专题训练化学能与热能

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选A。根据燃烧热的概念,H2的燃烧热为1molH2(g)完全燃烧生成稳定氧化物H2O(l)时所放出的热量,由图Ⅰ可知H2O为气态,A项叙述错误。由图Ⅱ可知,曲线b的活化能低于a的,b可能使用了催化剂,B项叙述正确。由于N2与H2合成NH3为可逆反应,故充分反应后达到平衡时放热小于92.2kJ,C项叙述正确。由图Ⅲ可知,HgO(s)分解为Hg(l)和O2(g)为吸热反应,热化学方程式书写正确,D项叙述正确。8.H2与ICl的反应分①、②两步进行,其能量曲线如图所示,下列有关说法错误的是(   )A.反应①、反应②均为放热反应B.反应①、反应②均为氧化还原反应C.反应①比反应②的速率慢,与相应正反应的活化能无关D.反应①、反应②的焓变之和为ΔH=-kJ·mol-1选C。根据图象可知,反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物,则反应①、②均为放热反应,A正确;反应①、②中都存在元素化合价变化,所以反应①、②都是氧化还原反应,B正确;反应①比反应②的速率慢,说明反应①中正反应的活化能较大,反应②中正反应的活化能较小,C错误;反应①、反应②总的能量变化为kJ,根据盖斯定律可知,反应①、反应②的焓变之和为ΔH=-kJ·mol-1,D正确。9.设NA为阿伏加德罗常数的值,对反应:(1)CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=akJ·mol-1(2)CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1其他数据如下表所示:下列说法正确的是(   )A.H2O(g)====H2O(l)ΔS0,ΔH=(a-b)kJ·mol-1B.当有4NA个C—H键断裂时,该反应放出热量一定为akJD.H2CO3(aq)====CO2(g)+H2O(l),若使用催化剂,则ΔH3变小选B。由题图可知,反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量,则反应HCO3-(aq)+H+(aq)====CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A错误;反应CO32-(aq)+2H+(aq)====CO2(g)+H2O(l)分三步进行:CO32-(aq)+2H+(aq)→HCO3-(aq)+H+(aq)→H2CO3(aq)→CO2(g)+H2O(l),则该反应的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,B正确;由图可知,反应CO32-(aq)+2H+(aq)====HCO3-(aq)+H+(aq)放出的能量比反应HCO3-(aq)+H+(aq)====H2CO3(aq)放出的能量多,则有ΔH1ΔH2,C错误;使用催化剂能改变反应的活化能,从而改变反应速率,但反应热不变,故ΔH3不变,D错误。12.一定条件下,用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染。已知:①CH4(g)+4NO2(g)====4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-kJ·mol-1②CH4(g)+4NO(g)====2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-kJ·mol-1下列选项不正确的是(   )A.CH4(g)+2NO2(g)====N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-kJ·mol-1B.CH4(g)+4NO2(g)====4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)ΔH3ΔH1C.若用0.2molCH4还原NO2至N2,则反应中放出的热量一定为.4kJD.若用标准状况下2.24LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子为0.8mol选D。根据盖斯定律,由第一个反应×2-第二个反应得,2H2O(g)====O2(g)+2H2(g) ΔH=(2a+)kJ·mol-1。根据反应热与键能的关系计算,则2a+=4×-(×2+),解得a=+。14.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。(1)实验测得5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式:____________________。(2)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键被破坏和生成物的化学键形成的过程。在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。已知反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=akJ·mol-1试根据表中所列键能数据估算a的值为________。(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知:C(s,石墨)+O2(g)====CO2(g) ΔH1=-.5kJ·mol-12H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH2=-.6kJ·mol-12C2H2(g)+5O2(g)====4CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-kJ·mol-1根据盖斯定律,计算K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1molC2H2(g)反应的焓变:________。15.(1)环境空气质量指数(AQI)日报和实时报告包括了NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等指标,为公众提供健康指引,引导当地居民合理安排出行和生活。①汽车排出的尾气中含有CO和NO等气体,用化学方程式解释产生NO的原因______________________________________________。②汽车排气管内安装的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的大气循环物质。已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=+.5kJ·mol-12C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-.0kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-.5kJ·mol-1则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。(2)直接排放氮氧化物会形成酸雨、雾霾,催化还原法和氧化吸收法是常用的处理方法。利用NH3和CH4等气体除去烟气中的氮氧化物。已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=akJ·mol-1;欲计算反应CH4(g)+4NO(g)CO2(g)+2H2O(l)+2N2(g)的焓变ΔH2则还需要查询某反应的焓变ΔH3,当反应中各物质的化学计量数之比为最简整数比时,ΔH3=bkJ·mol-1,该反应的热化学方程式为______________________________,据此计算出ΔH2=________kJ·mol-1(用含a、b的式子表示)。(3)合成氨用的氢气可以用甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为______________。(2)工业上用H2和Cl2反应制HCl,各共价键键能数据为H—H:kJ·mol-1,Cl—Cl:kJ·mol-1,H—Cl:kJ·mol-1。该反应的热化学方程式为____________________________。(3)合成气(CO和H2为主的混合气体)不但是重要的燃料也是重要的化工原料,制备合成气的方法有多种,用甲烷制备合成气的反应:①2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)ΔH1=-72kJ·mol-1②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH2=+kJ·mol-1氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为_______________________。现有1mol由H2O(g)与O2组成的混合气,且O2的体积分数为x,将此混合气与足量CH4充分反应。若x=0.2时,反应①放出的能量为________kJ。若x=________时,反应①与②放出(或吸收)的总能量为0。(1)由盖斯定律可知,根据题中顺序将两式分别标为①、②,①-②得到反应③,A(s)B(s) ΔH3,所以ΔH3=ΔH1-ΔH2=(-.51kJ·mol-1)-(-.41kJ·mol-1)=+1.9kJ·mol-1;则反应③为吸热反应,能量BA,根据能量越低的物质越稳定,所以稳定性AB。(2)根据反应热与键能的关系:ΔH=E(反应物)-E(生成物)=(kJ·mol-1+kJ·mol-1)-2×kJ·mol-1=-kJ·mol-1,所以热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-kJ·mol-1。(3)由①—②×2得:2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-kJ·mol-1;由①知若x=0.2,则n(O2)=0.2mol,反应①放出的热量为0.2×72kJ=14.4kJ;由反应①和②可知,当O2与H2O的物质的量之比为3∶1kJ。当只含CO时,完全燃烧放出的热量最少,为akJ。故Q的取值范围为akJQakJ。(4)生成的CO2和液态水的物质的量相等,采用极值法分析,若无一种气体:①若无CO,不合题意;②若无H2,可能CO和CH4各为0.5amol,放出的热量Q=0.5a×(+)kJ=.5akJ;③若无CH4,可能CO和H2各为0.5amol,放出的热量Q=0.5a×(+)kJ=.5akJ。若无两种气体,均不可能。所以放出的热量Q的取值范围为.5akJQ.5akJ。图示比较法比较焓变的大小反应热是生成物所具有的总能量与反应物所具有的总能量的差,即ΔH=E生成物-E反应物,画出化学变化过程中的能量变化图后,依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便地比较ΔH的大小,这种方法称为图示比较法。S(s)和S(g)燃烧反应的ΔH比较如图1所示,H2(g)燃烧生成H2O(g)和H2O(l)的ΔH比较如图2所示。核心一焓变与反应热1.熟记反应热ΔH的基本计算公式:ΔH=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量)ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)2.燃烧热和中和热:利用物质状态,迅速比较反应热的大小的方法:(1)若反应为放热反应,当反应物状态相同、生成物状态不同时,生成固体放热最多,生成气体放热最少。(2)若反应为放热反应,当反应物状态不同、生成物状态相同时,固体反应放热最少,气体反应放热最多。(3)在比较反应热(ΔH)的大小时,应带符号比较。对于放热反应,放出的热量越多,ΔH反而越小。(4)同一物质,状态不同,反应热也不同。核心二 热化学方程式及盖斯定律的应用1.热化学方程式的书写步骤:2.反应热的计算方法:(1)根据热化学方程式计算:反应热与反应物和生成物各物质的物质的量成正比;(2)根据反应物和生成物的总能量计算;(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算;(4)根据盖斯定律进行计算;(5)根据物质燃烧热数值计算:Q(放)=n(可燃物)×

ΔH

;(6)根据比热公式进行计算:Q=c·m·ΔT。解答能量变化图象题的“三”关键(1)注意活化能在图示中的意义。①从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能;②从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能。(2)催化剂只影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的ΔH。(3)涉及反应热的有关计算时,要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。


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