2019版高考化学一轮优化探究练习：第6章 第20讲　化学能与热能 (含解析)

课时作业　

1. 能源分类相关图如图所示，下列四组选项中，全部符合图中阴影部分的能源是(　　)

A．煤炭、石油、沼气

B．水能、生物能、天然气

C．太阳能、风能、潮汐能

D．地热能、海洋能、核能

解析：A中煤炭、石油都是不可再生能源，B中天然气是不可再生能源，D中核能是不可再生能源。

答案：C

2. 巴黎气候大会揭开了发展低碳经济的宏伟序幕，下列有关说法正确的是(　　)

A．太阳能、地热能、核能、化石燃料等均属于“新能源”

B．减少含碳物质做燃料符合“低碳”理念

C．图中转化途径不能体现“节能减排”的思想

D．节约用电不能减少CO2的排放量

解析：化石燃料属于传统能源，A项错误；减少含碳物质做燃料，就可以减少空气中碳元素的含量，符合“低碳”理念，B项正确；从题图可知，HCl循环利用，排出的水无污染，符合“节能减排”思想，C项错误；目前发电主要是火力发电，节约用电就能减少CO2的排放量，D项错误。

答案：B

3.下列反应中符合图示能量变化的是(　　)

A．电解Al2O3得到Al和O2

B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应

C．铝热反应

D．灼热的炭与CO2反应

解析：根据图示可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应发生时会释放能量，故反应是放热反应。电解Al2O3得到Al和O2的反应是吸热反应，与图像不符，故A错误；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，与图像不符，故B错误；铝热反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，与图像相符，故C正确；灼热的炭与CO2反应产生CO，该反应是吸热反应，与图像不符，故D错误。

答案：C

4．下列有关氢原子(用H表示)与氢分子的说法错误的是(　　)

A．化学能：2 mol H>1 mol H2

B．H原子间发生碰撞就可转化为H2

C．稳定性：H<H2

D．H2―→2H的过程是吸热反应

解析：由H转化为H2时要形成化学键，而形成化学键的过程会放出热量，故产物所具有的能量比反应物的低，物质具有的能量越低越稳定，A、C、D对；只有粒子间的有效碰撞才能引发反应，B错。

答案：B

5．(2017·山西五校联考)已知HI在催化剂作用下分解速率会加快，其能量随反应过程的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．加入催化剂，减小了反应的活化能

B．加入催化剂，可提高HI的平衡转化率

C．降低温度，HI的分解速率加快

D．反应物的总能量大于生成物的总能量

解析：催化剂能降低反应的活化能，A项正确；催化剂能同等程度的改变正、逆反应速率，但不能使平衡发生移动，反应物的转化率不变，B项错误；降低温度，不论平衡如何移动，正、逆反应速率都减慢，C项错误；由题图可以直接看出反应物的总能量小于生成物的总能量，D项错误。

答案：A

6．(2017·河北八所重点中学联考)下列热化学方程式中，ΔH能正确表示物质的燃烧热的是(　　)

A．CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ/mol

B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ/mol

C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ/mol

D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)　ΔH＝－11 036 kJ/mol

解析：燃烧热是指25 ℃、101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。B项，C未完全燃烧；C项，H2O(g)不是稳定的氧化物，H2O(l)才是稳定的氧化物；D项，C8H18的物质的量不是1 mol。

答案：A

7．分别向1 L 0.5 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中加入①浓硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，下列关系中正确的是(　　)

A．ΔH1>ΔH2>ΔH3　　 B．ΔH1<ΔH2<ΔH3

C．ΔH1>ΔH2＝ΔH3  D．ΔH1＝ΔH2<ΔH3

解析：混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热；浓、稀硫酸在与Ba(OH)2反应时还会形成BaSO4沉淀，Ba2＋、SO之间形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的ΔH取负值，故ΔH1<ΔH2<ΔH3。

答案：B

8．已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－1。若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为(　　)

A．55 kJ　　　　　　　　 B．220 kJ

C．550 kJ  D．1 108 kJ

解析：由丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，可写出其燃烧的热化学方程式C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，丙烷完全燃烧产生1.8 g水，n(H2O)＝＝＝0.1 mol，所以反应放出的热量Q＝0.1 mol×≈55 kJ，A项正确。

答案：A

9．常温下，1 mol化学键分解成气态原子所需要的能量用E表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是(　　)

A.432 kJ·mol－1>E(H—Br)>298 kJ·mol－1

B．表中最稳定的共价键是H—F键

C．H2(g)―→2H(g)　ΔH＝＋436 kJ·mol－1

D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－25 kJ·mol－1

解析：观察表中数据知，氟、氯、碘与氢原子形成的化学键的键能逐渐减小，故432 kJ·mol－1>E(H—Br)>298 kJ·mol－1，A项正确；表中H—F共价键的键能最大，即H—F共价键最稳定，B项正确；H2(g)―→2H(g)，共价键断裂要吸收能量，即H2(g)―→2H(g)　ΔH＝＋436 kJ·mol－1，C项正确；反应H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的反应热ΔH＝436＋157－2×568＝－543 kJ·mol－1，D项不正确。

答案：D

10．常温下，0.01 mol·L－1MOH溶液的pH为10。已知：2MOH(aq)＋H2SO4(aq)===M2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH1＝－24.2 kJ·mol－1；H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH2＝－57.3 kJ·mol－1。

则MOH在水溶液中电离的ΔH为(　　)

A．＋33.1 kJ·mol－1  B．＋45.2 kJ·mol－1

C．－81.5 kJ·mol－1  D．－33.1 kJ·mol－1

解析：常温下，0.01 mol·L－1MOH溶液的pH为10，说明MOH为弱碱。

①2MOH(aq)＋2H＋(aq)===2M＋(aq)＋2H2O(l)　ΔH1＝－24.2 kJ·mol－1

②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH2＝

－57.3 kJ·mol－1

根据盖斯定律，[①－②×2]/2可得：MOH(aq)M＋(aq)＋OH－(aq)　ΔH＝＋45.2 kJ·mol－1。

答案：B

11．为探究NaHCO3、Na2CO3分别与1 mol·L－1盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应，进行实验并测得如下数据：

下列有关说法正确的是(　　)

A．仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应

B．仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应

C．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应

D．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应

解析：通过实验①可判断出NaHCO3溶于水吸热，通过实验①③可判断出NaHCO3与盐酸反应是吸热反应；通过实验②可判断出Na2CO3溶于水放热，通过实验②④可判断出Na2CO3与盐酸反应是放热反应。综上所述，可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应，C项正确。

答案：C

12．一定条件下，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。现有容积固定且相同的甲、乙、丙三个容器，在上述条件下充入的气体和反应放出的热量Q如下表所示：

根据以上数据，下列选项正确的是(　　)

A．Q1＝197  B．Q2＝Q3

C．Q1＝2Q2  D．Q1<Q3

解析：由于反应可逆，甲容器中放出的热量小于197 kJ，故Q1<197 kJ；乙和丙容器中平衡状态相同，故Q2＝Q3；甲中SO2的转化率大于乙中的，故Q1>2Q2。

答案：B

13．碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：

(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：

ΔH＝＋88.6 kJ·mol－1。则M、N相比，较稳定的是________。

(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则a________726.5(填“>”“<”或“＝”)。

(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1 176 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为________。

解析：(1)M转化为N是吸热反应，所以N的能量高，不稳定。(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量少，故a<726.5。(3)反应的化学方程式为2Cl2＋2H2O＋C===4HCl＋CO2，当有2 mol Cl2参与反应时释放出290 kJ热量，所以该反应的热化学方程式为2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290 kJ·mol－1。(4)所给反应中共转移12 mol电子，故每转移1 mol电子放出的热量为1 176 kJ÷12＝98 kJ。

答案：(1)M　(2)<

(3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290 kJ·mol－1

(4)98 kJ

14．某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定。

(1)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL 硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。

①请填写下表中的空白：

②近似认为0.50 mol·L－1NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝________(取小数点后一位)。

③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是(填字母)________。

a．实验装置保温、隔热效果差

b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数

c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

解析：(2)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值为4.0 ℃。

②ΔH＝－＝－53.5 kJ·mol－1。

③放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读的较高等原因。

答案：(1) H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol－1

(2)①4.0　②－53.5 kJ·mol－1　③b

15．氢气是一种清洁能源，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点；氢气也是重要的化工原料。

(1)纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。一定温度下，在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10 mol水蒸气发生反应：2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋484 kJ·mol－1，不同时段产生O2的量见表格：

上述反应过程中能量转化形式为光能转化为________能，达平衡过程中至少需要吸收光能________kJ(保留三位小数)。

(2)氢气是合成氨工业的原料，合成塔中每产生2 mol NH3，放出92.2 kJ热量。已知：

则1 mol N—H键断裂吸收的能量约等于________。

解析：(1)题述反应过程中能量转化形式为光能转化为化学能，达平衡时，生成氧气0.002 mol，至少需要吸收的光能为0.002 mol×484 kJ·mol－1＝0.968 kJ。

(2)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)，反应的焓变＝反应物断裂化学键吸收的能量－生成物形成化学键放出的能量＝3×436 kJ·mol－1＋945.8 kJ·mol－1－6×E(N—H)＝－92.2 kJ·mol－1，E(N—H)＝391 kJ·mol－1。

答案：(1)化学　0.968　(2)391 kJ