高中化学专题攻略：专题03 化学反应中的能量变化

2014高考化学一轮复习精练03《化学反应中的能量变化》应用·习题精练1.有专家提出，如果对燃料燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，使之变成CH4、CH3OH、NH3等的构思(如图1-1)能够实现，那么不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机，在此过程中太阳能最终转化为()A.化学能B.生物能C.热能D.电能图1-1解析：CO2、H2O、N2转化为燃料时将太阳能转化为化学能,燃料燃烧时又将化学能转化为热能。答案：C2.2003年10月15日，我国“神舟”五号载人飞船成功发射。航天飞船是用铝粉与高氯酸铵的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应：2NH4ClO4N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑;ΔH<0。下列对该反应的叙述不正确的是()A.高氯酸铵的水溶液呈酸性B.该反应属于分解反应、氧化还原反应、放热反应C.该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量D.反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能解析：高氯酸为强酸，故高氯酸铵为强酸弱碱盐，水解呈酸性；该反应为放热反应，故反应物的总能量比生成物的总能量大。答案：C3已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是()A.2C2H2(g)+5O2(g)====4CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=-4bkJ·mol-1B.C2H2(g)+O2(g)====2CO2(g)+H2O(l);ΔH=2bkJ·mol-1C.2C2H2(g)+5O2(g)====4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-2bkJ·mol-1D.2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=bkJ·mol-1解析：放热反应中ΔH＜0，所以B、D错误。生成1molCO2时放出bkJ的热量，所以，生成4molCO2时放出热量为4bkJ,所以A正确。答案：A4.氢气是人类最理想的能源。已知在25℃、101kPa下，1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9kJ，则下列热化学方程式书写正确的是()A.2H2+O2====2H2O；ΔH=142.9kJ·mol-1B.2H2(g)+O2(g)====2H2O(l);ΔH=-142.9·mol-1C.2H2(g)+O2(g)====2H2O(l);ΔH=-571.6·mol-1D.2H2(g)+O2(g)====2H2O(l);ΔH=+571.6·mol-1解析：热化学方程式应包含物质的状态，ΔH的值与物质的物质的量一致，故A错，B错。D错，应为“-”。答案：C5.已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式别为C(石墨，s)+O2(g)====CO2(g)；ΔH=-393.51kJ·mol-1C(金刚石,s)+O2(g)====CO2(g)；ΔH=-395.41kJ·mol-1据此判断，下列说法正确的是()A.由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低B.由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高C.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低D.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高解析：根据盖斯定律，将方程式①减去方程式②，得到下列热化学方程式：C(石墨，s)====C(金刚石，s)；ΔH＝1.91kJ·mol-1说明由石墨制备金刚石是吸热反应，吸收的热量以化学能的形式贮存在金刚石中，也就是同质量金刚石具有的能量比石墨高。A选项正确。答案：A6.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)；ΔH=-57.3kJ·mol-1，向1L0.5mol·L-1的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓H2SO4、稀HNO3，则恰好完全反应时的热效应ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是()A.ΔH1＞ΔH2＞ΔH3B.ΔH1＜ΔH3＜ΔH2C.ΔH2＞ΔH1＞ΔH3D.ΔH1＞ΔH3＞ΔH2解析：强酸的H+与强碱的OH-在稀溶液中发生中和反应的热效应：H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)；ΔH=-57.3kJ·mol-1。由于稀醋酸中主要是醋酸分子，当醋酸和NaOH发生中和反应时，醋酸的电离平衡向电离的方向移动，电离过程要吸热，因此中和反应放出的热量小于57.3kJ·mol-1，ΔH1>-57.3kJ·mol-1；而H2SO4稀释时要放出热量，所以ΔH2<-57.3kJ·mol-1,故D符合题意。答案：D7.(2010江苏镇江高三模拟)分析图1-2的能量变化示意图，确定下列选项中正确的是()图1-2A.2A(g)+B(g)====2C(g)；ΔH＜0B.2A(g)+B(g)====2C(g)；ΔH＞0C.2A+B====2C；ΔH＜0D.2C====2A+B；ΔH＜0解析：本题考查化学反应吸热、放热的原因及表示。若反应物所具有的总能量＞生成物的总能量，该反应为放热反应，ΔH为“-”或“ΔH＜0”；反之为吸热反应。由图知E(2A+B)＞E(C)，该反应2A(g)+B(g)====2C(g)为放热反应(ΔH＜0)，A正确、B错误。又因热化学方程式必须注明物质状态，故C、D错误。答案：A8.分析某种煤气的体积组成如下：H250%、CH430%、CO10%、N26%、CO24%。已知：H2(g)+O2(g)====H2O(l);ΔH=－285.8kJ·mol-1CO(g)+O2(g)====CO2(g);ΔH=－282.6kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l);ΔH=－890.3kJ·mol-1则在标准状况下，224L该种煤气燃烧时放出的热量为()A.1461.7KjB.4382.5kJC.4665.1kJD.5811.5kJ解析：本题考查热化学方程式的计算。由题意知224L该种煤气中含H2：(224L×50%)÷22.4L·mol-1=5mol，完全燃烧放出热量为5mol×285.8kJ·mol-1=1429kJ；同理CO放热(224L×10%)÷22.4L·mol-1×282.6kJ·mol-1=282.6kJ；CH4放热(224L×30%)÷22.4L·mol-1×890.36kJ·mol-1=2670.9kJ；三者之和为4382.5kJ，B正确。答案：B9.火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出256.652kJ的热量。(1)反应的热化学方程式为______________。(2)又已知H2O(l)====H2O(g)；ΔH=+44kJ·mol-1，由16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是_________kJ。(3)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是____________________________________________________________。解析：(1)①由反应时电子得失分析：N2H4N2N2失去4e-；H2O22H2O得到2e-。②书写热化学方程式时必须注明物质的聚集状态和反应总的热量变化情况。③N2H4的反应热为256.652kJ×=641.63kJ·mol-1。(2)16g肼的物质的量为0.50mol，与N2H4完全反应生成液态水时放出的总热量为：Q=641.63kJ·mol-1×0.50mol+4×0.50mol×44kJ·mol-1=408.815kJ。答案：(1)N2H4(l)+2H2O2(l)====N2(g)+4H2O(g);ΔH=-641.63kJ·mol-1(2)408.815(3)产物不会造成环境污染10.城市使用的燃料，现大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。(1)试写出制取水煤气的主要化学反应式：______________________________________。(2)液化石油气主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)====3CO2(g)+4H2O(l)；ΔH=-2220.0kJ·mol-1已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO(g)+O2(g)====CO2(g)；ΔH=-282.57kJ·mol-1试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为_______。(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)；ΔH=-571.6kJ·mol-1试比较同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为___________。(4)氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是___________________。解析：本题结合当前城市使用的燃料，来考查学生对热化学反应方程式的热量计算，考点新颖，知识难度系数较小。学生若细心、认真领悟题意，应该能给出理想答案。答案：(1)C+H2O(g)CO+H2(2)39∶5(3)14∶5(4)来源丰富，单位质量氢气产生热量大，无污染11.资料：管道煤气的主要成分是氢气、一氧化碳和甲烷，热值15.6MJ·kg-1，每立方米是0.90元，液化气是C3—C4的烷烯烃，热值47.3MJ·kg-1，每千克2.60元，水的比热容为4.18kJ·(kg·℃)-1。(1)将一壶水(以4L计)，从25℃加热至100℃，用液化气和管道煤气，哪一种更合算？(热量利用率以70%计)(2)你认为用液化气好还是用管道煤气好？简述你的理由。解析：由Q=mcΔt可得4kg水从25℃至100℃需吸收热量Q=75℃×4.18kJ·(kg·℃)-1×4