化学能与热能1．(2020·郑州模拟)已知：2CO(g)＋O2(g)═══2CO2(g) ΔH＝－566kJ/mol Na2O2(s)＋CO2(g)═══Na2CO3(s)＋1/2O2(g) ΔH＝－226kJ/mol根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是( C )A．CO的燃烧热为283kJB．如图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C．2Na2O2(s)＋2CO2(s)═══2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH>－452kJ/molD．CO(g)与Na2O2(s)反应放出509kJ热量时，电子转移数为6.02×1023【解析】 CO的燃烧热为283kJ/mol，A错误；该图描述的就是一个热化学方程式，所以对应566的数值应该是2CO(g)＋O2(g)═══2CO2，图中的系数不对，且该图不能描述反应过程，B错误；题目中第二个方程的2倍为：2Na2O2(s)＋2CO2(g)═══2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH＝－452kJ/mol，本题中的CO2(s)多一步变气体吸热的过程，所以放出的热量就少于452kJ，ΔH>－452kJ/mol，C正确；题目中＋2式为：Na2O2(s)＋CO(g)═══Na2CO3(s)ΔH＝－509kJ/mol，此时放热509KJ，因为CO是1mol，所以转移电子数是2倍的6.02×1023，D错误。2．(2020·烟台模拟)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是( C )①C(s)＋H2O(g)═══CO(g)＋H2(g) ΔH1＝akJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)═══CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝bkJ·mol－1③CO2(g)＋3H2(g)═══CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝ckJ·mol－1④2CH3OH(g)═══CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝dkJ·mol－1A．反应①、②为反应③提供原料气B．反应③是CO2资源化利用的方法之一C．反应CH3OH(g)═══CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝kJ·mol－1D．反应2CO(g)＋4H2(g)═══CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d)kJ·mol－1【解析】 A项，反应①生成CO和H2，生成的CO继续发生反应②生成CO2和H2，反应③的原料为CO2和H2，正确；B项，反应③将温室气体CO2转化为燃料CH3-8-\nOH，正确；C项，反应④中H2O为气态，选项中H2O为液态，故焓变不是的关系，错误；D项，依据盖斯定律，按“②×2＋③×2＋④”，可得所求反应的焓变，正确。3．(2020·三门峡模拟)已知热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－QkJ·mol－1(Q>0)。下列说法正确的是( D )A．相同条件下，2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量小于2molSO3(g)所具有的能量B．将2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密闭容器中充分反应后，放出热量为QkJC．增大压强或升高温度，该反应过程放出更多的热量D．如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热QkJ，则此过程中有2molSO2(g)被氧化【解析】 反应是放热反应，依据反应前后能量守恒，相同条件下，2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量大于2molSO3(g)所具有的能量，选项A错误；ΔH＝－QkJ·mol－1，Q的具体含义是当2mol的二氧化硫气体与1mol的氧气完全反应生成2mol的三氧化硫气体时，放出的热量为QkJ，但这是一个可逆反应，不可能完全反应，因此放出的热量小于QkJ，选项B错误；增大压强，该平衡向正反应方向移动，放出热量更多，升高温度，该平衡向逆反应方向移动，放出热量减少，选项C错误；如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热QkJ，参加反应的二氧化硫为2mol，故一定有2molSO2(g)被氧化，选项D正确。4．(2020·潍坊模拟)我国科学家以MoS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是( B )A．Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化B．两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同C．MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低D．N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程【解析】 从图中可知在Li2SO4溶液中*N2转化为*N2H的活化能较低，因此Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化，A正确；反应物、生成物的能量不变，因此反应的焓变不变，与反应途径无关，B错误；根据图示可知MoS2在Li2SO4溶液中的能量比Na2SO4溶液中的将反应决速步(*N2→*N2H)的活化能大大降低，C正确；根据图示可知N2的活化是N≡N键的断裂形成N2H的过程，即是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程，D正确。5．(2020·邯郸模拟)白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2═══P4O10-8-\n。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P═══OckJ·mol－1、O═══OdkJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( A )A．(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1B．(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1C．(4c＋12b－4a－5d)kJ·mol－1D．(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1【解析】 反应热等于断键吸收的总能量与形成化学键所放出的能量的差值，由图可以看出：P4中有6mol的P—P，5mol的O2中含有5molO═══O,1mol的P4O10中含有4mol的P═══O,12mol的P—O，所以根据方程式可知反应热ΔH＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1。6．(2020·盐城模拟)通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量或形成1mol某化学键所释放的能量看作该化学键的键能，键能的大小可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，已知化学键H—H、Cl—Cl、H—Cl键能436kJ·mol－1、243kJ·mol－1、431kJ·mol－1。则下列热化学方程式不正确的是( A )A．H2(g)＋Cl2(g)═══HCl(g) ΔH＝＋91.5kJ·mol－1B．H2(g)＋Cl2(g)═══2HCl(g) ΔH＝－183kJ·mol－1C．2HCl(g)═══H2(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋183kJ·mol－1D．H2(g)＋Cl2(g)═══HCl(g) ΔH＝－91.5kJ·mol－1【解析】 H2(g)＋Cl2(g)═══HCl(g)；ΔH＝×436kJ·mol－1＋×243kJ·mol－1－431kJ·mol－1＝－91.5kJ·mol－1，A错误；D正确；H2(g)＋Cl2(g)═══2HCl(g)；ΔH＝436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－(2×431)kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1，B正确；2HCl(g)═══H2(g)＋Cl2(g)；ΔH＝(2×431)kJ·mol－1－(436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1)＝＋183kJ·mol－1，C正确。7．氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1gC(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2kJ的热量，氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。-8-\n下列有关判断正确的是( D )A．碳[C(s)]的燃烧热为－110.4kJ·mol－1B．氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应C．氧化亚铜与氧气反应的活化能为292kJ·mol－1D．足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)＋2CuO(s)═══Cu2O(s)＋CO(g) ΔH＝＋35.6kJ·mol－1【解析】 燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，而该题中C(s)燃烧的生成物为CO，故通过ΔH＝－9.2kJ·g－1×12g·mol－1＝－110.4kJ·mol－1，计算所得的结果不是碳[C(s)]的燃烧热，A项错误；由题给图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应放热，B项错误；由题给图像可知，氧化亚铜与氧气反应的活化能为348kJ·mol－1，C项错误；根据题给信息可得热化学方程式2C(s)＋O2(g)═══2CO(g) ΔH1＝－220.8kJ·mol－1①；根据题图信息可写出热化学方程式2Cu2O(s)＋O2(g)═══4CuO(s) ΔH2＝－292kJ·mol－1②。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为C(s)＋2CuO(s)═══Cu2O(s)＋CO(g) ΔH③，得×(①－②)＝③，则ΔH＝(ΔH1－ΔH2)＝＋35.6kJ·mol－1，D项正确。8．N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O＋表面转化为无害气体，其反应为N2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋N2(g) ΔH，有关化学反应的物质变化过程(图1)及能量变化过程(图2)如下：-8-\n下列说法正确的是( B )A．由图1可知ΔH1＝ΔH＋ΔH2B．由图2可知ΔH＝－226kJ·mol－1C．为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O＋和Pt2OD．由图2可知该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能【解析】 A项，由图1知，N2O(g)＋Pt2O＋(s)═══Pt2O＋N2(g) ΔH1，CO(g)＋Pt2O═══Pt2O＋＋CO2(g) ΔH2，由盖斯定律可得，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，错误；B项，由图2知，反应物为N2O(g)＋CO(g)，生成物为CO2(g)＋N2(g)，ΔH＝134kJ·mol－1－360kJ·mol－1＝－226kJ·mol－1，正确；C项，由图1知，Pt2O＋是催化剂，转化过程中无需向反应器中补充，错误；D项，由图2知，该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能，错误。9．(2020·杭州模拟)已知：(1)Zn(s)＋O2(g)═══ZnO(s)，ΔH＝－348.3kJ·mol－1，(2)2Ag(s)＋O2(g)═══Ag2O(s)，ΔH＝－31.0kJ·mol－1，则Zn(s)＋Ag2O(s)═══ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于( B )A．－379.3kJ·mol－1B．－317.3kJ·mol－1C．－332.8kJ·mol－1D．317.3kJ·mol－1【解析】 根据盖斯定律可知，(1)－(2)即得到Zn(s)＋Ag2O(s)═══ZnO(s)＋2Ag(s)，所以反应热ΔH＝－348.3kJ·mol－1＋31.0kJ·mol－1＝－317.3kJ·mol－1，故答案为B。10．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( C )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．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点-8-\n【解析】 过程Ⅰ中每消耗232g(即1mol)Fe3O4反应生成0.5molO2，反应转移0.5×4mol电子，故A正确；由盖斯定律可知，(总反应×－过程Ⅰ反应×)得过程Ⅱ反应，3FeO(s)＋H2O(l)═══H2(g)＋Fe3O4(s)，则ΔH＝[＋571.0kJ/mol×－(＋313.2kJ/mol)×]＝＋128.9kJ/mol，故B正确；过程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应，过程Ⅰ是将太阳能转化为热能，热能转化为化学能，过程Ⅱ中能量转化的形式还是热能转化为化学能，故C错误；铁氧化合物循环制H2以太阳能为热源分解Fe3O4，以水和Fe3O4为原料，具有成本低的特点，氢气和氧气分步生成，具有产物易分离的优点，故D正确。11．(1)真空碳热还原－氧化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)═══3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH＝akJ·mol－13AlCl(g)═══2Al(l)＋AlCl3(g) ΔH＝bkJ·mol－1反应Al2O3(s)＋3C(s)═══2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝__(a＋b)__kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)；(2)已知2SO2(g)＋O2(g)═══2SO3(g) ΔH反应过程的能量变化如图所示，已知1molSO2(g)氧化为1molSO3放出99kJ的热量，请回答下列问题：①图中A表示__反应物总能量__。②E的大小对该反应的反应热__无__(填“有”或“无”)影响。③该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点__降低__(填“升高”或“降低”)。【解析】 (1)①Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)═══3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH＝akJ·mol－1，②3AlCl(g)═══2Al(l)＋AlCl3(g) ΔH＝bkJ·mol－1，结合盖斯定律可知，反应①＋②得到Al2O3(s)＋3C(s)═══2Al(l)＋3CO(g) ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1。(2)①图中A表示反应物总能量。②E为活化能，反应热可表示为正逆反应活化能之差，活化能的大小与反应热无关。③催化剂能够降低反应的活化能，不影响反应物和生成物能量高低，因此图中B点会降低。12．(2020·太原模拟)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂(H2O2)，当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。(1)写出该反应的热化学方程式__N2H4(l)＋2H2O2(l)═══N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.625kJ·mol－1__。(2)已知H2O(l)═══H2O(g)；ΔH＝＋44kJ·mol－1，则16-8-\ng液态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是__408.8___kJ。(3)上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是__生成N2和H2O，对环境无污染__。(4)已知N2(g)＋2O2(g)═══2NO2(g) ΔH＝＋67.7kJ·mol－1，N2H4(g)＋O2(g)═══N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534kJ·mol－1，根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式__2N2H4(g)＋2NO2(g)═══3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1135.7kJ·mol－1__。【解析】 (1)0.4mol液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出256.65kJ的热量，1mol液态肼放出的热量为256.65kJ×＝641.625kJ，该反应的热化学方程式是N2H4(l)＋2H2O2(l)═══N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.625kJ·mol－1。(2)已知：①N2H4(l)＋2H2O2(l)═══N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.625kJ/mol，②H2O(l)═══H2O(g) ΔH＝＋44kJ/mol，根据盖斯定律，①－②×4得N2H4(l)＋2H2O2(l)═══N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－817.625kJ/mol,16g液态肼的物质的量＝16g/32g/mol＝0.5mol，完全反应生成液态水时放出的热量为0.5mol×817.625kJ/mol＝408.8kJ。(3)肼(N2H4)和H2O2反应，产物为氮气和水，无污染。(4)已知：Ⅰ.N2(g)＋2O2(g)═══2NO2(g) ΔH＝＋67.7kJ/mol；Ⅱ.N2H4(g)＋O2(g)═══N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543kJ/mol根据盖斯定律，Ⅱ×2－Ⅰ得2N2H4(g)＋2NO2(g)═══3N2(g)＋H2O(g) ΔH＝－1153.7kJ/mol。13．按要求写出下列反应的热化学方程式。(1)以CO2和NH3为原料可合成尿素[CO(NH2)2]。已知：①2NH3(g)＋CO2(g)═══NH2COONH4(s) ΔH1＝－159.47kJ·mol－1②NH2COONH4(s)═══CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2＝＋116.49kJ·mol－1③H2O(l)═══H2O(g) ΔH3＝＋44.0kJ·mol－1则NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式为__2NH3(g)＋CO2(g)═══CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－86.98kJ·mol－1__。(2)已知25℃、101kPa时：①2SO2(g)＋O2(g)═══2SO3(g) ΔH1＝－197kJ·mol－1②H2O(g)═══H2O(l) ΔH2＝－44kJ·mol－1③2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)═══2H2SO4(l) ΔH3＝－545kJ·mol－1则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式为__SO3(g)＋H2O(l)═══H2SO4(l) ΔH＝－130kJ·mol－1__。(3)工业上利用甲烷催化还原NOx可减少氮氧化物的排放。已知：①CH4(g)＋4NO2(g)═══4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－574kJ·mol－1-8-\n②CH4(g)＋4NO(g)═══2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－1160kJ·mol－1甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为__CH4(g)＋2NO2(g)═══N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867kJ·mol－1__。(4)通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。已知：化学键H—HH—ClCl—Cl键能/(kJ·mol－1)436431242工业上通过氢气在氯气中充分燃烧制取HCl气体，该反应的热化学方程式为__H2(g)＋Cl2(g)═══2HCl(g) ΔH＝－184kJ·mol－1__。【解析】 (1)依据盖斯定律，由①＋②－③得到2NH3(g)＋CO2(g)═══CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝(－159.47＋116.49－44)kJ·mol－1＝－86.98kJ·mol－1。(2)依据盖斯定律，由×(③－①－2×②)得到SO3(g)＋H2O(l)═══H2SO4(l) ΔH＝×(ΔH3－ΔH1－2ΔH2)＝－130kJ·mol－1。(3)依据盖斯定律，由(①＋②)×得到CH4(g)＋2NO2(g)═══N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝×(ΔH1＋ΔH2)＝－867kJ·mol－1。(4)化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差，则H2在Cl2中燃烧的反应热＝(436＋242－2×431)kJ·mol－1＝－184kJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)═══2HCl(g) ΔH＝－184kJ·mol－1。-8-
