第二十一講化學(xué)能與熱能

【基礎(chǔ)鞏固】

1.（2022.濟(jì)南高三月考）下列說法正確的是（）

A.焙的大小受體系的溫度、壓強(qiáng)等因素的影響

B.化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)前后培的變化

C.濃硫酸溶于水是放熱反應(yīng)

D.煤的液化有利于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和

2.“太陽能燃料”國際會議于2019年10月在我國武漢舉行，旨在交流和探討太陽能光催化分解水制氫、太

陽能光催化二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料等問題。下列說法錯誤的是（）

A.太陽能燃料屬于一次能源

B.直接電催化CO2制取燃料時(shí)，燃料是陰極產(chǎn)物

C.光催化分解水產(chǎn)生的Hz是理想的綠色能源

D.研發(fā)和利用太陽能燃料，有利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展

3.（2023?太原檢測）分別向IL0.5010卜171的Ba（OH”溶液中加入①濃硫酸；②稀硫酸；③稀硝酸，恰好完

全反應(yīng)時(shí)的熱效應(yīng)分別為AM、Xh、AH、,下列關(guān)系正確的是（）

A.AHI>AH2>A//3B.A/7I<A//2<AH3

C.A/7I>AH2=A7/3D.AWI=AH2<A7/3

4.我國學(xué)者研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示（其中吸附在金催化劑表面上的物種

用,標(biāo)注）

>2

M1

鬟0

鞋T

過

aa過aXoa

quuT

渡

渡HQH.0

HH+++HQ.

態(tài)

Z態(tài)...+H

+Ha&

+—HH2F

a++WHH

oQH,.XH-

+HO0H+

JoOO0ya

+O3o

o.『

OJO

JJ

下列說法不正確的是（）

A.催化劑能夠改變反應(yīng)歷程

B.FhO"轉(zhuǎn)化為H'和OH?時(shí)需要吸收能量

C.反應(yīng)過程中，過渡態(tài)1比過渡態(tài)2更難達(dá)到

D.總反應(yīng)方程式為CO（g）+H2O（gi=CO2（g）+H2（g）△”=-0.72NAeV/mol

5.分別取40niL的0.50moIL-,鹽酸與40mL0.55mol-L-1氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實(shí)驗(yàn)。

下列說法錯誤的是()

A

溫度計(jì)

碎泡沫塑料

A.稍過量的氫氧化鈉是確保鹽酸完全反應(yīng)

B.儀器A的名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒

C.在實(shí)驗(yàn)過程中，把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈后再測量NaOH溶液的溫度

D.用硫酸和Ba(OH)2溶液代替鹽酸和氫氧化鈉溶液，結(jié)果也是正確的

6.(2022?湖北重點(diǎn)中學(xué)高三質(zhì)檢)設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。已知反應(yīng):

①C2HMg)+3O2(g)=2CO2(g)+2H20(g)AM=-akJ-moF'

②C2H4(g)I3O2(g)=2CO2(g)I2II2O(1)△Z72=〃

其他數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)鍵C=O0=0C—HO—HC=C

鍵能/(kJmoL)798X413463610

下列說法正確的是()

A.a幼，且C2H4的燃燒熱為akJ?moL

2782一。

B」二表中x=-----------

C.H2(XI)=H2O(g)^H=~(b~a)kJ-moF1

D.當(dāng)有4NA個C—H鍵斷裂時(shí)，該反應(yīng)放出熱量一定為akJ

7.研究表明N2O與CO在FC作用卜.發(fā)生反應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示，卜列說法錯誤的是()

能量——

:\--L-Jr\N2+CO,：

：?；

r粗；?ooo,

:Fe，+Nq-FeO+N.FcO+CO一反:

~~反應(yīng)后■

A.反應(yīng)總過程AH<0

B.Fe.使反應(yīng)的活化能減小

CFeO'也是該反應(yīng)的催化劑

+++

D.Fe+N2O—>FuO+N2、FcO+CO―>Fe+CO2兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)

8.（2022?包頭一模）某種含二價(jià)銅微粒［CUH（OH）（NH3）『的催化劑可用于汽車尾氣脫硝，催化機(jī)理如圖1,反

應(yīng)過程中不同態(tài)物質(zhì)體系所含的能量如圖2。下列說法錯誤的是(

[Cu"(OH)(NHj

%H2Oy,(J\，2NH3、（起始態(tài)①）

n

[Cu"(NO2)(NH;t)2]*(§f%Cu(C)H)(NHJJ''號（中間態(tài)②）

UNO（中間態(tài)③）

"■、（中間態(tài)④）

1____________'、'■（終態(tài)）

,Q[Cu(H2NNO)(NH3)J*

[Cu(NHJFT^,

HO反應(yīng)歷日

圖1圖2

A.總反應(yīng)焰變A〃<0

B.狀態(tài)③到狀態(tài)④的變化過程中有0—H鍵的形成

C.反應(yīng)過程中只發(fā)生了兩次氧化還原反應(yīng)

D.該脫硝過程的總反應(yīng)方程式為4NH3+4NO+O2=6H2O+4N?

9.（2021?浙江1月選考，20）已知共價(jià)鍵的鍵能與熱化學(xué)方程式信息如下表:

共價(jià)鍵H—HH—0

鍵能/(kJ-moL)436463

熱化學(xué)方程式1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)\H=-482kJ-moF

則2O（g）=O2（g）的bH為（）

A.428kJ-mol-1B.-428kJ-moF1

C.498kJ-moF1D.-498kJ-mol-1

10.然料的熱值是指單位質(zhì)量某種燃料完全燃燒放出的熱量，其常用單位為kJ-kg-'o已知下列物質(zhì)的燃燒熱

（25°C、101kPa）：

燃料COC8H艱辛烷）

H2CH4

燃燒熱/(kJ?moL)285.8283.0890.35518

據(jù)上表數(shù)據(jù)回答下列問題：

（1）試寫出表示辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式：_______________________________________________________________

（2）CH4的熱值約為（保留3位有效數(shù)字）。

（3）上表所列燃料的熱值最大的是（填化學(xué)式）。

11.（2023?鶴崗第一中學(xué)測試）某實(shí)驗(yàn)小組用100mLO.50moiLNaOH溶液與60mL0.50moi?L?硫酸溶液進(jìn)

行中和熱的測定，裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

-溫度計(jì)

:石甘碎泡沫

:點(diǎn)或塑料

::C,豆

(1)若實(shí)驗(yàn)共需要480mLNaOH溶液，實(shí)驗(yàn)室在配制該溶液時(shí)，則需要稱量NaOH固體go

(2)圖中裝置缺少的儀器是o

(3)硫酸稍過量的原因是o

(4)請?zhí)顚懕碇械钠骄鶞囟炔睿?/p>

實(shí)驗(yàn)序起始溫度/ifC終止溫平均溫度差S

號HC1NaOH平均值度/2/℃-/1)/℃

126.226.026.130.1

227.027.427.233.3

—

325.925.925.929.8

426.426.226.330.4

(5)近似認(rèn)為().50mol-L-,NaOH溶液與().50moi-L-'硫酸溶液的密度都是1g-cm、，中和后生成溶液的比熱

容c=4.18J?g——Cr，則上述實(shí)驗(yàn)測得的中和熱A〃=(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后一位)。

(6)上述實(shí)驗(yàn)測得中和熱的數(shù)值小干57.3kJ-mor1,產(chǎn)生偏差的原因可能是(填字母)。

A.量取NaOH溶液時(shí)仰視讀數(shù)

B.為了使反應(yīng)充分，向酸溶液中分次加入堿溶液

C.實(shí)驗(yàn)裝置保溫隔熱效果差

D.用銅絲代替玻璃攪拌棒攪拌

12.(高考題組編題)(1)(2023?全國乙卷)已知下列熱化學(xué)方程式：

FeSO4-7H2O(S)=FeSO4(s)+7H2O(g)AH、=akJinoL

FeSO4-xH,O(s)=FeSO4(s)+xH2O(g)A/力=bkJ.

FeSOryH2O(s)=FeSO4(s)+yH2O(g)A/7,=ckJ?mo尸

則FeSO4-7H2O(s)+FeSO.,?yH2O(s)=2(FeSO4?xH2O)(s)的兇=kJ.moL

(2)(2023?全國甲卷)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

①3O2(g)=2C)3(g)Q△H,=285kJmor,

②2cH/g)+O2(g)=2CHQF^l)K2△%=—329kJ.mol

反應(yīng)③CH/g)+O3(g)=CHQH⑴+C)2(g)的A/=kJ-mor',平衡常數(shù)K、=、仁表示）。

13

（3）根據(jù)圖1數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)式g尸NH,（g）的M=kJ-mol1o

N(g)+3H(g)

(i)N2(g)+*^N2*

''6''(ii)此*+*―2N*

&QNH(g)+2H(g)

(iii)%(g)+*iH2*

3Z

N(g)+fH2(g)S(iv)也*+*—2H*

-Lr——--NH2,g)+H(g)

iI(v)N*+H*—NH*+*

^N2(g)4H2(g)機(jī)儂

(…)NH3*^NH3(g)+*

圖1能量轉(zhuǎn)換關(guān)系圖2反應(yīng)機(jī)理

（4）已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)AH,=-iO36kJmol'

@4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)AH2=94kJ-mol'

1

@2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH.=-484kJ.moF

計(jì)算H?S熱分解反應(yīng)④2H?S（g尸S?（g）+2H2（g）的△氏=kJ.mol-10

⑸較普遍采用的H2s處理方法是克勞斯工藝。即利用反應(yīng)①和②生成單質(zhì)硫。另一種方法是:利用反應(yīng)④

高溫?zé)岱纸釮?S。相比克勞斯工藝，高溫?zé)岱纸夥椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)是,缺點(diǎn)是o

【拔高練習(xí)】

1.（2020?北京，12）依據(jù)圖示關(guān)系，下列說法不正確的是（）

CO（g）+gO2（g）

一/\必=

___________/waxokj-mol-'

C（石墨,s）+O；g）kH?2（g）|

A.石墨燃燒是放熱反應(yīng)

B.1molC（石墨，s）和1molCO分別在足量02中燃燒，全部轉(zhuǎn)化為CO2,前者放熱多

C.C（石墨，s）+CO2（g）=2CO（g）bH=bH\—2h

D.化學(xué)反應(yīng)的AH,只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)

2.（2022?西安模擬）丙烷與澳原子能發(fā)生以下兩種反應(yīng)：

①CH3cH2cH3（g）+Br（g）―>CH3CH2CH2（g）+HBr（g）

@CH3cH2cH3（g）+Br（g）—>CH3CHCH3（g）+HBr（g）

反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。下列說法不正確的是（）

反應(yīng)過程

A.反應(yīng)①與②均為吸熱反應(yīng)

B.反應(yīng)②使用了催化劑

C.產(chǎn)物中CH3cH2cHMg)的含量比CH3cHe%(g)低

D.CH3cH2cH2(g)轉(zhuǎn)變?yōu)镃H3cHeHKg)放出熱量

3.(2023?廣州模擬)多相催化反應(yīng)是在催化劑表面通過吸附、解吸過程進(jìn)行的。如圖，我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)7°C時(shí),

甲醇(CH3OH)在銅基催化劑上的反應(yīng)機(jī)理如下：

反應(yīng)I:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)△〃產(chǎn)akJmo「

反應(yīng)II：CO(g)+H2O(g)^=CO2(g)+Hz(g)A“2=一人kJmol?(Z?0)

1

總反應(yīng)：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)A“3=ckJ-moF

CO2(g)+3H2(g)

CH30H(g)CO(g)+2H2(g)CO2(g)+

+H2O(g)+H,O(g)3H2(g)

H3OH(g)+H2O(g)

反應(yīng)過「

下列有關(guān)說法中正確的是(

A.反應(yīng)I是放熱反應(yīng)

B.lmolCH30H(g)和山。糖)的總能量大于1molCCh(g)和3mol生⑵的總能量

C.優(yōu)良的催化劑降低了反應(yīng)的活化能，并減少AH3,節(jié)約了能源

D.c>0

4.(2022?泉州質(zhì)監(jiān))N?轉(zhuǎn)化為NO的過程如圖所示。下列說法正確的是(

。H

?O

?N

A.催化劑a和b可增大反應(yīng)的活化能(尺)

B.在催化劑b作用下，氮元素發(fā)生了還原反應(yīng)

C.催化劑a、b不會改變反應(yīng)的焰變（△，）

D.催化劑b可提高NH3的平衡轉(zhuǎn)化率

5.（2022?重慶育才中學(xué)模擬）甲烷分子結(jié)構(gòu)具有高度對稱性，且斷開ImolC—H需要吸收

440kJ能量。無催化劑作用下，卬烷在溫度達(dá)到1200°C以上才可裂解。在催化劑及一定條件下，CH,可在

較低溫度下發(fā)生裂解反應(yīng)，甲烷在鍥基催化劑上轉(zhuǎn)化過程中的能量變化如圖所示。卜.列說法正確的是（）

相

過渡態(tài)I過渡態(tài)II

對

能r"\/"'\過渡態(tài)m

量

CH+-H-?

%3

（其中吸附在催化劑表面的物種用“?”標(biāo)注）

A.催化劑使用一段時(shí)間后失活的原因可能是碳在催化劑表面沉積

B.步驟②③反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)

C.Imol甲烷催化裂解成C和的C"=+1760kJ-moF1

D.使用該催化劑，反應(yīng)的焰變減小

6.（2021?浙江6月選考，21）相同溫度和壓強(qiáng)下，關(guān)于反應(yīng)的△〃，下列判斷正確的是（）

。信）

0(g)+3H2(g)--->

△“4

D.A”2=A”3+AM

A.A/7i>0,△”2>0B.A/73=A/7I+AA72C.A/7I>A//2,A/73>A/72

7.Li/Li20體系的能量循環(huán)如圖所示。下列說法正確的是（）

2

A.AHK02Li*(g)+O-(g)-^Li2O(s)

B.△“3+A”4+A”5=A”6

2Li(g)0(g)

C.A〃6>A”5

卜4口出

D.A〃i+△也+A"3+A”4+A”5+△兒=0

2Li(s)+9°2(g)------------

8.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）“朋合成酶”以其中的W配合物為催化中心，可將NH?OH與NH,轉(zhuǎn)化為臟

(NH2NH2),其反應(yīng)歷程如下所示。

口,N、

H|HH1H

NMU%"H、H.、/

?NH

*Y、H;討、HH

H\e-H-JO-H即八也

?N,.HO

W-空一論T擲一2

下列說法錯誤的是

A.NH2OH.NH,和HQ均為極性分子

B.反應(yīng)涉及N-H、N-O鍵斷裂和N-N鍵生成

C.催化中心的Fe?+被氧化為Fe“，后又被還原為Fe-

D.將NH20H替換為ND＜)D,反應(yīng)可得NDzND?

9.12023?浙江?統(tǒng)考高考真題)一定條件下，1-苯基丙快(Ph-C三mC-CHj)可與HC1發(fā)生催化加成.反應(yīng)如下:

|Ph-C?C-CH.

反物//皇by

PW-C-C-CH/HCI［反應(yīng)IWp/\CL

0103050,^090

Q'BBUB

反應(yīng)過程中該快燃及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時(shí)間的變化如圖(己知：反應(yīng)1、in為放熱反應(yīng))，下列說法不?正?確?的

是

A.反應(yīng)焙變：反應(yīng)1＞反應(yīng)II

B.反應(yīng)活化能：反應(yīng)i＜反應(yīng)n

C.增加HCI濃度可增加平衡時(shí)產(chǎn)物1【和產(chǎn)物I的比例

D.選擇相對較短的反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物I

10.(2022?重慶?統(tǒng)考高考真題)“千畦細(xì)浪舞晴空"，氮肥保障了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的豐收。為探究(NH-)2s0」的離子

犍強(qiáng)弱，設(shè)計(jì)如圖所示的循環(huán)過程，可得△H4/(kJ?moH)為

A.+838B.+686C.+533D.+1143

11.(1)在催化劑作用下，用還原劑[如腓(N2H川選擇性地與NO.r反應(yīng)生成N?和H2OO

已知200℃時(shí)：i.3N2H4(g)=N2(g)+4NHMg)AWi=-32.9kJmo「；

ii.N2H4(g)+H2(g)=2NH3(g)AH2=-41.8kJmo「。

①寫出冊的電子式：o

②200℃時(shí)，骯分解成氮?dú)夂蜌錃獾臒峄瘜W(xué)方程式為o

(2)研究CO?的利用對促進(jìn)低碳社會的構(gòu)建具有重要意義。工業(yè)上利用廢氣中的CO2合成CH3OH,主要有以

下反應(yīng)：

1

反應(yīng)【：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AA7i=-49.0kJ-moF

反應(yīng)II：2CO2(g)+6H2(g)CH^OCH5(g)+3H2O(g)

反應(yīng)HI：CH30cH3(g)+H2O(g)2cH30H(g)△〃3=+23.4kJmor1

已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)健C=Oc—o0—H

鍵能/(kJ.mol|)750343465

氫氣中的H—H比甲醉中的C—H(填“強(qiáng)”或“弱”)。用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)II中的Zh=kJmol

⑶基于ALO3載氮體的碳基化學(xué)鏈合成氨技術(shù)示意圖如下。

總反應(yīng)3c(s)+N2(g)+3H2O(l)=3co(g)+2NH3(g)△〃=kJ-moFL

(4)[2021?全國乙卷，28(4)]Kistiakowsky曾研究了NOCI光化學(xué)分解反應(yīng)，在一定頻率⑺光的照射下機(jī)理為:

NOC1+//V—>NOCf

NOC1+NOC1*—>2NO+CI2

其中hv表示一個光子能量，NOC1*表示NOC1的激發(fā)態(tài)。可知，分解1mol的NOC1需要吸收

____________________________________________________mol的光子。

-1

12.(1)已知CH30H⑴的燃燒熱AH=—726.5kJmol,CH?OH(1)+1o2(g)=CO2(g)+2H2(g)

kJ-inoF1,則a(填或“=")726.5。

(2)洛CL和H20(g)通過灼熱的炭層，生成HC1和CO2，當(dāng)有Imol。2參與反應(yīng)時(shí)釋放出145.0kJ熱量，寫

出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：o

(3)火箭和導(dǎo)彈表面的薄層是耐高溫物質(zhì)。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下帽燒，所得物

質(zhì)可作耐高溫材料：4Al(s)+3TiO?(s)+3c(s)=2AI2O3G)+3TiC(s)NH=

—1176.0kJmor1,則反應(yīng)過程中，每轉(zhuǎn)移1mol電子放出的熱量為。

(4)CCh與在某催化劑的作用下反應(yīng)如圖所示：

化學(xué)鍵00OoO=o00?0

鍵能/(kJmol1)436326803464414

寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：o

(5)C()2催化加氫制CH30H的一種反應(yīng)歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用字標(biāo)注，如CO之表示CO2吸

附在催化劑表面)。

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