2023届新高考新教材化学人教版一轮训练-第六章第1讲　化学能与热能

第六章第1讲化学能与热能一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．(2021·湖南汨罗市高三检测)已知：①CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH1②CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH2下列推断正确的是()A．若CO的燃烧热为ΔH3，则H2的燃烧热为ΔH3－ΔH1B．反应CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH2C．若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则ΔH2<0D．若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则ΔH1>0解析：DA．若CO的燃烧热为ΔH3，则③CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3，③－①，整理可得H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝ΔH3－ΔH1，由于H2O的稳定状态是液态，因此该反应热不能表示氢气的燃烧热，A错误；B.②－①，整理可得CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1，B错误；C.若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则该反应是吸热反应，ΔH2>0，C错误；D.③CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3，④H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH4，若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则ΔH3>ΔH4，③－④，整理可得CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH1＝ΔH3－ΔH4>0，D正确。2．(2021·河北新高考适应卷)已知25℃、101kPa下，1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.66kJ·mol－1C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.29kJ·mol－1则反应C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)的反应热为()A．ΔH＝－396.36kJ·mol－1B．ΔH＝－198.55kJ·mol－1C．ΔH＝－154.54kJ·mol－1D．ΔH＝－110.53kJ·mol－1解析：D①2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.66kJ·mol－1②C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.29kJ·mol－1③H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44.01kJ·mol－1根据盖斯定律可知目标方程式可由②＋③－eq\f(1,2)①得到，ΔH＝[＋131.29＋(＋44.01)－eq\f(1,2)(＋571.66)]kJ·mol－1＝－110.53kJ·mol－1；故选D。3．已知：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.0kJ/mol。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：过程Ⅰ：2Fe3O4(s)=6FeO(s)＋O2(g)ΔH＝＋313.2kJ/mol过程Ⅱ：……下列说法不正确的是()A．过程Ⅰ中每消耗232gFe3O4转移2mol电子B．过程Ⅱ热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)=H2(g)＋Fe3O4(s)ΔH＝＋128.9kJ/molC．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是：太阳能→化学能→热能D．铁氧化合物循环分解水制H2具有成本低、产物易分离等优点解析：CA项，过程Ⅰ中每消耗232gFe3O4生成0.5molO2，转移2mol电子；B项，根据盖斯定律，由(总反应×1/2－过程Ⅰ×1/2)得过程Ⅱ热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)=H2(g)＋Fe3O4(s)ΔH＝[＋571.0kJ/mol×1/2－(＋313.2kJ/mol)×1/2]＝＋128.9kJ/mol；C项，过程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应，不存在化学能→热能；D项，铁氧化合物循环分解水制H2具有成本低的优点，氢气和氧气分步生成，具有产物易分离的优点。4．(2021·安徽省亳州高三模拟)合成气(CO和H2)是目前化工常用的原料，下面是用甲烷制备合成气的两种方法：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH1＝＋216kJ·mol－1；②2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH2＝－72kJ·mol－1。其中一个反应的反应过程与能量变化关系如图所示。则下列说法正确的是()A．E1表示2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)的活化能B．E2表示CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的活化能C．该图示为反应②的反应过程与能量变化示意图D．一般情况下，加入催化剂，既能降低E1，也能降低E2，但不能改变E1与E2的差值解析：D已知反应①是吸热反应，反应②是放热反应，而图像所表达的是吸热反应即反应①。所以E1表示CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的活化能，故A错误；E2表示CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)的活化能，因此B错误；该图所示为反应①的反应过程与能量变化示意图，故C错误；加入催化剂，正逆反应的活化能都降低了，即E1、E2都降低，但二者的差值不变，所以D正确。5．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①6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)ΔH1②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2③C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH3④H2O(g)=H2O(l)ΔH4则反应4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)＋10H2O(l)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为()A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1＋10ΔH4B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3＋10ΔH4C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1＋10ΔH4D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3＋10ΔH4解析：A由盖斯定律：②×5＋③×12－①×2＋④×10得ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1＋10ΔH4。6．(2021·浙江1月选考，24)在298.15K、100kPa条件下，N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K－1·mol－1。一定压强下，1mol反应中，反应物[N2(g)＋3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是()ABCD解析：B根据热化学方程式可知，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，C、D错误；升高温度，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的能量都升高，升高的能量可以根据比热容计算，反应物[N2(g)＋3H2(g)]能量升高值为(29.1＋3×28.9)×ΔT、生成物[2NH3(g)]的能量升高值为(2×35.6)×ΔT，则升高温度后，反应物的总能量与生成物的总能量的差值(焓变的绝对值)更大了，A错误，B正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)7．氮及其化合物的转化过程如图1所示，其中图2为反应①过程中能量变化的曲线图。下列分析合理的是()A．N2和H2被吸附在催化剂a表面发生反应B．反应①的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1C．反应②中，转移1.25mol电子时消耗NH3的体积为5.6LD．催化剂a、b能提高反应速率和平衡转化率解析：AB由图1可知，N2和H2都被吸附在催化剂a的表面上发生反应，A正确；由图2知反应①的热化学方程式中，ΔH＝(508－600)kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1，B正确；由图1知，反应②是NH3被O2氧化为NO的过程，发生反应4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))4NO＋6H2O，计算知，转移1.25mol电子时，消耗标准状况下NH3的体积为5.6L，C错误；催化剂只能改变化学反应速率，不能提高反应的平衡转化率，D错误。8．(2021·新高考8省联考，重庆卷)已知△(g)＋H2(g)→CH3CH2CH3(g)ΔH＝－157kJ·mol－1。已知环丙烷(g)的燃烧热ΔH＝－2092kJ·mol－1，丙烷(g)的燃烧热ΔH＝－2220kJ·mol－1，1mol液态水蒸发为气态水的焓变为ΔH＝＋44kJ·mol－1。则2mol氢气完全燃烧生成气态水的ΔH(kJ·mol－1)为()A．－658 B．－482C．－329 D．－285解析：B已知反应①为△(g)＋H2(g)→CH3CH2CH3(g)ΔH1＝－157kJ·mol－1。反应②：△(g)＋4.5O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH2＝－2092kJ·mol－1，反应③：CH3CH2CH3(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH3＝－2220kJ·mol－1，反应④：H2O(l)=H2O(g)ΔH4＝＋44kJ·mol－1，则由盖斯定律，反应①－反应②＋反应③＋反应④得到反应：H2(g)＋0.5O2(g)=H2O(g)ΔH，ΔH＝ΔH1－ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－241kJ·mol－1，则2mol氢气完全燃烧生成气态水的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1，B正确。9．工业上可采用CH3OHCO＋2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：方式A：CH3OH*→CH3O*＋H*Ea＝＋103.1kJ·mol－1方式B：CH3OH*→CHeq\o\al(*,3)＋OH*Eb＝＋249.3kJ·mol－1(其中Ea、Eb为活化能)。图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。下列说法错误的是()A．总反应的焓变(ΔH)大于0B．甲醇裂解过程主要历经的方式应为BC．该历程中最小能垒(活化能)为70.7kJ·mol－1D．该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为CHO*＋3H*=CO*＋4H*解析：BCA．由图可知，CH3OH的能量低于CO和2H2的总能量，反应CH3OHCO＋2H2为吸热反应，ΔH大于0，故A正确；B催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，方式A的活化能低，说明甲醇裂解过程主要历经的方式应为A，故B错误；C.由图可知，该历程中最小能垒(活化能)为(116.1－62.5)kJ·mol－1＝53.6kJ·mol－1，故C错误；D.由图可知，反应CHO*＋3H*=CO*＋4H*反应物的能量高于生成物的能量，且差别最大，是放热最多的步骤，故D正确。10．下列示意图表示正确的是()A．甲图表示Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)(ΔH>0)反应的能量变化B．乙图表示碳的燃烧热C．实验的环境温度20℃时，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，测量混合液温度，结果如丙图(已知V1＋V2＝60mL)D．由丁图可知A、B、C的稳定性顺序为：B<A<C解析：D甲图中反应物的总能量比生成物高，反应为放热反应，而Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH>0为吸热反应，选项A错误；碳的燃烧热是指1molC完全燃烧生成CO2(g)放出的热量，选项B错误；酸碱中和反应为放热反应，物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，V1＋V2＝60mL，则V1＝20mL，V2＝40mL时硫酸与氢氧化钠恰好完全反应，放出的热量最多，温度最高，与图像不符，选项C错误；物质的能量越低，越稳定，所以三种化合物的稳定性顺序为B<A<C，选项D正确。三、非选择题11．(1)已知C(s，石墨)=C(s，金刚石)ΔH>0，则稳定性：金刚石________(填“>”“<”)石墨。(2)已知：2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)ΔH12C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH2则ΔH1________(填“>”或“<”)ΔH2。(3)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：①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g)ΔH＝＋10.7kJ·mol－1②N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－543kJ·mol－1写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________。(4)25℃、101kPa时，14gCO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3kJ热量，则CO的燃烧热为ΔH＝________。(5)0.50L2.00mol·L－1H2SO4溶液与2.10L1.00mol·L－1KOH溶液完全反应，放出114.6kJ热量，该反应的中和反应反应热ΔH＝________。(6)已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，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)ΔH>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)ΔH1表示碳完全燃烧的反应热，ΔH2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ΔH越小。因此，ΔH1<ΔH2。(3)根据盖斯定律，由2×②－①得：2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝2×(－543kJ·mol－1)－(＋10.7kJ·mol－1)＝－1096.7kJ·mol－1。(4)25℃、101kPa时，14gCO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3kJ的热量，则1molCO(即28gCO)完全燃烧放出的热量是141.3kJ×2＝282.6kJ，即CO的燃烧热ΔH＝－282.6kJ·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)ΔH＝E(N≡N)＋3E(H—H)－2×3E(N—H)＝946kJ·mol－1＋3×436kJ·mol－1－6×391kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1。答案：(1)<(2)<(3)2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1096.7kJ·mol－1(4)－282.6kJ·mol－1(5)－57.3kJ·mol－1(6)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－112．(2021·三明模拟)(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)ΔH1反应Ⅱ：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH2＝＋72.49kJ·mol－1总反应：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－86.98kJ·mol－1则反应Ⅰ的ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示，其中吸附在Pt/SiO2催化