)===H2O(g)+Br2(g) 下列说法中正确的是( ) A.三步反应均为放热反应 B.步骤(Ⅰ)的反应速率最慢
4
C.步骤(Ⅰ)中HOOBr比HBr和O2稳定
D.热化学方程式为4HBr(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Br2(g) ΔH=-12.67 kJ·mol 解析:选B。放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,根据题图可知,第一步反应为吸热反应,A项错误;步骤(Ⅰ)为吸热反应,导致体系温度降低,反应速率减慢,其余反应均为放热反应,温度升高,反应速率加快,B项正确;步骤(Ⅰ)中HOOBr的能量比HBr和O2的总能量高,能量越高,物质越不稳定,C项错误;1 mol HBr被氧化为Br2放出12.67 kJ热量,则热化学方程式为4HBr(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Br2(g) ΔH=-50.68 kJ·mol
1
-
-1
,D项错误。
11.(2020·岳阳一模)研究表明CO与N2O在Fe作用下发生反应的能量变化及反应历程
+
如图所示,两步反应分别为①N2O+Fe===N2+FeO(慢)、②FeO+CO===CO2+Fe(快)。下列说法正确的是( )
++++
A.反应①是氧化还原反应,反应②是非氧化还原反应
B.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定 C.Fe使反应的活化能减小,FeO是中间产物 D.若转移1 mol电子,则消耗11.2 L N2O
解析:选C。A项,反应①②均有元素化合价的升降,因此都是氧化还原反应,错误;B项,由题图可知,反应①②都是放热反应,总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定,错误;C项,Fe做催化剂,使反应的活化能减小,FeO是反应过程中产生的物质,因此是中间产物,正确;D项,由于没有指明外界条件,所以不能确定气体的体积,错误。
二、非选择题
12.请参考题中图表,根据要求回答下列问题:
+
+
+
+
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是________。
5
2021版高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第19讲 化学能与热能课后达标检测 新人教版
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