高考化学大一轮复习 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-新人教版高三化学试题

第19讲化学能与热能一、选择题1．(2019·邢台期末)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，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化等，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。2．下列说法正确的是()A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，还与反应的途径有关B．能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，且以物质为主C．根据盖斯定律，热化学方程式中的ΔH直接相加即可得总反应热D．即使运用盖斯定律也无法计算出碳不完全燃烧时的反应热解析：选B。化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，A项错误；结合盖斯定律的内容和应用可知C项错误；运用盖斯定律可计算出碳不完全燃烧时的反应热，D项错误。3．(2019·杭州期末)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．1molCO2(g)和1molCaO(s)的总能量大于1molCaCO3(s)的总能量B．该反应的焓变大于零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，化学键形成放出能量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1molCO2(g)和1molCaO(s)的总能量大于1molCaCO3(s)的总能量，焓变大于零，A、B正确；在CaCO3中，Ca2＋和COeq\o\al(2－,3)之间存在离子键，COeq\o\al(2－,3)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。4．(2019·湖南H11教育联盟联考)已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)ΔH＝＋100kJ·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．每形成2molA—B键，将吸收bkJ能量C．每生成2分子AB(g)，将吸收(a－b)kJ能量D．该反应正反应的活化能大于100kJ·mol－1解析：选D。催化剂不能改变反应热的大小，A项错误；形成化学键放出能量，B项错误；热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，故每生成2molAB(g)，将吸收(a－b)kJ能量。5．(2019·晋豫省际大联考)S2Cl2和SCl2均为重要的化工原料，都满足8电子稳定结构。已知：①S2(l)＋Cl2(g)S2Cl2(g)ΔH1＝xkJ·mol－1②S2Cl2(g)＋Cl2(g)2SCl2(g)ΔH2＝ykJ·mol－1③相关化学键的键能如下表所示：化学键S—SS—ClCl—Cl键能/(kJ·mol－1)abc下列说法中错误的是()A．SCl2的结构式为Cl—S—ClB．S2Cl2的电子式为eq\o(Cl,\s\up5(••),\s\do5(••))eq\o(S,\s\up5(••),\s\do5(••))eq\o(S,\s\up5(••),\s\do5(••))eq\o(Cl,\s\up5(••),\s\do5(••))C．y＝2b－a－cD．在S2(l)＋2Cl2(g)2SCl2(g)的反应中，ΔH＝(x＋y)kJ·mol－1解析：选C。SCl2中原子都达到8电子稳定结构，S应该形成两个共价键，Cl只能形成1个共价键，所以SCl2的结构式为Cl—S—Cl，A项正确；S2Cl2中原子都达到8电子稳定结构，S应该形成两个共价键，Cl只能形成1个共价键，所以S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，则其电子式为eq\o(Cl,\s\up5(••),\s\do5(••))eq\o(S,\s\up5(••),\s\do5(••))eq\o(S,\s\up5(••),\s\do5(••))eq\o(Cl,\s\up5(••),\s\do5(••))，B项正确；反应的焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，反应②S2Cl2(g)＋Cl2(g)2SCl2(g)的焓变ΔH2＝ykJ·mol－1＝(a＋c－2b)kJ·mol－1，C项错误；反应①＋反应②可以得到：S2(l)＋2Cl2(g)2SCl2(g)，所以该反应的焓变为ΔH＝(x＋y)kJ·mol－1，D项正确。6．(2019·天津河西区模拟)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法不正确的是()①太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋571.6kJ/mol②焦炭与水反应制氢：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋131.3kJ/mol③甲烷与水反应制氢：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝＋206.1kJ/molA．由反应①知H2的燃烧热为571.6kJ/molB．反应②中生成物的总能量高于反应物的总能量C．反应③若改用新催化剂，ΔH3不变化D．反应CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8kJ/mol解析：选A。A.101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量是燃烧热，由反应①知H2的燃烧热为285.8kJ/mol，A错误；B.反应②的焓变大于0，说明该反应为吸热反应，生成物的总能量高于反应物的总能量，B正确；C.反应③使用催化剂，可以加快反应速率，但是催化剂不影响反应热，所以改用新催化剂后ΔH3不变，C正确；D.根据盖斯定律，由③－②可得：反应CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝(＋206.1kJ/mol)－(＋131.3kJ/mol)＝＋74.8kJ/mol，D正确。7．(2019·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，1molHBr被氧化为Br2放出12.67kJ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C．HOOBr比HBr和O2稳定D．热化学方程式为4HBr(g)＋O2(g)=2H2O(g)＋2Br2(g)ΔH＝－12.67kJ·mol－1解析：选B。放热反应的反应物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，其余反应为放热反应，反应温度升高，反应速率加快，B项正确；HOOBr的总能量比HBr和O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C项错误；根据题意，1molHBr被氧化为Br2放出12.67kJ热量，则热化学方程式为4HBr(g)＋O2(g)=2H2O(g)＋2Br2(g)ΔH＝－50.68kJ·mol－1，D项错误。8．(2019·广东粤西四校联考)已知：2H2O(g)=O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)=4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2解析：选A。①2H2O(g)=O2(g)＋2H2(g)ΔH1；②Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g)ΔH2；③2Cl2(g)＋2H2O(g)=4HCl(g)＋O2(g)ΔH3。由盖斯定律可知，③＝①＋2×②，则ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2，故选A。9．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＝－533.23kJ·mol－1H2O(g)=H2O(l)ΔH2＝－44kJ·mol－12H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH3＝－196.4kJ·mol－1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) ΔH＝＋817.63kJ·mol－1B．N2H4(g)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.63kJ·mol－1C．N2H4(g)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－641.63kJ·mol－1D．N2H4(g)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－817.63kJ·mol－1解析：选B。将题中的反应依次编号为①、②、③，生成液态水的反应热ΔH＝ΔH1＋ΔH3＋2×ΔH2＝－817.63kJ·mol－1，生成气态水的反应热ΔH＝ΔH1＋ΔH3－2×ΔH2＝－641.63kJ·mol－1，可得出B正确。二、非选择题10．试比较下列各组ΔH的大小。(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1＜0A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2＜0则ΔH1________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)ΔH2。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＜0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＜0则ΔH1________ΔH2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＜0C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2＜0则ΔH1________ΔH2。解析：(1)因为C(g)=C(l)ΔH3＜0则ΔH3＝ΔH2－ΔH1＜0，ΔH2＜ΔH1。ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。(3)根据常识可知，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3＜0，又因为ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，所以ΔH2＞ΔH1。答案：(1)＞(2)＜(3)＜11．请参考题中图表，根据要求回答问题：(1)图Ⅰ是1molNO2(g)和1molCO(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________。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9kJ·mol－1又知③H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1，则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如表所示是部分化学键的键能参数：化学键P—PP—OO=OP=O键能/(kJ·mol－1)abcx已知白磷的燃烧热为dkJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代数式表示)。解析：(1)观察图像，E1应为反应的活化能，加入催化剂反应的活化能减小，但是ΔH不变。(2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式做如下运算：②×3－①×2＋③×2，即可求出甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式。(3)白磷燃烧的化学方程式为P4＋5O2eq\o(=,\s\up7(点燃))P4O10，结合题图Ⅱ中白磷及其完全燃烧产物的结构，根据“反应热＝反应物键能总和－生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式：6a＋5c－(4x＋12b)＝－d，据此可得x＝eq\f(1,4)(d＋6a＋5c－12b)。答案：(1)减小不变(2)CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7kJ·mol－1(3)eq\f(1,4)(d＋6a＋5c－12b)12．(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。Ⅰ.已知：4HCl(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(CuO/CuCl2),\s\do5(400℃))2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－115.6kJ·mol－1H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184kJ·mol－1(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是____________________________________________________________________________________________________。(2)断开1molH—O键所需能量为________kJ。Ⅱ.已知：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2kJ·mol－1 ①CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.4kJ·mol－1 ②又知CH4的燃烧热为890.3kJ·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：Ⅰ.(1)根据盖斯定律，由第一个热化学方程式＋第二个热化学方程式×2可得2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH