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1、化学能与热能【提分训练】1中国学者在水煤气变换CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题，该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如下：下列说法正确的是(D)A过程、过程均为放热过程B过程生成了具有极性共价键的H2、CO2C使用催化剂降低了水煤气变换反应的HD图示过程中的H2O均参与了反应过程解析：A.根据反应过程示意图，过程中水分子中的化学键断裂的过程为吸热过程，故A错误；B.过程中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气，H2中的化学键为非极性键，故B错误；C.催化剂不能改变反应的H，故C错误；D.根据
2、反应过程示意图，过程中水分子中的化学键断裂，过程也是水分子中的化学键断裂的过程，过程中形成了水分子，因此H2O均参与了反应过程，故D正确。2金属铝分别和O2、O3发生反应生成Al2O3，反应过程和能量关系如图所示(图中的H表示生成1 mol 产物的数据)。下列有关说法中错误的是(C)AAl(s)与O3(g)反应生成Al2O3(s)的热化学方程式为2Al(s)O3(g)=Al2O3(s)H1 559.5 kJmol1B等质量的O2比O3的能量低C1 mol O2完全转化为O3，需吸收142 kJ的热量D给3O2(g)2O3(g)的平衡体系加热，有利于O3的生成解析：O2(g)=O3(g)H142
3、 kJmol1，故C项错误。3已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H43CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是(C)AH10，H30，H40CH1H2H3 DH3H4H5解析：C、CO的燃烧都是放热反应，故H10、H30，铁的氧化为放热反应，则H40BN2O4(g)2NO2(g)H0C烧瓶A中气体颜色比烧瓶B中的深D2 mol NO2(g)的总能量低于1 mol N2O4(g)的总能量解析：由图(a)可知，H2O
4、2的分解反应是放热反应，即H0，A项错误；由图(b)知，NO2生成N2O4时放出热量，则N2O4分解时吸收热量，B项正确；对于图(c)，因为NO2呈红棕色，B对应烧杯中水的温度较高，促进平衡2NO2(g)N2O4(g)H172.5 kJmol1D实际生产中必须加入过量的碳使BaSO4得到充分的还原，同时还要通入空气解析：由盖斯定律22可知，A项正确；由盖斯定律可知，B项正确；C(g)CO2(g)=2CO(g)的反应热小于172.5 kJmol1，C项错误；过量的碳不仅有利于使BaSO4得到充分的还原，而且可与通入的空气反应放出热量，维持反应进行，D项正确。10向Na2CO3溶液中滴加盐酸，反应
5、过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(B)A反应HCO(aq)H(aq)=CO2(g)H2O(l)为放热反应BCO(aq)2H(aq)=CO2(g)H2O(l)HH1H2H3CH1H2，H2H3DH2CO3(aq)=CO2(g)H2O(l)，若使用催化剂，则H3变小解析：由题图可知，反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，则反应HCO(aq)H(aq)=CO2(g)H2O(l)为吸热反应，A错误；反应CO(aq)2H(aq)=CO2(g)H2O(l)分三步进行：CO(aq)2H(aq)HCO(aq)H(aq)H2CO3(aq)CO2(g)H2O(l)，则该反应的HH1H2H3，B正确；由
6、图可知，反应CO(aq)2H(aq)=HCO(aq)H(aq)放出的能量比反应HCO(aq)H(aq)=H2CO3(aq)放出的能量多，则有H1H2，C错误；使用催化剂能改变反应的活化能，从而改变反应速率，但反应热不变，故H3不变，D错误。11一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染。已知：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H1574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H21 160 kJmol1下列选项不正确的是(C)ACH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1B
7、CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)H3H1C若用0.2 mol CH4还原NO2至N2，则反应中放出的热量一定为173.4 kJD若用标准状况下2.24 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子为0.8 mol解析：A项，得出：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H kJmol1867 kJmol1，正确；B项，H2O(g)=H2O(l)H0，因此两式相加，H3H1，正确；C项，根据A选项，放出热量为(8670.2) kJ173.4 kJ，但没有说明H2O的状态，若是气态，则正确，若是液态，则大于173.4 kJ，不正确；D项
8、，根据A选项，消耗1 mol CH4转移8 mol e，则消耗0.1 mol CH4转移电子为0.8 mol，正确。12已知1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量；1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量；1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。试回答问题：(1)写出氢气燃烧的热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1。(2)若1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出热量”“”或“”)890 kJ。(3)若将a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水
9、时，则放出热量(Q)的取值范围是283a_kJQ890a_kJ。(4)若将a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，且CO2和水的物质的量相等时，则放出热量(Q)的取值范围是284.5a_kJQ586.5a_kJ。解析：(2)液态水比水蒸气更稳定，CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气时放出的热量比生成CO2气体和液态水放出的热量少。(3)a mol CH4、CO和H2的混合气体完全燃烧生成CO2气体和液态水，采用极值法分析，当只含CH4时，完全燃烧放出的热量最多，为890a kJ。当只含CO时，完全燃烧放出的热量最少，为283a kJ。故Q的取值范围为283
10、a kJQ890a kJ。(4)生成的CO2和液态水的物质的量相等，采用极值法分析，若无一种气体：若无CO，不合题意；若无H2，可能CO和CH4各为0.5a mol，放出的热量Q0.5a(283890) kJ586.5a kJ；若无CH4，可能CO和H2各为0.5a mol，放出的热量Q0.5a(283286) kJ284.5a kJ。若无两种气体，均不可能。所以放出的热量Q的取值范围为284.5a kJQ586.5a kJ。13(1)常温下1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图如图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：NO2(g)CO(g)=CO2(g
11、)NO(g)H234 kJmol1。(2)已知：2Cu2S(s)3O2(g)=2Cu2O(s)2SO2(g)H768.2 kJmol12Cu2O(s)Cu2S(s)=6Cu(s)SO2(g)H116.0 kJmol1则Cu2S(s)O2(g)=2Cu(s)SO2(g)H217.4_kJmol1。(3)已知反应CO2(g)2H2(g)C(s)2H2O(g)。已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为394 kJmol1、242 kJmol1，上述反应的H90 kJmol1。(生成焓指一定条件下由对应单质生成1 mol 化合物时的反应热)一定条件下上述反应必须在高温下才能进行，原因是反应的活化能
12、高。(4)已知部分化学键键能数据如下：化学键COO=OC=OCOE/(kJmol1)958.54977453512CO(g)O2(g)=2CO2(g)H1H2O(g)CO(g)=H2(g)CO2(g)H241 kJmol1CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H3660 kJmol1则H1566 kJmol1，反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)的H107 kJmol1。解析：(1)该反应的焓变H134 kJmol1368 kJmol1234 kJmol1，所以热化学方程式为NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1。(2)2Cu2S(s)3O2
13、(g)=2Cu2O(s)2SO2(g)H768.2 kJmol1，2Cu2O(s)Cu2S(s)=6Cu(s)SO2(g)H116.0 kJmol1，根据盖斯定律，()得Cu2S(s)O2(g)=2Cu(s)SO2(g)H(768.2 kJmol1116.0 kJmol1)217.4 kJmol1。(3)由已知可得：C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol1,2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJmol1，所以反应CO2(g)2H2(g)C(s)2H2O(g)的H484 kJmol1(394 kJmol1)90 kJmol1。该反应为放热反应，一定条件下必须在高温下才能进行，说明高温条件才能引发此反应开始，故该反应的活化能很高。(4)根据化学方程式及化学键键能数据，H1958.5 kJmol12497 kJmol1745 kJmol14566 kJmol1。把已知反应依次编号为，根据盖斯定律，将2可得反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，则HH1H22H3566 kJmol141 kJmol12660 kJmol1107 kJmol1。14