1、1专题六 化学能与热能1.在其他条件相同时,反应 N2+O2 2NO 分别在有、无催化剂时的能量变化与反应过程如图Z6-1 所示。下列说法中正确的是 ( )图 Z6-1A.该反应为放热反应B.加入催化剂可以改变反应的焓变C.加入催化剂可以改变反应的活化能D.0.1 mol N2和 0.1 mol O2充分反应吸热 18.26 kJ2.已知:C 6H12O6(s) 2C2H5OH(l)+2CO2(g) H16CO 2(g)+6H2O(g) C6H12O6(s)+6O2(g) H22H 2O(g) 2H2(g)+O2(g) H32CO 2(g)+6H2(g) C2H5OH(l)+3H2O(g) H
2、4下列有关说法正确的是 ( )A.H2的燃烧热为B.反应使用催化剂, H1将减小C.标准状况下,反应生成 1.12 L O2,转移的电子数为 0.16.021023D.2 H4= H1+ H2-6 H33.工业上冶炼钛的有关反应如下所示:C(s)+O 2(g) CO2(g) H12CO(g)+O 2(g) 2CO2(g) H2TiO 2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g) H3TiCl 4(s)+2Mg(s) 2MgCl2(s)+Ti(s) H4TiO 2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g) H5下列有关推断正确的是 ( )2A.2 H1= H2B
3、. H10C. H5= H3+2 H1- H2D.2 H1- H204.下列说法或表示方法正确的是 ( )A.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多B.由 C(金刚石,s) C(石墨,s) H=-1.90 kJmol-1可知,金刚石比石墨稳定C.氢气的燃烧热为 285.8 kJmol-1,氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-285.8 kJmol-1D.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合吸热,反应物的总键能高于生成物的总键能5.已知通过乙醇制取氢气通常有如下两条途径:a.CH3CH2OH(g)+H2O(g) 4H2(g)+2CO(g) H1=+25
4、6.6 kJmol-1b.2CH3CH2OH(g)+O2(g) 6H2(g)+4CO(g) H2=+27.6 kJmol-1则下列说法正确的是 ( )A.升高 a 的反应温度,乙醇的转化率增大B.由 b 可知乙醇的燃烧热为 13.8 kJmol-1C.对反应 b 来说,增大 O2浓度可使 H2的值增大D.以上两种途径,制取等量的氢气,无论哪种途径,消耗的能量均相同6.图 Z6-2 是金属镁和卤素单质(X 2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是 ( )图 Z6-2A.金属镁和卤素单质(X 2)的反应低温下能自发进行是因为 H 均小于零B.热稳定性: MgI 2MgBr2MgCl2MgF2C.
5、工业上可由电解 MgCl2溶液冶炼金属 Mg,该过程需吸收热量D.由图可知此温度下 MgBr2(s)与 Cl2(g)反应的热化学方程式为 MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(g) H=+117 kJmol-137.根据键能数据估算 CH4(g)+4F2(g) CF4(g)+4HF(g)的反应热 H 为( )化学键 CH CF HF FF键能/(kJmol -1) 414 489 565 155A.-485 kJmol-1 B.+485 kJmol-1C.+1940 kJmol-1 D.-1940 kJmol-18.一定条件下,在水溶液中 1 mol Cl-、Cl (x=1,
6、2,3,4)的能量相对大小如图 Z6-3 所示。下列有关说法正确的是 ( )图 Z6-3A.a、b、c、d、e 中,c 最稳定B.ba+c 反应的活化能为反应物能量减生成物能量C.ba+d 反应的热化学方程式为 3ClO-(aq) Cl (aq)+2Cl-(aq) H=+116 kJmol-1D.一定温度下,Cl 2与 NaOH 溶液反应生成的产物有 a、b、d,溶液中 a、b、d 的浓度之比可能为 11129.(1)在一定条件下,CH 4可与 NOx反应除去 NOx,已知有下列热化学方程式:CH 4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1N 2(g
7、)+2O2(g) 2NO2(g) H=+67.0 kJmol-1H 2O(g) H2O(l) H=-41.0 kJmol-1则 CH4(g)+2NO2(g) CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) H= kJmol -1。 (2)已知:CO(g)+2H 2(g) CH3OH(l) H=-128.1 kJmol-12H 2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJmol-14H 2(g)+ O2(g) H2O(g) H=-241.8 kJmol-12CO(g)+O 2(g) 2CO2(g) H=-566.0 kJmol-1写出表示 CH3OH 燃烧热的热化学方程式: 。 (3)
8、工业上用炭还原辉铜矿(主要成分是 Cu2S) ,可制取金属铜。已知反应的热化学方程式如下:C(s)+S2(g) CS2(g) H1=+150 kJmol-1Cu2S(s)+H2(g) 2Cu(s)+H2S(g) H2=+59.5 kJmol-12H2S(g) 2H2(g)+S2(g) H3 =+170 kJmol-1通过计算,可知用炭还原 Cu2S 制取金属铜和 CS2(g) 的热化学方程式为 。 (4)已知:2CH 3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) H=-1 275.6 kJmol-12CO(g)+O 2(g) 2CO2(g) H=-566.0 kJmol-1H 2
9、O(g) H2O(l) H=-44.0 kJmol-1写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。 (5)在复合组分催化剂作用下,CH 4可使 SO2转化为 S,同时生成 CO2 和 H2O。已知 CH4和 S 的燃烧热分别为 890.3 kJmol-1和 297.2 kJmol-1,CH4和 SO2反应的热化学方程式为 。 (6)用氨水吸收 CO2 制化肥(NH 4HCO3)。已知:NH 3H2O(aq) N (aq)+OH-(aq) H1=a kJmol-15CO2(g)+H2O(l) H2CO3(aq) H2=b kJmol-1H2CO3(aq)+OH- (aq) HC (
10、aq)+H2O(l) H3=c kJmol-1则利用 NH3H2O 吸收 CO2 制备 NH4HCO3 的热化学方程式为 。 10.(1)常温下 1 mol NO2和 1 mol CO 反应生成 CO2和 NO 过程中能量变化示意图如图 Z6-4,请写出 NO2和 CO 反应的热化学方程式: 。 图 Z6-4(2)已知:2Cu 2S(s)+3O2(g) 2Cu2O(s)+2SO2(g) H=-768.2 kJmol-12Cu 2O(s)+Cu2S(s) 6Cu(s)+SO2(g) H=+116.0 kJmol-1则 Cu2S(s)+O2(g) 2Cu(s)+SO2(g) H= 。 (3)已知反
11、应 CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g)。已知 CO2(g)、H 2O(g)的生成焓分别为-394 kJmol-1、-242 kJmol-1,上述反应的 H= kJmol-1。(生成焓指一定条件下由对应单质生成 1 mol 化合物时的反应热) 一定条件下上述反应必须在高温下才能进行,原因是 。 (4)已知部分化学键键能数据如下:化学键 C O O O C O COE/(kJmol-1) 958.5 497 745 3512CO(g)+O2(g) 2CO2(g) H1H2O(g)+CO(g) H2(g)+CO2(g) H2=-41 kJmol-16CH3OH(g)+ O2(g)
12、CO2(g)+2H2O(g) H3=-660 kJmol-1则 H1= kJmol -1,反应 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的 H= kJmol -1。 专题限时集训(六)1.C 解析 反应物的总能量低于生成物的总能量,为吸热反应,A 错误;加入催化剂,反应的焓变不变,B 错误;由图可知催化剂能够降低反应的活化能,C 正确;该反应是可逆反应,则N2和 O2不可能完全转化为 NO,吸收的热量应小于 18.26 kJ,D 错误。2.D 解析 根据 2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)反应可知,H 2(g)+ O2(g) H2O(g) H=- H3,但是氢气的燃烧热指的是生成液态水
13、,所以 H3不是氢气的燃烧热,A 错误;催化剂不能改变反应的焓变,B 错误;反应每生成 6 mol O2转移电子 24 mol,则在标准状况下,生成 1.12 L O2,转移电子数为 0.26.021023,C 错误;根据盖斯定律+-6得反应4CO2(g)+12H2(g) 2C2H5OH(l)+6H2O(g),2 H4= H1+ H2-6 H3,D 正确。3.C 解析 2-得 2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=2 H1- H2,已知碳燃烧生成 CO 是放热反应,即 2 H1- H20,得 2 H1 H2,A、D 错误;碳燃烧生成 CO2和 CO 燃烧生成 CO2都是放热反应,所以 H1
14、0, H20,B 错误;由2+-即得反应,所以 H5= H3+2 H1- H2,C 正确。4.D 解析 等质量的硫固体和硫蒸气相比,硫蒸气所具有的能量高,所以等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多,A 错误;由 C(金刚石,s) C(石墨,s) H=-1.9 kJmol-1 可知,金刚石能量高,石墨更稳定,B 错误;1 mol 氢气燃烧生成液态水时放热285.8 kJ,氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJmol-1,C错误;氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热反应,反应物的总键能高于生成物的总键能,D 正确。5.A 解析 a
15、为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,则乙醇的转化率增大,A 项正确;表示燃烧热的热化学方程式中生成物应为稳定的氧化物,应生成液态水、二氧化碳,B 项错误;焓7变与增大氧气浓度没有关系,C 项错误;由热化学方程式可知生成 1 mol 氢气,a 吸收 kJ 热量、b 吸收 kJ 热量 ,D 项错误。27.666.A 解析 根据图像可知,反应物总能量大于生成物总能量,均为放热反应, H 均小于零,低温下能自发进行,A 正确。反应放热越多,生成的物质越稳定,比较反应热大小可知热稳定性顺序为 MgI2MgBr2MgCl2MgF2,B 错误。电解氯化镁溶液得不到金属镁,C 错误。已知:Mg(s)+Cl 2
16、(g) MgCl2(s) H=-641 kJmol-1,Mg(s)+Br 2(g) MgBr2(s) H=-524 kJmol-1, -得 MgBr2(s)+Cl2(g) MgCl2(s)+Br2(g) H=-117 kJmol-1,D错误。7.D 解析 H=反应物的键能总和-生成物的键能总和 =414 kJmol-14+155 kJmol-14-489 kJmol-14-565 kJmol-14=-1940 kJmol-1。8.D 解析 根据氯元素的化合价,a、b、c、d、e 依次代表 Cl-、ClO -、Cl 、Cl 、Cl 。物质能量越低越稳定,由图可得 a、b、c、d、e 中,a 最稳
17、定,c最不稳定,A 错误;反应物总能量-生成物总能量=- H,依据图中数据无法判断 ba+c 反应的活化能,B 错误;a 为 Cl-、b 为 ClO-、d 为 Cl ,ba+d 的方程式为 3ClO-Cl +2Cl-,结合曲线提供的数据,反应热 H=64 kJmol-1+20 kJmol-1-360 kJmol-1=-116 kJmol-1,C 错误;氧化还原反应遵循得失电子守恒,Cl 2与 NaOH 溶液反应生成的产物有 a(Cl-)、b(ClO -)、d(Cl ),氯元素化合价由 0 价降为-1 价、升为+1 价和+5 价,由得失电子守恒得 n(Cl-)=n(ClO-)+5n(Cl ),当
18、溶液中 a、b、d 的浓度之比为1112 时上述得失电子守恒式成立,D 正确。9.(1) -875.3(2)CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-726.5 kJmol-1(3)C(s)+2Cu2S(s) 4Cu(s)+CS2(g) H=+439 kJmol-1(4)CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) H=-442.8 kJmol-1(5)CH4(g)+2SO2 (g) CO2 (g)+2S (s)+2H2O(l) H=-295.9 kJmol-18(6)NH3H2O(aq)+CO2(g) N (aq)+HC (aq) H=(a+b+c) k
19、Jmol-1解析 (1)已知:CH 4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1N 2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H=+67.0 kJmol-1H 2O(g) H2O(l) H=-41.0 kJmol-1根据盖斯定律,由-2 可得 CH4(g)+2NO2(g) CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) H=(-890.3 kJmol-1)-(+67.0 kJmol-1)-(-41.0 kJmol-1)2=-875.3 kJmol-1。(2)根据盖斯定律,由+ -得 CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=(-571.
20、6 kJmol-1)+ (-566.0 kJmol-1)-(-128.1 kJmol-1)=-726.5 kJmol-1,表示 CH3OH 燃烧热的热化学方程式为 CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-726.5 kJmol-1。(3)将已知反应标号为,根据盖斯定律,由+2+得 C(s)+2Cu2S(s) 4Cu(s)+CS2(g), H= H1+ H3+2 H2=+439 kJmol-1。(4)已知:2CH 3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) H=-1 275.6 kJmol-1;2CO(g)+O 2(g) 2CO2(g) H=-566.
21、 0 kJmol-1;H 2O(g)H2O(l) H=-44.0 kJmol-1。根据盖斯定律,由(-+4)2 得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式,为 CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) H=-442.8 kJmol-1。(5)已知 CH4和 S 的燃烧热分别为 890.3 kJmol-1和 297.2 kJmol-1,则有:CH 4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1;S(s)+O 2(g) SO2(g) H=-297.2 kJmol-1。根据盖斯定律,由-2 得到 CH4和 SO2反应的热化学方程式,为
22、CH4(g)+2SO2(g) CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) H=-295.9 kJmol-1。(6)NH 3H2O(aq)N (aq)+OH-(aq) H1=a kJmol-1;CO 2(g)+H2O(l) H2CO3(aq) H2=b kJmol-1;H 2CO3(aq)+OH-(aq) HC (aq)+H2O(l) H3=c kJmol-1。根据盖斯定律,由+得 NH3H2O 吸收 CO2 制备 NH4HCO3的热化学方程式,为 NH3H2O(aq)+CO2(g) N(aq)+HC (aq) H=(a+b+c) kJmol-1。10.(1)NO2(g)+CO(g) CO2(g)
23、+NO(g) H=-234 kJmol-1(2)-217.4 kJmol-1(3)-90 反应的活化能高9(4)-566 -107解析 (1)该反应的焓变 H=134 kJmol-1-368 kJmol-1=-234 kJmol-1,所以热化学方程式为 NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g) H=-234 kJmol-1。(2)2Cu 2S(s)+3O2(g)2Cu2O(s)+2SO2(g) H=-768.2 kJmol-1,2Cu 2O(s)+Cu2S(s) 6Cu(s)+SO2(g) H=+116.0 kJmol-1 ,根据盖斯定律, (+)得 Cu2S(s)+O2(g) 2C
24、u(s)+SO2(g) H= (-768.2 kJmol-1+116.0 kJmol-1)=-217.4 kJmol-1。(3)由已知可得:C(s)+O2(g) CO2(g) H=-394 kJmol-1,2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) H=-484 kJmol-1,所以反应 CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g)的 H=-484 kJmol-1-(-394 kJmol-1)=-90 kJmol-1。该反应为放热反应,一定条件下必须在高温下才能进行,说明高温条件才能引发此反应开始,故该反应的活化能很高。(4)根据化学方程式及化学键键能数据, H1=958.5 kJmol-12+497 kJmol-1-745 kJmol-14=-566 kJmol-1。把已知反应依次编号为,根据盖斯定律,将 -2-可得反应 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),则 H= H1 - H22- H3=-566 kJmol-1 +41 kJmol-12+660 kJmol-1=-107 kJmol-1。
