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第19课 化学反应与热能
普查与练习19 化学反应与热能
1.能量转化形式及反应热相关概念的辨析
(1)(多选)(2024汇编,4分)下列关于能量转化和反应热相关概念的说法不正确的是( )
A.H2燃烧过程中热能转化为化学能(2021广东真题)
B.酸碱中和生成1 mol水放出的热量与溶液浓度、酸碱的强弱等因素有关
C.甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·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=-890.3 kJ·mol-1
D.NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0,断裂2 mol NO2中的共价键所需能量小于断裂1 mol N2O4中的共价键所需能量(2021北京单科)
答案:AC
解析:氢气燃烧过程中,发光发热,化学能主要转化为热能,还有一部分转化为光能,故A项错误,符合题意。如为浓硫酸,稀释时放热,如为醋酸,电离时吸热,则酸碱中和生成1 mol水放出的热量与溶液浓度、酸碱的强弱等因素有关,故B项正确,不符合题意。甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·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(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,故C项错误,符合题意。反应2NO2(g) N2O4(g)为放热反应,且焓变等于反应物断裂化学键吸收的能量减去生成物成键释放的能量,故完全断开2 mol NO2分子中的共价键所吸收的热量比完全断开1 mol N2O4分子中的共价键所吸收的热量少,故D项正确,不符合题意。
2.结合能量图像分析反应的焓变、活化能及物质稳定性等
(2)(2022.01浙江选考,2分)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1 mol环己烷()的能量变化如图所示:
下列推理不正确的是( )
A.2ΔH1≈ΔH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比
B.ΔH2<ΔH3,说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用,有利于物质稳定
C.3ΔH1<ΔH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键
D.ΔH3-ΔH1<0,ΔH4-ΔH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性
答案:A
解析:由2ΔH1≈ΔH2,可知1,4-环己二烯与氢气加成生成环己烷放出的热量是环己烯与氢气加成的2倍,结合ΔH3的数值,可知不能由此推广到所有碳碳双键加氢时的情况,故A项错误,符合题意。1,3-环己二烯与1,4-环己二烯结构的差别只在两个碳碳双键的位置,加氢时的能量变化不同,说明双键位置的变化能引起物质的稳定性变化,故B项正确,不符合题意。若苯分子中存在三个独立的碳碳双键,则3ΔH1≈ΔH4,而3ΔH1<ΔH4说明苯分子中不存在三个完全独立的双键,故C项正确,不符合题意。ΔH3-ΔH1<0,说明由环己烯分子增加一个双键生成1,3- 环己二烯为吸热反应,说明增加一个双键后,1,3-环己二烯变得不稳定,而ΔH4-ΔH3>0,说明由1,3-环己二烯去氢生成苯是一个放热反应,说明苯分子比1,3-环己二烯稳定,即苯分子具有特殊稳定性,故D项正确,不符合题意。
(3)(2024汇编,10分)根据题干及图示信息回答下列问题。
①我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)E正=________eV,写出该步骤的化学方程式____________________________________。(2019全国Ⅰ)
②FeSO4·7H2O加热脱水后生成FeSO4·H2O,再与FeS2在氧气中掺烧可联合制备铁精粉(FexOy)和硫酸。FeSO4·H2O分解和FeS2在氧气中燃烧的能量示意图如图。利用FeS2作为FeSO4·H2O分解的燃料,从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点______________________________________________________。(2022北京单科)
③甲醇燃料电池中,吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO,四步可能脱氢产物及其相对能量如图,则最可行途径为a→____________(用b~j等代号表示)。(2022河北真题)
答案:①小于(2分) 2.02(2分) COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*)(2分) ②FeS2燃烧放热为FeSO4·H2O分解提供能量;反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料(2分) ③b→e→h→j (2分)
解析:①据图像分析可知水煤气的生成过程经过了过渡态1和过