第六章 第20讲 化学能与热能（word练习）-【勤径学升】2025年高考化学一轮总复习课时检测训练（人教版）

课时检测训练20　化学能与热能 ➢ 对应学生用书P311 1.(2023·重庆南开中学模拟)催化剂催化水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，过程示意图如下所示，下列说法错误的是(　　) A.过程Ⅰ、过程Ⅱ中都有水参与 B.该反应反应物总能量高于生成物总能量 C.使用催化剂不能改变水煤气变换反应的ΔH D.催化过程中既有极性键的断裂和形成，也有非极性键的断裂和形成 解析　根据反应过程示意图，过程Ⅰ、过程Ⅱ中都有水分子中O—H键的断裂，A正确；据ΔH<0可知该反应为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，B正确；催化剂能改变反应的活化能，但不能改变反应的ΔH，C正确；该催化过程中有极性键O—H键的断裂，极性键C＝O键、非极性键H—H键的形成，没有非极性键的断裂，D错误。故选D。 答案　D 2.(2023·江西南昌八一中学校考期末)苯磺酸为一元强酸，其制备机理如下图所示(TS表示过渡态)。下列说法正确的是(　　) A.该反应为吸热反应 B.升高温度有利于增大苯的平衡转化率 C.其决速步骤反应为＋H2SO4―→＋H2O D.两步反应活化能的差值为总反应的焓变 解析　A.根据图中信息，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，A错误；B.该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于增大苯的平衡转化率，B错误；C.化学反应决定于活化能，活化能越大反应速率越小，故活化能大的为决速步，由图可知＋H2SO4―→＋H2O的活化能大，所以决速步为＋H2SO4―→＋H2O，C正确；D.焓变与两步反应活化能的差值无关，只与反应的始态和终态有关，D错误。故选C。 答案　C 3.(2024·湖北高三校联考阶段练习)含S2O、Fe3＋、I－的溶液中反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.由图可知氧化性：Fe3＋>S2O B.反应过程中包含两个基元反应 C.该反应可表示为S2O(aq)＋2I－(aq)2SO(aq)＋I2(aq) D.若不加Fe3＋，正反应的活化能比逆反应的小 解析　A.氧化剂氧化性大于氧化产物，由图示第二步反应可知，氧化性：Fe3＋<S2O，A错误；B.由图示可知该过程包括S2O(aq)＋2I－(aq)＋2Fe3＋(aq)S2O(aq)＋I2(aq)＋2Fe2＋(aq)和S2O(aq)＋I2(aq)＋2Fe2＋(aq)2SO(aq)＋2Fe3＋(aq)＋I2(aq)两个基元反应，B正确；C.综合两个基元反应可以得出总反应：S2O(aq)＋2I－(aq)2SO(aq)＋I2(aq)，C正确；D.铁离子为催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率，但是不改变反应焓变；由图可知，反应为放热反应，若不加Fe3＋，正反应的活化能仍比逆反应的小，D正确。故选A。 答案　A 4.（2023·浙江省三校高三选考适应性考试）下图是不饱和烃加氢时能量变化示意图（E代表反应物具有的总能量），具体数据如下： 反应 ΔE ΔH CH3C≡CCH3＋2H2CH3（CH2）2CH3 278kJ·mol－1 ΔH1 CH2=CH—CH=CH2＋2H2CH3（CH2）2CH3 239kJ·mol－1 ΔH2 （1）如果CH3C≡CCH2CH=CH—CH=CH2与H2以物质的量1∶2反应，其主要产物是X。 （2）如果CH3CHBrCHBrCH3与NaOH的醇溶液共热后，主要产物是Y，另一副产物是Z。 下列推断正确的是 （　　） A.不饱和烃加氢的反应的ΔH＞0 B.Y是CH3C≡CCH3 C.X是CH3（CH2）3CHCH—CHCH2 D.ΔH1＞ΔH2 解析　A项，由图可知，不饱和烃加氢时反应物的总能量比生成物的总能量高，为放热反应，则ΔH＜0，A错误；B项，卤代烃消去可形成碳碳三键或两个双键，由表中信息知CH3C≡CCH3的总能量大于CH2=CH—CH=CH2，反应总是向能量降低的方向进行，故主要产物为二烯烃，则Y为CH2=CH—CH=CH2，B错误；C项，由图像可知两个反应均为放热反应，由表中数据可知，“—C≡C—”与H2的加成放出的热量多于二烯烃与H2加成放出的热量，反应总是向能量降低的方向进行，故加成主要发生在碳碳三键上，则X是CH3（CH2）3CHCH—CHCH2，C正确；D项，不饱和烃加氢为放热反应，由ΔE的数值可知，反应1放出的热量多，ΔH小，则ΔH1＜ΔH2，D错误。故选C。 答案　C 5.合成氨原料中的H2可用甲烷在高温条件下与水蒸气反应制得。部分1 mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的ΔH数据如下表： 物质 H2（g） CO（g） CH4（g） ΔH/（kJ·mol－1） －285.8 －283.0 －890.3 已知1molH2O（g）转化生成1molH2O（l）时放出热量44.0kJ。下列CH4和水蒸气在高温下反应得到H2和CO的热化学方程式正确的是 （　　） A.CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g） ΔH＝＋206.1 kJ·mol－1 B.CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g） ΔH＝－206.1 kJ·mol－1 C.CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g） ΔH＝＋365.5 kJ·mol－1 D.CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g） ΔH＝－365.5 kJ·mol－1 解析　根据已知信息可以写出下列热化学方程式： ①H2（g）＋O2（g）H2O（l）　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1 ②CO（g）＋O2（g）CO2（g）　ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1 ③CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH3＝－890.3 kJ·mol－1 ④H2O（g）H2O（l）　ΔH4＝－44.0 kJ·mol－1 根据盖斯定律，由③＋④－②－①×3可得CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）　ΔH＝ΔH3＋ΔH4－ΔH2－ΔH1×3＝－890.3 kJ·mol－1－44.0 kJ·mol－1＋283.0 kJ·mol－1＋285.8 kJ·mol－1×3＝＋206.1 kJ·mol－1。故选A。 答案　A 6.已知NaHCO3溶液与盐酸反应生成CO2吸热，Na2CO3溶液与盐酸反应生成CO2放热。关于下列ΔH的判断正确的是 （　　） C（aq）＋H＋（aq）HC（aq）　ΔH1 HC（aq）＋H＋（aq）H2CO3（aq）　ΔH2 H2CO3（aq）H2O（l）＋CO2（g）　ΔH3 OH－（aq）＋H＋（aq）H2O（l）　ΔH4 A.ΔH1＜0　ΔH2＞0 　B.ΔH2＋ΔH3＞0 C.ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＞0 　D.ΔH2＜ΔH4 解析　由题意可知，碳酸氢钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳的反应为吸热反应，ΔH'＞0，碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳的反应为放热反应，ΔH″＜0，将已知反应依次编号为①②③④，由盖斯定律可知，②＋③可得HC（aq）＋H＋（aq）H2O（l）＋CO2（g）　ΔH'＝ΔH2＋ΔH3＞0，①＋②＋③可得C（aq）＋2H＋（aq）H2O（l）＋CO2（g）　ΔH″＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，②—④可得碳酸氢根离子的水解反应HC（aq）＋H2O（l）H2CO3（aq）＋OH－（aq），盐类水解反应为吸热反应，则ΔH'''＝ΔH2—ΔH4＞0。A项，由分析可知，ΔH2＋ΔH3＞0，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，则ΔH1＜0；碳酸的分解反应为吸热反应，ΔH3＞0，由ΔH2＋ΔH3＞0可知，ΔH2可能大于0，也可能小于0，故A错误；B项，由分析可知，ΔH2＋ΔH3＞0，故B正确；C项，由分析可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＜0，故C错误；D项，由分析可知，ΔH2—ΔH4＞0，则ΔH2＞ΔH4，故D错误。故选B。 答案　B 7.（2022·湖北省部分学校高三质量检测）设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应： ①C2H4（g）＋3O2（g）2CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－a kJ·mol－1 ②C2H4（g）＋3O2（g）2CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH2＝－b kJ·mol－1 其他数据如下表： 化学键 C=O O=O C—H O—H C=C 键能/（kJ·mol－1） 798 x 413 463 610 下列说法正确的是 （　　） A.a＜b，且C2H4的燃烧热为a kJ·mol－1 B.上表中x＝ C.H2O（l）H2O（g）　ΔH＝－（b－a）kJ·mol－1 D.当有4NA个C－H键断裂时，该反应放出的热量一定为a kJ 解析　A项，燃烧热所生成的产物一定是稳定的，水为液态，A项错误；B项，根据键能计算反应热，ΔH1＝（413×4＋610＋3x）－（798×4＋463×4）＝－a，则有x＝，B项正确；C项，根据盖斯定律，①－②得H2O（l）H2O（g）　ΔH＝（b－a）kJ·mol－1，C项错误；D项，当有4NA个C—H键断裂时，1 mol C2H4反应，若生成H2O（g）则放出akJ热量，若生成H2O（l）则放出bkJ热量，D项错误。故选B。 答案　B 8.（2023·南昌模拟）（1）以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO（NH2）2]，涉及反应的反应过程中能量变化示意图如图1所示： （1）写出第一步反应的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  已知两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤，可判断：Ea1　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）Ea3。  （2）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了丙烷在六方氮化硼催化剂表面氧化脱氢制丙烯的反应历程，部分历程如图2所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。 图2 该历程中决速步骤能垒（活化能）为　　　　eV。该历程中最低能垒对应步骤的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。该历程之后可能发生反应的化学方程式为　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析　（1）由第一步反应的能量变化示意图可知，第一步反应的热化学方程式为2NH3（g）＋ CO2（g）H2NCOONH4（s）　ΔH＝Ea1－Ea2；两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤，说明第二步反应是慢反应，控制总反应速率，即第二步反应速率小于第一步反应速率，故第二步反应的活化能较第一步反应的活化能大，即Ea1＜Ea3。 （2）该反应历程中的决速步骤为慢反应，活化能越大，反应速率越小，根据题图2，活化能最大的为过渡态Ⅰ，能垒（活化能）为1.73eV；该历程中最低能垒对应步骤的化学方程式为H*＋H或C3＋H*＋H＋C3；该历程中的产物之一为过氧化氢，其不稳定易分解，故可能发生的反应为2H2O22H2O＋O2↑。 答案　（1）2NH3（g）＋CO2（g）H2NCOONH4（s）　ΔH＝Ea1－Ea2　＜ （2）1.73　H*＋H（或C3＋H*＋H＋C3）　2H2O22H2O＋O2↑ 9.如图中：E1＝134 kJ·mol－1，E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题： (1)如图是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)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知在常温常压下:①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol－1 ③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1 请写出1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水的热化学方程式___________ ____________________________________________________________________________。 解析　(1)观察图像，E1为反应的活化能，加入催化剂降低反应的活化能，但是ΔH不变；1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO的反应热ΔH＝E1－E2，因此该反应的热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1。 (2)根据盖斯定律，由(①－②＋③×4)÷2得CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　 ΔH＝－442.8 kJ·mol－1。 答案　(1)减小　不变　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1 (2)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8 kJ·mol－1 10.(2023·济南期中)美国通用原子能公司(GA)提出的碘硫热化学循环是由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成的(如图所示)，下列有关说法正确的是(　　) A.设计该循环是为了制取能源气体O2 B.整个循环过程中产生1 mol O2的同时产生44.8 L H2 C.若反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则2ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3>0 D.该制氢方法生成1 mol H2(g)的ΔH比电解水生成1 mol H2(g)的ΔH小 解析　根据题图可知，反应Ⅰ为SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，反应Ⅱ为2H2SO4 2SO2↑＋O2↑＋2H2O，反应Ⅲ为2HIH2↑＋I2。设计该循环是为了制取能源气体H2，A项错误；该循环的总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，生成1 mol O2的同时产生2 mol H2，但题给H2所处的状况未知，无法计算H2的体积，B项错误；根据盖斯定律可知2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3，因为该反应为吸热反应，则2ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3>0，C项正确；在给定条件下，化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关，故该制氢方法生成1 mol H2(g)的ΔH与电解水生成1 mol H2(g)的ΔH相等，D项错误。故选C。 答案　C 11.已知：P4（g）＋6Cl2（g）4PCl3（g）　ΔH＝akJ·mol－1，P4（g）＋10Cl2（g）4PCl5（g）　ΔH＝b kJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol－1。 下列叙述错误的是 （　　） A.P—P键的键能小于P—Cl键的键能 B.可求Cl2（g）＋PCl3（g）PCl5（s）的反应热ΔH C.Cl—Cl键的键能为kJ·mol－1 D.P—P键的键能为 kJ·mol－1 解析　选项A，由于P—P键的键长大于P—Cl键的键长，键长越短键能越大，故P—P键的键能小于P—Cl键的键能，A正确；选项B，由于不知道PCl5（g）PCl5（s）的反应热ΔH，所以不能求得Cl2（g）＋PCl3（g）PCl5（s）的反应热ΔH，B错误；选项C，设Cl—Cl键的键能为x，将题中已知的两个反应按顺序依次编号为①、②，将②－①可得4Cl2（g）＋4PCl3（g）4PCl5（g）　ΔH＝（b－a） kJ·mol－1，由于化学反应中断键吸热、成键放热，可得4x＋4×3×1.2c kJ·mol－1－4×5×c kJ·mol－1＝（b－a）kJ·mol－1，解得x＝kJ·mol－1，C正确；D项，设P—P键的键能为y，将①×5－②×3可得：2P4（g）＋12PCl5（g）20PCl3（g）　ΔH＝（5a－3b）kJ·mol－1，根据盖斯定律，可得2×6y＋12×5×c kJ·mol－1－20×3×1.2c kJ·mol－1＝（5a－3b）kJ·mol－1，解得y＝kJ·mol－1，故D正确。故选B。 答案　B 12.(2023秋·湖北荆州高二沙市中学校考阶段练习)化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产、科技及科研中应用广泛。 (1)生活中的冷敷袋是利用________(填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。 (2)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，正向反应的活化能为________，ΔH＝________。 (3)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＝＋49.0 kJ·mol－1 ②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1 又已知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P—P P—O O＝O P＝O 键能/(kJ·mol－1) a b c x 已知1 mol白磷(P4)完全燃烧放热为d kJ，白磷及其完全燃烧的产物结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________kJ·mol－1(用含有a、b、c、d的代数式表示)。 (5)已知反应中A＋B===C＋D中A、B、C、D所含能量依次可表示为EA、EB、EC、ED，该反应ΔH＝________。 (6)已知：H2和C3H8的燃烧热分别为285.8 kJ·mol－1和2 219.9 kJ·mol－1，在25 ℃和101 kPa，H2和C3H8的混合气体5 mol完全燃烧生成CO2和液态水，放出6 264.2 kJ的热量。则混合气体中H2和C3H8的体积比是________。 解析　(1)冷敷袋是利用吸热，使周围温度降低；(2)正反应活化能为反应物到过渡态吸收的能量E1＝134 kJ·mol－1；焓变＝E1－E2＝134 kJ·mol－1 －368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1； (3)根据盖斯定律及燃烧热方程式要求，②×3－①×2＋③×2，则甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.7 kJ·mol－1； (4)根据P4＋5O2===P4O10，1 mol白磷完全燃烧需要断裂6 mol P—P、5 mol O＝O、形成12 mol P—O、4 mol P＝O，所以12×b＋4×x－(6×a＋5×c)＝d，x＝； (5)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝(EC＋ED)－(EA＋EB)； (6)假设混合气体中H2的物质的量为a mol，C3H8的物质的量为(5－a) mol， 则285.8a＋2 219.9(5－a)＝6 264.2，解得a＝2.5 mol，则温度压强相同下，H2和C3H8的物质的量为2.5 mol，体积比为1∶1。 答案　(1)吸热 (2)134 kJ·mol－1　－234 kJ·mol－1 (3)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.7 kJ·mol－1 (4) (5)(EC＋ED)—(EA＋EB) (6)1∶1 学科网（北京）股份有限公司 $$