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化學(xué)能與熱能 一、選擇題 1．油酸甘油酯（相對(duì)分子質(zhì)量884）在體內(nèi)代謝時(shí)可發(fā)生如下反應(yīng)：C57H104O6(s)+80O2(g) 57CO2(g)+52H2O(l)已知燃燒1 kg該化合物釋放出熱量3.8104 kJ。油酸甘油酯的燃燒熱ΔH為（ ） A．3.8104 kJmol?1 B．－3.8104 kJmol?1 C．3.4104 kJmol?1 D．－3.4104 kJmol?1 【答案】D 【解析】燃燒熱指的是燃燒1 mol可燃物生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量。燃燒1 kg油酸甘油酯釋放出熱量3.8104 kJ，則燃燒1 mol油酸甘油酯釋放出熱量為3.4104 kJ，則得油酸甘油酯的燃燒熱ΔH=－3.4104 kJmol?1。 2、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應(yīng)過(guò)程中能量變化如圖所示(圖中E表示正反應(yīng)的活化能，E2表示逆反應(yīng)的活化能。下列有關(guān)敘述正確的是（ ） A．該反應(yīng)的逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度可提高活化分子的百分?jǐn)?shù) B．ΔH=E1-E2，使用催化劑改變活化能，但不改變反應(yīng)熱 C．該反應(yīng)中，反應(yīng)物的總鍵能大于生成物的總鍵能 D．500℃、101kPa下，將1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)生成SO3(g)放熱akJ，其熱化學(xué)方程式為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH =-2akJmol-1 【答案】B 【解析】A．根據(jù)圖中信息可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、根據(jù)反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物的總能量-生成物的總能量得：ΔH=E1-E2，使用催化劑改變活化能，但不改變反應(yīng)熱，選項(xiàng)B正確；C、該反應(yīng)中，反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)不可能完全，將1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)生成SO3(g)，生成的SO3(g)沒(méi)有1mol，放熱akJ，則500℃、101kPa下，將1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)生成SO3(g)放熱akJ，其熱化學(xué)方程式為 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH <-2akJmol-1，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選B。 3、由反應(yīng)物X轉(zhuǎn)化為Y和Z的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是 （ ） A．方程式2X=3Y △H=E3-E2 B．X、Y、Z的能量從大到小為Y>X>Z C．降低壓強(qiáng)有利于提高Y的產(chǎn)率 D．降低溫度有利于提高Z的產(chǎn)率 【答案】B 【解析】A．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，2X→3Y反應(yīng)的△H=E3-E2，故A正確；B．由圖象可知，X、Y、Z的能量從大到小為3Y>2X>Z，不一定滿足Y>X>Z，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)2X(g) 3Y(g)，該反應(yīng)是氣體系數(shù)和增加的可逆反應(yīng)，降低壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，有利于提高Y的產(chǎn)率，故C正確；D．反應(yīng)物X的總能量高于生成物Z的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，Z的產(chǎn)率增大，故D正確；故選B。 4、下列說(shuō)法正確的是 （ ） A．甲烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為△H=﹣890.3kJ?mol﹣1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣890.3 kJ?mol﹣1 B．從C（石墨）═C（金剛石）△H=+1.9kJ/mol，可知石墨比金剛石更穩(wěn)定 C．常溫下，反應(yīng)C（s）+CO2（g）=2CO（g）不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△H＜0 D．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱△H=﹣57.3 kJ?mol﹣1 ， 則H2SO4和Ba（OH）2反應(yīng)熱△H=2（﹣57.3）kJ?mol﹣1 【答案】B 5、已知在25 ℃、1.01105 Pa下，1mol氫氣在氧氣中燃燒生成氣態(tài)水的能量變化如下圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 （ ） A．H2O分解為H2與O2時(shí)放出熱量 B．熱化學(xué)方程式為：2H2(g) + O2(g) ＝ 2H2O(g) ΔH = -490 kJmol-1 C．甲、乙、丙中物質(zhì)所具有的總能量大小關(guān)系為甲>乙>丙 D．乙→丙的過(guò)程中若生成液態(tài)水，釋放的能量將小于930 kJ 【答案】B 6、三硫化磷(P4S3)是黃綠色針狀晶體，易燃、有毒，分子結(jié)構(gòu)之一如下圖所示，已知其燃燒熱ΔH＝－3677 kJ/mol(P被氧化為P4O10)，下列有關(guān)P4S3的說(shuō)法不正確的是 （ ） A．分子中每個(gè)原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) B．P4S3中硫元素為－2價(jià)，磷元素為＋3價(jià) C．一個(gè)P4S3分子中含有三個(gè)非極性共價(jià)鍵 D．熱化學(xué)方程式為：P4S3(s)＋8O2(g)=P4O10(s)＋3SO2(g) ΔH＝－3677 kJ/mol 【答案】B 7、反應(yīng)物X轉(zhuǎn)化為Y和Z的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 A．由反應(yīng)的ΔH=E5?E2 B．由反應(yīng)的ΔH<0 C．降低壓強(qiáng)有利于提高Y的產(chǎn)率 D．升高溫度有利于提高Z的產(chǎn)率 【答案】BC 【解析】A．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，由反應(yīng)的ΔH=E3?E2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．由圖像可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即由反應(yīng)的ΔH<0，B項(xiàng)正確；C．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)2X(g)3Y(g)，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的可逆反應(yīng)，降低壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，有利于提高Y的產(chǎn)率，C項(xiàng)正確；D．由B分析可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，Z的產(chǎn)率降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選BC。 二、非選擇題 8、①2O2(g)+N2(g)N2O4(l) ΔH1 ②N2(g)+2H2(g)N2H4(l) ΔH2 ③O2(g)+2H2(g)2H2O(g) ΔH3 ④2N2H4(l) + N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=?1048.9 kJ/mol 上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為ΔH4=________________。 【答案】2ΔH3?2ΔH2?ΔH1 【解析】根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為ΔH4=2ΔH3?2ΔH2?ΔH1。 9、甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應(yīng)如下： ①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1 ②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2 ③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3 回答下列問(wèn)題： 已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下： 化學(xué)鍵 H—H C—O H—O C—H E/(kJmol?1) 436 343 1 076 465 413 由此計(jì)算ΔH1=_______________kJmol?1；已知ΔH2=?58 kJmol?1，則ΔH3=_________kJmol?1。 【答案】?99 +41 【解析】反應(yīng)①中，生成1 mol CH3OH時(shí)需要形成3 mol C—H鍵、1 mol C—O鍵和1 mol O—H鍵，則放出的熱量為(4133+343+465) kJ=2 047 kJ，需要斷開(kāi)1 mol鍵和2 mol H—H鍵，吸收的熱量為(1 076+4362) kJ=1 948 kJ，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH1=(1 948?2 047) kJmol?1=?99 kJmol?1；根據(jù)蓋斯定律，ΔH3=ΔH2?ΔH1=(?58+99) kJmol?1=+41 kJmol?1。 10、為解決能源短缺問(wèn)題，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)合理利用化學(xué)能。 （1）25℃，1.01105Pa時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)得，4g氫氣在O2中完全燃燒生成液態(tài)水，放出572KJ的熱量，則表示H2的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_(kāi)________ （2）如圖是某筆記本電腦使用的甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖放電時(shí)甲醇應(yīng)從____處通入(填“a”或“b”).電池內(nèi)部H+向______(填“左”或“右”)移動(dòng)。寫(xiě)出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式_____。 （3）從化學(xué)鍵的角度分析，化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程就是反應(yīng)物的化學(xué)鍵的破壞和生成物的化學(xué)鍵的形成過(guò)程. 已知:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-93kJ/mol，試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算a的數(shù)值__________。 化學(xué)鍵 H-H N-H N≡N 鍵能/kJ?mol 436 a 945 當(dāng)可逆反應(yīng)中凈生成N-H物質(zhì)的量為2mol時(shí)，反應(yīng)放熱________ （4） 已知：C（s，石墨）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1 2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H2=-571.6kJ?mol-1 2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）△H3=-2599kJ?mol-1 根據(jù)蓋斯定律，計(jì)算反應(yīng)2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）的△H=___． 【答案】 H2（g）+1/2O2（g）═ H2O（l）△H= - 286 kJ/mol a 右 2CH3OH + 2H2O - 12e-═2CO2 + 12H+ 391 31kJ △H= +226.7kJ?mol-1 【解析】（1）25℃，1.01105Pa時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)得，4g氫氣在O2中完全燃燒生成液態(tài)水，放出572KJ的熱量，△H=945kJ?mol-1+436kJ?mol-13-akJ?mol-16=-93kJ?mol-1，a=391 kJ?mol-1；當(dāng)可逆反應(yīng)中凈生成N-H物質(zhì)的量為2mol時(shí)，即生成molNH3，根據(jù)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-93kJ/mol可知，反應(yīng)放熱Q==31kJ； （4）①C（s，石墨）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ?mol-1 ②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ?mol-1 ③2C2H2（g）+5O2（g）═4CO2（g）+2H2O（l）△H=-2599kJ?mol-1 利用蓋斯定律將①2+②-③可得： 2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）△H=（-393.5kJ/mol）2+（-571.6kJ/mol）-（-2599 kJ/mol）=+226.7kJ?mol-1。 11、根據(jù)要求回答問(wèn)題： （1）如圖是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2和NO過(guò)程中的能量變化示意圖，若在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1的變化是________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是______。 （2）0.1 mol Cl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng)，生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2xH2O的液態(tài)化合物，放熱4.28 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_________。 （3）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下： ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJmol－1 ②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJmol－1 又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJmol－1，則甲醇蒸氣燃燒為液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________________________。 （4）在微生物作用的條件下，NH經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)被氧化成NO。這兩步的能量變化如圖： 第二步反應(yīng)是__________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的熱化學(xué)方程式是_____________________。 【答案】 減小 不變 2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=?85.6 kJmol?1 CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-764.7 kJmol－1 放熱 NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l)　 ΔH＝－273 kJ/mol 【解析】（1）加入催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，則E1和E2都減小，催化劑不能改變反應(yīng)物的總能量Cl2反應(yīng)放熱4.28 kJ，2 mol Cl2反應(yīng)放熱4.28 kJ2/0.1=85.6 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)===TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=?85.6 kJmol?1 ；（3）利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算，①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJmol－1，②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJmol－1，又知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJmol－1，依據(jù)蓋斯定律計(jì)算（②3-①2+③2）得：CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=3（-192.9 kJmol－1）-249.0 kJmol－1+（-44 kJmol－1）2=-764.7 KJmol－1；則甲醇蒸氣燃燒為液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-764.7 KJmol－1；（4）由圖可知，第二步反應(yīng)反應(yīng)物能量高于生成物能量，是放熱反應(yīng)；由圖可知，第一步熱化學(xué)反應(yīng)為NH4＋（aq）+1.5O2（g）=2H＋（aq）+NO2－（aq）+H2O（l）△H=-273 kJmol－1，即1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的熱化學(xué)方程式。