課時作業(yè)17化學(xué)能與熱能一、選擇題1如圖為1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反應(yīng)生成SOCl2(g)的能量變化示意圖，已知E1x kJmol1、E2y kJmol1，下列有關(guān)說法中正確的是()A若在反應(yīng)體系中加入催化劑，E1不變B若在反應(yīng)體系中加入催化劑，H減小C反應(yīng)活化能等于y kJmol1D1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反應(yīng)生成SOCl2(g)的H(xy) kJmol1解析：本題考查了反應(yīng)熱知識，意在考查考生的圖象分析能力。觀察題給圖象，E1為反應(yīng)的活化能，加入催化劑改變反應(yīng)的活化能，但是H不變；1 mol SO2Cl2(g)和1 mol SCl2(g)反應(yīng)生成SOCl2(g)的反應(yīng)熱數(shù)值為反應(yīng)物和生成物的能量差，即H(xy) kJmol1，故選D。答案：D2已知熱化學(xué)方程式2NO2(g)N2O4(g)H56.9 kJ/mol，則關(guān)于熱化學(xué)方程式“N2O4(g)2NO2(g)H0”的說法中正確的是()A熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)表示分子數(shù)B該反應(yīng)H0>0C該反應(yīng)H056.9 kJ/molD該反應(yīng)可表示1 mol N2O4投入容器中分解時的熱效應(yīng)解析：H056.9 kJ/mol，化學(xué)計量數(shù)表示物質(zhì)的量，由于該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，1 mol N2O4不可能完全分解，所以D項錯誤。答案：B3已知化學(xué)方程式2AB(g)=A2(g)B2(g)所代表的化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示：則下列說法正確的是()A2AB(g)=A2(g)B2(g)為放熱反應(yīng)B2 mol AB(g)的能量高于1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的能量之和C斷裂2 mol AB(g)吸收的熱量為y kJD斷裂1 mol A2(g)和1 mol B2(g)放出的能量和為x kJ解析：本題考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，意在考查考生對化學(xué)反應(yīng)中能量變化原理的理解及通過圖象獲取信息的能力。選項A，由題給圖象可知生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量，故為吸熱反應(yīng)，錯誤。選項B，吸熱反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量低，錯誤。選項D，斷裂化學(xué)鍵要吸收能量，錯誤。答案：C4已知一定條件下斷裂或形成某些化學(xué)鍵的能量關(guān)系如下表：斷裂或形成的化學(xué)鍵能量數(shù)據(jù)斷裂1 mol H2分子中的化學(xué)鍵吸收能量436 kJ斷裂1 mol Cl2分子中的化學(xué)鍵吸收能量243 kJ形成1 mol HCl分子中的化學(xué)鍵釋放能量431 kJ對于反應(yīng)：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)，下列說法正確的是()A該反應(yīng)的反應(yīng)熱H>0B生成1 mol HCl時反應(yīng)放熱431 kJC氫氣分子中的化學(xué)鍵比氯氣分子中的化學(xué)鍵更牢固D相同條件下，氫氣分子具有的能量高于氯氣分子具有的能量解析：由于436 kJ243 kJ679 kJ<431 kJ2862 kJ，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱H<0，A錯誤；生成1 mol HCl時放出熱量91.5 kJ，B錯誤；氫氣的鍵能大于氯氣的鍵能，所以氫氣分子中的化學(xué)鍵更牢固，C正確；相同條件下，氫氣穩(wěn)定，氫氣分子具有的能量低于氯氣分子具有的能量，D錯誤。答案：C5肼(H2NNH2)是一種高能燃料，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示。已知斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量(kJ)：NN為942、O=O為500、NN為154，OH為452.5，則斷裂1 mol NH所需的能量(kJ)是()A194B391C516D658解析：H反應(yīng)物的總鍵能生成物的總鍵能，由圖可知N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534 kJmol1。設(shè)斷裂1 mol NH所需能量為x kJ，則154 kJ4x kJ500 kJ(94222452.5) kJ534 kJ，可求得x391，答案選B。答案：B6下列有關(guān)說法正確的是()A已知：HI(g)H2(g)I2(s)H26.5 kJ/mol，由此可知1 mol HI氣體在密閉容器中充分分解后可以放出26.5 kJ的熱量B已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol，則氫氣的燃燒熱為H285.8 kJ/molC肼(N2H4)是一種用于火箭或燃料電池的原料，已知2H2O(g)O2(g)=2H2O2(l)H108.3 kJ/molN2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534.0 kJ/mol則有反應(yīng)：N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(l)H642.3 kJ/molD含20.0 g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出28.7 kJ的熱量，則稀醋酸和稀NaOH溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NaOH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)H57.4 kJ/mol解析：A項，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，HI不能完全轉(zhuǎn)化為H2和I2，放出的熱量小于26.5 kJ；C項，得：N2H4(l)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H642.3 kJ/mol，當(dāng)H2O為液態(tài)時，H應(yīng)小于642.3 kJ/mol；D項，醋酸為弱酸，醋酸和NaOH溶液的反應(yīng)不但有中和反應(yīng)，還有醋酸的電離過程，而電離過程是吸熱的，故醋酸和NaOH溶液反應(yīng)的H大于57.4 kJ/mol。答案：B7已知：(1)CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1(2)C(s)O2(g)=CO2(g)H2(3)2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H3(4)2CO2(g)4H2(g)=CH3COOH(l)2H2O(l)H4(5)2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)H5下列關(guān)于上述反應(yīng)的焓變的判斷正確的是()AH1>0，H2<0BH52H2H3H1CH3>0，H5<0DH4H12H3解析：反應(yīng)(1)和(2)都屬于燃燒反應(yīng)，都是放熱反應(yīng)，H1<0，H2<0，A項錯誤；根據(jù)蓋斯定律，(2)2(3)(1)(5)，即H52H2H3H1，B項正確；(3)中2H2(g)O2(g)=2H2O(l)是放熱反應(yīng)，H3<0，C項錯誤；根據(jù)蓋斯定律，應(yīng)該是H42H3H1，D項錯誤。答案：B8下列說法正確的是()A如圖可以表示水分解過程中的能量變化B若2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJ/mol，則碳的燃燒熱為110.5 kJ/molC需要加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)，常溫下能發(fā)生的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)D已知：反應(yīng)H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)Ha kJ/mol：且a、b、c均大于零，則斷開1 mol HCl鍵所需的能量為(abc) kJ/mol解析：本題考查化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化，意在考查考生對化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念的理解以及對圖象的分析能力。A項，水的分解為吸熱反應(yīng)，生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量，且催化劑可有效降低反應(yīng)的活化能，正確；B項，燃燒熱的概念中強(qiáng)調(diào)完全反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物，而該項反應(yīng)中生成物為CO，錯誤；C項，常溫下能發(fā)生的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng)，如在常溫下Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，需要加熱的反應(yīng)也不一定是吸熱反應(yīng)，錯誤；D項，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的過程為舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程，且斷裂化學(xué)鍵吸收能量，形成化學(xué)鍵放出能量，可知斷開1 mol HCl鍵所需的能量為(abc) kJ/mol。答案：A9已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol12CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 452 kJmol1H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1下列說法中正確的是()AH2(g)燃燒熱的H為571.6 kJmol1B同質(zhì)量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃燒，H2(g)放出的熱量多C.H2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)H2O(l)H57.3 kJmol1D3H2(g)CO2(g)=CH3OH(l)H2O(l)H135.9 kJmol1解析：H2(g)燃燒熱的H為571.6 kJmol1；由 kJ、可知B正確；C選項，除生成水之外還有BaSO4沉淀生成，錯誤；D選項，式式可知H131.4 kJmol1，錯誤。答案：B10已知3.6 g碳在6.4 g氧氣中燃燒，至反應(yīng)物耗盡，測得放出熱量a kJ。又知道12.0 g碳完全燃燒，放出熱量為b kJ，則熱化學(xué)方程式C(s)O2(g)=CO(g)的H等于()A(ab) kJmol1B(ab) kJmol1C(5a0.5b) kJmol1D(10ab) kJmol1解析：根據(jù)題意得兩個熱化學(xué)方程式：3C(s)2O2(g)=2CO(g)CO2(g)H10a kJmol1；C(s)O2(g)=CO2(g)Hb kJmol1；則()得C(s)O2(g)=CO(g)H(5a0.5b) kJmol1。答案：C二、非選擇題11(1)甲烷自熱重整是先進(jìn)的制氫方法，包含甲烷氧化和蒸氣重整。向反應(yīng)系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有反應(yīng)CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)的H_kJmol1。甲烷的燃燒熱為H2，則H2_H1(填“>”“”或“<”)。(2)物質(zhì)(tBuNO)2在正庚烷溶劑中發(fā)生如下反應(yīng)：(tBuNO)22(tBuNO)H。實驗測得該反應(yīng)的H50.5 kJmol1，活化能Ea90.4 kJmol1。下列能量關(guān)系圖合理的是_。(3)工業(yè)上利用天然氣(主要成分為CH4)與CO2進(jìn)行高溫重整制備CO，已知CH4、H2和CO的燃燒熱(H)分別為890.3 kJmol1、285.8 kJmol1和283.0 kJmol1，則生成1 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO所需的熱量為_。解析：(1)由蒸氣重整的兩個反應(yīng)可知，利用第二個反應(yīng)減去第一個反應(yīng)則得出該反應(yīng)的反應(yīng)熱為H(165.0206.2) kJmol141.2 kJmol1。表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H2。生成液態(tài)水比生成氣態(tài)水釋放出的熱量多，故H2<H1。(2)由實驗測得該反應(yīng)的反應(yīng)熱H50.5 kJmol1，可知該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，可排除能量關(guān)系圖B和C。又依據(jù)活化能Ea90.4 kJmol1，EaH<50.5 kJmol1，能量關(guān)系圖A中，EaH>50.5 kJmol1，Ea與H的比例不對。而能量關(guān)系圖D是合理的。(3)首先寫出熱化學(xué)方程式：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1()2得CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247.3 kJmol1故標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成1 m3 CO所需熱量為247.3 kJmol15.52103 kJ。答案：(1)41.2<(2)D(3)5.52103 kJ12(1)全國很多地區(qū)都曾陷入嚴(yán)重的霧霾和污染天氣中，冬季取暖排放的CO2、汽車尾氣等都是形成霧霾的因素。已知：N2(g)O2(g)=2NO(g)H179.5 kJmol12NO(g)O2(g)=2NO2(g)H112.3 kJmol12NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)H759.8 kJmol1下圖是在101 kPa,298 K條件下1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成1 mol CO2和1 mol NO過程中能量變化的示意圖。則a_。(2)利用反應(yīng)A可將釋放的CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價值的產(chǎn)品。反應(yīng)A：CO2H2OCOH2O2已知：反應(yīng)是_反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)，其原因是_。反應(yīng)A的熱化學(xué)方程式是_。(3)一定條件下，在容積為3 L的密閉容器中反應(yīng)：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。根據(jù)題目有關(guān)信息，請在右下坐標(biāo)圖中標(biāo)示出該化學(xué)反應(yīng)過程的能量變化(標(biāo)明信息)。答案：(1)368(2)吸熱反應(yīng)物總能量低于生成物總能量(或H>0)CO2(g)H2O(g)=CO(g)H2(g)O2(g)H524.8 kJmol1(3)