第19講 化學能與熱能一、選擇題1(2019邢臺期末)一種生產(chǎn)和利用氫能的途徑如圖所示。下列說法中錯誤的是()A氫能屬于二次能源B圖中能量轉化的方式至少有6種C太陽能電池的供電原理與燃料電池相同D太陽能、風能、氫能都屬于新能源解析：選C。氫能屬于二次能源，A項正確；圖中涉及的能量轉化方式有太陽能、風能、水能轉化為電能，電能與化學能的相互轉化，電能與光能、熱能的轉化等，B項正確；太陽能電池的供電原理是將太陽能轉化為電能，而燃料電池的供電原理是將化學能轉化為電能，所以二者供電原理不相同，C項錯誤；太陽能、風能、氫能都屬于新能源，D項正確。2下列說法正確的是()A化學反應的反應熱不僅與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，還與反應的途徑有關B能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質為基礎的，且以物質為主C根據(jù)蓋斯定律，熱化學方程式中的H直接相加即可得總反應熱D即使運用蓋斯定律也無法計算出碳不完全燃燒時的反應熱解析：選B?；瘜W反應的反應熱與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關，A項錯誤；結合蓋斯定律的內容和應用可知C項錯誤；運用蓋斯定律可計算出碳不完全燃燒時的反應熱，D項錯誤。3(2019杭州期末)碳酸鈣分解的反應需要在高溫下持續(xù)加熱，根據(jù)如圖所示的反應判斷下列說法中錯誤的是()A1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的總能量大于1 mol CaCO3(s)的總能量B該反應的焓變大于零C該反應中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂，化學鍵斷裂吸收能量，化學鍵形成放出能量D由該反應可推出凡是需要加熱才發(fā)生的反應均為吸熱反應解析：選D。因為碳酸鈣受熱分解是吸熱反應，所以1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的總能量大于1 mol CaCO3(s)的總能量，焓變大于零，A、B正確；在CaCO3中，Ca2和CO之間存在離子鍵，CO中C與O之間存在共價鍵，故反應中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂，舊化學鍵斷裂吸收能量，新化學鍵形成放出能量，C正確；需要加熱才發(fā)生的反應不一定為吸熱反應，如碳的燃燒需要加熱，但該反應是放熱反應，D錯誤。4(2019湖南H11教育聯(lián)盟聯(lián)考)已知化學反應A2(g)B2(g)=2AB(g)H100 kJmol1的能量變化如圖所示，判斷下列敘述中正確的是()A加入催化劑，該反應的反應熱H將減小B每形成2 mol AB鍵，將吸收b kJ能量C每生成2分子AB(g)，將吸收(ab) kJ能量D該反應正反應的活化能大于100 kJmol1解析：選D。催化劑不能改變反應熱的大小，A項錯誤；形成化學鍵放出能量，B項錯誤；熱化學方程式中的化學計量數(shù)表示物質的量，故每生成2 mol AB(g)，將吸收(ab) kJ能量。5(2019晉豫省際大聯(lián)考)S2Cl2和SCl2均為重要的化工原料，都滿足8電子穩(wěn)定結構。已知：S2(l)Cl2(g)S2Cl2(g) H1x kJmol1S2Cl2(g)Cl2(g)2SCl2(g)H2y kJmol1相關化學鍵的鍵能如下表所示：化學鍵SSSClClCl鍵能/(kJmol1)abc下列說法中錯誤的是()ASCl2的結構式為ClSClBS2Cl2的電子式為Cy2bacD在S2(l)2Cl2(g)2SCl2(g)的反應中，H(xy) kJmol1解析：選C。SCl2中原子都達到8電子穩(wěn)定結構，S應該形成兩個共價鍵，Cl只能形成1個共價鍵，所以SCl2的結構式為ClSCl，A項正確；S2Cl2中原子都達到8電子穩(wěn)定結構，S應該形成兩個共價鍵，Cl只能形成1個共價鍵，所以S2Cl2的結構式為ClSSCl，則其電子式為，B項正確；反應的焓變等于反應物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，反應S2Cl2(g)Cl2(g)2SCl2(g)的焓變H2y kJmol1(ac2b) kJmol1，C項錯誤；反應反應可以得到：S2(l)2Cl2(g)2SCl2(g)，所以該反應的焓變?yōu)镠(xy) kJmol1，D項正確。6(2019天津河西區(qū)模擬)通過以下反應均可獲取H2。下列有關說法不正確的是()太陽光催化分解水制氫：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H1571.6 kJ/mol焦炭與水反應制氫：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H2131.3 kJ/mol甲烷與水反應制氫：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g) H3206.1 kJ/molA由反應知H2的燃燒熱為571.6 kJ/molB反應中生成物的總能量高于反應物的總能量C反應若改用新催化劑，H3不變化D反應CH4(g)=C(s)2H2(g)的H74.8 kJ/mol解析：選A。A.101 kPa時，1 mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量是燃燒熱，由反應知H2的燃燒熱為285.8 kJ/mol，A錯誤；B.反應的焓變大于0，說明該反應為吸熱反應，生成物的總能量高于反應物的總能量，B正確；C.反應使用催化劑，可以加快反應速率，但是催化劑不影響反應熱，所以改用新催化劑后H3不變，C正確；D.根據(jù)蓋斯定律，由可得：反應CH4(g)=C(s)2H2(g)的H(206.1 kJ/mol)(131.3 kJ/mol)74.8 kJ/mol，D正確。7(2019河南豫北、豫南第一次聯(lián)考)HBr被O2氧化依次由如下、三步反應組成，1 mol HBr被氧化為Br2放出12.67 kJ熱量，其能量與反應過程曲線如圖所示。()HBr(g)O2(g)=HOOBr(g)()HOOBr(g)HBr(g)=2HOBr(g)()HOBr(g)HBr(g)=H2O(g)Br2(g)下列說法中正確的是()A三步反應均為放熱反應B步驟()的反應速率最慢CHOOBr比HBr和O2穩(wěn)定D熱化學方程式為4HBr(g)O2(g)=2H2O(g)2Br2(g)H12.67 kJmol1解析：選B。放熱反應的反應物總能量高于生成物的總能量，根據(jù)題圖可知，第一步反應為吸熱反應，A項錯誤；步驟()為吸熱反應，導致體系溫度降低，反應速率減慢，其余反應為放熱反應，反應溫度升高，反應速率加快，B項正確；HOOBr的總能量比HBr和O2的總能量高，能量越高，物質越不穩(wěn)定，C項錯誤；根據(jù)題意，1 mol HBr被氧化為Br2放出12.67 kJ熱量，則熱化學方程式為4HBr(g)O2(g)=2H2O(g)2Br2(g)H50.68 kJmol1，D項錯誤。8(2019廣東粵西四校聯(lián)考)已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3則H3與H1和H2間的關系正確的是()AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2 DH3H1H2解析：選A。2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1；Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H2；2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3。由蓋斯定律可知，2，則H3H12H2，故選A。9火箭推進器常以聯(lián)氨(N2H4)為燃料、過氧化氫為助燃劑。已知下列各物質反應的熱化學方程式：N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H1533.23 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H244 kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H3196.4 kJmol1則聯(lián)氨與過氧化氫反應的熱化學方程式可表示為()AN2H4(g)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(l)H817.63 kJmol1BN2H4(g)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H641.63 kJmol1CN2H4(g)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(l)H641.63 kJmol1DN2H4(g)2H2O2(l)=N2(g)4H2O(g)H817.63 kJmol1解析：選B。將題中的反應依次編號為、，生成液態(tài)水的反應熱HH1H32H2817.63 kJmol1，生成氣態(tài)水的反應熱HH1H32H2641.63 kJmol1，可得出B正確。二、非選擇題10試比較下列各組H的大小。(1)同一反應，生成物狀態(tài)不同時A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H20則H1_(填“”“”或“”，下同)H2。(2)同一反應，反應物狀態(tài)不同時S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20則H1_H2。(3)兩個有聯(lián)系的不同反應相比C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)O2(g)=CO(g)H20則H1_H2。解析：(1)因為C(g)=C(l)H30則H3H2H10，H2H1。H2H3H1，則H3H1H2，又H30，所以H1H2。(3)根據(jù)常識可知，CO(g)O2(g)=CO2(g)H30，又因為H2H3H1，所以H2H1。答案：(1)(2)(3)11請參考題中圖表，根據(jù)要求回答問題：(1)圖是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E1的變化是_(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，H的變化是_。(2)甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應的熱化學方程式如下：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49.0 kJmol1CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1又知H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1，則甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式為_。(3)如表所示是部分化學鍵的鍵能參數(shù)：化學鍵PPPOO=OP=O鍵能/(kJmol1)abcx已知白磷的燃燒熱為d kJmol1，白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物的結構如圖所示，則表中x_kJmol1(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)。解析：(1)觀察圖像，E1應為反應的活化能，加入催化劑反應的活化能減小，但是H不變。(2)觀察方程式，利用蓋斯定律，將所給熱化學方程式做如下運算：322，即可求出甲醇蒸氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式。(3)白磷燃燒的化學方程式為P45O2P4O10，結合題圖中白磷及其完全燃燒產(chǎn)物的結構，根據(jù)“反應熱反應物鍵能總和生成物鍵能總和”與燃燒熱概念可得等式：6a5c(4x12b)d，據(jù)此可得x(d6a5c12b)。答案：(1)減小不變(2)CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.7 kJmol1(3)(d6a5c12b)12(2019大連模擬)氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究特點。.已知：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJmol1H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184 kJmol1(1)H2與O2反應生成氣態(tài)水的熱化學方程式是_。(2)斷開1 mol HO鍵所需能量為_kJ。.已知：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206.2 kJmol1CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247.4 kJmol1又知CH4的燃燒熱為890.3 kJmol1。(1)利用上述已知條件寫出甲烷完全燃燒的熱化學方程式：_。(2)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法，CH4(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為_。(3)高溫下H2O可分解生成分子或原子。高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示。圖中A、B表示的物質依次是_，等物質的量的A、H2化學能較低的物質是_。解析：.(1)根據(jù)蓋斯定律，由第一個熱化學方程式第二個熱化學方程式2可得2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H115.6 kJmol1(184 kJmol1)2483.6 kJmol1。(2)反應2H2(g)O2(g)=2H2O(g)發(fā)生過程中斷裂2 mol HH鍵和1 mol O=O鍵，形成4 mol HO鍵，則2E(HH)E(O=O)4E(HO)483.6 kJmol1，E(HO) kJmol1462.9 kJmol1，即斷開1 mol HO鍵所需能量為462.9 kJ。.(1)由CH4的燃燒熱為890.3 kJmol1可得甲烷完全燃燒的熱化學方程式為CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1。(2)根據(jù)蓋斯定律，由2即可得到CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165.0 kJmol1。(3)觀察圖像信息知，高溫時水先分解生成H2、O2，然后兩種單質分子可繼續(xù)分解成氫原子、氧原子，由于氫原子比氧原子多，故A是氫原子，B是氧原子。氫氣分子分解成氫原子時需要吸收能量，故等物質的量時化學能較低的物質是氫氣分子。答案：.(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1(2)462.9.(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1(2)CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165.0 kJmol1(3)H、O(或氫原子、氧原子)H2