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1、第六章 化学反应与能量第17讲 化学能与热能（精练）完卷时间：50分钟一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）1（2021·北京高三二模）依据图示关系，下列说法不正确的是A反应是吸热反应BH3=H1+H2C反应是一个熵增的反应D数据表明：V2O5(s)的能量比V2O4(s)低，更稳定【答案】D【解析】A根据反应的>0，可知反应是吸热反应，故A正确；B根据盖斯定律，反应可由反应和反应之和得到，则H3=H1+H2，故B正确；C反应是固体生成气体的反应，是一个熵增的反应，故C正确；D由于反应还有三氧化硫和二氧化硫的参与，故不知道V2O5(s)和V2O4(s)的能量相对大小，
2、不能确定V2O5(s)的能量比V2O4(s)低，更稳定，故D错误；故选D。2（2021·上海高三一模）反应2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)能量变化如图所示，下列说法正确的是 A因为是分解反应，所以该反应吸热B由途径a变成b改变了反应的热效应C1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量D该反应说明H2O2(l)比H2O(l)稳定【答案】C【解析】A据图可知该反应的反应物的能量高于生成物，所以为放热反应，故A错误；B据图可知途径a变为b时反应物和生成物的能量没有发生变化，所以不改变反应的热效应，故B错误；C据图可知2 mol H2O2(l)的能量高于2
3、mol H2O(l)+1 mol O2(g)的能量，所以1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量，故C正确；D能量越低越稳定，所以H2O(l)更稳定，故D错误；综上所述答案为C。3(2020·河南省驻马店市高三期末)“太阳能燃料”国际会议于2019年10月在我国武汉举行，旨在交流和探讨太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等问题。下列说法错误的是()A太阳能燃料属于一次能源B直接电催化CO2制取燃料时，燃料是阴极产物C用光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源D研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展【答案】A【解析】太阳能燃料属于二次能源
4、，故A错误；直接电催化CO2制取燃料时，化合价降低，在阴极反应，因此燃料是阴极产物，故B正确；用光催化分解水产生的H2，氢气燃烧放出热量多，无污染，是理想的绿色能源，故C正确；研发和利用太阳能燃料，消耗能量较低，有利于经济的可持续发展，故D正确。4（2021·四川成都市·高三一模）已知正丁烷、异丁烷燃烧的热化学方程式分别为：CH3CH2CH2CH3(g)+6.5O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=2878kJ·mol1,(CH3)2CHCH3(g)+6.5O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=2869kJ·mol1，下列说法正确的是A正丁烷
5、分子储存的能量大于异丁烷分子B正丁烷的稳定性大于异丁烷C异丁烷转化为正丁烷的过程是一个放热过程D异丁烷和正丁烷属于同系物【答案】A【解析】设CH3CH2CH2CH3(g)+6.5O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=2878kJ·mol1(CH3)2CHCH3(g)+6.5O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=2869kJ·mol1由-可得CH3CH2CH2CH3（g）(CH3)2CHCH3(g)，H=-2878kJmol-1+2869kJmol-1=-9kJmol-1，A从正丁烷转化成异丁烷是放热过程，说明正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子，故A正确；BCH3
6、CH2CH2CH3（g）（CH3）2CHCH3（g），H0，能量越低物质越稳定，因此异丙烷比正丁烷稳定，故B错误；C正丁烷转化成异丁烷CH3CH2CH2CH3（g）（CH3）2CHCH3（g），H0，是放热过程，则反过来异丁烷转化为正丁烷的过程是一个吸热过程，故C错误；D异丁烷和正丁烷是同分异构体，故D错误；故选：A。5（2021·湖南长沙市·长沙一中高三月考）如图所示为破坏臭氧层的过程，下列说法不正确的是（ ）A过程中断裂极性键键B过程可用方程式表示为C过程中是吸热过程D上述过程说明中的氯原子是破坏臭氧层的催化剂【答案】C【解析】A.过程中转化为和氯原子。断裂极性键键，故
7、A正确；B.根据题图信息可知。过程可用方程式表示为，故B正确；C.原子结合成分子的过程中形成了化学键，是放热过程，故C错误；D.由题图可知中的氯原子是破坏臭氧层的催化剂，故D正确；故答案：C。6（2021·浙江嘉兴市·高三其他模拟）研究发现，一定条件下，Pt单原子催化反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”表示，“TS”表示过渡态。下列说法不正确的是A该反应的H<0B经历TS1CO2共价键发生了断裂，且生成了羧基C六个过渡态中对反应速率影响最大的是TS3D要提高该反应的选择性，可以选择合适的催化剂
8、【答案】B【解析】A通过反应历程初始状态可知能量降低，该反应的H<0，故A正确；B经历TS1CO2共价键发生了断裂，生成了HCOO*，经历 TS1才生成羧基，故B错误；C六个过渡态中对反应速率影响最大的是TS3，因为能量变化最小，故C正确；D不同催化剂能不同程度地改变反应历程，提高该反应的选择性，可以选择合适的催化剂，故D正确；故选B。7（2020·安徽省怀宁县第二中学高三月考）图分别表示红磷、白磷燃烧时的能量变化，下列说法中正确的是A白磷比红磷稳定B白磷燃烧产物比红磷燃烧产物稳定C1mol白磷转变为红磷放出2244.7kJ的热量D红磷燃烧的热化学方程式：4P（s）+5O2（g
9、）=P4O10（s）H=-2954kJmol1【答案】D【解析】A.等质量的白磷和红磷完全燃烧时释放的能量白磷比红磷多，白磷能量高于红磷，能量越低越稳定，所以红磷稳定，故A错误；B.两者燃烧产物相同，状态相同，所以产物稳定性相同，故B错误；C.白磷转化为红磷的化学方程式为：P4(s、白磷)=4P(s、红磷)，可以看成是下列两个反应方程式的和：P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)H=2983.2kJmol1；P4O10(s)=4P(s、红磷)+5O2(g)H=738.5×4kJmol1=2954kJmol1；根据盖斯定律，白磷转化为红磷的热化学方程式：P4(s、白磷)=4P
10、(s、红磷)H=2983.2kJ/mol+2954kJmol1=29.2KJ/mol，即为：P4(s、白磷)=4P(s、红磷)H=29.2KJ/mol，所以1mol白磷转变为红磷放出29.2KJ的热量，故C错误；D.依据图象分析，红磷燃烧是放热反应，红磷燃烧的热化学方程式：4P(s)+5O2(g)=P4O10(s) H=-738.5×4kJmol1=-2954kJmol1，故D正确。答案选D。故选D.8（2020·山东滨州市·高三二模）炭黑是雾霾中的重要颗粒物之一，研究发现它可以活化氧分子生成活化氧，活化氧可以快速氧化二氧化硫。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所
11、示，下列说法错误的是A炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂B氧分子的活化包括O-O键的断裂与C-O键的生成C水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVD每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量【答案】C【解析】A. 活化氧可以快速氧化二氧化硫，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，A正确；B根据图象分析，氧分子活化过程O-O键断裂，生成C-O键，所以氧分子的活化是O-O的断裂与C-O键的生成过程，B正确；C化能反应过程中存在多步反应的活化能，整个反应的活为活化能较大者，根据能量图分析，整个反应的活化能为活化能较大者，则没有水加入的反应
12、活化能为E=0.75eV，有水加入的反应的活化能为E=0.57eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV-0.57 eV=0.18 eV，C错误；D由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量，D正确；故合理选项是C。9（2020·北京高三二模）丙烷的一溴代反应产物有两种:和，部分反应过程的能量变化如图所示(表示活化能)。下列叙述不正确的是A丙烷中有共价键B与的反应涉及极性键和非极性键的断裂CD比较和推测生成速率：【答案】D【解析】A丙烷的结构式为，1个丙烷分子中有10条共价键，故丙烷中有共价键，A正确；BC3H8与Br2发生
13、取代反应，丙烷断C-H键，是极性键，Br2断Br-Br键，是非极性键，B正确；C由图像可知，CH3CH2CH3和的能量低于和HBr，所以反应吸热，C正确；D由图像可知，生成的活化能小于生成的活化能，活化能越小，单位体积内活化分子百分数越多，反应速率越快，故生成速率，D错误；故选D。10（2020·广东东莞市·高三零模）科研工作者结合实验与计算机模拟来研究钌催化剂表面不同位点上合成氨反应历程，如图所示，其中实线表示位点A上合成氨的反应历程，虚线表示位点B上合成氨的反应历程，吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是A由图可以判断合成氨反应属于放热反应B氮气在位点A上转变
14、成2N*速率比在位点B上的快C整个反应历程中活化能最大的步骤是2N*+3H22N*+6H*D从图中知选择合适的催化剂位点可加快合成氨的速率【答案】C【解析】A据图可知，始态*N2+3H2的相对能量为0eV，生成物*+2NH3的相对能量约为-1.8eV，反应物的能量高于生成物，所以为放热反应，故A正确；B图中实线标示出的位点A最大能垒(活化能)低于图中虚线标示出的位点B最大能垒(活化能)，活化能越低，有效碰撞几率越大，化学反应速率越大，故B正确；C由图像可知，整个反应历程中2N*+3H22N*+6H*活化能几乎为零，为最小，故C错误；D由图像可知氮气活化在位点A上活化能较低，速率较快，故D正确；
15、故答案为C。11（2021·重庆高三三模）如图(Ea表示活化能)是CH4与Cl2生成CH3Cl的部分反应过程中各物质物质的能量变化关系图，下列说法正确的是（ ）ACl·可由Cl2在高温条件下生成，是CH4与Cl2反应的催化剂B升高温度，Ea1、Ea2均减小，反应速率加快C增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响H的大小D第一步反应的速率大于第二步反应【答案】C【解析】CH4与Cl2生成CH3Cl的反应方程式为：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl。ACl·由Cl2在光照条件下生成，是CH4与Cl2反应的“中间体”，而不是反应的催化剂，A错误；BEa1、Ea2分别为
16、第一步反应、第二步反应所需活化能，升高温度，反应所需活化能不变，即Ea1、Ea2不变，B错误；CCl2是该反应的反应物，增大反应物的浓度，反应速率增大，而反应的H和反应的途径无关，只与反应的始态和终态有关，即增大氯气的浓度不影响H的大小，C正确；D第一步反应所需活化能Ea1大于第二步反应所需活化能Ea2，第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应，故第二步反应速率更大，D错误。答案选C。12.(2020·7月浙江选考，22)关于下列H的判断正确的是()CO(aq)H(aq)=HCO(aq)H1CO(aq)H2O(l)HCO(aq)OH(aq)H2OH(aq)H(aq)=H2O(
17、l)H3OH(aq)CH3COOH(aq)=CH3COO(aq)H2O(l)H4AH1<0H2<0 BH1<H2CH3<0H4>0DH3>H4【答案】B【解析】形成化学键要放出热量，H1<0，第二个反应是盐类的水解反应，是吸热反应，H2>0，A项错误；H1是负值，H2是正值，H1<H2，B项正确；酸碱中和反应是放热反应，H3<0，H4<0，C项错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电离吸热)放出的热量小于第三个反应，但H3和H4都是负值，则H3<H4，D项错误。二、主观题（共3小题，共40分）13（16分）()丙烷是一种优良的燃料
18、。试回答下列问题：(1)已知丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)放出553.75kJ的热量，写出表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式：_。(2)二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol 二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ的热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ的热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为_。()CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H
19、2O(l) H571.6 kJ·mol1C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ·mol1(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量_(填“”“”或“”)890.3 kJ。(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4CO2=2CO2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则：能表示该反应过程中能量变化的是_(填字母)。若将物质的量均为1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随着时间的变化如图所示，则CH4的转
20、化率为_(用小数表示，保留2位小数)。(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C(s)2H2(g)=CH4(g) 的反应热H_。(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是_(填字母)。A寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量B寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2C寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)D将固态碳合成为C60，以C60作为燃料【答案】（除标注外，每空2分）() (1)C3H
21、8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) =-2215kJ/mol (2)1：3（3分） ()(1)= (2) D 0.63 (3) -74.8 kJ·mol-1 （3分） (4)C 【解析】() (1)燃烧热是指1mol燃料完全燃烧后放出的热量，已知丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)放出553.75kJ的热量，又知1mol丙烷完全燃烧生成4molH2O，故表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) =4×-553.75kJ/mol=-2215kJ/mol，故答案为：C3H8(g)+5O2(g)
22、=3CO2(g)+4H2O(l) =-2215kJ/mol；(2)假设1 mol丙烷和二甲醚的混合气体中含有丙烷为xmol，则二甲醚为（1-x）mol，完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ的热量，则有：2215 kJ/mol +1455 kJ/mol (1-x)=1645kJ，解得：x=0.25mol，故混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为x：（1-x）=0.25：（1-0.25）=1：3，故答案为：1：3；()(1)化学反应的焓变与反应途径无关，只与反应物和生成物的状态有关，故甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量890.3 kJ，故答案为：=；(2) 根
23、据1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，故1molCH4完全燃烧释放的能量为：16×15.46 kJ=247.46kJ，据此解题：A.该过程是一个释放能量的过程，故反应物总能量高于生成物总能量，但图中数值不对，A错误；B. 该过程是一个释放能量的过程，故反应物总能量高于生成物总能量，B错误；C. 该过程是一个释放能量的过程，故反应物总能量高于生成物总能量，但图中数值不对，C错误；D.根据上述分析可知，D图中的数值和能量相对大小均正确，D正确；故答案为：D。根据甲烷与CO2反应的热化学方程式可知： ，解得：x=0.63mol，故甲烷的转化率=0.63，故答案为：0.63；
24、(3) 根据盖斯定律并结合反应CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJ·mol1 C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ·mol1，可知反应C(s)2H2(g)=CH4(g)可由+-，故反应C(s)2H2(g)=CH4(g) 的反应热H(571.6 kJ·mol1)+( 393.5 kJ·mol1)-( 890.3 kJ·mol1)=-74.8 kJ·mol1,故答案为：-74.8 kJ·mol-1；(
25、4) A甲烷与氧气的反应为放热反应，可知CO2与H2O反应生成CH4和O2为吸热反应，A错误；B使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应，常温下不能发生，B不正确；C大气中的CO2和海底开采的CH4合成合成气（CO、H2），具有可行性，利用优质催化剂、太阳能实现转化，C正确；D将固态碳合成C60，以C60作燃料，产物相同，研究方向不可行，D错误；故答案为：C。14（10分）化学反应伴随能量变化，获取反应能量变化有多条途径。(1)下列反应中，属于放热反应的是_(填字母)。A碳与水蒸气反应 B铝和氧化铁反应 CCaCO3受热分解 D氢气还原三氧化钨制取钨 E.锌与盐酸反应(2)获取能量变化的途径通
26、过化学键的键能计算。通常人们把断裂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H。已知部分化学键的键能数据如表所示：化学键H-HCl-ClH-Cl键能/(kJ·mol-1)436243431则H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热H为_通过盖斯定律可计算。发射卫星用作燃料，作氧化剂，两者反应生成N2和水蒸气，已知：N2(g) 2O2(g) 2NO2(g)H1 67.7kJ/mol;N2H4(g)O2(g) N2(g)2H2O(g) H2534kJ/mol,写出气体肼和NO2气体反应生成N2和水蒸气的热
27、化学方程式_利用实验装置测量利用下图图装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取0.25mol/L的硫酸50mL倒入小烧杯中，测出硫酸溶液温度；用另一量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液的最高温度。回答下列问题：I.仪器a的名称为_II.做了四次实验，并将实验数据记录如下：温度实验次数 起始温度t1终止温度t2/H2SO4NaOH平均值126.226.026.129.5227.027.427.232.3325.925.925.929.2426.426.226.329.8近似认为0.55 mol/L
28、NaOH溶液和0.25 mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3，中和后生成溶液的比热容c4.18 J/(g·)，通过以上数据计算中和热H_( 结果保留小数点后一位)。【答案】（每空2分）(1)BE (2)-183kJmol-1 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H=1135.7kJ/mol I.环形玻璃搅拌棒 -56.8kJ/mol 【解析】(1)常见的吸热反应有：大多数的分解反应、C或氢气作还原剂的氧化还原反应、氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应等，大多数化合反应，铝热反应，金属与酸的反应等属于放热反应，所以属于放热反应的有B、E；(2)焓变=反应物键能
29、之和-生成物键能之和，所以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热H=436kJmol-1+243 kJmol-1-(2×431)kJmol-1=-183 kJmol-1；已知：i：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H 1=+67.7kJ/molii：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H 2=534kJ/mol，盖斯定律计算得到ii×2i得到2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) 的H =1135.7kJ/mol，故答案为：2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) H =1135.7kJ/m
30、ol I根据仪器的结构特点可知a为环形玻璃搅拌棒。第2次实验的误差较大，舍弃，将另外三次实验的最终温度和起始温度做差，取平均值，得到T=3.4；氢氧化钠过量，硫酸中氢离子为0.025mol，所以中和生成的水为0.025mol，溶液质量为100g，升高3.4，热量为：100×3.4×4.18=1421.2J，所以每生成1mol水的放热为：1421.2÷0.025=56848J56.8kJ，所以中和热为：H=-56.8kJ/mol。15（14分）(1)已知拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946
31、kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_。(2)已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，回答下列问题:该反应的H_0(填 “大于”“小于”或“等于”)；反应物的总键能为_；写出该反应的热化学方程式_。(3)联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) H1N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) H2O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) H32N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) H 4=-1048.9kJ/mol写出联氨的结构式_，上述
32、反应热效应之间的关系式为H4=_，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。【答案】（每空2分）（1）N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92 kJ·mol1（2）大于 akJ·mol1 A2(g)B2(g)=2AB(g)H(ab)kJ·mol1（3） 2H3-2H2-H1 反应放热量大、产生大量气体、无污染【解析】（1）N2与H2反应生成NH3的化学方程式为N2（g）+3H2（g）=2NH3（g），该反应的H=反应物的键能总和-生成物的键能总和=E（NN）+3E（HH）-6E（NH）=946kJ/mol+3×436kJ/mol-6×3
33、91kJ/mol=-92kJ/mol；N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） H=-92kJ/mol。（2）1molA2（g）和1molB2（g）具有的总能量小于2molAB（g）具有的总能量，反应A2（g）+B2（g）=2AB（g）为吸热反应，H大于0。根据图像，反应物的总键能为akJ/mol。根据图像，该反应的H=+（a-b）kJ/mol，该反应的热化学方程式为：A2（g）+B2（g）=2AB（g） H=+（a-b）kJ/mol。（3）N原子最外层有5个电子，H原子最外层有1个电子，根据价键规则，N2H4的电子式为，N2H4的结构式为。应用盖斯定律，消去O2（g）、H2（g），将×2-×2得，则H4=2H3-H1-2H2。根据反应知，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为：反应放热量大、产生大量气体、无污染。