1、专题限时集训(五)专题五化学能与热能(时间：40分钟)1某反应过程的能量变化如图Z51所示，下列说法正确的是()图Z51A反应过程a有催化剂参与B该反应为放热反应，焓变HE2E1C改变催化剂，可改变该反应的活化能D有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1E22下列说法或表示方法不正确的是()A盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现B在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJC由C(石墨)C(金刚石)H73 kJ/mol，可知石墨比金刚石稳定D在101 kPa时，2
2、g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ 热量，氢气燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJ/mol3处理含CO、SO2 烟道气污染的方法之一是使其在催化剂作用下转化为CO2和S。已知：CO(g)0.5O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1，S(g)O2(g)=SO2(g)H296 kJmol1。下列说法中错误的是()A反应、均为氧化还原反应B反应、均消耗1 mol O2(g)时，放出的热量小于CNa2CO3与硫酸反应生成CO2，可证明非金属性SCD2CO(g)SO2(g)=S(g)2CO2(g)H270 kJmol14已知下列热化
3、学反应方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H24.8 kJ/molFe2O3(s)CO(g)=Fe3O4(s)CO2(g)H15.73 kJ/molFe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H640.4 kJ/mol则14 g CO气体还原足量的FeO固体得到Fe固体和CO2气体时对应的H约为()A218 kJ/molB109 kJ/molC218 kJ/mol D109 kJ/mol5一定条件下，发生反应：M(s)N(g)R(g)HQ1 kJmol1，2R(g)N(g)2T(g)HQ2 kJmol1。Q1、Q2均为正值。下列说法正确的是()A1 mol
4、 R(g)的能量总和大于1 mol M(s)与1 mol N(g)的能量总和B将2 mol R(g)与1 mol N(g)在该条件下充分反应，放出热量Q2 kJC当1 mol M(s)完全转化为T(g)时(假定无热量损失)，放出热量kJDM(g)N(g)R(g)HQ3kJmol1(Q30)，则Q3H39回答下列问题：(1)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：4HClO22Cl22H2O已知：i反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。ii.反应A的热化学方程式是_。断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需能量
5、相差约为_kJ，H2O中HO键比HCl中HCl键_(填“强”或“弱”)。(2)在25、101 kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ，该反应的热化学方程式是_。10CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式分别为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1。(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，甲烷细菌使1 mol甲烷生成
6、CO2气体与液态水，放出的能量为_890.3 kJ(填“”“”或“”)。(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4CO2=2CO2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，能表示该反应过程中能量变化的是_。ABCD图Z52(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C(s)2H2(g)=CH4(g)的反应热H_。(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是_(填字母)。A寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量B
7、寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2C寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)D将固态碳合成为C60，以C60作为燃料11氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206.2 kJmol1CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247.4 kJmol1又知CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：_。(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g
8、)和H2(g)的热化学方程式为_。(3)高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图Z53所示。图中A、B表示的物质依次是_，等质量的A、H2化学能较低的是_。图Z53(4)若在相同温度，1 mol H2O按下列途径转化为氢原子与氧原子：，则H1、H2、H3三者之间的定量关系是_。专题限时集训(五)1C解析 a过程的活化能比b过程的高，故反应过程b有催化剂参与，A项错误；由图标信息可知二者能量的量值之差为H，即焓变就是H，B项错误；不同催化剂的催化效率不同，故改变催化剂，可改变该反应的活化能，C项正确；在有催化剂的条件下，该反应的活化能等于E1，D项错
9、误。2D解析 A项，盖斯定律实质上是能量守恒定律的体现，正确。B项，浓硫酸稀释过程中也放出热量，所以放出的热量应大于57.3 kJ，正确。C项，能量越低的物质，越稳定，正确。D项，反应热计算错误。3B解析 由两个反应中元素的化合价变化知A项正确；当反应中消耗1 mol O2(g)时，放出的热量为566 kJ，当反应中消耗1 mol O2(g)时放出的热量为296 kJ，故当反应均消耗1 mol O2(g)时，放出的热量大于，B项错误；Na2CO3与H2SO4反应生成CO2，可证明非金属性SC，C项正确；2即为D项中的热化学方程式，D项正确。4B解析 将三个方程式分别编号为、，则可得2FeO(s
10、)2CO(g)=2CO2(g)2Fe(s)H436 kJ/mol，故14 g CO充分反应后放出109 kJ能量。5C解析 反应M(s)N(g)R(g)的焓变为负值，反应是放热反应，反应物能量高于生成物，故A错误；因可逆反应不能进行彻底，2 mol R(g)与1 mol N(g)在该条件下充分反应，放出热量Q1，故D错误。6C解析 等量的甲醇完全燃烧放出的热量多于不完全燃烧放出的热量，故中H前者小于后者；固体硫变成气体要吸收热量，故中H前者大于后者；中后者放出热量多，故H前者大于后者；中前者吸热，后者放热，H前者大于后者。C项正确。7A解析 由于第一个反应生成的NO会继续与CH4反应，故将两个
11、反应叠加后得到一个新方程式：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1，故有290 kJmol1n(NO)433.5 kJmol1n(NO2)202.7 kJmol1，0.25n(NO)0.5n(NO2)0.2 mol，n(NO)n(NO2)21。8B解析 由于反应可逆，甲容器中放出的热量小于197 kJ，故H1197 kJmol1；乙和丙容器中平衡状态相同，故H2H3；甲中SO2的转化率大于乙中的，故H12H2H3。9(1)4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJ/mol31.9强(2)SiH4(g)2O2(g)=Si
12、O2(s)2H2O(l)H1 520.0 kJmol1解析 (1)利用反应A与题中信息“氧化4 mol HCl放出115.6 kJ的热量”可写出热化学方程式：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJ/mol；设HCl键键能为x kJ/mol、HO键键能为y kJ/mol，依据中热化学方程式和题干中已知数据有：4x49824324y115.6，解得yx31.9，说明HO键与HCl键键能相差32 kJ/mol。因为“键能越大，键越牢固”，所以HO键强于HCl键。(2)SiH4气体在氧气中完全燃烧的化学方程式为SiH42O2SiO22H2O，由方程式可知，1 mol S
13、iH4完全燃烧转移8 mol电子，故热化学方程式为SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 520.0 kJmol1。10(1)(2)D(3)74.8 kJmol1(4)C解析 (1)给定反应的反应热只取决于反应物和生成物的多少和状态，与中间过程无关，故甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量仍等于890.3 kJ。(2)1 g CH4完全反应释放15.46 kJ的热量，则1 mol CH4完全反应放出热量为247.36 kJ，故D图符合题意。(3)即得C(s)2H2(g)=CH4(g)H74.8 kJmol1。(4)已知CH4(g)2O2(g)=CO2(
14、g)2H2O(l)H890.3 kJmol1，则CO2与H2O反应生成CH4与O2的反应吸热，故A项不正确；使CO2分解生成碳与O2的反应为吸热反应，常温下不能发生，故B项不正确；利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的，C项正确；将固态碳合成为C60，以C60作为燃料，极不经济合算，故D项不正确。11(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ/mol(2)CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165.0 kJmol1(3)H、O(或氢原子、氧原子)H2(4)H3H1H2解析 (2)用2即可得到CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165.0 kJmol1。(3)观察图像信息知，高温时水先分解生成H2、O2，然后两种单质分解可继续分解成氢原子、氧原子，由于氢原子比氧原子多，故A是氢原子，B是氧原子。氢分子分解成氢原子时需要吸收能量，故化学能较低的物质是氢分子。