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1、第六章 第1讲化学能与热能一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1(2021湖南汨罗市高三检测)已知：CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H1CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H2下列推断正确的是()A若CO的燃烧热为H3，则H2的燃烧热为H3H1B反应CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)的HH1H2C若反应的反应物总能量低于生成物总能量，则H20解析：DA若CO的燃烧热为H3，则CO(g)O2(g)=CO2(g)H3，整理可得H2(g)O2(g)=H2O(g)HH3H1，由于H2O的稳定状态是液态，因此该反应热不能表示氢气的燃烧热，A错误；B.，整理可
2、得CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)的HH2H1，B错误；C.若反应的反应物总能量低于生成物总能量，则该反应是吸热反应，H20，C错误；D.CO(g)O2(g)=CO2(g)H3，H2(g)O2(g)=H2O(g)H4，若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时后者放热更多，则H3H4，整理可得CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H1H3H40，D正确。2(2021河北新高考适应卷)已知25 、101 kPa下，1 mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01 kJ2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.66 kJmol1C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g
3、)H131.29 kJmol1则反应C(s)1/2O2(g)=CO(g)的反应热为()AH396.36 kJmol1BH198.55 kJmol1CH154.54 kJmol1DH110.53 kJmol1解析：D2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.66 kJmol1C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.29 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H44.01 kJmol1根据盖斯定律可知目标方程式可由得到，H131.29(44.01)(571.66)kJmol1110.53 kJmol1；故选D。3已知：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.0 kJ/mo
4、l。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：2Fe3O4(s)=6FeO(s)O2(g)H313.2 kJ/mol过程：下列说法不正确的是()A过程中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol电子B过程热化学方程式为3FeO(s)H2O(l)=H2(g)Fe3O4(s)H128.9 kJ/molC过程、中能量转化的形式依次是：太阳能化学能热能D铁氧化合物循环分解水制H2具有成本低、产物易分离等优点解析：CA项，过程中每消耗232 g Fe3O4生成0.5 mol O2，转移2 mol电子；B项，根据盖斯定律，由(总反应1/2过程1/2)得过程热化学方程
5、式为3FeO(s)H2O(l)=H2(g)Fe3O4(s)H571.0 kJ/mol1/2(313.2 kJ/mol)1/2128.9 kJ/mol；C项，过程和过程都是吸热反应，不存在化学能热能；D项，铁氧化合物循环分解水制H2具有成本低的优点，氢气和氧气分步生成，具有产物易分离的优点。4(2021安徽省亳州高三模拟)合成气(CO和H2)是目前化工常用的原料，下面是用甲烷制备合成气的两种方法：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H1216 kJmol1；2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)H272 kJmol1。其中一个反应的反应过程与能量变化关系如图所示。则下列说法
6、正确的是()AE1表示2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)的活化能BE2表示CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)的活化能C该图示为反应的反应过程与能量变化示意图D一般情况下，加入催化剂，既能降低E1，也能降低E2，但不能改变E1与E2的差值解析：D已知反应是吸热反应，反应是放热反应，而图像所表达的是吸热反应即反应。所以E1表示CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)的活化能，故A错误；E2表示CO(g)3H2(g)CH4(g)H2O(g)的活化能，因此B错误；该图所示为反应的反应过程与能量变化示意图，故C错误；加入催化剂，正逆反应的活化能都降低了，即E1、E2都降
7、低，但二者的差值不变，所以D正确。5硝酸甘油又叫三硝酸甘油酯，它是一种黄色的油状透明液体，这种液体可因震动而爆炸，属化学危险品。在医药领域，它被稀释后制成0.3%硝酸甘油含片或气雾剂等，在临床主要用于缓解心绞痛。已知下列反应可用于制备硝化甘油C3H5(ONO2)3，其热化学方程式为6C(s)5H2(g)3N2(g)9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)H12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2C(s)O2(g)=CO2(g)H3H2O(g)=H2O(l)H4则反应4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)10H2O(l)O2(g)6N2(g)的H为()A12H35H22H110
8、H4B2H15H212H310H4C12H35H22H110H4DH15H212H310H4解析：A由盖斯定律：512210得H12H35H22H110H4。6(2021浙江1月选考，24)在298.15 K、100 kPa条件下，N2(g)3H2 (g)=2NH3(g)H92.4 kJmol1，N2 (g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6 JK1mol1。一定压强下，1 mol反应中，反应物N2(g)3H2(g)、生成物2NH3(g)的能量随温度T的变化示意图合理的是()ABCD解析：B根据热化学方程式可知，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能
9、量，C、D错误；升高温度，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的能量都升高，升高的能量可以根据比热容计算，反应物N2(g)3H2(g)能量升高值为(29.1328.9)T、生成物2NH3(g)的能量升高值为(235.6)T，则升高温度后，反应物的总能量与生成物的总能量的差值(焓变的绝对值)更大了，A错误，B正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)7氮及其化合物的转化过程如图1所示，其中图2为反应过程中能量变化的曲线图。下列分析合理的是()AN2和H2被吸附在催化剂a表面发生反应B反应的热化学方程式为N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92 kJmol1C反应中，转移1.25 mo
10、l电子时消耗NH3的体积为5.6 LD催化剂a、b能提高反应速率和平衡转化率解析：AB由图1可知，N2和H2都被吸附在催化剂a的表面上发生反应，A正确；由图2知反应的热化学方程式中，H(508600)kJmol192 kJmol1，B正确；由图1知，反应是NH3被O2氧化为NO的过程，发生反应4NH35O24NO6H2O，计算知，转移1.25 mol电子时，消耗标准状况下NH3的体积为5.6 L，C错误；催化剂只能改变化学反应速率，不能提高反应的平衡转化率，D错误。8(2021新高考8省联考，重庆卷)已知(g)H2(g)CH3CH2CH3(g)H157 kJmol1。已知环丙烷(g)的燃烧热H
11、2092 kJmol1，丙烷(g)的燃烧热H2220 kJmol1，1 mol液态水蒸发为气态水的焓变为H44 kJmol1。则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的H(kJmol1)为()A658 B482C329 D285解析：B已知反应为(g)H2(g)CH3CH2CH3(g)H1157 kJmol1。反应：(g)4.5O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H22092 kJmol1，反应：CH3CH2CH3(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H32220 kJmol1，反应：H2O(l)=H2O(g)H444 kJmol1，则由盖斯定律，反应反应反应反应得到反应：H2(g)0
12、.5O2(g)=H2O(g)H，HH1H2H3H4241 kJmol1，则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H482 kJmol1，B正确。9工业上可采用CH3OHCO2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：方式A：CH3OH*CH3O*H*Ea103.1 kJmol1方式B：CH3OH*CHOH*Eb249.3 kJmol1(其中Ea、Eb为活化能)。图为计算机模
13、拟的各步反应的能量变化示意图。下列说法错误的是()A总反应的焓变(H)大于0B甲醇裂解过程主要历经的方式应为BC该历程中最小能垒(活化能)为70.7 kJmol1D该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为CHO*3H*=CO*4H*解析：BCA由图可知，CH3OH的能量低于CO和2H2的总能量，反应CH3OHCO2H2为吸热反应，H大于0，故A正确；B催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，方式A的活化能低，说明甲醇裂解过程主要历经的方式应为A，故B错误；C.由图可知，该历程中最小能垒(活化能)为(116.162.5)kJmol153.6 kJmol1，故C错误；D.由图可知，反应CHO*3H*
14、=CO*4H*反应物的能量高于生成物的能量，且差别最大，是放热最多的步骤，故D正确。10下列示意图表示正确的是()A甲图表示Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)(H0)反应的能量变化B乙图表示碳的燃烧热C实验的环境温度20 时，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，测量混合液温度，结果如丙图(已知V1V2 60 mL)D由丁图可知A、B、C的稳定性顺序为：BA0为吸热反应，选项A错误；碳的燃烧热是指1 mol C完全燃烧生成CO2(g)放出的热量，选项B错误；酸碱中和反应为放热反应，物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaO
15、H溶液混合，V1V260 mL，则V120 mL，V240 mL时硫酸与氢氧化钠恰好完全反应，放出的热量最多，温度最高，与图像不符，选项C错误；物质的能量越低，越稳定，所以三种化合物的稳定性顺序为BA0，则稳定性：金刚石_(填“”“”或“0，说明该反应是吸热反应，因此石墨的总能量低于金刚石的总能量，而能量越低，物质越稳定，故稳定性：金刚石石墨。(2)H1表示碳完全燃烧的反应热，H2表示碳不完全燃烧的反应热，碳完全燃烧放热多，且放热越多H越小。因此，H1H2。(3)根据盖斯定律，由2得：2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H2(543 kJmol1)(10.7 kJmol1
16、)1096.7 kJmol1。(4)25 、101 kPa时，14 g CO在足量的O2中充分燃烧，放出141.3 kJ的热量，则1 mol CO(即28 g CO)完全燃烧放出的热量是141.3 kJ2282.6 kJ，即CO的燃烧热H282.6 kJmol1。(6)N2与H2反应生成NH3的热化学方程式可表示为N2(g)3H2(g)2NH3(g)HE(NN)3E(HH)23E(NH)946 kJmol13436 kJmol16391 kJmol192 kJmol1。答案：(1)(2)(3)2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)H1096.7 kJmol1(4)282.6
17、 kJmol1(5)57.3 kJmol1(6)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol112(2021三明模拟)(1)以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：反应：2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)H1反应：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g)H272.49 kJmol1总反应：2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H386.98 kJmol1则反应的H1_kJmol1。(2)氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)。Shyam
18、Kattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示，其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“”标注，Ts表示过渡态。物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会_(填“放出热量”或“吸收热量”)；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为_。(3)已知CO(g)、CH4(g)、CH3CHO(l)的燃烧热分别为283.0 kJmol1、890.31 kJmol1、1167.9 kJmol1，则乙醛的分解反应CH3CHO(l)CH4(g)CO(g)的H_。解析：(1)根据盖斯定律，得总反应：2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(
19、s)H2O(g)H386.98 kJmol1，所以H186.98 kJmol172.49 kJmol1159.47 kJmol1。(2)根据图像可知，吸附态的能量小于过渡态，所以物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会吸收热量；活化能最小的过程是COOHH3H2(g)生成CO3H2(g)H2O(g)，反应方程式是OHH=H2O(g)。(3)已知CO(g)、CH4(g)、CH3CHO(l)的燃烧热分别为283.0 kJmol1、890.31 kJmol1、1167.9 kJmol1，分别写出燃烧热的热化学方程式，再用第3个的热化学方程式减去第1个和第2个的热化学方程式，则乙醛的分解反应CH3CHO(l)CH4(g)CO(g)的H1167.9 kJmol1(283.0 kJmol1)(890.31 kJmol1)5.41 kJmol1。答案：(1)159.47(2)吸收热量OHH=H2O(g)(3)5.41 kJmol1