1、1第 19 讲 化学能与热能一、选择题1(2019邢台期末)一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法中错误的是( )A氢能属于二次能源B图中能量转化的方式至少有 6 种C太阳能电池的供电原理与燃料电池相同D太阳能、风能、氢能都属于新能源解析：选 C。氢能属于二次能源，A 项正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化等，B 项正确；太阳能电池的供电原理是将太阳能转化为电能，而燃料电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二者供电原理不相同，C 项错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D 项正确。2下列说法正确的是( )A化学反应的反
2、应热不仅与反应体系的始态和终态有关，还与反应的途径有关B能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，且以物质为主C根据盖斯定律，热化学方程式中的 H 直接相加即可得总反应热D即使运用盖斯定律也无法计算出碳不完全燃烧时的反应热解析：选 B。化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，A 项错误；结合盖斯定律的内容和应用可知 C 项错误；运用盖斯定律可计算出碳不完全燃烧时的反应热，D 项错误。3(2019杭州期末)碳酸钙分解的反应需要在高温下持续加热，根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是( )2A1 mol CO 2(g)和 1 mol CaO(s)的总能量大于 1 mol
3、 CaCO3(s)的总能量B该反应的焓变大于零C该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量D由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应解析：选 D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应，所以 1 mol CO2(g)和 1 mol CaO(s)的总能量大于 1 mol CaCO3(s)的总能量，焓变大于零，A 、B 正确；在 CaCO3中，Ca 2 和 CO之间存在离子键，CO 中 C 与 O 之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键23 23断裂，旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成放出能量，C 正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧需要加
4、热，但该反应是放热反应，D 错误。4(2019湖南 H11 教育联盟联考)已知化学反应 A2(g)B 2(g)=2AB(g) H100 kJmol 1 的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是( )A加入催化剂，该反应的反应热 H 将减小B每形成 2 mol AB 键，将吸收 b kJ 能量C每生成 2 分子 AB(g)，将吸收( a b) kJ 能量D该反应正反应的活化能大于 100 kJmol1解析：选 D。催化剂不能改变反应热的大小，A 项错误；形成化学键放出能量，B 项错误；热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，故每生成 2 mol AB(g)，将吸收( a b) kJ 能量。5(
5、2019晋豫省际大联考)S 2Cl2和 SCl2均为重要的化工原料，都满足 8 电子稳定结构。已知：S 2(l)Cl 2(g)S 2Cl2(g) H1 x kJmol13S 2Cl2(g)Cl 2(g)2SCl 2(g) H2 y kJmol1相关化学键的键能如下表所示：化学键 SS SCl ClCl键能/(kJmol 1 ) a b c下列说法中错误的是( )ASCl 2的结构式为 ClSClBS 2Cl2的电子式为 Cl S S Cl C y2 b a cD在 S2(l)2Cl 2(g)2SCl 2(g)的反应中， H( x y) kJmol1解析：选 C。SCl 2中原子都达到 8 电子
6、稳定结构，S 应该形成两个共价键，Cl 只能形成 1 个共价键，所以 SCl2的结构式为 ClSCl，A 项正确；S 2Cl2中原子都达到 8 电子稳定结构，S 应该形成两个共价键，Cl 只能形成 1 个共价键，所以 S2Cl2的结构式为 ClSSCl，则其电子式为 ，B 项正确；反应的焓变等于反应物的键能之和Cl S S Cl 减去生成物的键能之和，反应S 2Cl2(g)Cl 2(g)2SCl 2(g)的焓变 H2 y kJmol1 ( a c2 b) kJmol1 ，C 项错误；反应反应可以得到：S 2(l)2Cl 2(g)2SCl 2(g)，所以该反应的焓变为 H( x y) kJmol
7、1 ，D 项正确。6(2019天津河西区模拟)通过以下反应均可获取 H2。下列有关说法不正确的是( )太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g)O 2(g) H1571.6 kJ/mol焦炭与水反应制氢：C(s)H 2O(g)=CO(g)H 2(g) H2131.3 kJ/mol甲烷与水反应制氢：CH4(g)H 2O(g)=CO(g)3H 2(g) H3206.1 kJ/molA由反应知 H2的燃烧热为 571.6 kJ/molB反应中生成物的总能量高于反应物的总能量C反应若改用新催化剂， H3不变化D反应 CH4(g)=C(s)2H 2(g)的 H74.8 kJ/mol解析：选 A。
8、A.101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量是燃烧热，由反应知 H2的燃烧热为 285.8 kJ/mol，A 错误；B.反应的焓变大于 0，说4明该反应为吸热反应，生成物的总能量高于反应物的总能量，B 正确；C.反应使用催化剂，可以加快反应速率，但是催化剂不影响反应热，所以改用新催化剂后 H3不变，C 正确；D.根据盖斯定律，由可得：反应 CH4(g)=C(s)2H 2(g)的 H(206.1 kJ/mol)(131.3 kJ/mol)74.8 kJ/mol，D 正确。7(2019河南豫北、豫南第一次联考)HBr 被 O2氧化依次由如下、三步反应组成，1 m
9、ol HBr 被氧化为 Br2放出 12.67 kJ 热量，其能量与反应过程曲线如图所示。()HBr(g)O 2(g)=HOOBr(g)()HOOBr(g)HBr(g)= =2HOBr(g)()HOBr(g)HBr(g)= =H2O(g)Br 2(g)下列说法中正确的是( )A三步反应均为放热反应B步骤()的反应速率最慢CHOOBr 比 HBr 和 O2稳定D热化学方程式为 4HBr(g)O 2(g)=2H2O(g)2Br 2(g) H12.67 kJmol 1解析：选 B。放热反应的反应物总能量高于生成物的总能量，根据题图可知，第一步反应为吸热反应，A 项错误；步骤()为吸热反应，导致体系温
10、度降低，反应速率减慢，其余反应为放热反应，反应温度升高，反应速率加快，B 项正确；HOOBr 的总能量比 HBr和 O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，C 项错误；根据题意，1 mol HBr 被氧化为Br2放出 12.67 kJ 热量，则热化学方程式为 4HBr(g)O 2(g)=2H2O(g)2Br 2(g) H50.68 kJmol 1 ，D 项错误。8(2019广东粤西四校联考)已知：2H2O(g)=O2(g)2H 2(g) H1Cl2(g)H 2(g)=2HCl(g) H22Cl2(g)2H 2O(g)=4HCl(g)O 2(g) H3则 H3与 H1和 H2间的关系正确的是(
11、)5A H3 H12 H2 B H3 H1 H2C H3 H12 H2 D H3 H1 H2解析：选 A。2H 2O(g)=O2(g)2H 2(g) H1；Cl 2(g)H 2(g)=2HCl(g) H2；2Cl 2(g)2H 2O(g)=4HCl(g)O 2(g) H3。由盖斯定律可知，2，则 H3 H12 H2，故选 A。9火箭推进器常以联氨(N 2H4)为燃料、过氧化氢为助燃剂。已知下列各物质反应的热化学方程式：N2H4(g)O 2(g)=N2(g)2H 2O(g) H1533.23 kJmol 1H2O(g)=H2O(l) H244 kJmol 12H2O2(l)=2H2O(l)O 2
12、(g) H3196.4 kJmol 1则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为( )AN 2H4(g)2H 2O2(l)=N2(g)4H 2O(l) H817.63 kJmol 1BN 2H4(g)2H 2O2(l)=N2(g)4H 2O(g) H641.63 kJmol 1CN 2H4(g)2H 2O2(l)=N2(g)4H 2O(l) H641.63 kJmol 1DN 2H4(g)2H 2O2(l)=N2(g)4H 2O(g) H817.63 kJmol 1解析：选 B。将题中的反应依次编号为、，生成液态水的反应热 H H1 H32 H2817.63 kJmol1 ，生成气态水的反应热
13、 H H1 H32 H2641.63 kJmol 1 ，可得出 B 正确。二、非选择题10试比较下列各组 H 的大小。(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)B(g)= =C(g) H10A(g)B(g)= =C(l) H20则 H1_(填“” “”或“” ，下同) H2。6(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)O 2(g)=SO2(g) H10S(s)O 2(g)=SO2(g) H20则 H1_ H2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)O 2(g)=CO2(g) H10C(s) O2(g)=CO(g) H2012则 H1_ H2。解析：(1)因为 C(g)=C(l) H30则 H3 H
14、2 H10， H2 H1。 H2 H3 H1，则 H3 H1 H2，又 H30，所以 H1 H2。(3)根据常识可知，CO(g) O2(g)=CO2(g) H30，又因为 H2 H3 H1，所12以 H2 H1。答案：(1) (2) (3)11请参考题中图表，根据要求回答问题：(1)图是 1 mol NO2(g)和 1 mol CO(g)反应生成 CO2和 NO 过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大， E1的变化是_(填“增大” “减小”或“不变” ，下同)， H 的变化是_。(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：CH 3OH
15、(g)H 2O(g)=CO2(g)3H 2(g) H49.0 kJmol 17CH 3OH(g) O2(g)=CO2(g)2H 2(g)12 H192.9 kJmol 1又知H 2O(g)=H2O(l) H44 kJmol1 ，则甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式为_。(3)如表所示是部分化学键的键能参数：化学键 PP PO O=O P=O键能/(kJmol 1 ) a b c x已知白磷的燃烧热为 d kJmol1 ，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图所示，则表中 x_kJmol 1 (用含 a、 b、 c、 d 的代数式表示)。解析：(1)观察图像， E1应为反应的活化能，加入催化剂反应的
16、活化能减小，但是 H不变。(2)观察方程式，利用盖斯定律，将所给热化学方程式做如下运算：322，即可求出甲醇蒸气燃烧生成液态水的热化学方程式。(3)白磷燃烧的化学方程式为 P45O 2 P4O10，结合题图中白磷及其完= = = = =点 燃 全燃烧产物的结构，根据“反应热反应物键能总和生成物键能总和”与燃烧热概念可得等式：6 a5 c(4 x12 b) d，据此可得 x (d6 a5 c12 b)。14答案：(1)减小 不变(2)CH3OH(g) O2(g)=CO2(g)2H 2O(l)32 H764.7 kJmol 1(3) (d6 a5 c12 b)1412(2019大连模拟)氢气是一种
17、清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究特点。.已知：4HCl(g)O 2(g) 2Cl2(g)2H 2O(g) H115.6 kJmol 1 CuO/CuCl2 400H2(g)Cl 2(g)=2HCl(g) H184 kJmol 18(1)H2与 O2反应生成气态水的热化学方程式是_。(2)断开 1 mol HO 键所需能量为_kJ。.已知：CH 4(g)H 2O(g)=CO(g)3H 2(g) H206.2 kJmol 1 CH4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g) H247.4 kJmol 1 又知 CH4的燃烧热为 890.3 kJmol1 。(1)利用上述已知条
18、件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：_。(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH 4(g)与 H2O(g)反应生成 CO2(g)和 H2(g)的热化学方程式为_。(3)高温下 H2O 可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中 A、B 表示的物质依次是_，等物质的量的 A、H 2化学能较低的物质是_。解析：.(1)根据盖斯定律，由第一个热化学方程式第二个热化学方程式2 可得2H2(g)O 2(g)=2H2O(g) H115.6 kJmol1 (184 kJmol1 )2483.6 kJmol1 。(2)反应 2H2(g)O 2(g)=2H2
19、O(g)发生过程中断裂 2 mol HH 键和 1 mol O=O 键，形成 4 mol HO 键，则 2E(HH) E(O=O)4 E(HO)483.6 kJmol1 ， E(HO) kJmol1 462.9 kJmol1 ，即断开 1 4362 496 483.64mol HO 键所需能量为 462.9 kJ。9.(1)由 CH4的燃烧热为 890.3 kJmol1 可得甲烷完全燃烧的热化学方程式为 CH4(g)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol1 。(2)根据盖斯定律，由2即可得到 CH4(g)2H 2O(g)=CO2(g)4H 2(g) H165.0 kJmol1 。(3)观察图像信息知，高温时水先分解生成 H2、O 2，然后两种单质分子可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故 A 是氢原子，B 是氧原子。氢气分子分解成氢原子时需要吸收能量，故等物质的量时化学能较低的物质是氢气分子。答案：.(1)2H 2(g)O 2(g)=2H2O(g) H483.6 kJmol 1 (2)462.9.(1)CH 4(g)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol 1(2)CH4(g)2H 2O(g)=CO2(g)4H 2(g) H165.0 kJmol 1(3)H、O(或氢原子、氧原子) H 2
