化学能与热能
一、选择题
1．(2020·高考名校联考信息优化卷)美国某技术公司开发出纳米级催化剂，可在较低温度下将甲烷转化成乙烯：2CH4(g)应(Q1、Q2均为正值)：
反应Ⅰ：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH1＝－Q1 1
反应Ⅱ：C(s)＋H2(g)===C2H4(g) ΔH2＝－Q2
2则下列判断正确的是( ) A．ΔH＜0 C．ΔH＝2(Q1－Q2)
B．Q2＞Q1 D．ΔH＝Q1－Q2
C2H4(g)＋2H2(g) ΔH，已知在降低温度时该反应平衡向左移动，且有下列两个反
解析：由温度降低时，平衡向左移动，可知甲烷转化成乙烯的反应为吸热反应，即ΔH＞0。结合反应Ⅰ和Ⅱ，由2(Ⅱ－Ⅰ)可得甲烷转化成乙烯的热化学方程式，因ΔH＞0，可得2(－Q2＋Q1)＞0，则Q1＞Q2，C项正确。
答案：C
点拨：本题考查化学平衡和反应热知识，意在考查考生将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。
2．(2020·高考名校联考信息优化卷)下列说法或表示方法正确的是( ) A．反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能自发进行反应
3
B．已知：CH4(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋CO(g) ΔH，则ΔH表示CH4的燃烧热
2C．恒温恒压时，将2 mol A和1 mol B投入密闭容器中，发生反应：2A(g)＋B(g)应后测得放出的热量为Q kJ，则该反应的ΔH＝－Q kJ/mol
D．由4P(s，红磷)===P4(s，白磷) ΔH＝＋139.2 kJ/mol，可知红磷比白磷稳定
解析：A项中反应物的总能量低于生成物的总能量的反应是吸热反应，有些吸热反应能自发进行；B项中CH4燃烧未生成稳定的氧化物CO2；C项中反应物不能完全转化；由红磷转化为白磷为吸热反应，所以等质量时，白磷的能量较高，可知红磷比白磷稳定，D项正确。
答案：D
点拨：本题考查化学反应与能量，意在考查考生对燃烧热、热化学方程式等的理解与判断能力。 3．(2020·高考名校联考信息优化卷)下列有关热化学方程式或反应热的说法正确的是( ) 1－－A．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol1，则H2的燃烧热为－241.8 kJ·mol1
2B．已知：S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＝－Q1；S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－Q2(Q1、Q2均正值)，则Q1＜Q2
C．已知：
11
H2SO4(浓)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH1；CH3COOH(aq)＋22
2C(g)，充分反
NH3·H2O(aq)===CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH2，则有|ΔH1|＜|ΔH2|
D．已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨，s)===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝＋489.0 kJ·mol
－
－
1；CO(g)＋
1
2
O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ·mol1；C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ·mol1，则4Fe(s)＋
－
3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH＝－1641 kJ·mol1
解析：注意题给方程式中水的状态为气态，而H2的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成液态水时的反应热，A项错误；气态硫变为固态硫时要放热，故等量的硫燃烧时，气态硫放热多，Q2 答案：D 点拨：本题考查反应热知识，意在考查考生的分析、判断能力。 4．有关键能数据如表所示： 化学键 键能/kJ·mol1 －－ NN x H—H 436 H—N 391 已知N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol。则x的值为( ) A．945.6 B．649 C．431 D．869 解析：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol，根据反应热的定义可知ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，即x＋3×436－6×391＝－92.4，解得x＝945.6。 答案：A 5．(2020·高考名校联考信息优化卷)已知25℃时： ①HF(aq)＋OH(aq)===F(aq)＋H2O(l) ΔH1＝－67.7 kJ·mol1 ②H(aq)＋OH(aq)===H2O(l) ΔH2＝－57.3 kJ·mol1 ③Ba2(aq)＋SO24(aq)===BaSO4(s) ΔH3＜0 下列说法正确的是( ) A．HF的电离方程式及热效应： HF(aq)===H(aq)＋F(aq) ΔH＞0 B．在氢氧化钠溶液与盐酸的反应中，盐酸量一定，氢氧化钠溶液量越多，中和热越大 C．ΔH2＝－57.3 kJ·mol －1 ＋ － ＋ － ＋ － － － － － 是强酸和强碱在稀溶液中反应生成可溶盐的中和热 D．稀硫酸与稀氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6 kJ·mol1 解析：A项，根据盖斯定律，HF(aq) －1 － H(aq)＋F(aq) ΔH＝(－67.7＋57.3)kJ·mol1＝－10.4 kJ·mol ＋－－ ＜0，A项错误；B项，中和热与反应物的量无关，B项错误；D项，由反应③知，若强酸与强碱在稀溶 － 液中生成难溶盐和水，放热量增多，即ΔH＜－114.6 kJ·mol1，D项不正确。 答案：C 点拨：本题考查热化学知识，意在考查考生的辨析比较能力。 6．向足量H2SO4溶液中加入110 mL 0.4 mol/L Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入110 mL 0.4 mol/L HCl溶液时，放出的热量是2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为( ) 2(aq)===BaSO(s) A．Ba2(aq)＋SO44 ＋ － ΔH＝－0.72 kJ/mol B．Ba2(aq)＋SO24(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－2.92 kJ/mol ＋ － 2 C．Ba2(aq)＋SO4(aq)===BaSO4(s) ＋－ ΔH＝－16.4 kJ/mol 2D．Ba2(aq)＋SO4(aq)===BaSO4(s) ＋ － ΔH＝－73.0 kJ/mol 解析：根据题中所给的数据可知，Ba2(aq)＋SO24(aq)＋2H(aq)＋2OH(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－116.4 kJ/mol；H(aq)＋OH(aq)===H2O(l) ΔH＝－50.0 kJ/mol；Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为Ba2(aq)＋SO24(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－16.4 kJ/mol。 答案：C 7．已知下列热化学方程式： Na(g)＋Cl(g)===NaCl(s) ΔH， 1 Na(s)＋Cl2(g)===NaCl(s) ΔH1， 2 Na(s)===Na(g) ΔH2，Na(g)－e===Na(g) ΔH3， 1－－ Cl2(g)===Cl(g) ΔH4，Cl(g)＋e===Cl(g) ΔH5 2 则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5的关系正确的是( ) A．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5 B．ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3－ΔH4－ΔH5 C．ΔH＝ΔH1－ΔH2＋ΔH3－ΔH4＋ΔH5 D．ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5－ΔH1 1＋ 解析：Na(s)＋Cl2(g)===NaCl(s)可认为由以下几个过程组成：Na(s)→Na(g)→Na(g)，1/2 2Cl2(g)→Cl(g)→Cl(g)，Na(g)＋Cl(g)===NaCl(s)。根据盖斯定律可知：ΔH1＝ΔH＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5，即ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3－ΔH4－ΔH5。 答案：B 8．已知反应：①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol1 ②稀溶液中，H(aq)＋OH(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol1 1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) 2ΔH＝－241.8 kJ·mol1 ④H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ·mol1 下列结论正确的是( ) A．碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol1 B．浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量 C．氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的反应热为ΔH＝＋571.6 kJ·mol1 解析：燃烧热是指1 mol物质燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，C完全燃烧的产物是CO2，CO继续燃烧生成CO2放出热量，那么C的燃烧热大于110.5 kJ·mol1；浓硫酸中的H与稀NaOH溶液反应生 － ＋ － －－ －－－ ＋ － － － ＋ －－ ＋ ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － 成1 mol水，放出57.3 kJ热量，但是浓硫酸的稀释又有热量释放，所以该反应过程放出的热量大于57.3 kJ；1－根据盖斯定律，③④相加得到热化学方程式H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol1，该反应为 2放热反应，故ΔH的符号为“－”。 答案：A 二、非选择题 9．某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案。 甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是_______________________________________________ ____ _____________________ ， _______________________________ _________________________________________， 说明反应放热。(下列装置中支撑及捆绑等仪器已略去) 乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是 (接①)________________________________________________， (接②)________________________________________________， 说明反应放热。 丙方案：用胶头滴管向盛放有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中盛适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是__________________________________________________________， 说 明 反 应 放 热 ， 其 原 因 是 ______________________ __________________________________________________。 答案：甲方案：小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生 温度计温度上升 乙方案：有气泡产生 左边水柱下降，右边水柱上升 丙方案：无水硫酸铜粉末变蓝色 水和生石灰反应放出热量，使水蒸发 10．美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机于升空修复哈勃望远镜。 (1)“亚铁兰蒂斯”号使用的燃料是液氢和液氧，下面是298 时，氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式：H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol C(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol C8H18(l)＋25/2O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5518 kJ/mol CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ/mol 相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是________，等质量的氢气和碳完全燃烧时产生热量的比是________(保留1位小数)。 (2)已知：H2(g)===H2(l) ΔH＝－0.92 kJ/mol O2(g)===O2(l) ΔH＝－6.84 kJ/mol H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ/mol 请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式： ______________________________________________________。 (3)如果此次“亚特兰蒂斯”号所携带的燃料为45吨，液氢、液氧恰好完全反应生成气态水，总共释放能量________kJ(保留3位有效数字)。 答案：(1)H2 4.41 (2)H2(l)＋1/2O2(l)===H2O(g) ΔH＝－237.46 kJ/mol (3)5.94×108 11．(1)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察如图，然后回答问题： ①图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，该反应________(填“需要”或“不需要”)加热，该反应的ΔH＝________(用含E1、E2的代数式表示)。 1 ②已知热化学方程式：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ/mol，该反应的活化能为167.2 2kJ·mol1，则其逆反应的活化能为______。 ③对于同一反应，图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率 加 快 ， 你 认 为 最 可 能 的 原 因 是 ： － ________________________________________________________________________。 (2)随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。
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