2023届新高考一轮复习人教版化学能与热能习题.docx

化学能与热能一、选择题(本题包括8个小题，每小题只有一个选项符合题意)1(2021·无锡模拟)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的过程如图所示。下列叙述不正确的是()A.过程中的能量转化形式是太阳能化学能B.过程中每消耗116 g Fe3O4转移2 mol电子C.过程的化学方程式为3FeOH2OFe3O4H2D.铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点【详解】B过程中Fe3O4转化为O2和FeO，每消耗 116 g Fe3O4(即0.5 mol)，铁元素的化合价由3价2价，故转移1 mol电子，B错误。2根据下图所得判断正确的是()已知：H2O(g)=H2O(l)H44 kJ·mol1A.图1反应为吸热反应B.图1反应使用催化剂时，会改变其HC.图2中若H2O的状态为液态，则能量变化曲线可能为D.图2中反应为CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41 kJ·mol1【详解】D由图1曲线变化可知，反应物的总能量比生成物的总能量高，故该反应为放热反应，A项错误；催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应的焓变，B项错误；结合图1和图2可得出热化学方程式：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41 kJ·mol1，D项正确；由已知信息及D项分析中的热化学方程式，结合盖斯定律可得：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(l)H3 kJ·mol1，该反应为放热反应，而图2中的曲线表示的是吸热反应，C项错误。325 、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol1。下列热化学方程式书写正确的是()A.2H(aq)SO(aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H57.3 kJ·mol1B.KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJ·mol1C.C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H5 518 kJ·mol1D.2C8H18(g)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H5 518 kJ·mol1【详解】BA项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ，错误；C项，燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，产物中的水应为液态，错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，错误。4(2020·北京高考)依据图示关系，下列说法不正确的是()A.石墨燃烧是放热反应B.1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多C.C(石墨)CO2(g)=2CO(g)HH1H2D.化学反应的H，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关【详解】C所有的燃烧都是放热反应，根据图示，C(石墨)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJ·mol1，H1<0，则石墨燃烧是放热反应，故A正确；根据图示，C(石墨)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJ·mol1，CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJ·mol1，根据反应可知都是放热反应，1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，1 mol C(石墨)放热多，故B正确；根据B项分析，C(石墨)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJ·mol1，CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJ·mol1，根据盖斯定律，×2可得：C(石墨)CO2(g)=2CO(g)HH12H2，故C错误；根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，故D正确。5已知：H2O(g)=H2O(l)H1C6H12O6(g)=C6H12O6(s)H2C6H12O6(s)6O2(g)=6H2O(g)6CO2(g)H3C6H12O6(g)6O2(g)=6H2O(l)6CO2(g)H4下列说法正确的是()A.H1<0，H2<0，H3<H4B.6H1H2H3H40C.6H1H2H3H40D.6H1H2H3H40【详解】B把题给热化学方程式依次编号为、，由气体转化为液体或固体时释放能量知，H1<0，H2<0，由得：C6H12O6(s)6H2O(l)=C6H12O6(g)6H2O(g)HH3H4H26H1，因H1<0，H2<0，则H>0，可得H3>H4，A项错误；由H3H4H26H1可知，6H1H2H3H40，B项正确，C、D项错误。6下列描述中，正确的是()A.由CH3CH2OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 366.8 kJ·mol1，可知乙醇的燃烧热为1 366.8 kJ·mol1B.已知：C(金刚石，s)=C(石墨，s)H<0，则金刚石比石墨稳定C.已知：N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJ·mol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJ·mol1则2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)H746 kJ·mol1D.OH(aq)H(aq)=H2O(l)H57.3 kJ·mol1，故1 mol HNO3与1 mol NH3·H2O完全反应，放出的热量一定为57.3 kJ·mol1【详解】C表示燃烧热时燃烧产物应该是稳定氧化物，水应为液态，故A错误；能量越低越稳定，石墨比金刚石稳定，故B错误；N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJ·mol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJ·mol1，依据盖斯定律计算得到2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)H746 kJ·mol1，故C正确；NH3·H2O是弱电解质，电离时要吸热，反应中放出的热量小于57.3 kJ，故D错误。7用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H64.39 kJ·mol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H196.46 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.84 kJ·mol1在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2(aq)和H2O(l)的反应热H等于()A.319.68 kJ·mol1 B417.91 kJ·mol1C.448.46 kJ·mol1 D546.69 kJ·mol1【详解】ACu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H64.39 kJ·mol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H196.46 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.84 kJ·mol1根据盖斯定律，将×，整理可得：Cu(s)H2O2(l)2H(aq)=Cu2(aq)2H2O(l)H319.68 kJ·mol1，故合理选项是A。8肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，200 时在Cu表面分解的机理如图1。已知200 时：反应：3N2H4(g)=N2(g)4NH3(g)H132.9 kJ·mol1反应：N2H4(g)H2(g)=2NH3(g)H241.8 kJ·mol1 下列说法不正确的是()A.图1所示过程是放热反应、是吸热反应B.反应的能量过程示意图如图2所示C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量大于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量D.200 时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2H4(g)=N2(g)2H2(g)H50.7 kJ·mol1【详解】C图1所示过程发生的反应是，为放热反应，过程是NH3(g)的分解反应，是吸热反应，A正确；反应是放热反应，图2所示的能量过程示意图正确，B正确；由于反应为放热反应，因此，断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量，C错误；根据盖斯定律，2×得，N2H4(g)=N2(g)2H2(g)H50.7 kJ·mol1，D正确。二、非选择题(本题包括3个小题)9(2021·河北高考·节选)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。(1)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 时，相关物质的燃烧热数据如下表：物质H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃烧热H/(kJ·mol1)285.8393.53 267.5则25 时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为_。(2)在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H电还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为_(用a、b、c字母排序)。【详解】(1)由题给燃烧热数据可得，H2(g)O2(g)=H2O(l)H1285.8 kJ·mol1，C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJ·mol1，C6H6(l)O2(g)=6CO2(g)3H2O(l)H33 267.5 kJ·mol1，根据盖斯定律，目标方程式可由3×6×得到，其H(285.8 kJ·mol1)×3(393.5 kJ·mol1)×6(3 267.5 kJ·mol1)49.1 kJ·mol1，故H2(g)与C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为3H2(g)6C(石墨，s)=C6H6(l)H49.1 kJ·mol1。(2)最大能垒越小，反应越容易发生，结合题图(a)知CO2电还原为CO从易到难的顺序为cab。【答案】(1)3H2(g)6C(石墨，s)=C6H6(l)H49.1 kJ·mol1(2)cab10(1)已知C(s，石墨)=C(s，金刚石)H>0，则稳定性：金刚石_(填“>”或“<”)石墨。(2)已知：2C(s)2O2(g)=2CO2(g)H12C(s)O2(g)=2CO(g)H2则H1_(填“>”或“<”)H2。(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：N2(g)2O2(g)=N2O4(g)H10.7 kJ·mol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H543 kJ·mol1写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式：_。(4)25 、101 kPa时，14 g CO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3 kJ热量，则CO的燃烧热为H_。(5)0.50 L 2.00 mol·L1H2SO4溶液与2.10 L 1.00 mol·L1 KOH溶液完全反应，放出114.6 kJ热量，该反应的中和热H_。(6)已知拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN 键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式是_。【详解】(1)已知C(s，石墨)=C(s，金刚石)H>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)H1表示碳完全燃烧的反应热，H2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H越小。因此，H1<H2。(3)根据盖斯定律，由2×得：2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H2×(543 kJ·mol1)(10.7 kJ·mol1)1 096.7 kJ·mol1。(4)25 、101 kPa时，14 g CO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3 kJ的热量，则1 mol CO(即28 g CO)完全燃烧放出的热量是141.3 kJ×2282.6 kJ，即CO的燃烧热H282.6 kJ·mol1。(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)HE(NN)3E(HH)2×3E(NH)946 kJ·mol13×436 kJ·mol16×391 kJ·mol192 kJ·mol1。【答案】(1)<(2)<(3)2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1 096.7 kJ·mol1(4)282.6 kJ·mol1(5)57.3 kJ·mol1(6)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJ·mol111(2022·三明模拟)(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：2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)H1反应：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g)H272.49 kJ·mol1总反应：2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H386.98 kJ·mol1则反应的H1_ kJ·mol1。(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 催化剂表面用“·”标注，Ts表示过渡态。物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会_(填“放出热量”或“吸收热量”)；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为_。(3)已知CO(g)、CH4(g)、CH3CHO(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol1、890.31 kJ·mol1、1 167.9 kJ·mol1，则乙醛的分解反应CH3CHO(l)CH4(g)CO(g)的H_。【详解】(1)根据盖斯定律，得总反应：2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H386.98 kJ·mol1，所以H186.98 kJ·mol172.49 kJ·mol1159.47 kJ·mol1。(2)根据图像可知，吸附态的能量小于过渡态，所以物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会吸收热量；活化能最小的过程是·CO·OH·H3H2(g)生成·CO3H2(g)H2O(g)，反应方程式是·OH·H=H2O(g)。(3)已知CO(g)、CH4(g)、CH3CHO(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol1、890.31 kJ·mol1、1 167.9 kJ·mol1，分别写出燃烧热的热化学方程式，再用第3个的热化学方程式减去第1个和第2个的热化学方程式，则乙醛的分解反应CH3CHO(l)CH4(g)CO(g)的H1 167.9 kJ·mol1(283.0 kJ·mol1)(890.31 kJ·mol1)5.41 kJ·mol1。【答案】(1)159.47(2)吸收热量·OH·H=H2O(g)(3)5.41 kJ·mol1