2020届高考化学一轮复习-化学能与热能化学能与热能作业(共15页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上核心素养提升练 十六化学能与热能(25分钟50分)一、选择题(本题包括3小题,每题7分,共21分)1.碳酸钙分解的反应需要在高温下持续加热,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)的总能量B.该反应为吸热反应C.该反应中有离子键断裂,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,故A、B正确;在CaCO3中,Ca2+和CO32-之间存在

2、离子键,CO32-中C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂,旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,C正确;需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧需要加热,但该反应是放热反应,D错误。【加固训练】(2019·沧州模拟)关于下图所示转化关系(X代表卤素),说法不正确的是()A.2H(g)+2X(g)2HX(g)H3<0B.生成HX的反应热与途径无关,所以H1=H2+H3C.F、Cl、Br的非金属性依次减弱,所以途径吸收的热量依次增多D.F2、Cl2分别发生反应,则焓变,前者小【解析】选C。C项,F、Cl、Br的非金属性依次减弱,则途径吸收的热量应依

3、次减小。D项,F2和H2反应放出热量更多,焓变更小。2.铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是()A.2FeCO3+12O2Fe2O3+2CO2H=-130 kJ·mol-1 B.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=+260 kJ·mol-1C.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJ·mol-1D.4F

4、eCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=+130 kJ·mol-1【解析】选C。160 g铁红的物质的量为1 mol,每生成 160 g 固体铁红放出130 kJ热量,生成2 mol Fe2O3放出260 kJ热量,所以热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJ·mol-1,故C正确。【加固训练】根据如图所给的信息,得出的结论正确的是()A.48 g碳完全燃烧放出的热量为1 574 kJ·mol-1B.2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJ·mol-1C.2C

5、O2(g)2CO(g)+O2(g)H=283.0 kJ·mol-1D.C(s)+O2(g)CO2(s)H=-393.5 kJ·mol-1【解析】选B。48 g碳完全燃烧生成CO2气体,放出的热量为1 574 kJ,A错误;根据图象可知,C(s)+12O2(g)CO(g)H=-110.5 kJ·mol-1,故2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221.0 kJ·mol-1,B正确;根据图象可知,CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJ·mol-1,故2CO2(g)2CO(g)+O2(g)H=566.0 kJ·mo

6、l-1,C错误;根据图象可知,C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJ·mol-1,D错误。3.(新题预测)美国大推力运载火箭“太空发射系统”将于2018年执行首次飞行任务,其所需燃料为高能火箭燃料肼。已知断裂1 mol 化学键所需的能量(kJ):NN为942、OO为500、NN为154,OH为452.5,则断裂1 mol NH所需的能量(kJ)是()A.194B.391C.516D.658【解析】选B。H=反应物的总键能-生成物的总键能,由图可知N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-534 kJ·mol-1。设断裂1 mol NH所需能量

7、为x kJ,则154 kJ+4x kJ+500 kJ-(942+2×2×452.5) kJ=-534 kJ,可求得x=391,答案选B。二、非选择题(本题包括2小题,共29分)4.(14分)(1)已知:Fe(s)+12O2(g)FeO(s)H1=-272.0 kJ·mol-1;2Al(s)+32O2(g)Al2O3(s)H2=-1 675.7 kJ·mol-1。Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是 _。 某同学认为,铝热反应可用于工业炼铁,你的判断是_(填“能”或“不能”),你的理由是_。 (2)反应物与生成物均为气态的

8、某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为A、B,如图所示。据图判断该反应是_(填“吸”或“放”)热反应,当反应达到平衡后,其他条件不变,升高温度,反应物的转化率将_(填“增大”“减小”或“不变”)。 其中B历程表明此反应采用的条件为_(填字母)。 A.升高温度B.增大反应物的浓度C.降低温度D.使用催化剂【解析】(1)该铝热反应的化学反应方程式为3FeO(s)+2Al(s)Al2O3(s)+3Fe(s),可由-×3得到,故H=H2-H1×3=-1 675.7-(-272.0×3)=-859.7(kJ·mol-1)。铝热反应为引发反应,需

9、消耗大量能量,因此不适合用于工业炼铁。(2)结合图象,反应物的能量低于产物能量,该反应吸热;升温平衡向正反应方向移动,反应物的转化率增大。B历程活化能降低,表明此反应使用了催化剂。答案:(1)3FeO(s)+2Al(s)Al2O3(s)+3Fe(s)H=-859.7 kJ·mol-1不能该反应为引发反应,需消耗大量能量,成本较高(2)吸增大D5.(15分)(2019·大连模拟)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究特点。世纪金榜导学号已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=+206.2 kJ·mol-1CH4(g)+CO2(

10、g)2CO(g)+2H2(g)H=+247.4 kJ·mol-1又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1。(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式: _。 (2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法,CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_。 (3)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是_,等物质的量的A、H2化学能较低的物质是_。 【解析】(1)由CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1可

11、得甲烷完全燃烧的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ·mol-1。(2)根据盖斯定律,由×2-即可得到CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165.0 kJ·mol-1。(3)观察图象信息知,高温时水先分解生成H2、O2,然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子,由于氢原子比氧原子多,故A是氢原子,B是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量,故化学能较低的物质是氢气分子。答案:(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJ·mol-1(

12、2)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165.0 kJ·mol-1(3)H、O(或氢原子、氧原子)H2(30分钟50分)一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)1.(2019·枣阳模拟)BeCl2是有机反应的催化剂。铍和氯气反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.E2是正反应的活化能B.该反应的H<0C.加入催化剂,H减小D.H=E2-E1【解析】选B。E1是正反应活化能,E2是逆反应活化能,A项错误;该反应是放热反应,B项正确;加入催化剂,减小E2和E1,不改变H,C项错误;H=E1-E2,D项错误。2.(2019·

13、;长沙模拟)已知下列热化学方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)H1=-24.8 kJ·mol-13Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)H2=-47.2 kJ·mol-1Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)H3=+640.5 kJ·mol-1则14 g CO气体与足量FeO充分反应得到Fe单质和CO2气体时的反应热为()A.-109 kJ·mol-1B.-218 kJ·mol-1C.+109 kJ·mol-1D.+218 kJ·mol-1【解析】选A。&

14、#215;3-×2,整理可得:CO(g)+FeO(s)=Fe(s)+CO2(g)H=-218.0 kJ·mol-1,14 g CO气体还原足量FeO固体得到Fe单质和CO2 气体时对应的反应热约为-109 kJ·mol-1, A项符合题意。3.(新题预测)硝酸甘油又叫三硝酸甘油酯,它是一种黄色的油状透明液体,这种液体可因震动而爆炸,属化学危险品。在医药领域,它被稀释后制成0.3%硝酸甘油含片或气雾剂等,在临床主要用于缓解心绞痛。已知下列反应可用于制备硝化甘油C3H5(ONO2)3,其热化学方程式为:6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(O

15、NO2)3(l)H12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H2C(s)+O2(g)CO2(g)H3H2O(g)H2O(l)H4则反应4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的H为()A.12H3+5H2-2H1+10H4B.2H1-5H2-12H3+10H4C.12H3-5H2-2H1+10H4D.H1-5H2-12H3+10H4【解析】选A。根据盖斯定律,将所给热化学方程式中的C(s)、H2O(g)、H2(g)消去,2C3H5(ONO2)3(l)5H2(g)+3N2(g)+3O2(g)+6CO2(g)H=6H3-H1;2H2(g)+O2(g)

16、2H2O(l)H=H2+2H4;所以4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的H为12H3+5H2-2H1+10H4,答案选A。【加固训练】(2019·天津和平区模拟)已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=a kJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJ·mol-1 HH、OO和OH键的键能分别为436、496和462 kJ·mol-1,则a为()A.+350B.+130C.-332D.-118【解析】选B。已知C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=a k

17、J·mol-1>0;2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJ·mol-1;×2-得:2H2O(g)O2(g)+2H2(g)H=(2a+220) kJ·mol-1>0,即4×462-496-2×436=2a+220,解得a=+130,答案选B。二、非选择题(本题包括2小题,共32分)4.(16分)(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应为主反应,反应和为副反应。世纪金榜导学号14CaSO4(s)+CO(g)14CaS(s)+CO2(

18、g)H1=-47.3 kJ·mol-1CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)H2=+210.5 kJ·mol-1CO(g)12C(s)+12CO2(g)H3=-86.2 kJ·mol-1反应2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的H=_(用H1、H2和H3表示)。 (2)已知:25 、101 kPa时,Mn(s)+O2(g)MnO2(s)H=-520 kJ·mol-1S(s)+O2(g)SO2(g)H=-297 kJ·mol-1Mn(s)+S(s

19、)+2O2(g)MnSO4(s)H=-1 065 kJ·mol-1SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_。 (3)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:反应:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反应:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3H3与H1、H2之间的关系是H3=_。 (4)已知:

20、温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g):WO2(s)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)H=+66.0 kJ·mol-1WO2(g)+2H2(g)W(s)+2H2O(g)H=-137.9 kJ·mol-1则WO2(s)WO2(g)的H=_。 【解析】(1)根据盖斯定律,由×4+×2得2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)H=4H1+H2+2H3。(2)将已知3个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律由-得MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)H=-1 065 kJ·

21、mol-1+520 kJ·mol-1+297 kJ·mol-1=-248 kJ·mol-1。(3)根据题中三个反应,反应=反应×2-反应,因此H3=2H2-H1。(4)根据题意由-可得WO2(s)WO2(g)H=+203.9 kJ·mol-1。答案:(1)4H1+H2+2H3(2)MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)H=-248 kJ·mol-1(3)2H2-H1(4)+203.9 kJ·mol-15.(16分)(2019·成都模拟)(1)已知C(s,石墨)C(s,金刚石)H>0,则稳定性:金刚石_石

22、墨(填“>”或“<”)。 (2)已知:2C(s)+2O2(g)2CO2(g)H12C(s)+O2(g)2CO(g)H2则H1_H2(填“>”或“<”)。 (3)“嫦娥五号”预计在海南文昌发射中心发射,火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。已知:N2(g)+2O2(g)N2O4(g)H=+10.7 kJ·mol-1N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-543 kJ·mol-1写出气态肼和N2O4反应的

23、热化学方程式: _。 (4)25 、101 kPa时,14 g CO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3 kJ热量,则CO的燃烧热为H=_。 (5)0.50 L 2.00 mol·L-1 H2SO4溶液与2.10 L 1.00 mol·L-1 KOH溶液完全反应,放出114.6 kJ热量,该反应的中和热H=_。 (6)已知拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是_。 【解析】(1)已知C(s,石墨)C(s,金刚石

24、)H>0,说明该反应是吸热反应,因此石墨的总能量低于金刚石的总能量,而能量越低,物质越稳定,故稳定性:金刚石<石墨。(2)H1表示碳完全燃烧的反应热,H2表示碳不完全燃烧的反应热,碳完全燃烧放热多,且放热越多H越小。因此,H1<H2。(3)根据盖斯定律,由2×-得:2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=2×(-543 kJ·mol-1)-(+10.7 kJ·mol-1)=-1 096.7 kJ·mol-1。(4)25 、101 kPa时,14 g CO在足量的O2中充分燃烧,放出141.3 kJ的热量

25、,则1 mol CO(即28 g CO)完全燃烧放出的热量是141.3 kJ×2=282.6 kJ,即CO的燃烧热H=-282.6 kJ·mol-1。(5)n(H2SO4)=0.50 L×2.00 mol·L-1=1 mol,n(KOH)=2.10 L×1.00 mol·L-1=2.10 mol,二者反应时,KOH过量,1 mol H2SO4完全反应生成2 mol H2O(l),放出114.6 kJ热量,故稀硫酸与KOH溶液反应生成1 mol H2O(l)放出的热量为12×114.6 kJ=57.3 kJ,故该反应的中和热H

26、=-57.3 kJ·mol-1。(6)N2与H2反应生成NH3的热化学方程式可表示为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=E(NN)+3E(HH)-2×3E(NH)=946 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1。答案:(1)<(2)<(3)2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=-1 096.7 kJ·mol-1(4)-282.6 kJ·mol-1(5)-57.3 kJ·mol-1

27、(6)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92 kJ·mol-1【加固训练】能源危机当前是一个全球性问题,“开源节流”是应对能源危机的重要举措。(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是_(填字母)。 a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料d.减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。在通常状况下,金刚石和石墨相比较,_(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为_。 12 g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36 g,该过程放出的热量为_ kJ。 (3)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1。N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+180.0 kJ·mol-1。NO分子中化学键的键能为_ kJ·