2021高考化学(广东专用)二轮考点突破-第一部分-基本概念-专题五-化学能与热能-.docx

专题五　化学能与热能

化学反应中能量变化的概念及计算

1.(2021年北京理综,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是(　　)
A
B
C
D

硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
解析:硅太阳能电池是将光能转化为电能,A错误;锂离子电池是化学电池,将化学能转化为电能,B错误;太阳能集热器将光能转化为热能,C错误;燃气灶工作时将化学能转化为热能,D正确。
答案:D
2.(2022年大纲全国理综,9,6分)反应A+BC(ΔH<0)分两步进行:
①A+BX(ΔH>0),②XC(ΔH<0)。
下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)

解析:该反应第①步ΔH>0,为吸热反应,则说明A+B总能量小于X,第②步ΔH<0,为放热反应,则说明X能量大于C。则正确的图像应为D。
答案:D
3.(2022年江苏化学,4,2分)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是(　　)

A.该反应为放热反应
B.催化剂能转变该反应的焓变
C.催化剂能降低该反应的活化能
D.逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析:该反应的反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,A错误;有催化剂和无催化剂时,ΔH相同,说明催化剂不能转变该反应的焓变,B错误;无催化剂时,该反应的活化能为E1,有催化剂时,活化能E2小于E1,说明催化剂能降低该反应的活化能,C正确;逆反应的活化能为E2,正反应的活化能为E1,E2<E1,D错误。
答案:C
4.(2011年上海化学,3,2分)据报道,科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是(　　)

解析:水的分解为一吸热反应,即产物能量应高于反应物能量。另外,催化剂可降低反应所需的活化能。
答案:B
5.(2011年江苏化学,10,2分)下列图示与对应的叙述相符的是(　　)

A.图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的状况下反应过程中的能量变化
B.图2表示0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 CH3COOH溶液所得到的滴定曲线
C.图3表示KNO3的溶解度曲线,图中a点所示的溶液是80 ℃时KNO3的不饱和溶液
D.图4表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线,由图知t时反应物转化率最大
解析:图1表示的为放热反应,A项错误;图2中,0.100 0 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH应大于1小于2,图中标注等于1,B项错误;图3中,80 ℃时KNO3饱和溶液中溶解的m(KNO3)>a g,C项正确;图4中,t时反应未达平衡,则此时反应物转化率尚未达到最大,D项错误。
答案:C
6.(2011年上海化学,11,3分)依据碘与氢气反应的热化学方程式
(i)I2(g)+H2(g)2HI(g)+9.48 kJ
(ii)I2(s)+H2(g)2HI(g)-26.48 kJ
下列推断正确的是(　　)
A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ
B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ
C.反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定
D.反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低
解析:氢气和碘蒸气反应是可逆反应,反应物不行能完全反应,A错误;(i)式减(ii)式可得1 mol气态碘转化为1 mol固态碘放出35.96 kJ的热量,B错;反应(i)、(ii)产物相同,其稳定性相同,C错;等物质的量的物质固态时能量较低,气态时能量较高,D选项正确。
答案:D
7.(2010年山东理综,10,4分)下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是(　　)
A.生成物总能量确定低于反应物总能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
解析:若反应放热,则生成物总能量低于反应物总能量;若反应吸热,则生成物总能量高于反应物总能量,故A错。反应速率与反应本身吸热或者放热没有必定的联系,B错。C是盖斯定律的重要应用,正确。ΔH与反应条件无关,只取决于反应物与生成物的总能量的相对大小。
答案:C
8.(2010年大纲全国理综Ⅱ,7,6分)下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25 ℃,101 kPa):
①C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)
ΔH=-2 878 kJ/mol
②C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(g)
ΔH=-2 658 kJ/mol
③C4H10(g)+O2(g)4CO(g)+5H2O(l)
ΔH=-1 746 kJ/mol
④C4H10(g)+O2(g)4CO(g)+5H2O(g)
ΔH=-1 526 kJ/mol
由此推断,正丁烷的燃烧热是(　　)
A.-2 878 kJ/mol B.-2 658 kJ/mol
C.-1 746 kJ/mol D.-1 526 kJ/mol
解析:本题考查对燃烧热概念的理解。燃烧热是指在常温常压条件下,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物所释放出的热量。本题中正丁烷完全燃烧生成的稳定的氧化物应为液态水和CO2。
答案:A
热化学方程式的书写及正误推断

1.(2022年安徽理综,12,6分)氢氟酸是一种弱酸,可用来刻蚀玻璃。已知25 ℃时:
①HF(aq)+OH-(aq)F-(aq)+H2O(l)
ΔH=-67.7 kJ·mol-1
②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
在20 mL 0.1 mol·L-1氢氟酸中加入V mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液,下列有关说法正确的是(　　)
A.氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为:
HF(aq)F-(aq)+H+(aq)　ΔH=+10.4 kJ·mol-1
B.当V=20时,溶液中:c(OH-)=c(HF)+c(H+)
C.当V=20时,溶液中:c(F-)<c(Na+)=0.1 mol·L-1
D.当V >0时,溶液中确定存在:
c(Na+)>c(F-)>c(OH-)>c(H+)
解析:依据盖斯定律,将①式减去②式可得:HF(aq)H+(aq)+F-(aq)　ΔH=-10.4 kJ·mol-1,故A项错误;当V=20时,两者恰好完全反应生成NaF,依据质子守恒:c(OH-)=c(HF)+c(H+),B项正确;C中溶液体积为40 mL,因F-水解,故c(F-)<c(Na+)=0.05 mol·L-1,C项错误;当V>0时,有四种状况:①V值很小,溶液呈酸性,有c(F-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)或c(F-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);②溶液呈中性:c(Na+)=c(F-)>c(OH-)=c(H+);③纯NaF溶液:c(Na+)>c(F-)>c(OH-)>c(H+);④NaOH明显过量,c(Na+)>c(OH-)>c(F-)>c(H+),故D项错误。
答案:B
2.(2022年北京理综,26,13分)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:4HCl+O22Cl2+2H2O
(1)已知:i.反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。
ii.

①H2O的电子式是　　　　　　　　　　　。 
②反应A的热化学方程式是　。 
③断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为　　　　kJ,H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)　　　　。 
(2)对于反应A,如图是4种投料比[n(HCl)∶n(O2),分别为1∶1、2∶1、4∶1、6∶1]下,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。

①曲线b对应的投料比是　　　　。 
②当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时,对应的反应温度与投料比的关系是 
　。 
③投料比为2∶1、温度为400 ℃时,平衡混合气中Cl2的物质的量分数是　　　　。 
解析:(1)①H2O分子是由共价键形成的极性分子,其电子式为。
②热化学方程式书写时要留意反应物和生成物的聚集状态,据计量系数确定ΔH,因反应条件为400 ℃,所以H2O为气态。4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)
ΔH=-115.6 kJ/mol。
③化学反应的实质是旧键断裂、新键生成,反应过程中能量的变化取决于断旧键时吸取的能量和成新键时放出能量的多少,设H—Cl键键能为x,H—O键键能为y,
4H—Cl+O—O2Cl—Cl+
ΔH=-115.6 kJ/mol
4x+498 kJ/mol=2×243 kJ/mol+4×y-115.6 kJ/mol
则:y-x= kJ/mol=31.9 kJ/mol,键能差约为32 kJ/mol,因y>x,所以H—O键键能比H—Cl键键能强。
(2)①对于反应4HCl+O22Cl2+2H2O,HCl与O2的投料比越大,HCl的转化率越低,所以对应a、b、c、d曲线的投料比分别为6∶1、4∶1、2∶1、1∶1。
②该反应为放热反应,温度越高HCl转化率越低,而投料比越大,转化率越小,所以,要达到相同的HCl平衡转化率,投料比越大对应的温度越高。
③据图像所给信息投料比2∶1为曲线c,400 ℃时转化率为80%,
　　　　 4HCl　 +　 　O2　　2Cl2　+　2H2O(g)
起始量: 2 mol 1 mol 0 0
转化量: 2 mol×80% 0.4 mol 0.8 mol 0.8 mol
平衡量: 0.4 mol 0.6 mol 0.8 mol 0.8 mol
则Cl2的物质的量分数为:×100%=30.8%。
答案:(1)①
②4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)
ΔH=-115.6 kJ/mol
③32　强
(2)①4∶1　②投料比越高,对应的反应温度越低
③30.8%
3.(2011年新课标全国理综,27,14分)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10 mol水消耗的能量是　　　　kJ; 
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为　; 
(3)在容积为2 L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变的状况下,考察温度对反应的影响,试验结果如图所示(注:T1、T2均大于300 ℃):

下列说法正确的是　　　　(填序号) 
①温度为T1时,从反应开头到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= mol·L-1·min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大
(4)在T1温度时,将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为　　　　; 
(5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为　 、 
正极的反应式为　 。 
抱负状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为
　　　　(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。 
解析:(1)由题意知H2(g)+ O2(g)H2O(l)
ΔH=-285.8 kJ·mol-1,所以分解10 mol水消耗能量285.8 kJ·mol-1×10 mol=2 858 kJ。
(2)由题意知:CO(g)+O2(g)CO2(g)
ΔH=-283.0 kJ·mol-1①
CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-726.5 kJ·mol-1②
②-①得:CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)
ΔH=-443.5 kJ·mol-1
(3)①v(CH3OH)=== mol·L-1·min-1。
②③由图知T2时曲线斜率大于T1时曲线斜率且先达平衡,故T2>T1,升温甲醇的产量下降,所以该反应为放热反应,则T1时的平衡常数比T2时大。
④T1到T2时平衡左移,增大。
综上正确的是③④。
(4)CO2(g)　+　3H2(g)　CH3OH(g)　+　H2O(g)
始: 1 mol 3 mol 0 0
转: α mol 3α mol α mol α mol
平: (1-α)mol (3-3α)mol α mol α mol
====1-。
(5)甲醇燃烧生成CO2和H2O,酸性条件下生成或消耗H+,不能毁灭OH-。负极:CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+,正极:O2+6H++6e-3H2O。
理论效率为电能与ΔH的比,所以为×100%=96.6%。
答案:(1)2 858
(2)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)
ΔH=-443.5 kJ·mol-1
(3)③④
(4)1-
(5)CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+　O2+6H++6e-3H2O　96.6%
4.(2010年北京理综,26,14分)某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以N和NH3·H2O的形式存在,该废水的处理流程如下:氨氮废水低浓度氨氮废水含HNO3废水达标废水
(1)过程Ⅰ:加NaOH溶液,调整pH至9后,升温至30 ℃,通空气将氨赶出并回收。
①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用:　 。 
②用化学平衡原理解释通空气的目的: 
　。 
(2)过程Ⅱ:在微生物作用的条件下,N经过两步反应被氧化成N。两步反应的能量变化示意图如下:

①第一步反应是　　　　反应(选填“放热”或“吸热”),推断依据是　 。 
②1 mol N(aq)全部氧化成N(aq)的热化学方程式是　 。 
(3)过程Ⅲ:确定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成N2。若该反应消耗32 g CH3OH转移6 mol电子,则参与反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是　　　　。 
解析:(1)加NaOH溶液使NH3·H2ON+OH-平衡逆向移动,有利于生成NH3·H2O,升温有利于NH3·H2ONH3+H2O的平衡向正反应方向移动,利于除氨。“通空气将氨赶出并回收”是将废水中的NH3让空气带走,利于平衡正向移动。
(2)①由图示可看出反应物的总能量大于生成物的总能量,所以是放热反应。
②依据盖斯定律可知,1 mol N(aq)被全部氧化成N(aq)的反应热ΔH=-273 kJ/mol+(-73 kJ/mol)
=-346 kJ/mol。
(3)32 g CH3OH是1 mol,失6 mol e-生成CO2,由得失电子守恒知,消耗HNO3: mol,所以两者之比为5∶6。
答案:(1)①N+OH-NH3·H2O
②废水中的NH3被空气带走,使NH3·H2ONH3+H2O的平衡向正反应方向移动,利于除氨
(2)①放热　ΔH=-273 kJ/mol<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量)
②N(aq)+2O2(g)2H+(aq)+N(aq)+H2O(l)　ΔH=-346 kJ/mol
(3)5∶6
盖斯定律及焓变的计算

1.(2021年新课标全国理综Ⅱ,12,6分)在1 200 ℃时,自然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+O2(g)SO2(g)+H2O(g)　ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)S2(g)+2H2O(g)　ΔH2
H2S(g)+O2(g)S(g)+H2O(g)　ΔH3
2S(g)S2(g)　ΔH4
则ΔH4的正确表达式为(　　)
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
解析:按题干挨次给4个热化学方程式编号,依据盖斯定律,④=×①+×②-2×③,
即ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。
答案:A
2.(2021年福建理综,11,6分)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下:
mCeO2(m-x)CeO2·xCe+xO2
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO
下列说法不正确的是(　　)
A.该过程中CeO2没有消耗

B.该过程实现了太阳能向化学能的转化
C.右图中ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH--2e-C+2H2O
解析:由①、②两个反应过程可知,CeO2没有消耗,因此A项正确;由题中信息可知该过程实现了太阳能向化学能的转化,B项正确;依据盖斯定律可知,ΔH1=-(ΔH2+ΔH3),C项错误;书写电池电极反应式时,要留意电解质溶液的影响,在碱性条件下生成的CO2会与OH-反应生成C,D项正确。
答案:C
3.(2021年海南化学,5,2分)已知下列反应的热化学方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH2
C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为(　　)
A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1 B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3
C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1 D.ΔH1-5ΔH2-12ΔH3
解析:给题中方程式依次编号为①、②、③、④,观看④与①、②、③方程式的系数关系知,则需①×2,②×5,③×12,然后依据盖斯定律,②×5+③×12-①×2即得热化学方程式④,故ΔH=12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1,则A正确。
答案:A
4.(2021年重庆理综,6,6分)已知:P4(g)+6Cl2(g)4PCl3(g)　ΔH=a kJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)4PCl5(g)　ΔH=b kJ·mol-1,P4具有正四周体结构,PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol-1,PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol-1。下列叙述正确的是(　　)
A.P—P键的键能大于P—Cl键的键能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(s)的反应热ΔH
C.Cl—Cl键的键能为(b-a+5.6c)/4 kJ·mol-1
D.P—P键的键能为(5a-3b+12c)/8 kJ·mol-1
解析:选项A,由于P—P键的键长大于P—Cl键的键长,键长越短键能越大,故P—P键的键能小于P—Cl键的键能,A错误;选项B,由于不知道PCl5(g)PCl5(s)的反应热ΔH,所以不能求得Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(s)的反应热ΔH,B错误;选项C,设Cl—Cl键的键能为x,将题中已知的两个式子按挨次依次编号为①、②,将②-①可得4Cl2(g)+4PCl3(g)4PCl5(g)　ΔH=(b-a)kJ·mol-1,由于化学反应中断键吸热、成键放热,可得4x+4×3×1.2c kJ·mol-1-4×5×c kJ·mol-1=(b-a)kJ·mol-1,解得x= kJ·mol-1,C正确;D项,设P—P键的键能为y,将①×5-②×3可得:2P4(g)+12PCl5(g)20PCl3(g)　ΔH=(5a-3b)kJ·mol-1,依据盖斯定律,可得2×6y+12×5×c kJ·mol-1-20×3×12c kJ·mol-1=(5a-3b)kJ·mol-1,解得y= kJ·mol-1,故D错误。
答案:C
5.(2011年浙江理综,12,6分)下列说法不正确的是(　　)
A.已知冰的熔化热为6.0 kJ·mol-1,冰中氢键键能为20 kJ·mol-1。假设每摩尔冰中有2 mol氢键,且熔化热完全用于打破冰的氢键,则最多只能破坏冰中15%的氢键
B.已知确定温度下,醋酸溶液的物质的量浓度为c,电离度为α,Ka=。若加入少量CH3COONa固体,则电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+向左移动,α减小,Ka变小
C.试验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为-3 916 kJ·mol-1、-3 747 kJ·mol-1和-3 265 kJ·mol-1,可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键
D.已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g)
ΔH=489.0 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
则4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)
ΔH=-1 641.0 kJ·mol-1
解析:×100%=15%,A项正确;电离常数Ka只与温度有关,加CH3COONa平衡向左移动,但平衡常数不变,B项错误;环己烯比环己烷多一个碳碳双键,燃烧热大了169 kJ·mol-1,假如苯分子中有三个碳碳双键,则其燃烧热会比环己烷大169 kJ·mol-1×3=507 kJ·mol-1,而实际大了3 916 kJ·mol-1-3 265 kJ·mol-1
=651 kJ·mol-1,故苯分子中不含独立的碳碳双键,C项正确;将D项中热化学方程式按挨次依次编号为①、②、③、④,则③×6-①×2-②×6,可得目标方程式④正确,则D项正确。
答案:B
6.(2010年广东理综,9,4分)在298 K、100 kPa时,已知:
2H2O(g)O2(g)+2H2(g)　ΔH1
Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)　ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
解析:本题属于盖斯定律的应用,观看第三个化学方程式的反应物与生成物,可通过前两个化学方程式转化得到。给三个化学方程式依次编号为①、②、③,③=①+2×②,则有ΔH3=ΔH1+2ΔH2。
答案:A
7.(2010年新课标全国理综,11,6分)已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-55.6 kJ·mol-1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于(　　)
A.-67.7 kJ·mol-1 B.-43.5 kJ·mol-1
C.+43.5 kJ·mol-1 D.+67.7 kJ·mol-1
解析:反应过程可表示为

利用盖斯定律
ΔH=ΔH1-ΔH2
=-12.1 kJ·mol-1-(-55.6 kJ·mol-1)
=+43.5 kJ·mol-1。
答案:C
8.(2010年重庆理综,12,6分)已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ/mol,蒸发1 mol Br2(l)需要吸取的能量为30 kJ,其他相关数据如下表:

H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂
时需要吸取的能量/kJ
436
a
369
则表中a为(　　)
A.404 B.260 C.230 D.200
解析:依据题意,结合盖斯定律有:H2(g)+Br2(g)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ/mol-30 kJ/mol=-102 kJ/mol,
而化学反应的反应热ΔH等于破坏反应物化学键所吸取的能量-形成生成物化学键所放出的能量,即
ΔH=436 kJ/mol+a kJ/mol-2×369 kJ/mol,即-102 kJ/mol=436 kJ/mol+a kJ/mol-738 kJ/mol,a=200。
答案:D
9.(2009年全国理综Ⅱ,11,6分)已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890 kJ·mol-1
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若试验测得反应放热3 695 kJ,则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　)
A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3
解析:设H2与CH4的物质的量分别是x和y,则有

解得
即混合气体中H2与CH4物质的量之比是1∶3。
答案:B
10.(2009年海南化学,12,3分)已知:Fe2O3(s)+C(s)CO2(g)+2Fe(s)　ΔH=+234.1 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
则2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)的ΔH是(　　)
A.-824.4 kJ·mol-1 B.-627.6 kJ·mol-1
C.-744.7 kJ·mol-1 D.-169.4 kJ·mol-1
解析:把已知两个方程式变换为:
①2Fe(s)+CO2(g)Fe2O3(s)+C(s)
ΔH=-234.1 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)CO2(g)
ΔH=-590.25 kJ·mol-1
①+②得:
2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s),
ΔH=-234.1 kJ·mol-1+(-590.25 kJ·mol-1)
=-824.4 kJ·mol-1。
答案:A
11.(2021年广东理综,31,16分)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟争辩。
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+O3(g)IO-(aq)+O2(g)　ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq)　ΔH2
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)　ΔH3
总反应的化学方程式为　, 
其反应热ΔH=　　　　　　　。 
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq) (aq),其平衡常数表达式为　　　　。 
(3) 为探究Fe2+对O3氧化I-反应的影响(反应体系如图1),某争辩小组测定两组试验中浓度和体系pH,结果见图2和下表。

编号
反应物
反应前pH
反应后pH
第1组
O3+I-
5.2
11.0
第2组
O3+I-+Fe2+
5.2
4.1
①第1组试验中,导致反应后pH上升的缘由是  　。 
②图1中的A为　　　　。由Fe3+生成A的过程能显著提高I-的转化率,缘由是　 。 
③第2组试验进行18 s后,浓度下降。导致下降的直接缘由有(双选)　　　　。 
A.c(H+)减小 B.c(I-)减小
C.I2(g)不断生成 D.c(Fe3+)增加
(4)据图2,计算3～18 s内第2组试验中生成的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
解析:(1)依据盖斯定律,由①+②+③可得:
2I-(aq)+2H+(aq)+O3(g)O2(g)+I2(aq)+H2O(l)　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)依据平衡常数定义及反应式,可知该反应的平衡常数为:K=。
(3)①由总反应方程式知,反应过程中H+被消耗,因此有pH上升。
②Fe3+具有氧化性,能氧化I-,因此A为Fe2+,I-的转化率也因此提高。
③对于可逆反应:I2(aq)+I-(aq) (aq),削减反应物的量,平衡左移的浓度会下降,而B、D两项符合条件。
(4)Δt=(18-3)s=15 s,
Δc=(11.8-3.5)×10-3 mol·L-1=8.3×10-3 mol·L-1,
则v()==
≈5.5×10-4 mol·(L·s)-1。
答案:(1)O3(g)+2I-(aq)+2H+(aq)O2(g)+I2(aq)+H2O(l)　ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)K=
(3)①H+被消耗,其浓度降低　②Fe2+　Fe3+氧化I-生成I2,使I-的转化率显著提高　③BD
(4)反应时间:18 s-3 s=15 s,浓度变化:11.8×-3.5×10-3 mol·L-1=8.3×,v()=≈5.5×10-4 mol·(L·s)-1

化学反应中能量变化的概念及计算
1.(2022广州六校高三联考改编)关于如图所示,下列说法不正确的是(　　)

A.ΔE1是该反应的活化能
B.ΔE2是HCl(g)键能的两倍
C.该反应的热化学方程式为:
H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH=-183 kJ/mol
D.该反应是一个吸热反应
解析:ΔE1是该反应的活化能,也是H2(g)和Cl2(g)的键能之和,A正确;ΔE2是HCl(g)键能的两倍,B正确;
ΔE1-ΔE2就是该反应的反应热,C正确;ΔE2大于ΔE1,该反应为放热反应,D错误。
答案:D
2.(2021玉溪一中改编)下列表述中正确的是(　　)
A.已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ/mol,则氢气的燃烧热为241.8 kJ
B.由C(石墨,s)C(金刚石,s)　ΔH=+11.9 kJ·mol-1可知,金刚石比石墨稳定
C.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件的ΔH不同
D.任何一个化学变化都伴随着能量的变化
解析:燃烧热的定义是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的热效应,产物水应为液态且燃烧热的单位是kJ·mol-1,故A项错误;依据石墨到金刚石吸热知,石墨的能量低,能量越低越稳定,石墨比金刚石稳定,B项错误;ΔH=生成物总焓-反应物总焓,知ΔH与反应条件无关,C项错误;任何一个化学反应生成物总焓不等于反应物总焓,总有能量变化,故D项正确。
答案:D
3.(2021山东济宁检测)下列说法中正确的是(　　)
A.熵减的吸热反应可能是自发反应
B.需要加热的化学反应,生成物的总能量确定高于反应物的总能量
C.使用催化剂既不会转变反应的限度又不会转变反应的焓变
D.已知2C(s)+2O2(g)2CO2(g)　ΔH1;
2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2,则ΔH1>ΔH2
解析:化学反应自发地向熵增大的方向进行,故A错误;B项,反应条件与反应的热效应无关,错;D项焓变是负值,所以ΔH1<ΔH2,故错误。
答案:C
热化学方程式的书写及正误推断
4.(2022东莞摸底)25 ℃、101 kPa 下:
①2Na(s)+O2(g)Na2O(s)　ΔH1=-414 kJ/mol;
②2Na(s)+O2(g)Na2O2(s)　ΔH2=-511 kJ/mol。
下列说法正确的是(　　)
A.反应①和②的产物都只含离子键
B.反应①和②中,反应物的总能量都比生成物总能量低
C.由上述反应可知Na的燃烧热ΔH为-414 kJ/mol
D.25 ℃、101 kPa 下,Na2O2(s)+2Na(s)2Na2O(s)　ΔH=-317 kJ/mol
解析:反应②的产物Na2O2中除含离子键外,还含有共价键,A错误;由于反应放热,反应①和②中,反应物的总能量都比生成物总能量高,B错误;Na的燃烧热应为1 mol Na完全燃烧生成Na2O(s)所放出的热量,其ΔH为-207 kJ/mol,C错误;由反应①×2-②即可得到:Na2O2(s)+2Na(s)2Na2O(s)　ΔH=-317 kJ/mol,D正确。
答案:D
5.(2021黑龙江双鸭山一中模拟)已知甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ·g-1。下列热化学方程式中不正确的是(　　)
A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH =-890 kJ/mol
B.CH4(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)
ΔH=-445 kJ/mol
C.CO2(g)+H2O(l)CH4(g)+O2(g)
ΔH=+445 kJ/mol
D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-55.625 kJ/mol
解析:题目中给出的数据意义是:燃烧1 g的甲烷放出55.625 kJ的热量,应当换算成燃烧1 mol甲烷放出的热量为890 kJ。热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ/mol,其他系数与热量相对应的方程式均正确。答案选D。
答案:D
6.(2021四川巴中三中模拟)下列热化学方程式中,正确的是(　　)
A.甲烷的燃烧热ΔH为-890.3 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.含20.0 g的NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ 的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.4 kJ·mol-1

C.上图是298 K、101 Pa时CO和H2合成CH3OH(g)的反应过程中能量变化的曲线图,则该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=+91 kJ·mol-1
D.已知:2Zn(s)+O2(g)2ZnO(s)
ΔH=-701.0 kJ/mol
2Hg(l)+O2(g)2HgO(s)　ΔH=-181.6 kJ/mol
则Zn(s)+HgO(s)ZnO(s)+Hg(l)
ΔH=-259.7 kJ·mol-1
解析:燃烧热是在确定条件下,1 mol可燃物完全