2020高考化学刷题冲刺含最新模拟题专题十三化学能与热能习题含解析

专题十三　化学能与热能

考点1  化学反应中能量变化的有关概念

1.[2020湖北部分重点中学联考]反应A(g)+B(g)C(g)分两步进行:①A(g)+B(g)X(g),②X(g)C(g),反应过程中能量变化如图所示,E1表示反应A(g)+B(g)X(g)的活化能。下列有关叙述正确的是              (　　)

A.E2表示反应X(g)C(g)的活化能

B.X是反应A(g)+B(g)C(g)的催化剂

C.反应A(g)+B(g)C(g)的ΔH<0

D.加入催化剂可改变反应A(g)+B(g)C(g)的焓变

2.[2020安徽示范高中联考]工业合成氨反应在催化剂表面的反应历程及能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.增大压强,①→②之间的能量差值会增大

B.合成氨的正、逆反应的焓变相同

C.合成氨的过程是吸热过程

D.若使用催化剂,生成等量的NH3需要的时间更短

考点2热化学方程式

3.[2019河北衡水中学期中考试]CO、H2、C2H5OH三种物质燃烧的热化学方程式如下:

①CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=a kJ/mol;

②H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH2=b kJ/mol;

③C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH3=c kJ/mol。

下列说法正确的是 (　　)

A.ΔH1>0

B.2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=-2b kJ/mol

C.CO2与H2合成C2H5OH反应的原子利用率为100%

D.2CO(g)+4H2(g)H2O(g)+C2H5OH(l)　ΔH=(2a+4b-c) kJ/mol

4.[2019辽宁重点六校期中考试,6分]汽车尾气中排放的NOx和CO会污染环境,通常在汽车尾气系统中安装催化转化器,可有效降低NOx和CO的排放。

已知:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566.0 kJ· mol-1

②N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180 kJ· mol-1

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=-116.5 kJ· mol-1

回答下列问题:

(1)CO的燃烧热为　　　　。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量,则1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为　　　　kJ。 

(2)CO将NO2还原为单质的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

考点3  盖斯定律的应用及反应热的计算和大小比较

5.[2019湖南长沙模拟]已知可分别通过如下两个反应制取氢气:

a.CH3CH2OH(g)+H2O(g)4H2(g)+2CO(g)　ΔH=+256.6 kJ·mol-1

b.2CH3CH2OH(g)+O2(g)6H2(g)+4CO(g)　ΔH=+27.6 kJ·mol-1

则下列说法正确的是 (　　)

A.乙醇的燃烧热ΔH=-13.8 kJ·mol-1

B.升高反应a的反应温度,乙醇的转化率减小

C.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-229 kJ·mol-1

D.制取等量的氢气,反应b吸收的能量更少

6.[2020湖南四校摸底调研联考节选,7分]CO和NO是汽车尾气的主要成分,它们能缓慢地发生反应Ⅰ:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)。

(1)汽车行驶时,N2和O2在电火花作用下产生NO,各物质所含化学键键能数据如下表:

相同条件下,N2、O2、NO三种物质中最稳定的是　　　　;N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=　　　　。 

(2)工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,反应的化学方程式为CO+2H2CH3OH。

 已知:①CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1

 ②H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=-242 kJ·mol-1

 ③CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-651 kJ·mol-1

 写出工业上用CO和H2合成CH3OH(g)的热化学方程式:　　　　　　　　　　。 

(3)反应Ⅰ在常温下可以自发进行,则该反应的正反应为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

(4)为减少汽车尾气污染,下列措施合理的有　　　　(填字母)。 

A.开发氢能源

B.寻找反应Ⅰ的高效催化剂

C.市民大量移居城市郊区

D.戴上呼吸面具

一、选择题

1.[2020福建师范大学附属中学期中考试]1 mol白磷(P4,s)和4 mol红磷(P,s)与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是              (　　)

A.红磷燃烧的热化学方程式是4P(s,红磷)+5O2(g)P4O10(s)　ΔH=-(E2-E3) kJ·mol-1

B.P4(s,白磷)4P(s,红磷)　ΔH>0

C.白磷比红磷稳定

D.题述变化中,白磷和红磷所需活化能相等

2.[新题型][2020湖北武汉部分学校质量监测]我国科学家提出了由CO2和CH4转化为 CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下:

下列有关说法错误的是 (　　)

A.原料到产品的总反应属于加成反应

B.CH3COOH 分子中最多有7个原子共平面

C.①→②放出热量并形成了C—C键

D.CH4→CH3COOH 过程中,有两种类型的化学键断裂

3.[2020吉林长春第一次质量监测]如图是1 mol金属镁和卤素单质反应的ΔH(单位:kJ·mol-1)示意图,反应物和生成物均为常温时的稳定状态。下列选项不正确的是              (　　)

A.由图可知,MgF2(s)+Br2(l)MgBr2(s)+F2(g)　ΔH=+600 kJ·mol-1

B.MgI2与Br2反应的ΔH<0

C.电解MgBr2制Mg是吸热反应

D.化合物的热稳定性顺序:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2

4.[2020甘肃重点中学联考改编]我国科学家利用Cu2O/Cu双催化剂在水溶液中用氢原子将CO2高效转化为重要工业原料之一的甲醇,反应机理如图所示。下列有关说法正确的是              (　　)

A.CO2生成甲醇是通过多步氧化反应实现的

B.催化剂Cu结合含碳微粒,催化剂Cu2O结合氢原子

C.反应产物甲醇中可能含有其他副产物

D.Cu2O中基态Cu+的核外电子排布式为[Ar]3d94s1

5.[2020辽宁大连期中考试]已知:①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH1　②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH2

下列推断正确的是 (　　)

A.若CO的燃烧热为ΔH3,则H2的燃烧热为ΔH3-ΔH1

B.反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=ΔH2-ΔH1

C.若反应②的反应物总能量低于生成物总能量,则ΔH2<0

D.若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多,则ΔH1>0

6.[新题型]某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程,该历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构,用18O标记羟基磷灰石中的羟基氧原子)。下列说法正确的是              (　　)

A.反应物的键能之和大于生成物的键能之和

B.HAP改变了该反应的历程和焓变,增大了反应速率

C.经过该催化氧化过程后18O仍然在HAP中

D.反应过程中,碳原子由sp2杂化变为sp杂化

7.[新角度]N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,有关化学反应的物质变化过程如图1所示,能量变化过程如图2所示,下列说法正确的是              (　　)

A.总反应为放热反应

B.Pt2是该反应的催化剂

C.加入Pt2O+,可使反应的焓变减小

D.为了实现转化需不断补充Pt2O+和Pt2

8.[新角度]化学上,规定稳定单质的生成热为0;可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25 ℃,101 kPa条件下):

下列推断不正确的是 (　　)

A.在5种氮的氧化物中,NO(g)最活泼

B.N2O4(l)2NO2(g)　ΔH=-86 kJ·mol-1

C.N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)　ΔH=+55 kJ·mol-1

D.1 mol N2O(g)分解成N2(g)和O2(g)需要放出82 kJ能量

9.[2019贵州贵阳监测考试]已知:Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=-24.8 kJ·mol-1

3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)　ΔH=-47.2 kJ·mol-1

Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g)　ΔH=+19.4 kJ·mol-1

则反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的反应热为 (　　)

A.+11 kJ·mol-1 B.-11 kJ·mol-1

C.+23.5 kJ·mol-1 D.-23.5 kJ·mol-1

二、非选择题(共33分)

10.[新情境][9分]氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:

(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:　　　　　　　　。 

(2)氢气可用于制备H2O2。已知:

H2(g)+A(l)B(l)　ΔH1

O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)　ΔH2

其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)H2O2(l)的ΔH　　0(填“>”“<”或“=”)。 

(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)　ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是　　　　。 

a.容器内气体压强保持不变

b.吸收y mol H2只需1 mol MHx

c.若降温,该反应的平衡常数增大

d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)

(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为　　　　。 

11.[新情境][10分]2019年11月28日7时52分,在太原卫星发射中心,长征四号丙运载火箭成功将高分十二号卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。其中,长征四号丙运载火箭推进剂以肼(N2H4)为燃料,NO2为氧化剂,反应生成N2和水蒸气。已知:

①N2(g)+2O2(g)2NO2(g)　ΔH1=+67.7 kJ·mol-1;

②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH2=-534 kJ·mol-1;

③H2(g)+F2(g)HF(g)　ΔH3=-269 kJ·mol-1;

④H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH4=-242 kJ·mol-1。

(1)肼和NO2反应的热化学方程式为　。 

此反应用于火箭推进,除释放大量能量和快速产生气体外,还有一个很大的优点是　　　　　　　　　。 

(2)有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,反应释放的能量更大,则肼和氟气反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)肼—空气碱性(KOH为电解质)燃料电池(氧化产物为大气主要成分)的能量转化率高。写出负极的电极反应式:　　　　　　　　。已知:电流效率可用单位质量的燃料提供的电子数表示。肼—空气碱性燃料电池、氨气—空气碱性(KOH为电解质)燃料电池(氧化产物是大气主要成分)的电流效率之比为　　　　。 

12.[新素材][14分]亚硝酰氯(NOCl)可由NO与Cl2反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)。

(1)在一定温度下,该反应于一恒容密闭容器中达到平衡,继续通入Cl2,逆反应速率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(2)已知几种化学键的键能数据如表(亚硝酰氯的结构式为Cl—NO):

2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)　ΔH=-111 kJ·mol-1,则a=　　　　。 

(3)在1 L的恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间的关系如图1:

图1                                            图2

①该反应的ΔH　　　　(填“>”“<”或“=”)0。 

②从反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)=　　　　mol·L-1·min-1。 

③T2时该反应的平衡常数K=　　　　。 

(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时NOCl的体积分数随的变化图像如图2,则A、B、C三状态中,NO的转化率最大的是　　　　点,当=1.5时,反应达到平衡状态时NOCl的体积分数可能是D、E、F三点中的　　　　点。