2022年高考二轮复习 专题强化练6 化学能与热能

这是一份2022年高考二轮复习 专题强化练6 化学能与热能，共11页。试卷主要包含了下列热化学方程式正确的是，氨在工农业生产中应用广泛等内容，欢迎下载使用。
A．甲烷的燃烧热为890.3 kJ·ml－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1
B．500 ℃、30 MPa下，将0.5 ml N2(g)和1.5 ml H2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·ml－1
C．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ·ml－1
D．在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1
解析：A项，甲烷的燃烧热为890.3 kJ·ml－1，要生成液态水，甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1，错误；B项，500 ℃、30 MPa下，将0.5 ml N2和1.5 ml H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，由于反应为可逆反应，则1 ml N2完全反应放热大于38.6 kJ，则热化学反应方程式：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的ΔH＜－38.6 kJ·ml－1，错误；C项，中和热是指在稀溶液中，强酸和强碱反应生成1 ml水时放出的热量，其衡量标准是生成的水为1 ml，故无论稀H2SO4和Ca(OH)2反应生成的水是几摩尔，其中和热恒为－57.3 kJ·ml－1，错误；D项，在101 kPa时，2 g H2的物质的量为1 ml，完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(z) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1，正确。
答案：D
2．(2020·聊城二模)某科研团队研究发现硼氢化钠(NaBH4)在催化剂Ru表面与水反应可生成H2，其反应机理如图所示。根据相关信息判断，下列叙述错误的是( )
A．过程①至过程④中硼元素的化合价不变
B．X是H3BO3，H3BO3和BH3两分子中H的化合价相等
C．过程③和过程④各产生1 ml H2时转移的电子数不相等
D．0.25 ml NaBH4的还原能力与标准状况下22.4 L H2的还原能力相当(还原能力即生成H＋失去电子的量)
解析：A项，由图示可知，过程①至过程④中BHeq \\al(－,4)反应生成B(OH)eq \\al(－,4)，硼元素的化合价一直为＋3价，化合价不变，正确；B项，过程④中2 ml H2O水与2 ml X反应生成2 ml B(OH)eq \\al(－,4)和1 ml H2，根据元素守恒X为H3BO3，H3BO3中H为＋1价，但在BH3分子中H为－1价，错误；C项，由图示可知，过程③中产生1 ml H2时转移的电子数为NA，过程④产生1 ml H2时转移的电子数为2NA，，两者不相等，正确；D项，NaBH4中H为－1价，0.25 ml NaBH4生成H＋失去的电子的量2×0.25 ml×4＝2 ml，标准状况下22.4 L H2为1 ml，1 ml H2生成H＋失去的电子的量2×1 ml＝2 ml，故两者还原能力相当，正确。
答案：B
3．(2020·北京市密云区第二次模拟)甲烷燃烧时的能量变化如图，有关说法正确的是( )
A．图1中反应为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝＋890.3 kJ·ml－1
B．图2中反应为CH4(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－607.3 kJ·ml－1
C．由图可以推得：CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283 kJ·ml－1
D．由图可以推知：等物质的量的CO2和CO，CO2具有的能量高
解析：A项，根据图象分析，反应物的总能量高于生成物总能量，则图1中反应为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1，错误；B项，根据图象分析，生成物水的状态是液态，则图2中反应为CH4(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－607.3 kJ·ml－1，错误；C项，CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g)的焓变可根据CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1和反应CH4(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－607.3 kJ·ml－1求出ΔH＝－283 kJ·ml－1，正确；D项，CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ·ml－1，该反应放热，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以等物质的量的CO2和CO，CO具有的能量高，错误。
答案：C
4．(2020·上海市松江区一模)如图是某反应的能量关系图，下列叙述错误的是( )
A．反应物总能量高于生成物的总能量
B．曲线b是使用了催化剂的能量变化曲线
C．反应的热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)eq \(,\s\up14(硫化剂),\s\d15(400 ℃))2Cl2(g)＋2H2O(g)＋115.6 kJ
D．若反应生成2 ml液态水，放出的热量低于115.6 kJ
解析：A项，由图看出反应物总能量高，生成物总能量低，反应物总能量高于生成物总能量，正确；B项，使用催化剂能降低反应所需活化能，则曲线b为使用催化剂的图象，曲线a为未使用催化剂的图象，正确；C项，反应物为4HCl(g)＋O2(g)，生成物为2Cl2(g)＋2H2O(g)，反应放出热量为115.6 kJ，所以热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)eq \(,\s\up14(硫化剂),\s\d15(400 ℃))2Cl2(g)＋2H2O(g)＋115.6 kJ，正确；D项，若生成2 ml液态水，液态水比气态水能量低，放热会更多，放出的热量高于115.6 kJ，错误。
答案：D
5．(2020·北大附中阶段性测试)一氧化碳甲烷化的反应为CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)。下图是使用某种催化剂时转化过程中的能量变化(部分物质省略)。下列说法不正确的是( )
A．步骤①只有非极性键断裂
B．步骤②的原子利用率为100%
C．过渡态Ⅱ能量最高，因此其对应的步骤③反应速率最慢
D．该方法可以清除剧毒气体CO，从而保护环境
解析：A项，步骤①是H2断键，CO未断键，因此只有非极性键断裂，正确；B项，步骤②反应物全部变为生成物，因此原子利用率为100%，正确；C项，根据图中信息，过渡态Ⅰ的能量差最高，因此其对应的步骤①反应速率最小，错误；D项，根据反应的历程可知，一氧化碳与氢气反应最终转化为无毒的甲烷，该方法可以清除剧毒气体CO，从而保护环境，正确。
答案：C
6．(2020·榆林第三次模拟)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM­5催化CO2加氢合成低碳烯烃的反应，所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物，反应过程如图。下列说法正确的是( )
A．第ⅰ步反应为CO2＋H2===CO＋H2O
B．第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
C．Fe3(CO)12/ZSM5使CO2加氢合成低碳烯的ΔH减小
D．添加不同助剂后，反应的平衡常数各不相同
解析：A项，第ⅰ步所反应为CO2＋H2―→CO＋H2O，正确；B项，第ⅰ步反应是慢反应，第ⅱ步是快反应，反应的活化能越低，反应速率越大，所以第ⅰ步反应的活化能高于第ⅱ步，错误；C项，催化剂不能改变平衡状态，不能改变焓变ΔH，错误；D项，反应的平衡常数只与温度有关，不同助剂能改变反应历程，但不能改变反应的起始状态，不能改变反应温度，所以反应的平衡常数不变，错误。
答案：A
7．(2020·湖北省6月供卷)我国科技工作者提出的一种OER(氧气析出反应)机理如图所示。下列说法错误的是( )
A．物质M不能改变OER反应的趋势
B．每一步反应过程都是氧化还原反应
C．反应过程中只涉及极性键的断裂和形成
D．该总反应方程式为4OH－－4e－eq \(=====,\s\up14(M))2H2O＋O2↑
解析：A项，OER氧气析出反应，根据图示可知，M为转化过程的催化剂，催化剂能改变反应进程或改变反应速率，但不能改变OER反应转化率或氧气的产率，正确；B项，根据图示，OER(氧气析出反应)机理每一步反应过程都有电子得失，是氧化还原反应，正确；C项，根据图示，反应过程中涉及极性键的断裂和形成，由M—O转化为M—OOH含有非极性键的形成，错误；D项，根据图示，可知M为OER(氧气析出反应)的催化剂，四步反应中，每步都有电子失去，反应过程中生成水和氧气，该总反应方程式为4OH－－4e－eq \(=====,\s\up14(M))2H2O＋O2↑，正确。
答案：C
8．(2020·衡阳二模)乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A．①、②、③三步均属于加成反应
B．总反应速率由第①步反应决定
C．第①步反应的中间体比第②步反应的中间体稳定
D．总反应不需要加热就能发生
解析：A项，根据乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理可知只有第①步属于加成反应，错误；B项，活化能越大，反应速率越小，决定着总反应的反应速率，由图可知，第①步反应的活化能最大，总反应速率由第①步反应决定，正确；C项，由图可知，第①步反应的中间体比第②步反应的中间体的能量高，所以第②步反应的中间体稳定，错误；D项，总反应是否需要加热与反应的能量变化没有关系，错误。
答案：B
9．(2020·济南模拟)氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30 MPa时，合成氨达平衡时混合气体中NH3的体积分数与温度的关系如表所示：
请回答下列问题：
(1)根据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的原因：__________________________________________
____________________________________________________。
(2)根据下图写出合成氨的热化学方程式是_________________
_____________________________________________________。
(3)将1 ml N2(g)和3 ml H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量______(填“大于”“等于”或“小于”)92.2 kJ，原因是___________________________________
____________________________________________________；
若加入催化剂，ΔH______(填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)已知分别破坏1 ml N≡N键、1 ml H—H键时需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ，则破坏1 ml N—H键需要吸收的能量为________kJ。
(5)N2H4可视为NH3分子中的H被—NH2取代的产物。发射卫星时以N2H4(g)为燃料、NO2为氧化剂，二者反应生成N2和H2O(g)。已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·ml－1，N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534 kJ·ml－1，则1 ml N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为
____________________________________________________。
解析：(3)合成氨的热化学方程式表示1 ml氮气与3 ml氢气完全反应生成2 ml NH3时放出92.2 kJ的热量，而合成氨的反应是可逆反应，1 ml N2(g)和3 ml H2(g)不可能完全反应生成2 ml的NH3(g)，故测得反应放出的热量小于92.2 kJ。(4)设破坏1 ml N—H键需吸收的能量为x kJ，946＋436×3－6x＝－92.2，x≈391。(5)首先依信息[反应物为N2H4(g)和NO2(g)，生成物为N2(g)和H2O(g)]写出方程式并配平得N2H4(g)＋NO2(g)===eq \f(3,2)N2(g)＋2H2O(g)，依据盖斯定律可得此反应的ΔH＝ΔH2－eq \f(1,2)ΔH1＝－567.85 kJ·ml－1。
答案：(1)温度升高，氨在混合气体中的体积分数减小，平衡向吸热反应方向移动，故正反应是放热反应
(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·ml－1
(3)小于 由于该反应是可逆反应，反应物不能全部转化为生成物 不变
(4)391
(5)N2H4(g)＋NO2(g)===eq \f(3,2)N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－567.85 kJ·ml－1
10．(1)(2020·衡阳模拟)据报道，我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰(甲烷的水合物)试采获得成功。甲烷是一种重要的化工原料。甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式，除部分氧化外还有以下两种：
水蒸气重整：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝＋205.9 kJ·ml－1；
②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·ml－1；
二氧化碳重整：③CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH3。
则反应①自发进行的条件是_______，ΔH3＝________kJ·ml－1。
(2)(2020·兴城模拟)“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
已知：
①CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH＝－41 kJ·ml－1；
②C(s)＋2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73 kJ·ml－1；
③2CO(g)C(s)＋CO2(g) ΔH＝－171 kJ·ml－1。
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式：_______
_____________________________________________________。
(3)(2020·深圳适应性考试)工业上常利用CO2为初始反应物，合成一系列重要的化工原料。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Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH1；
反应Ⅱ：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2＝＋72.49 kJ·ml－1；
总反应Ⅲ：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－86.98 kJ·ml－1。
①根据8电子稳定构型，写出CO(NH2)2的结构式____________
__________________________。
②反应Ⅰ的ΔH1＝____________________。
(4)(2020·黄冈适应性考试)1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现一氧化二氮(N2O)气体具有轻微的麻醉作用，而且对心脏、肺等器官无伤害，后被广泛应用于医学手术中。一氧化二氮早期被用于牙科手术的麻醉，它可由硝酸铵在催化剂下分解制得，该反应的化学方程式为__________________________________________________。
已知反应2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)的ΔH＝－163 kJ·ml－1，1 ml N2(g)、1 ml O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收945 kJ、498 kJ的能量，则1 ml N2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为______kJ。
解析：(1)该反应ΔH>0、ΔS>0，ΔH－TΔS