全程复习构想高考化学大一轮复习62燃烧热能源化学反应热的计算课时训练.docx
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全程复习构想高考化学大一轮复习62燃烧热能源化学反应热的计算课时训练
课时训练18 燃烧热 能源 化学反应热的计算
一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.
染料敏化太阳能电池(简称DSC)工作时类似叶绿素的染料吸收太阳光,产生电子,电子再被电极收集,然后通过外电路,回到反电极产生光电流。
该过程中的能量转化形式为( )
A.太阳能→化学能B.太阳能→电能
C.化学能→电能D.电能→化学能
解析:
染料敏化太阳能电池吸收太阳光(太阳能),经过一系列变化,产生光电流(电能)。
故B项正确。
答案:
B
2.
下列与化学反应原理相关的叙述中不正确的是( )
A.放热反应中生成物总能量一定低于反应物总能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现
D.电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡均为动态平衡
解析:
放热反应中反应物总能量一定高于生成物总能量;影响化学反应速率大小的因素有温度、浓度、压强、催化剂以及反应物的状态等,反应速率的大小与化学反应是吸热反应还是放热反应无关;盖斯定律的本质就是能量守恒定律;电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等处于平衡态时,其电离、水解、沉淀溶解等均未停止,处于动态平衡。
答案:
B
3.
下列说法正确的是( )
A.任何酸与碱发生中和反应生成1molH2O的过程中,能量变化均相同
B.同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
C.已知:
①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-akJ/mol,②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-bkJ/mol,则a>b
D.已知:
①C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-393.5kJ/mol,
②C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-395.0kJ/mol,则C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+1.5kJ/mol
解析:
只有在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O时,能量变化才相同,A错误;根据盖斯定律可知反应热只与反应的始态和终态有关,与反应的引发条件(如光照、点燃或加入催化剂)无关,与反应途径无关,B错误;气态水转化为液态水时,会放出热量,即H2O(g)===H2O(l) ΔH=-xkJ/mol,根据盖斯定律可得出a-b=-2x,a
答案:
D
4.碘与氢气反应的热化学方程式如下:
①I2(g)+H2(g)2HI(g)
ΔH=-9.48kJ·mol-1
②I2(s)+H2(g)2HI(g)
ΔH=+26.48kJ·mol-1
下列判断正确的是( )
A.254gI2(g)中通入2gH2(g),反应放热9.48kJ
B.1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJ
C.反应①的产物比反应②的产物稳定
D.反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低
解析:
热化学反应方程式中的热量大小与可逆符号无关,表示完全反应的热效应,氢气和碘蒸气反应具有一定的可逆性,不可能完全反应,A选项错误;由①式减②式可得1mol气态碘转化为1mol固态碘放出35.96kJ的热量,B选项错误;反应①、②产物相同,其稳定性相同,C选项错误;等物质的量的物质固态时能量较低,气态时能量较高,D选项正确。
答案:
D
5.
下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
ΔH=-483.6kJ/mol,则氢气的燃烧热为241.8kJ/mol
B.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
C.含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则表示该反应中和热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ/mol
D.已知2C(s)+2O2(g)===2CO2(g) ΔH1,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
解析:
燃烧热是指1mol燃料燃烧生成稳定的生成物时的反应热,H元素对应稳定生成物是液态水,故A项错误;ΔH>0,表示反应吸热,即反应物总能量低于生成物总能量,而能量越高,物质越不稳定,B项错误;很显然等量的碳与氧气反应生成CO2放出的热量比生成CO放出的热量要高,但由于其均为放热反应,所以ΔH1<ΔH2,故D项错误。
答案:
C
6.1840年,俄国化学家盖斯从大量实验事实中总结出了一条规律:
化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的,即盖斯定律。
盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义,有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可以利用盖斯定律间接计算求得。
已知3.6g碳在6.4g的氧气中燃烧,至反应物耗尽,放出xkJ热量。
已知单质碳的燃烧热为ykJ·mol-1,则1molC与O2反应生成CO的反应热为ΔH为( )
A.-ykJ·mol-1
B.-(10x-y)kJ·mol-1
C.-(5x-0.5y)kJ·mol-1
D.+(10x-y)kJ·mol-1
解析:
n(C)=
=0.3mol,n(O)=2n(O2)=2×
=0.4mol,1 设1molC与O2反应生成CO的反应热ΔH=akJ·mol-1,则C(s)+ O2(g)===CO(g) ΔH=akJ·mol-1,由题意可知,C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-ykJ·mol-1,则有: 0.2a+0.1y=-x,a=-(5x-0.5y),C项符合题意。 技巧点拨: 首先确定3.6g碳在6.4g的氧气中燃烧,产物CO、CO2的量,然后根据碳的燃烧热写出碳燃烧生成CO2的热化学方程式,再根据盖斯定律和相关热量变化计算出相应反应的反应热。 答案: C 7. 下列热化学方程式中,正确的是( ) A.甲烷的燃烧热为-890.3kJ·mol-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=-890.3kJ·mol-1 B.含20.0g的NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为: NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4kJ·mol-1 C.如图是298K、101kPa时CO和H2合成CH3OH(g)的反应过程中能量变化的曲线图,则该反应的热化学方程式为: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=+91kJ·mol-1 D.已知: 2Zn(s)+O2(g)===2ZnO(s) ΔH=-701.0kJ·mol-1 2Hg(l)+O2(g)===2HgO(s) ΔH=-181.6kJ·mol-1 则Zn(s)+HgO(s)===ZnO(s)+Hg(l) ΔH=-259.7kJ·mol-1 解析: 燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,水的稳定状态为液态,选项A不正确;醋酸是弱电解质,存在电离平衡,而电离是吸热的,所以选项B不正确;根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,反应是放热反应,ΔH小于0,选项C不正确;根据盖斯定律可知,选项D正确。 答案: D 8. 下列有关热化学方程式书写及对应表述均正确的是( ) A.密闭容器中,9.6g硫粉与11.2g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6g时,放出19.12kJ热量。 则Fe(s)+S(s)===FeS(s) ΔH=-95.6kJ·mol-1 B.稀醋酸与0.1mol·L-1NaOH溶液反应: H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1 C.已知1mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5kJ,则水分解的热化学方程式: 2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5kJ·mol-1 D.已知2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1,则可知C的燃烧热ΔH=-110.5kJ·mol-1 解析: 9.6g硫粉的物质的量 =0.3mol,11.2g铁粉的物质的量为 =0.2mol,故硫粉过量,以铁粉为依据计算1mol铁粉参加反应放出的热量为: ×19.12kJ=95.6kJ,A项正确;醋酸为弱酸,醋酸与NaOH反应发生中和反应时,醋酸继续电离需要吸收热量,其焓变大于-57.3kJ/mol,B项错误;2mol水分解吸收的热量应为571kJ,C项错误;碳的燃烧热是指碳燃烧生成CO2(g)放出的热量,D项错误。 答案: A 9. 已知: ①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6kJ/mol;②H2(g)+S(g)===H2S(g) ΔH=-20.1kJ/mol。 下列判断一定正确的是( ) A.由①知,氢气的燃烧热为241.8kJ B.由①、②知,2H2S(g)+O2(g)===2S(g)+2H2O(g) ΔH=-443.kJ/mol C.反应②中的能量变化可用如图所示 D.若反应②中改用固态硫,则放热大于20.1kJ 解析: A项,反应①中生成的是气态水,故无法得出燃烧热的值,且燃烧热的单位为kJ/mol,错;B项,根据盖斯定律,由①-②×2得出B项结论正确;C项,反应②为放热反应,而图示为吸热反应,错;D项,固态物质的能量小于气态物质,所以固态S反应比气态S反应放出的热量少,错。 答案: B 10. 已知: C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 CO2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH2 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3 4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH4 3CO(g)+Fe2O3(s)===3CO2(g)+2Fe(s) ΔH5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( ) A.ΔH1>0,ΔH3<0B.ΔH2>0,ΔH4>0 C.ΔH1=ΔH2+ΔH3D.ΔH3=ΔH4+ΔH5 解析: 本题考查热化学及盖斯定律的应用。 C或CO燃烧生成CO2均是放热反应,ΔH<0,A项错误;C与CO2生成CO是吸热反应,则ΔH2>0,Fe与O2生成Fe2O3是放热反应,ΔH4<0,B项错误;将式2和式3相加可得式1,所以由盖斯定律有ΔH1=ΔH2+ΔH3,C项正确;由盖斯定律有ΔH5=3ΔH3/2-ΔH4/2,D项错误。 答案: C 11. 某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。 下列有关叙述正确的是( ) A.该反应为放热反应 B.催化剂能改变该反应的焓变 C.催化剂能降低该反应的活化能 D.逆反应的活化能大于正反应的活化能 解析: 本题考查化学反应中的能量变化,意在考查学生对焓变、活化能的理解以及读图能力。 A项,反应物的总能量低于生成物的总能量,故为吸热反应,错;B项,焓变是指反应物与生成物之间的能量差值,与催化剂无关,错;D项,正反应的活化能大于逆反应的活化能,错。 答案: C 12. 室温下,将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为: CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。 则下列判断正确的是( ) A.ΔH2>ΔH3B.ΔH1<ΔH3 C.ΔH1+ΔH3=ΔH2D.ΔH1+ΔH2>ΔH3 解析: 本题考查反应热的计算,意在考查学生对盖斯定律的应用。 由题给条件可知CuSO4·5H2O(s)===Cu2+(aq)+SO (aq)+5H2O(l) ΔH1>0,CuSO4(s)===Cu2+(aq)+SO (aq) ΔH2<0,前面的方程式减去后面的方程式得CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH3=(ΔH1-ΔH2)>0,B项正确。 答案: B 二、非选择题(本题共4小题,共52分) 13.(12分) (1)如图是1molNO2(g)和1molCO(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,则E1____________(填“增大”、“减小”或“不变”,不同),ΔH____________。 请写出NO2和CO反应的热化学方程式: _________________________________________________________。 (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原理是: ①CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0kJ·mol-1 ②CH3OH(g)+1/2O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9kJ·mol-1 又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1 则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为_________。 解析: (1)观察图像,E1为反应的活化能,加入催化剂,反应的活化能降低,但是ΔH不变。 1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的反应热ΔH=E1-E2=-234kJ·mol-1。 (2)由3×②-2×①+2×③得: CH3OH(g)+3/2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=3×(-192.9kJ·mol-1)-2×49.0kJ·mol-1+2×(-44kJ·mol-1)=-764.7kJ·mol-1。 答案: (1)减小 不变 NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234kJ·mol-1 (2)CH3OH(g)+3/2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7kJ·mol-1 14.(12分)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。 (1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为______________。 (2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1和-283.0kJ·mol-1,则生成1m3(标准状况)CO所需热量为________。 (3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式____________________________________________ _________________________________________________________。 解析: (1)实验室用浓盐酸与MnO2混合加热制Cl2。 (2)首先依据燃烧热概念写出: ①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ·mol-1,②H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8kJ·mol-1,③CO(g)+ O2(g)===CO2(g) ΔH3=-283.0kJ·mol-1;再写出CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g),①式-②式×2-③式×2即得CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g),所以ΔH=ΔH1-2ΔH2-2ΔH3=(-890.3+285.8×2+283.0×2)kJ·mol-1=+247.3kJ·mol-1,生成1m3CO所需热量为 ×247.3kJ·mol-1× ≈5520kJ。 (3)由CHCl3生成COCl2,碳的化合价由+2升高到+4,升高2价,由H2O2生成H2O化合价降低2,所以上述物质的计量数均为1,即CHCl3+H2O2→COCl2+H2O,依据Cl守恒还应有HCl生成。 答案: (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)5.52×103kJ (3)CHCl3+H2O2===HCl+H2O+COCl2 15. (12分) Ⅰ.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。 用乙烯作还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝(除NOx)技术。 其脱硝机理如图所示。 写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式: _________________________________________________________。 Ⅱ. (1)如图是1molNO2(g)和1molCO(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__________,ΔH的变化是__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (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原理是 ①CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0kJ·mol-1; ②CH3OH(g)+ O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9kJ·mol-1。 又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1。 则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为_____。 解析: Ⅰ.观察题图可知,C2H4与NO2反应生成CO2、N2、H2O。 Ⅱ. (1)催化剂可降低反应的活化能,但不能改变反应热,故E1减小、ΔH不变。 (2)根据盖斯定律,由②×3-①×2+③×2得CH3OH(g)+ O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7kJ·mol-1。 答案: Ⅰ.2C2H4+6NO2===4CO2+3N2+4H2O(或2CH2===CH2+6NO2===4CO2+3N2+4H2O) Ⅱ. (1)减小 不变 (2)CH3OH(g)+ O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.7kJ·mol-1 16.(16分) (1)2012年伦敦奥运会火炬采用丙烷为燃料。 丙烷热值较高,污染较小,是一种优良的燃料。 试回答下列问题: ①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)过程中的能量变化图,请在图中的括号内填入“+”或“-”。 ②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式: ___________________ ________________________________________________________。 ③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。 1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。 若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。 (2)盖斯定律认为: 不管化学过程是一步完成或分几步完成,整个过程的总热效应相同。 试运用盖斯定律回答下列问题: ①已知: H2O(g)===H2O(l) ΔH1=-Q1kJ/mol C2H5OH(g)===C2H5OH(l) ΔH=-Q2kJ/mol C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3kJ/mol 若使46g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,则整个过程中放出的热量________kJ。 ②碳(s)在氧气供应不充足时,生成CO同时还部分生成CO2,因此无法通过实验直接测得反应: C(s)+ O2(g)===CO(g)的ΔH。 但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH,计算时需要测得的实验数据有________。 解析: (1)①丙烷完全燃烧生成CO2和1molH2O(l)的过程放热,ΔH为“-”。 ②燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,所以表示丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2215.0kJ/mol。 ③n(二甲醚)×1455kJ/mol+[1mol-n(二甲醚)]×2215.0kJ/mol=1645kJ,解得n(二甲醚)=0.75mol,n(丙烷)=0.25mol。 (2)①×③+③-②可得C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH4=-(3Q1-Q2+Q3)kJ/mol,所以使46g液态无水酒精完全燃烧,并恢复到室温,整个过程中放出的热量为(3Q1-Q2+Q3)kJ。 ②利用盖斯定律计算反应 C(s)+ O2(g)===CO(g)的ΔH,需要测得的实验数据有碳和CO的燃烧热。 答案: (1)①- ②C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2215.0kJ/mol ③13 (2)①3Q1-Q2+Q3 ②碳和CO的燃烧热
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