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精品教案
化学能与热能
[单独成册]
1.C、H2、CH4都是优质的能源物质,目前对这三种物质的研究是燃料研究的重点,下列关于这三种物质的研究方向中可行的是( )
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.寻找优质催化剂,在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C.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
解析:选C。CH4与O2反应生成CO2和H2O是放热反应,因此CO2与H2O反应生成CH4和O2是吸热反应,A项不可行;碳在氧气中充分燃烧生成CO2,则CO2分解成碳和O2的反应常温常压下不能发生,B项不可行;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项可行;将固态碳合成为C60,以C60作为燃料是极不经济的,D项不可行。
2.某温度时,N2与H2反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
B.在密闭容器中加入1 mol N2、3 mol H2,充分反应放出的热量小于92 kJ C.由图可知,断开1 mol氮氮三键与1 mol氢氢键吸收的能量和小于形成1 mol氮氢键所放出的能量
D.反应物的总能量低于生成物的能量
解析:选B。A.催化剂降低活化能,b曲线是使用催化剂,故错误;B.N2+
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3H22NH3,此反应是可逆反应,不能进行到底,热量小于92 kJ,故正确;
C.此反应是放热反应,断键吸热,成键放热,表示的是1 mol氮氮三键与3 mol H—H吸收的能量小于6 mol N—H所放出的能量,故错误;D.此反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故错误。
3.已知:1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键。工业上可通过下列反应制取高纯硅:高温
SiCl4(g)+2H2(g)=====Si(s)+4HCl(g),根据下表列举的化学键的键能数据,判断该反应的反应热(ΔH)为( )
化学键 键能/kJ·mol-1 Si—O 460 Si—Cl 360 H—H 436 H—Cl 431 Si—Si 176 Si—C 347 A.+412 kJ·mol-1 C.+236 kJ·mol-1
B.-412 kJ·mol-1 D.-236 kJ·mol-1
解析:选C。反应热等于反应物的键能之和-生成物的键能之和,则工业上制取高纯硅的反应热ΔH=4×360 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1-(2×176 kJ·mol-1+4×431 kJ·mol-
1)=+236 kJ·mol-1。
4.常温下,1 mol化学键形成(或断裂)的能量变化用E表示。根据表中信息判断,下列说法正确的是( )
共价键 H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 432 E(kJ·mol-1) A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=+247 kJ·mol-1 B.H(g)+Cl(g)→HCl(g) ΔH=+432 kJ·mol-1
C.1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)的总能量高于2 mol HCl(g)的总能量 D.用电子式表示HCl的形成过程:
解析:选C。反应物的总键能-生成物的总键能=焓变。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH可编辑
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=436+243-2×432=-185 kJ·mol-1,故A错误;生成化学键放热,H(g)+Cl(g)→HCl(g) ΔH=-432 kJ·mol-1,故B错误;H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)为放热反应,1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)的总能量高于2 mol HCl(g)的总能量,故C正确;HCl为共价化合物,用电子式表示HCl的形成过程
,故D错误。
5.已知:①2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1 ②氢气燃烧的能量变化示意图:
下列说法正确的是( )
A.1 mol C(s)完全燃烧放出110 kJ的热量
B.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-480 kJ·mol-1 C.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+130 kJ·mol-1 D.欲分解2 mol H2O(l),至少需要提供4×462 kJ的热量
解析:选C。A.C(s)完全燃烧的产物为二氧化碳气体,1 mol C(s)完全燃烧放出的热量1
大于110 kJ,错误;B.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=×(2×436+496-4×462)=
2-240 kJ·mol-1,错误;C.①2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-220 kJ·mol-1,②H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g)
ΔH=-240 kJ·mol-1,将①×
1
-②,得:C(s)+H2O(g)===CO(g)2
+H2(g) ΔH=+130 kJ·mol-1,正确;D.根据H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g) ΔH=-240 kJ·mol-1,欲分解2 mol H2O(l),至少需要提供2×240 kJ的热量,错误。
6.下列有关热化学方程式的书写及对应的表述均正确的是( )
A.密闭容器中,9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时,放出19.12 kJ热量。则Fe(s)+S(s)===FeS(s) ΔH=-95.6 kJ·mol-1
B.稀醋酸与0.1 mol·L-1 NaOH溶液反应:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-
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57.3 kJ·mol-1
C.已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ,则水分解的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5 kJ·mol-1
D.已知2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1,则可知C的燃烧热ΔH=-110.5 kJ·mol-1
解析:选A。A.密闭容器中,9.6 g硫粉物质的量为0.3 mol,与11.2 g铁粉物质的量为0.2 mol混合加热生成硫化亚铁17.6 g时,硫过量,放出19.12 kJ热量,所以1 mol铁反应放热=19.12 kJ×1/0.2 =95.6 kJ,热化学方程式为Fe(s)+S(s)===FeS(s) ΔH=-95.6 kJ·mol-1 ,故A正确;B.稀醋酸是弱酸,电离过程是吸热过程,与0.1 mol·L-1 NaOH溶液反应放出的热量小于中和热,焓变是负值则:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH>-57.3 kJ·mol-1,故B错误;C.已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ,则水分解的热化学方程式:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571 kJ·mol-1,故C错误;D.燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,碳燃烧生成的一氧化碳不是稳定氧化物,故D错误。
7.某反应由两步反应A
B
C构成,它的反应能量曲线如图所示(E1、
E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应 B.三种化合物中C最稳定 C.加入催化剂会改变反应的焓变 D.整个反应中ΔH=E1-E4
解析:选B。A项,A→B的反应为吸热反应,B→C的反应为放热反应,错误;B项,
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物质的能量越低越稳定,正确;C项,加入催化剂,只改变反应的活化能,不改变反应热,错误;D项,整个反应中ΔH=(E1+E3)-(E2+E4),错误。
8.已知4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(l) ΔH=-x kJ/mol。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ,其他相关数据如下表:
物质 1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g) a b z d 则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为( ) A.(x+4a+5b-6d-44)/4 B.(x+12a+5b-12d-264)/4 C.(x+4a+5b-6d-264)/4 D.(x+12a+5b-12d-44)/4
解析:选C。ΔH=反应物的化学键断裂所需能量-生成物的化学键形成释放能量,则ΔH=-x kJ/mol=[4a+5b-4z-(6d+264)]kJ/mol,z=(x+4a+5b-6d-264)/4,C正确。
9.氢气和氟气混合在黑暗处即可发生爆炸而释放出大量的热量。在反应过程中,断裂1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ,断裂1 mol F2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ,形成1 mol HF中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中正确的是( )
A.Q1+Q2<2Q3 C.Q1+Q2<Q3
B.Q1+Q2>2Q3 D.Q1+Q2>Q3
解析:选A。断裂1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ,则H—H键能为Q1 kJ/mol,断裂1 mol F2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ,则F—F键能为Q2 kJ/mol,形成1 mol HF中的化学键释放的能量为Q3 kJ,则H—F键能为Q3 kJ/mol,对于H2(g)+F2(g)===2HF(g),反应热ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=Q1 kJ/mol+Q2 kJ/mol-2Q3 kJ/mol=(Q1+Q2-2Q3) kJ/mol,由于氢气和氟气混合在黑暗处即可发生爆炸而释放出大量的热量,反应热ΔH<0,即Q1+Q2-2Q3<0,所以Q1+Q2<2Q3。
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