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1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第19讲化学能与热能一、选择题1．下列说法不正确的是()A．化学能可以转变成热能、电能等B．化学反应必然伴随着能量变化C．化学反应中的能量变化主要是由化学键的变化引起的D．化学反应中能量变化的多少与反应物的质量无关解析：选D。化学反应的实质是旧化学键断裂与新化学键形成，一定伴随着能量变化；化学变化过程中产生的能量可以转化为热能、电能等，且化学反应中，反应物的质量(或物质的量)的多少及物质的聚集状态，影响反应中能量变化的多少。2．(2020·邢台高三期末)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，电能转化为化学能、光能，化学能转化为电能等，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。3．根据如图所示的反应，判断下列说法中错误的是()2A．CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的能量B．该反应的焓变大于零C．该反应中既有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量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CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量，焓变大于零，A、B项正确；在CaCO3中，Ca2＋和CO2－3之间存在离子键，CO2－3中C与O之间存在共价键，故反应中既有离子键断裂也有共价键断裂，断键吸收能量，成键放出能量，C项正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧反应就是放热反应，D项错误。4．已知反应：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1CO2(g)＋C(s)===2CO(g)ΔH22CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH32Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)ΔH4CO(g)＋CuO(s)===CO2(g)＋Cu(s)ΔH5下列说法正确的是()A．ΔH1＞0，ΔH3＜0B．ΔH2＝ΔH1－ΔH3C．ΔH2＜0，ΔH4＞0D．ΔH5＝ΔH1＋12ΔH4解析：选B。将已知反应依次编号为①②③④⑤。反应①和反应③都是放热反应，因此ΔH1＜0，ΔH3＜0，故A错误；根据盖斯定律，由②＋③可得反应①，因此ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即ΔH2＝ΔH1－ΔH3，故B正确；反应②为吸热反应，因此ΔH2＞0，反应④为放热反应，因此ΔH4＜0，故C错误；根据盖斯定律，由12×(③－④)可得反应⑤，因此ΔH5＝12ΔH3－12ΔH4，故D错误。5．(2020·邯郸教学质量检测)工业上，在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇，化学原理为CH2===CH2(g)＋H2O(g)===CH3CH2OH(g)ΔH。已知几种共价键的键能如下表所示：化学键C—HC===CH—OC—CC—O键能/(kJ·mol－1)413615463348351下列说法中错误的是()A．上述合成乙醇的反应是加成反应B．相同时间段内，反应中用三种物质表示的反应速率相等3C．碳碳双键的键能小于碳碳单键的键能的2倍D．上述反应式中，ΔH＝－96kJ·mol－1解析：选D。题述反应式中，ΔH＝615kJ·mol－1＋413kJ·mol－1×4＋463kJ·mol－1×2－348kJ·mol－1－413kJ·mol－1×5－463kJ·mol－1－351kJ·mol－1＝－34kJ·mol－1，D项错误。6．已知：①Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)ΔH1②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)ΔH2③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH3则反应Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)的ΔH＝()A．ΔH1＋12ΔH2＋12ΔH3B．ΔH1＋12ΔH2－12ΔH3C．ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3D．2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3解析：选A。根据盖斯定律，由①＋②×12＋③×12可得所求的热化学方程式，即ΔH＝ΔH1＋12ΔH2＋12ΔH3。7．已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－890.3kJ·mol－1；H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH2＝－285.8kJ·mol－1。CO2与H2反应生成甲烷与液态水的热化学方程式为CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(l)ΔH3，则ΔH3＝()A．－252.9kJ·mol－1B．＋252.9kJ·mol－1C．－604.5kJ·mol－1D．＋604.5kJ·mol－1解析：选A。将已知反应依次编号为①②，根据盖斯定律，由4×②－①可得所求热化学方程式，则ΔH3＝4ΔH2－ΔH1＝－252.9kJ·mol－1。8．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()4A．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。将已知反应依次编号为①②③，联氨与过氧化氢反应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，故B正确。9．NO与CO在金属铑(Rh)的催化下发生反应2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g)ΔH，该反应过程经历如下两步：反应Ⅰ：NO(g)＋CO(g)＋Rh(s)RhN(s)＋CO2(g)ΔH1＝－33.44kJ·mol－1反应Ⅱ：RhN(s)＋NO(g)Rh(s)＋N2OΔH2＝－319.35kJ·mol－1如图所示为该反应在无催化剂(a)和有催化剂(b)时反应过程的能量变化对比图。下列有关判断正确的是()A．ΔH＝－285.91kJ·mol－1B．E1为反应2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g)的活化能C．E2为使用催化剂后降低的活化能D．使用合适的催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率解析：选D。根据盖斯定律，由反应Ⅰ＋反应Ⅱ可得2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－352.79kJ·mol－1，A项错误；E1为2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g)不使用催化剂和使用催化剂的活化能之差，B项错误；E2为2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g)的焓变，C项错误；使用合适的催化剂可降低反应的活化能，从而提高反应速率，D项正确。10．(2020·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()5A．三步反应均为放热反应B．步骤(Ⅰ)的反应速率最慢C．步骤(Ⅰ)中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。放热反应中反应物的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，其余反应均为放热反应，温度升高，反应速率加快，B项正确；步骤(Ⅰ)中HOOBr的能量比HBr和O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C项错误；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。11．(2020·岳阳一模)研究表明CO与N2O在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)、②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法正确的是()A．反应①是氧化还原反应，反应②是非氧化还原反应B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定C．Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物D．若转移1mol电子，则消耗11.2LN2O解析：选C。A项，反应①②均有元素化合价的升降，因此都是氧化还原反应，错误；B项，由题图可知，反应①②都是放热反应，总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定，错误；C项，Fe＋做催化剂，使反应的活化能减小，FeO＋是反应过程中产生的物质，因此是中间产物，正确；D项，由于没有指明外界条件，所以不能确定气体的体积，错误。二、非选择题12．请参考题中图表，根据要求回答下列问题：(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，6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)＋12O2(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—OOOPO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＝________(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＋5O2=====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＝14(d＋6a＋5c－12b)。答案：(1)减小不变(2)CH3OH(g)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7kJ·mol－1(3)14(