1、1化学能与热能题组 1 化学反应中能量转化的实质与形式1.2016 上海,10,3 分一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中 和代表不同元素的原子。关于此反应说法错误的是 ( )A.一定属于吸热反应 B.一定属于可逆反应C.一定属于氧化还原反应 D.一定属于分解反应2.2016 海南,11,4 分双选由反应物 X 转化为 Y 和 Z 的能量变化如图所示。下列说法正确的是 ( )A.由 XY 反应的 H=E5-E2B.由 XZ 反应的 H H3 B. H1 H38.2016 天津理综,10(1)(2)(3)(4),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
2、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) H1O2(g)+B(l) A(l)+H2O2(l) H2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 H 0(填“”“ 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 。 9.2015 广东理综,31,16 分用 O2将 HCl 转化为 Cl2,可提高效益,减少污染。(1)传统上该转化
3、通过如右所示的催化循环实现。其中,反应为:2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s) H1反应生成 1 mol Cl2(g)的反应热为 H2,则总反应的热化学方程式为 (反应热用 H1和 H2表示)。 (2)新型 RuO2催化剂对上述 HCl 转化为 Cl2的总反应具有更好的催化活性。实验测得在一定压强下,总反应的 HCl 平衡转化率随温度变化的 HClT 曲线如图,则总反应的 H 0(填“”“=”或“MgBr2MgCl2MgF25D.由图可知此温度下 MgI2(s)与 Cl2(g)反应的热化学方程式为 MgI2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+I2(g) H=-277
4、 kJmol-14.2017 沈阳质量监测(一),625 、101 kPa 条件下,C(s)、H 2(g)、CH 3COOH(l)的燃烧热分别为 393.5 kJmol-1、285.8 kJmol -1、870.3 kJmol -1,则 2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为 ( )A.-488.3 kJmol-1 B.+488.3 kJmol-1C.-191 kJmol-1 D.+191 kJmol-15.2016 兰州高三实战考试,13向 100 mL 0.4 molL-1的氢氧化钡溶液中加入足量稀硫酸充分反应后,放出 5.12 kJ 的热量。如果向 100 m
5、L 0.4 molL-1的稀盐酸中加入足量氢氧化钡溶液充分反应后,放出 2.2 kJ 的热量,则硫酸钠溶液与氯化钡溶液反应的热化学方程式为 ( )A.Ba2+(aq)+S (aq) BaSO4(s) H=-2.92 kJmol-1O2-4B.Ba2+(aq)+S (aq) BaSO4(s) H=-0.72 kJmol-1O2-4C.Ba2+(aq)+S (aq) BaSO4(s) H=-18 kJmol-1O2-4D.Ba2+(aq)+S (aq) BaSO4(s) H=-73 kJmol-1O2-4二、非选择题(共 19 分)6.2018 成都毕业班摸底测试,24,8 分CO 2减排、捕集和
6、利用是人类可持续发展的重要战略之一。(1)煤气化时的主要反应方程式是 ;从能量角度,煤气化 (填“是”或“否”)有利于 CO2减排。 (2)利用 CO 2和 H2生成 CH3OH 来捕集 CO2。已知 CH3OH(l)、H 2(g)的燃烧热分别为 726.5 kJmol-1、285.8 kJmol -1,CO2和 H2反应生成 CH3OH(l)和 H2O(l)的热化学方程式为 。 (3)利用太阳能捕集 CO2的原理如图所示。图中能量转换过程为 。 b 是 (填“正”或“负”)极,铜片上的电极反应式为 。 7.2018 陕西部分学校摸底检测,18(1)(2),11 分“低碳经济”备受关注,CO
7、2的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。(1)已知:CO 2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g) H=-90.0 kJmol-1; H2O(l) H2O(g) H=+44.0 kJmol-1;C(s)的燃烧热 H=-394.0 kJmol-1。则表示 H2燃烧热的热化学方程式为 。 6(2)在 0.1 MPa、Ru/TiO 2催化下,将 H2和 CO2按投料比 n(H2) n(CO2)=41 置于恒压密闭容器中发生反应:反应 CO 2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H1反应 CO 2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H2测得 CO2转化率、CH 4和
8、 CO 选择性随温度变化情况分别如图 1 和图 2 所示。(选择性:转化的 CO2中生成 CH4或 CO 的百分比) 反应的 H1 (填“”“0;CuSO 4(s) Cu2+(aq)+S (aq) H2 H10,选 B。8.(1)无污染、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中 2 个)(2 分) H 2+2OH-2e- 2H2O(2 分) (2) v(逆),即 v(吸氢) v(放氢),d 项错误。(4)太阳能分解水制氢,是光能转化为化学能的过程。109.(每空均为 2 分)(1)2HCl(g)+ O2(g) Cl2(g)+H2O(g) H1+ H2(2)MgCl2MgBr2MgI2,C
9、 项错误;根据题图可写出热化学方程式:Mg(s)+I 2(g) MgI2(s) H=-364 kJmol-1 和 Mg(s)+Cl2(g) MgCl2(s) H=-641 kJmol-1 ,根据盖斯定律,由-得 MgI2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+I2(g) H=-277 kJmol-1,D 项正确。4.A 由题意可知:C(s)+O 2(g) CO2(g) H=-393.5 kJmol-1、H 2(g)+ O2(g)12H2O(l) H=-285.8 kJmol-1、CH 3COOH(l)+ 2O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l) H=-870.3 kJmol-1,根据盖斯定
10、律,由2+2-得:2C(s)+2H 2(g)+O2(g) CH3COOH(l) H=-488.3 kJmol-1,本题选 A。5.C 第一个反应中 Ba(OH)2和第二个反应中 HCl 的物质的量均为 0.4 molL-10.1 L=0.04 mol,则 Ba(OH)2溶液与足量稀硫酸反应的热化学方程式:Ba 2+(aq)+2OH-(aq)+2H+(aq)+S (aq) BaSO4(s)+2H2O(l) H1=- =-128 kJmol-1;盐酸与足量 Ba(OH)2溶液反O2-45.12kJ0.04mol应的热化学方程式:H +(aq)+OH-(aq) H2O(l) H2=- =-55 kJ
11、mol-1。Na 2SO4溶液2.2kJ0.04mol与 BaCl2溶液反应的热化学方程式:Ba 2+(aq)+S (aq) BaSO4(s) H3,根据盖斯定律,由O2-4-2 可得,则 H3= H1-2 H2=-128 kJmol-1-(-55 kJmol-1)2=-18 kJmol-1,C 项正确。6.(1)C+H2O(g) CO+H2 是 (2)CO 2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l) H=-130.9 kJmol-1 (3)太阳能 电能 化学能 正 2CO 2+12H+12e- C2H4+4H2O【解析】 (1)煤气化时的主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气。煤气化
12、有利于 CO2减排。(2)根据题中信息可写出热化学方程式:CH 3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-726.5 32kJmol-1 ,H 2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJmol-1 ,根据盖斯定律,由123-得 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l) H=-130.9 kJmol-1。(3)从题图可以看出,装置中能量转换过程为太阳能转化为电能,电能转化为化学能。由题图可知,H +向铜片移动,则铜片为阴极,铂片为阳极,a 为负极,b 为正极,CO 2在铜片上被还原为 C2H4,铜片上的电极反应式为 2CO2+12H+12
13、e- C2H4+4H2O。7.(1)H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-286.0 kJmol-1 (2) 反应在 350 达到平衡12状态后,随温度升高,CO 2的转化率降低,所以该反应是放热反应 温度过低,化学反应速率慢;温度过高,反应向逆反应方向进行且 CH4的选择性减小 2.8910 4 降低温度(或增大压强)【解析】 (1)由题意知 CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g) H=-90.0 kJmol-1、H 2O(l)H2O(g) H=+44.0 kJmol-1、C(s)+O 2(g) CO2(g) H=-394.0 kJmol-1,根据盖斯定律,由(-2+)
14、 可得 H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-286.0 kJmol-1。(2)12 1212由题图 2 可知,温度400 时,容器中只发生反应,结合题图 1 可知,反应在 350 达到平衡状态后,随温度升高 CO2的转化率降低,说明该反应为放热反应。温度过低,反应速率慢;温度过高,反应向逆反应方向进行且 CH4的选择性减小,故温度过低或过高均不利于反应的进行。设 CO2的起始投料量为 x mol,则CO 2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)起始(mol) x 4x 0 0转化(mol) 0 .8x 3.2x 0.8x 1.6x平衡(mol) 0.2x 0.8x 0.8
15、x 1.6x平衡时 CO2的分压为 0.1 MPa,H2的分压为 0.1 MPa,CH4的分压为 0.1 0.23.4 0.83.4 0.83.4MPa,H2O(g)的分压为 0.1 MPa,故反应的平衡常数 Kp= =1.63.4 p(CH4)p2(H2O)p4(H2)p(CO2)=2.89104。降低温度或增大压强都能减少 CO 在产物中的比率。0.83.40.1(1.63.40.1)2(0.83.40.1)40.23.40.11.C 根据已知条件可得:H +(aq)+OH-(aq) H2O(l) H1=-57.3 kJmol-1,2H 2(g)+O2(g)2H2O(l) H2=-571.
16、6 kJmol-1,根据盖斯定律,由-2 可得:2H 2(g)+O2(g) 2H+(aq)+2OH-(aq) H=-457.0 kJmol-1。2.B 根据题意,将 22 g CO2通入 750 mL 1.0 molL-1NaOH 溶液中,充分反应, n(CO2)=0.5 mol,n(NaOH)=1.0 molL-1 0.75 L=0.75 mol,该反应既生成 Na2CO3又生22g44gmol-1成 NaHCO3,化学方程式为 2CO2+3NaOH NaHCO3+Na2CO3+H2O,由 0.5 mol CO2反应放出热量为x kJ,可知 2 mol CO2发生相同的反应放出的热量为 4x
17、 kJ,即热化学方程式为 2CO2(g)+3NaOH(aq) NaHCO3 (aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l) H=-4x kJmol-1;又将 1 mol CO2通入 2 L 1.0 molL-1 NaOH 溶液中,充分反应,放出 y kJ 的热量,则热化学方程式为2NaOH(aq)+ CO2(g) Na2CO3(aq)+H2O(l) H=-y kJmol-1;根据盖斯定律,由-可得:NaOH(aq)+CO 2(g) NaHCO3(aq) H=(y-4x) kJmol-1。3.D 燃烧热是指 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,而该题中 C(s)燃烧的生成物为
18、 CO,故通过 H=-9.2 kJ/g 12 g/mol=-110.4 kJ/mol 计算所得的结果不是碳C(s)的燃烧热,A 项错误。由题给图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应放热,B 项错误。由题给图像可知,氧化亚铜与氧气反应的活化能为 348 kJ/mol,C 项错误。根据题给信息可得热化学方程式:2C(s)+O 2(g) 2CO(g) H1=-220.8 kJ/mol;根据题图信息可得热化学方程式:2Cu 2O(s)+O2(g) 4CuO(s) H2=-292 kJ/mol。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为 C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g) H,根
19、据盖斯定律,可得 (-)=,则 H= ( H1- H2)=+35.6 kJ/mol,D 项正确。12 124.D E1和 E3均可看作断裂旧化学键吸收的能量,而 E2和 E4均可看作生成新化学键放出的能量,故反应的 H=(E1+E3)-(E2+E4)。135.B A 项,由题给表格中的数据可看出,NO(g)的相对能量最大,化学性质最活泼,最不稳定,推断正确;B 项,反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差,该反应的 H=66 kJmol-1-(-20 kJmol-1)=+86 kJmol-1,推断错误;C 项,该反应的 H=66 kJmol-1+0-11 kJmol-1=+55 kJmol-1
20、,推断正确;D 项,N 2O(g) N2(g)+ O2(g) 该反应的 H=0+0-82 12kJmol-1=-82 kJmol-1,推断正确。6.(1)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H=-165.0 kJmol-1(2)-196.2 kJmol-1 反应温度、压强不同(答案合理即可)【解析】 (1)将题给热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由-可得 CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H=-165.0 kJmol-1。(2) H1=E(反应物总键能)- E(生成物总键能),根据各物质的结构和表中数据可知, H1=1 075.0 kJmol-
21、1+3436.0 kJmol-1-4413.4 kJmol-1-2462.8 kJmol-1=-196.2 kJmol-1。反应温度、压强不同,因此计算值与实测值可能差异较大。7.(1)2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l) H=-86.98 kJmol-1 (2)BD (3)3.0 3.0 (4)太阳能和电能转化为化学能 3CO 2+4e- C+2CO2-3【解析】 (1)将题给的三个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由+-可得:2NH 3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l) H=-159.47 kJmol-1+116.49 kJmol-
22、1-44.0 kJmol-1=-86.98 kJmol-1。(2)达到平衡时 CO、 H2O 均转化了 0.12 molL-1,则平衡时 H2的浓度为 0.12 molL-1,其物质的量为 0.12 molL-110 L=1.2 mol,A 项错误;达到平衡时 CO、H 2O 转化的物质的量均为 0.12 molL-110 L=1.2 mol,则反应体系放出的热量为 41.2 kJmol-11.2 mol=49.44 kJ,B 项正确;4 min 内 v(CO2)= = 0.03 0.12molL-14minmolL-1min-1,C 项错误;第 8 min 时,若充入氦气,虽然容器中总压强增大,但体系中各物质的浓度不变,平衡不移动, v 正 (CO)=v 逆 (H2O),D 项正确。(3)由题意知,(3)中反应达到的平衡与(2)中反应达到的平衡互为等效平衡,又知该反应为气体分子数相等的反应,故有 a=b 和(1.0+a)(3.0+ a)=2.03.0,解得 a=b=3.0。(4)由题图可知,该生产过程中太阳能和电能转化为化学能。根据题图知,碳酸钙最终分解为 CaO、C 和 O2,结合阳极的电极反应式可知阴极的电极反应式为 3CO2+4e- C+2C 。O2-314
