化学能与热能李仕才（考试时间：45分钟满分：100分）一、单项选择题：本题包括11小题，每小题5分，共55分。1．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )A．生成物总能量一定低于反应物总能量B．酒精可用作燃料，说明酒精燃烧是释放能量的反应C．干冰汽化需要吸收大量的热，这个变化是吸热反应D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同答案：B解析：A项，放热反应中生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应中生成物的总能量高于反应物的总能量，故A错；C项，干冰汽化是物理变化，不是化学反应，故C错误；焓变与反应条件无关，故D错。2．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1367.0kJ·mol－1(燃烧热)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ·mol－1(中和热)C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8kJ·mol－1(反应热)D．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ·mol－1(反应热)答案：C3．在下列各说法中，正确的是( )A．ΔH>0表示放热反应，ΔH<0表示吸热反应B．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数C．1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫做中和热D．1molH2与0.5molO2反应放出的热就是H2的燃烧热答案：B解析：A项，ΔH>0表示吸热反应，ΔH<0表示放热反应；C项，“中和热”是指在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应，生成1mol水时放出的热量，1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成2mol水，同时还有BaSO4沉淀生成，放出的热大于中和热；D项，在25℃、101kPa时，1molH2与0.5molO2反应，生成液态水时放出的热才是H2的燃烧热，题中没有说明生成的水的聚集状态。4．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是( )A．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3B．ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3C．ΔH＝ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3D．ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3答案：A6\n解析：利用盖斯定律，即①＋②＋③可得所求的热化学反应，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。5．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。据此判断下列说法中正确的是( )A．由图1知，石墨转变为金刚石是吸热反应B．由图2知，S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1，S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2C．由图3知，白磷比红磷稳定D．由图4知，CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH>0答案：A解析：金刚石的能量高于石墨，所以石墨转变为金刚石是吸热反应，A正确；固态S的能量低于气态S的能量，所以气态S燃烧放出的热量多，但放热越多，ΔH越小，B不正确；白磷的能量高于红磷的能量，所以红磷比白磷稳定，C不正确；D项反应应为放热反应，ΔH<0，D不正确。6．根据以下三个热化学方程式：①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－Q1kJ·mol－1，②2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH2＝－Q2kJ·mol－1，③2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g) ΔH3＝－Q3kJ·mol－1。判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是(Q1、Q2、Q3均大于0)( )A．Q1>Q2>Q3 B．Q1>Q3>Q2C．Q3>Q2>Q1 D．Q2>Q1>Q3答案：A解析：由得：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝(ΔH1－ΔH2)<0，所以(－Q1＋Q2)<0，即Q1>Q2。由得：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝(ΔH2－ΔH3)<0，所以(－Q2＋Q3)<0，即Q2>Q3。故Q1>Q2>Q3。7．室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O6\n受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3，则下列判断正确的是( )A．ΔH2＞ΔH3B．ΔH1＜ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2＞ΔH3答案：B解析：依题意CuSO4·5H2O(s)溶于水发生反应CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l) ΔH1＞0；CuSO4溶于水发生反应CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq) ΔH2＜0；根据盖斯定律有：CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＞0，ΔH2－ΔH3＝2ΔH2－ΔH1＜0，A项错误；ΔH3－ΔH1＝－ΔH2＞0，B项正确；ΔH3＝ΔH1－ΔH2，C项错误；ΔH1＋ΔH2－ΔH3＝2ΔH2＜0，D项错误。9．用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574kJ·mol－1②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1160kJ·mol－1下列说法不正确的是( )A．反应①②均为放热反应B．等物质的量的甲烷分别发生反应①②，转移电子数相同C．由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－akJ·mol－1，a<574D．若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4kJ答案：C解析： A项正确，反应①②的ΔH均小于0，均为放热反应；B项正确，两个反应中碳元素的化合价均由－4升高到＋4，等物质的量的CH4分别参加反应①、②，转移的电子数相同；C项错误，H2O(g)―→H2O(l)放热，由反应①推知当生成液态水时，会放出更多热量，ΔH会更小，a>574；D项，根据盖斯定律(①＋②)/2可得CH4(g)＋2NO2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) ΔH＝－867kJ·mol－1，标准状况下4.48LCH4的物质的量为0.2mol，则放出的热量为0.2mol×867kJ＝173.4kJ，正确。10．氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧的热化学方程式分别为H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8kJ·mol－1CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0kJ·mol－1C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是( )A．H2B．COC．C8H18D．CH4答案：B解析：题中各ΔH对应的可燃物的物质的量为1mol，把它们的ΔH分别换算成1g可燃物燃烧的热量即可比较。6\n11．已知：①H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH1＝－57.3kJ·mol－1，②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH2＝－241.8kJ·mol－1，下列有关说法正确的是( )A．向含0.1molNaOH的溶液中加入一定体积的0.1mol·L－1乙二酸，反应中的能量变化如图所示B．H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6kJ·mol－1C．氢气的标准燃烧热为241.8kJ·mol－1D．若反应②中水为液态，则同样条件下的反应热：ΔH>ΔH2答案：A解析：因乙二酸是弱酸，弱酸的电离平衡是一个吸热过程，故生成0.1molH2O(l)时放出的热量小于5.73kJ，A项正确；B项中Ba2＋与SO反应生成BaSO4沉淀时也会放出热量，B项错误；与物质标准燃烧热对应生成的水应该是液态，C项错误；水由气态变为液态是一个放热过程，故ΔH<ΔH2，D项错误。二、非选择题：本题包括4个小题，共45分.12．（12分）(1)已知2mol氢气燃烧生成液态水时放出572kJ的热量，反应方程式是2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)。请回答下列问题：(1)①该反应的生成物能量总和________(填“大于”、“小于”或“等于”)反应物能量总和。②若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量________(填“>”、“<”或“＝”)572kJ。(2)FeS2焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101kPa时：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH1＝－197kJ·mol－1H2O(g)===H2O(l) ΔH2＝－44kJ·mol－12SO2(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是___________________________。(3)已知下列反应的热化学方程式：①6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3则反应4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为________。答案：(1)①小于 ②<(2)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝－130kJ·mol－1(3)12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH113．（9分）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，也可以估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH6\n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。化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C键能/kJ·mol－1460360436431176347请回答下列问题(提示：硅单质的结构复杂，一般用Si来表示其单质，尽管硅单质用Si表示，但每个硅原子分摊两个Si—Si键)：(1)比较下列两组物质的熔点高低(填“>”、“<”或“＝”)SiC________Si；SiCl4________SiO2。(2)工业上所用的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)该反应的反应热ΔH＝________kJ·mol－1。答案：(1)> < (2)＋236解析：该题第(1)问考查了根据键能判断物质的熔点高低。离子晶体原子晶体受热变为熔融状态，吸收的热量用来破坏化学键，所以化学键键能越大，熔点就越高。Si—C键的键能是347kJ·mol－1，Si—Si键的键能是176kJ·mol－1，故SiC的熔点大于Si的熔点；SiCl4为分子晶体，SiO2为原子晶体，熔融时分别破坏分子间作用力，化学键，分子间作用力小，故熔点SiCl4<SiO2。第(2)问考查了化学反应中反应热的计算。计算方法的依据是“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”，值得注意的是：尽管在化学方程式中硅单质用Si表示，但其分摊到的化学键是两个Si—Si键。所以，ΔH＝4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－2×176kJ·mol－1－4×431kJ·mol－1＝＋236kJ·mol－1。14．(12分)(1)反应A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。①该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。②该反应的反应热ΔH1＝______________，若A(l)＋B(l)??C(g)＋D(g)的反应热为ΔH2，则ΔH1________ΔH2(填“大于”、“小于”或“等于”)。③在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1________，E2________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)使Cl2(g)和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl(g)和CO2(g)是放热反应，当1molCl2(g)参与反应时释放145kJ的热量，写出这个热化学方程式：______________________________。解析：(1)②该反应为放热ΔH＜0，ΔH越小，放出的热量越多，故应改为：ΔH1＝－(E2－E1)kJ/mol，ΔH1＜ΔH2。③加入催化剂能降低物质的活化能，则E1和E2都减小。6\n(2)2molCl2参加反应的ΔH＝－145×2kJ/mol，ΔH应为－290kJ/mol。答案：(1)①放热 ②－(E2－E1)kJ/mol 小于 ③减小 减小(2)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)ΔH＝－290kJ/mol或Cl2(g)＋H2O(g)＋C(s)===2HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－145kJ/mol15．(12分)(1)如图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，则E1________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：__________________________。(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原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9kJ·mol－1又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44kJ·mol－1则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式_______________________________。解析：(1)观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂，反应的活化能降低，但是ΔH不变。1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热ΔH＝E1－E2＝－234kJ·mol－1。(2)由3×②－2×①＋2×③得：CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝3×(－192.9kJ·mol－1)－2×49.0kJ·mol－1＋2×(－44kJ·mol－1)＝－764.7kJ·mol－1。答案 (1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234kJ·mol－1(2)CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7kJ·mol－16
