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专题检测卷(五)
第2讲 化学能与热能
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分)
1.(2013•东北三省联考)某反应由两步反应A B C构成，它的反应能量曲线如右图(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.整个反应的ΔH=E1-E2
2.1 g氢气在氧气中完全燃烧生成气态水，放出热量120.9 kJ，则（ ）
A.1 mol H2和0.5 mol O2断键吸收的能量大于1 mol H2O(g)断键吸收的能量
B.氢气的燃烧热为241.8 kJ•mol-1
C.1 mol H2O(l)的能量大于1 mol H2O(g)的能量
D.2 mol H2和1 mol O2的能量总和大于2 mol H2O(g)的能量
3.(2012•江苏高考)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.催化剂能改变该反应的焓变
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
4.(2013•南平期末)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)，可实现氯的循环利用。已知4 mol HCl被氧化可放出115.6 kJ的热量。下列说法正确的是（ ）
A.该反应的热化学方程式是4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O
ΔH=-115.6 kJ•mol-1
B.将36.5 g HCl(g)和8 g O2(g)充入一密闭容器中发生反应，反应放热28.9 kJ
C.加入催化剂，该化学反应的反应热改变
D.在温度、体积一定的条件下，通入4 mol HCl和1 mol O2反应后放出的热量为Q1kJ，若通入8 mol HCl和2 mol O2反应后放出的热量为Q2kJ，则231.2>Q2>2Q1
5.根据碘与氢气反应的热化学方程式：
(ⅰ)I2(g)+H2(g) 2HI(g) ΔH=-9.48 kJ•mol-1
(ⅱ)I2(s)+H2(g) 2HI(g) ΔH=+26.48 kJ•mol-1
下列判断正确的是（ ）
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
6. (2013•三明联考)盖斯定律认为能量总是守恒的，不管化学反应过程是一步完成或分几步完成，整个过程的热效应是相同的。已知：
①H2O(g)====H2O(l) ΔH1=-Q1kJ•mol-1
②C2H5OH(g)====C2H5OH(l) ΔH2=-Q2kJ•mol-1
③C2H5OH(g)+3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=- Q3kJ•mol-1
若使23 g液态无水酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(单位：kJ)（ ）
A.Q1+ Q2+ Q3 B.1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3
C.0.5Q1-1.5Q2+0.5Q3 D.0.5(Q1+Q2+Q3)
7.(2012•天津高考)已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-197 kJ•mol-1，向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙)
1 mol SO2和0.5 mol O2；(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是（ ）
A.容器内压强p：p甲=p丙>2p乙
B.SO3的质量m：m甲=m丙>2m乙
C.c(SO2)与c(O2)之比k：k甲=k丙>k乙
D.反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲=Q丙>2Q乙
二、非选择题(本题包括4小题，共58分)
8.(12分)(2012•海南高考)氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用。回答下列问题：
（1）氮元素原子的L层电子数为______；
（2）NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4)，该反应的化学方程式为_________；
（3）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知：①N2(g)+2O2(g)====N2O4(l) ΔH1=-19.5 kJ•mol-1
②N2H4(l)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534.2 kJ•mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式____________；
（4）肼——空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为___
______________________________。
9.(18分)(2013•泉州一模)Ⅰ.图甲是一定的温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式(ΔH的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)：_____________。
Ⅱ.（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应，
已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ•mol-1，
2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ•mol-1，
则2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH=____________；
（2）饮用水中的N 主要来自于N 。已知在微生物的作用下，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图乙：
1 mol N 全部被氧化成N 的热化学方程式为___________________________。
10.(14分)研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义。
（1）处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。已知：
①CO(g)+ O2(g)====CO2(g) ΔH=-283.0 kJ•mol-1
②S(s)+ O2(g)==== SO2(g) ΔH=-296.0 kJ•mol-1
此反应的热化学方程式是_________________________。
（2）氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。
已知：①CO(g)+NO2(g)====NO(g)+CO2(g) ΔH=-akJ•mol-1(a>0)
②2CO(g)+2NO(g)= ===N2(g)+ 2CO2(g) ΔH=-bkJ•mol-1(b>0)
若用标准状况下3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的物质的量为________mol，放出的热量为________kJ(用含有a和b的代数式表示)。
（3）用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：
①CH4(g)+4NO2(g)====4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ•mol-1①
②CH4(g)+4NO(g)====2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=？②
若1 mol CH4还原NO2至N2整个过程中放出的热量为867 kJ，则ΔH2=________。
11.(14分)A～G是中学化学常见物质，A、D为单质，G是含A元素的酸性气体。已知：
A(s)+B(g)====C(g)+D(g) ΔH=+131.4 kJ•mol-1，
某同学实验测知，4 g A发生上述反应吸收43.8 kJ的热量。
（1）写出A元素的名称________。
（2）另外知：A(s)+O2(g)====G(g) ΔH=-393.6 kJ•mol-1
C(g)+ O2(g)====G(g) ΔH=-283 kJ•mol-1
D(g)+ O2(g)====B(g) ΔH=-242 kJ•mol-1
由此判断“因为283 kJ•mol-1+242 kJ•mol-1>393.6 kJ•mol-1，所以A燃烧时加少量B可以放出更多的热量”这种说法是否正确？___________，理由是___
____________________________________________________。
（3）写出A+O2→C的热化学方程式：_______________________________。
答案解析
1.【解析】选B。由题干图像中物质A、B、C的能量相对大小可知，A B是吸热反应，B C是放热反应，A错误；三种物质中C的能量最低，故化合物C最稳定，B正确；催化剂改变反应途径和活化能大小，但不能改变焓变，C错误；整个反应的ΔH=E1+E3-E2-E4，D错误。
2.【解析】选D。该反应是放热反应，说明反应物断裂旧键吸收的能量小于形成生成物新键放出的能量，故A项不正确；H2的燃烧热是指1 mol H2燃烧生成液态水时放出的热，故B项不正确；1 mol H2O(l)的能量小于1 mol H2O(g)的能量，故C项不正确；反应物的能量高于生成物的能量时，反应放热，故D项正确。
3.【解析】选C。A项，该反应生成物能量比反应物能量高，该反应为吸热反应，A项错误；B项，焓变是反应的热效应，催化剂不能改变反应的热效应，B项错误；C项，对照图中有无催化剂的两种情况，有催化剂活化能较低，催化剂能降低反应的活化能，C项正确；D项，E1大于E2，正反应的活化能大，D项错误。
4.【解析】选D。由4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，可知该反应的反应热ΔH=-115.6 kJ•mol-1，未标H2O的状态，A错误；该反应是可逆反应，不能完全转化成Cl2(g)和H2O(g)，故反应放热小于28.9 kJ，B错误；加入催化剂，反应的反应热不变，C错误；通入4 mol HCl和1 mol O2完全反应时放出的热量为115.6 kJ，但该反应是可逆反应，该条件下放出的热量小于115.6 kJ；故8 mol HCl和2 mol O2在该条件下放出的热量小于231.2 kJ，两情况对比由于体积相同，8 mol HCl和2 mol O2相当于对于4 mol HCl和1 mol O2先等效再加压，平衡右移，放出热量更多，故有231.2>Q2>2Q1，故D正确。
5.【解析】选D。反应是可逆反应，反应物不能完全转化；利用盖斯定律可得出1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ；同一种物质的能量在相同条件下，能量一样多。同样利用盖斯定律可得出选项D正确。
6.【解析】选B。由题意可知，液态乙醇完全燃烧恢复到室温时反应为
C2H5OH(l)+ 3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(l)
根据盖斯定律，由③-②+①×3得到该反应方程式，即ΔH=(-Q3+Q2-3Q1)kJ•mol-1
=-(3Q1- Q2+ Q3)kJ•mol-1
则23 g(0.5 mol)液态无水酒精完全燃烧，放出的热量为0.5×(3Q1- Q2+ Q3)kJ=(1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3)kJ。
7.【解析】选B。由给的数据利用归一法可知甲和丙是等效平衡。A项，如果平衡不移动，p甲=p丙=2p乙，但乙加入的物质的量是甲、丙的一半，恒容下相当于减压，平衡左移，压强变大，所以应该是p甲=p丙<2p乙；同理，平衡左移，三氧化硫的量减少，所以B正确；加入的量均为2∶1，反应的量为2∶1，三者剩余的量也一定相等，为2∶1，所以C错误；因为甲和丙是在不同的方向建立起的等效平衡，若转化率均为50%时，反应热的数值应相等，但该反应的转化率不一定是50%，所以Q甲和Q丙不一定相等，故D项错。
8.【解析】（2）由 H3→ H4可知NH3作还原剂，则NaClO为氧化剂，氯元素化合价由+1价应变为-1价，即产物中还应有NaCl。根据元素守恒，产物中还应有H2O生成。
（3）方程式可由②×2-①得到，所以ΔH=2ΔH2-ΔH1；（4）负极反应应该是还原剂失电子的反应，但要注意碱性条件。
答案：（1）5
（2）2NH3+NaClO====N2H4+NaCl+H2O
（3）2N2H4(l)+N2O4(l)====3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 048.9 kJ•mol-1
（4）N2H4+4OH--4e-====4H2O+N2↑
9.【解析】Ⅰ.注意图甲是表示生成1 mol NH3过程中能量变化且该反应是放热反应；Ⅱ.（1）前式×2-后式×3即得；（2）首先写出N (aq)+2O2(g)====N (aq)+2H+(aq)+H2O(l)，然后依据图像写出①N (aq)+ O2(g)====N (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH1=-273 kJ•mol-1、②N (aq)+ O2(g)====N (aq) ΔH2=-73 kJ•mol-1，则ΔH由①+②即得。
答案：Ⅰ.N2(g)+3H2(g)====2NH3(g) ΔH=2(Q1-Q2)kJ•mol-1
Ⅱ.（1）1 530 kJ•mol-1
（2）N (aq)+2O2(g)====N (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-346 kJ•mol-1
10.【解析】（1）由题意可知：CO、SO2反应生成CO2和单质S，根据盖斯定律，①×2-②得：
2CO(g)+SO2(g)====S(s)+2CO2(g) ΔH1=-270 kJ•mol-1
（2）由①、②两方程式可知：CO的氧化产物均为CO2，碳元素的化合价从+2价升至+4价，3.36 L CO即0.15 mol，根据电子得失守恒：电子转移的物质的量为0.3 mol。
根据盖斯定律：①×2+②得：
4CO(g)+2NO2(g)====N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b)kJ•mol-1
则放出的热量为0.15(2a+ b)/4 kJ=3(2a+b)/80 kJ
（3）根据盖斯定律①+②可得：
2CH4(g)+4NO2(g)====2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=(ΔH1+ΔH2)
则(ΔH1+ΔH2)/2=-867 kJ•mol-1，解之得
ΔH2= -1 160 kJ•mol-1。
答案：（1）2CO(g)+SO2(g)====S(s)+2CO2(g)
ΔH1=-270 kJ•mol-1
（2）0.3 3(2a+b)/80 （3）-1 160 kJ•mol-1
11.【解析】（1）由A(s)+B(g)====C(g)+D(g) ΔH=+131.4 kJ•mol-1，
知n(A)=43.8 kJ/131.4 kJ•mol-1≈0.33 mol。
M(A)=4 g/0.33 mol≈12 g•mol-1，故A为碳，B为H2O，C为CO，D为H2，G为CO2，E为浓硫酸或浓硝酸。
（2）可把3个热化学方程式具体写为：
C(s)+O2(g)====CO2(g) ΔH=-393.6 kJ•mol-1
CO(g)+ O2(g)====CO2(g) ΔH=-283 kJ•mol-1
H2(g)+ O2(g)====H2O(g) ΔH=-242 kJ•mol-1
两种途径反应热分别为：-283 kJ•mol-1-242 kJ•mol-1+131.4 kJ•mol-1=
-393.6 kJ•mol-1和-393.6 kJ•mol-1，可见是相等的。
（3）将C(s)+O2(g)====CO2(g) ΔH=-393.6 kJ•mol-1和
CO(g)+ O2(g)====CO2(g) ΔH=-283 kJ•mol-1两式相减即得C+ O2====CO的热化学方程式。
答案：（1）碳
（2）不正确 1 mol A与O2直接燃烧放出的热量为393.6 kJ，而1 mol A先与B反应生成C和D，C和D再与O2反应，共放热量-131.4 kJ+283 kJ+242 kJ=
393.6 kJ，两者相同
（3）C(s)+1/2O2(g)====CO(g) ΔH=-110.6 kJ•mol-1