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1、化学能与热能(45分钟100分)一、选择题(本题包括6小题,每小题7分,共42分)1.(2013上饶一模)“低碳减排”是全世界各国热议的主题。下列做法不能达到“低碳减排”目的的是()A.拉动内需,刺激消费B.利用太阳能等新能源代替化石燃料C.未来5年我国将逐步淘汰白炽灯D.家庭废水再使用,城市污水处理循环利用2.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化：下列说法正确的是()A.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJB.1 mol N2(g)和
2、1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量C.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g)D.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水3.(2013龙岩质检)反应A+BC分两步进行：A+BX,XC,反应过程中能量变化如图所示,E1表示反应A+BX的活化能。下列有关叙述正确的是()A.E2表示反应XC的活化能B.X是反应A+BC的催化剂C.反应A+BC的HQ22Q15.实验测得：101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体,放出890.3 kJ的热量。下列
3、热化学方程式的书写正确的是()CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=+890.3 kJmol-1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=-890.3 kJmol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1A.仅有B.仅有C.仅有D.全都符合要求6.(2013泉州质检)将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) H=+140.5 kJmol-1C(s,石墨
4、)+O2(g)=CO(g) H=-110.5 kJmol-1则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)的H是()A.+80.5 kJmol-1B.+30.0 kJmol-1C.-30.0 kJmol-1D.-80.5 kJmol-1二、非选择题(本题包括4小题,共58分)7.(12分)解决目前燃料使用过程中的环境污染问题,并缓解能源危机,已成为当前和未来的一项重大课题。有专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想,如图所示：过程可用如下反应表示：2CO22CO+O22H2O2H2+O22N2+6H2O4NH3+3O22CO2+4H2O2CH3OH+3O
5、22CO+4H2O+3O2请回答下列问题：(1)过程的能量转化形式为能转化为能。(2)请完成第个反应的化学方程式： 。(3)上述转化过程中,H1和H2的关系是 。8.(14分)(2013泉州一模).图甲是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学方程式(H的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)： 。.(1)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应,已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1,2H2(g)+O2(g)=2H2O
6、(l)H=-571.6 kJmol-1,则2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)H=;(2)饮用水中的N主要来自于N。已知在微生物的作用下,N经过两步反应被氧化成N。两步反应的能量变化示意图如图乙：1 mol N全部被氧化成N的热化学方程式为 。9.(16分)随着世界工业经济的发展、人口的剧增,全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。(1)如图为C及其氧化物的变化关系图,若变化是置换反应,则其化学方程式可为;图中变化过程哪些是吸热反应(填序号)。(2)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工
7、业上可用如下方法合成甲醇：方法一CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)方法二CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在25、101 kPa下,1克甲醇完全燃烧放热22.68 kJ,写出甲醇燃烧的热化学方程式： ;某火力发电厂CO2的年度排放量是2 200万吨,若将此CO2完全转化为甲醇,则理论上由此获得的甲醇完全燃烧放热约是kJ(保留三位有效数字)。(3)金属钛冶炼过程中其中一步反应是将原料金红石转化：TiO2(金红石)+2C+2Cl2TiCl4+2CO已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.5 kJmol-12CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H=-566
8、 kJmol-1TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)H=+141 kJmol-1则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H=。(4)臭氧可用于净化空气,饮用水消毒,处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s)H=-235.8 kJmol-1,已知：2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)H=+62.2 kJmol-1,则O3转化为O2的热化学方程式为 。10.(16分)AG是中学化学常见物质,A、D为单质,G是含A元素的酸性气体。已知：A(s)+B(g)=C
9、(g)+D(g)H=+131.4 kJmol-1,某同学实验测知,4 g A发生上述反应吸收43.8 kJ的热量。(1)写出A元素的名称。(2)另外知：A(s)+O2(g)=G(g)H=-393.6 kJmol-1C(g)+O2(g)=G(g)H=-283 kJmol-1D(g)+O2(g)= B(g)H=-242 kJmol-1由此判断“因为283 kJmol-1+242 kJmol-1393.6 kJmol-1,所以A燃烧时加少量B可以放出更多的热量”这种说法是否正确? ,理由是 。(3)写出A+O2C的热化学方程式： 。答案解析1.【解析】选A。消费需求增长会增加能源等消耗,不能达到“低
10、碳减排”目的。2.【解析】选B。该反应的热化学方程式是N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=(946+498-2632)kJmol-1=+180 kJmol-1,属于吸热反应,A错误;吸热反应的反应物总能量小于生成物的总能量,B正确;N2(g)和O2(g)的反应条件是放电或高温,C错误;NO不能与酸、碱反应,D错误。3.【解析】选C。反应XC的活化能小于E2,A错误;由可知,X是反应A+BC的中间产物,B错误;反应物A和B的总能量大于生成物C的总能量,所以反应A+BC是放热反应,即HQ22Q1,故D正确。5.【解析】选B。甲烷的燃烧为放热反应,H0,错误;1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时,
11、放出890.3 kJ热量,中生成的水为气态,故正确、错误;2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量为285.8 kJ2=571.6 kJ,正确。6.【解析】选D。TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) H=+140.5 kJmol-1C(s,石墨)+O2(g)=CO(g)H=-110.5 kJmol-1+2,得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)H=-80.5 kJmol-1。7.【解析】(1)从过程中的变化可以看出,该过程中的能量转化形式为太阳能转化为化学能。(2)由质量守恒定律可知,反应中另一种产物为CH4,化学方程
12、式为2CO+4H2O2CH4+3O2。(3)过程和过程互逆,则H1=-H2。答案：(1)太阳化学(2)2CO+4H2O2CH4+3O2(3)H1=-H28.【解析】.注意图甲是表示生成1 mol NH3过程中能量变化且该反应是放热反应;.(1)前式2-后式3即得;(2)首先写出N(aq)+2O2(g)=N(aq)+2H+(aq)+H2O(l),然后依据图像写出N(aq)+O2(g)=N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)H1=-273 kJmol-1、N(aq)+O2(g)=N(aq)H2=-73 kJmol-1,则H由+即得。答案：.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H=2(Q1-Q
13、2)kJmol-1.(1)1 530 kJmol-1(2)N(aq)+2O2(g)=N(aq)+2H+(aq)+H2O(l)H=-346 kJmol-19.【解析】(1)由信息可知反应是置换反应,所以应为吸热反应;(2)1 mol甲醇燃烧放出热量22.68 kJ32=725.76 kJ,依据信息生成物水为液态;依据碳原子守恒n(CH3OH)=n(CO2)=51011mol,放出热量为725.76 kJmol-151011mol3.631014kJ;(3)对已知热化学方程式编号从前到后分别为,-+2即可得所求方程式,所以目标反应的反应热H=+141 kJmol-1-(-566 kJmol-1)+
14、(-393.5 kJmol-1)2=-80 kJmol-1;(4)首先写出所求反应的化学方程式2O3(g)=3O2(g),前式2+后式3即可得所求热化学方程式。答案：(1)C+H2OH2+CO(合理即可,如与CuO、FeO、SiO2等反应)(2)CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-725.76 kJmol-13.631014(3)-80 kJmol-1(4)2O3(g)=3O2(g)H=-285 kJmol-1【解题技巧】反应热计算要注意的几个问题(1)根据已知的热化学方程式进行计算时,要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质量之间的比例关系,然后
15、进行计算。(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时,须注意断键和成键的总数,必须是断键和成键时吸收或放出的总能量。(3)运用盖斯定律进行计算,在调整方程式时,要注意H也要随之调整。10.【解析】(1)由A(s)+B(g)=C(g)+D(g)H=+131.4 kJmol-1,知n(A)=43.8 kJ/131.4 kJmol-10.33 mol。M(A)=4 g/0.33 mol12 gmol-1,故A为碳,B为H2O,C为CO,D为H2,G为CO2,E为浓硫酸或浓硝酸。(2)可把3个热化学方程式具体写为C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.6 kJmol-1CO(g)+
16、O2(g)=CO2(g)H=-283 kJmol-1H2(g)+O2(g)=H2O(g)H=-242 kJmol-1两种途径反应热分别为-283 kJmol-1-242 kJmol-1+131.4 kJmol-1=-393.6 kJmol-1和-393.6 kJmol-1,可见是相等的。(3)将C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.6 kJmol-1和CO(g)+O2(g)=CO2(g)H=-283 kJmol-1两式相减即得热化学方程式C(s)+O2(g)=CO(g)H=-110.6 kJmol-1。答案：(1)碳(2)不正确1 mol A与O2直接燃烧放出的热量为393.6 kJ,而1 mol A先与B反应生成C和D,C和D再与O2反应,共放出热量：-131.4 kJ+283 kJ+242 kJ=393.6 kJ,两者相同(3)C(s)+O2(g)= CO(g)H=-110.6 kJmol-1- 7 -