2020-2021学年第二单元 化学反应中的热第2课时导学案

这是一份2020-2021学年第二单元 化学反应中的热第2课时导学案，共1页。

第2课时　化学反应中能量变化的原因　燃料的选择和氢能
的利用
[核心素养发展目标]　1.能用化学键解释某些吸热反应和放热反应，能进行一些简单的能量变化计算。2.理解化学反应中能量的变化取决于反应物与生成物的总能量的相对大小。3.认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。
一、化学反应中能量变化的原因
1．化学反应中能量变化与化学键的关系
(1)化学反应过程

(2)化学反应中能量变化的原因

2．化学反应中能量的决定因素(宏观辨识)
图示


能量相
对大小
反应物的总能量大于生成物的总能量
反应物的总能量小于生成物的总能量

(1)化学反应的两大基本特征：物质种类发生变化和能量发生变化。
(2)化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的本质原因。

乙醇汽油是乙醇和普通汽油按一定比例混合配成的新型替代能源。
(1)已知乙醇的结构式为，1 mol乙醇含有共价键的物质的量是多少？
提示　1 mol乙醇含有1 mol C—C键、5 mol C—H键、1 mol C—O键、1 mol O—H键，共8 mol。
(2)已知断开或生成1 mol化学键的数据如下：
化学键
C—C
C—H
O==O
H—O
C—O
C==O
键能/
(kJ·mol－1)
348
413
498
463
351
745

则1 mol乙醇与O2完全燃烧生成CO2和H2O(g)放出的能量是多少？写出计算过程。
提示　C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)，则断键吸收的能量为1 mol×348 kJ·mol－1＋5 mol×413 kJ·mol－1＋1 mol×351 kJ·mol－1＋1 mol×463 kJ·mol－1＋3 mol×498 kJ·mol－1＝4 721 kJ，生成化学键放出的能量为2 mol×2×745 kJ·mol－1＋3 mol×2×463 kJ·mol－1＝5 758 kJ，整个过程放出的能量为5 758 kJ－4 721 kJ＝1 037 kJ。

1．正误判断
(1)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量，则反应放热(　　)
(2)相同条件下形成1 mol H—Cl键放出的能量与断开1 mol H—Cl键吸收的能量相等(　　)
(3)任何化学反应，都有物质变化，同时伴随着能量变化(　　)
(4)放热反应为“贮存”能量的过程，吸热反应为“释放”能量的过程(　　)
(5)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，即Fe的能量大于H2的能量(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×
2．已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示(E1、E2均为正值)，下列说法正确的是(　　)

A．该反应吸收的能量为(E1－E2)
B．该反应只有在加热条件下才能进行
C．A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
答案　A
解析　根据图示，该反应吸收的能量为(E1－E2)，故A正确；该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，反应为吸热反应，某些吸热反应不需要加热就能发生，如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体发生的吸热反应，故B错误；根据图像可知，A和B的总能量低于C和D的总能量，故C错误；根据图像可知，该反应是吸热反应，所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，故D错误。
3．磷元素有多种性质不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。在25 ℃、101 kPa下，31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量，根据以上事实回答下列问题：
(1)红磷转化为白磷属于________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，放出热量较多的是________(填“白磷”或“红磷”，下同)。
(3)31 g白磷与31 g红磷的能量较高的是________，二者更稳定的是________。
答案　(1)吸热　(2)白磷　(3)白磷　红磷

(1)键能：在标准状况下，将1 mol气体分子AB(g)解离为气体原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。
(2)物质所含能量越低，物质越稳定，键能越大，断裂其化学键所需能量越高，而形成其化学键所释放的能量也越多，反之亦然。
(3)对于可逆反应来说，若正反应是放热反应，则逆反应是吸热反应，反之亦然。
二、燃料燃烧释放的能量和氢燃料的应用前景
1．热值
燃料的热值是指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热量，单位是kJ·g－1。
2．提高燃料的使用效率
(1)当今世界上使用最多的能源：化石燃料即煤、石油、天然气。
(2)化石燃料的利用和存在的问题
①通常燃料燃烧放出的热量不可能全部转化为有用功，总有部分热量转化为废热排出或损耗掉。
②煤等化石燃料的燃烧常常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有毒有害物质的排放。
③有些煤中灰分含量大，水分多，热值较低。
(3)解决燃料燃烧存在的问题和研究方向
①节约现有能源。
②提高燃料的使用效率，减少对环境的污染，如把石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料。
③开发氢能、水能、太阳能、风能等更清洁、更高效的能源。
3．氢燃料的应用前景
(1)氢气是未来理想的绿色燃料
氢气的热值在普通燃料中是最高的，且氢气燃烧的产物只有水，不会产生对环境有害的污染物，是一种清洁燃料。
(2)制氢和储氢已成为全球瞩目的课题
①将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性的进展。
②氢气密度小，熔点低，难液化，贮存液氢的容器要求高。
③研制贮氢合金：科学家正致力于研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等)，这将为解决氢气贮存问题开辟新的方向。贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物，加热时又可释放出氢气。
(3)氢燃料的应用前景
①发射人造卫星和运载火箭常用液氢作燃料。
②氢燃料混合动力有轨电车。
③氢燃料电池。

2020年9月，我国在第75届联合国大会上宣布：我国力争在2030年前实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”。化学在致力“碳达峰，碳中和”方面发挥着巨大作用。
(1)下列措施不利于实现上述目标的是________(填字母，下同)。
A．开发清洁能源 B．工厂节能减排
C．研究碳循环利用 D．多开私家车出行
提示　D
(2)所谓“碳中和”，通俗地说，日常活动可能制造的CO2排放量，通过植树、节能减排等方法来中和抵消，即CO2净排放量降为零。下列措施能促进“碳中和”的是________。
A．将秸秆焚烧
B．大力使用可燃冰
C．将煤转化为CH3OH
D．将CO2生产为可降解的聚碳酸酯
提示　D
(3)“开源节流”是应对能源危机的重要举措，下列做法有助于能源“开源节流”的是________。
a．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b．大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料
d．减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生
提示　acd



1．正误判断
(1)氢气的热值较高，是目前主要的能源(　　)
(2)煤经气化转化为煤气是物理变化(　　)
(3)我国目前使用燃料效率不高，而且引起的污染大(　　)
(4)利用太阳光催化分解水制氢是一种理想的制氢手段(　　)
(5)将太阳能转化为热能是目前太阳能应用最广泛的形式(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
2．下列有关能量的说法不正确的是(　　)
A．化石能源物质内部贮存着大量的能量
B．植物的光合作用将太阳能转化为化学能
C．由石墨制金刚石是吸热反应，故石墨的能量比金刚石的能量低
D．燃料燃烧时只是将化学能转化为热能
答案　D
3．已知下列几种燃料的热值：
物质
煤炭
天然气
氢气
乙醇
热值/(kJ·g－1)
约33
约56
143
30

其热化学方程式分别为
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－396 kJ·mol－1
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－896 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1
④C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 380 kJ·mol－1
(1)完全燃烧相等物质的量的上述物质，放出热量的大小顺序是________________________。
(2)完全燃烧等质量的上述物质，放出热量的大小顺序是________________________。
答案　(1)④>②>①>③　(2)③>②>①>④



1．(2020·山东泰安高一期末)已知2H→H2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．2H→H2过程中形成的化学键是共价键
B．相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低
C．2H→H2过程中形成1 mol新化学键放出437.6 kJ的能量
D．1 mol H2离解成2 mol H要放出437.6 kJ热量
答案　D
解析　A对，H2分子中含有共价键，故2H→H2过程中形成共价键；B对，由图可知，氢原子变成H2放出能量，则相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低；C对，由图可知，2H→H2过程中，形成1 mol H—H键要放出437.6 kJ能量；D错，1 mol H2离解成2 mol 氢原子，要断裂H—H键，故要吸收437.6 kJ能量。
2．(2020·四川遂宁高一期末)如图是某化学反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是(　　)

A．该反应为吸热反应
B．该图可以表示Zn与HCl溶液反应的能量变化
C．该反应先发生物质变化后发生能量变化
D．断开反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量
答案　B
解析　A错，由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应；B对，Zn和HCl溶液反应生成ZnCl2和H2，是放热反应，符合图示能量变化；C错，化学反应过程中，物质变化和能量变化同时发生；D错，该反应是放热反应，断开反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量。
3．(2020·怀化市高一期末)100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．石墨比金刚石更稳定
B．金刚石比石墨更稳定
C．石墨转化为金刚石的反应为放热反应
D．破坏1 mol石墨化学键所吸收的能量小于形成1 mol金刚石化学键所放出的能量
答案　A
解析　由图可知，石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨的能量低，更稳定，选项A正确、选项B错误；由图可知，石墨转化为金刚石要吸收能量，反应为吸热反应，选项C错误；由图可知，该反应为吸热反应，故破坏1 mol石墨化学键所吸收的能量大于形成1 mol金刚石化学键所放出的能量，选项D错误。
4．(2021·成都高一期末)2021年4月22日，国家主席习近平在领导人气候峰会上正式宣布：我国坚持走生态优先，绿色低碳的发展道路，力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。下列有关碳排放的说法错误的是(　　)
A．通过煤的气化和液化，可以从根本上杜绝碳排放
B．积极开发太阳能、风能、水能等清洁能源，减少对化石燃料的依赖
C．改变经济结构，逐步淘汰高能耗、高污染产业
D．践行低碳生活、绿色出行
答案　A
解析　通过煤的气化和液化，只是将煤转化为气体或液体燃料，燃烧仍然会产生二氧化碳，不能杜绝二氧化碳的排放，A错误。
5．矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，世界矿物能源消耗的主要品种仍然以煤、石油、天然气为主。
(1)试以上述燃料各自的主要成分C、CnH2n＋2、CH4为代表，写出它们燃烧过程的化学方程式：______________、____________________________________、__________________________。试比较，当三者质量相同时，对环境造成的不利影响最小的燃料是________。
(2)煤、石油、天然气又称为化石燃料，它们贮存的能量来自绿色植物吸收的太阳能，绿色植物通过光合作用把太阳能转化成________能，光合作用的总反应式为_____________________
_______________________________________________________________________________。
(3)光合作用释放的氧气来自于参加反应的哪种物质？____________________。
答案　(1)C＋O2CO2　2CnH2n＋2＋(3n＋1)O22nCO2＋2(n＋1)H2O　CH4＋2O2CO2＋2H2O　甲烷　(2)化学　6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2
(3)水
解析　(1)相同质量的C、CnH2n＋2、CH4，含碳量越高，生成CO或CO2的量相对来说越多，对环境的不利影响越大，对环境造成不利影响最小的是甲烷。(2)绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，光合作用的总反应式为6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2。(3)光合作用释放的氧气来自参加反应的水。


题组一　能量变化的决定因素
1．下列反应一定属于放热反应的是(　　)
A．八水合氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应
B．反应物能量比生成物能量低的反应
C．化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应
D．不需要加热就能发生的反应
答案　C
解析　八水合氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应，故A错误；生成物的总能量比反应物的总能量大的反应为吸热反应，故B错误；化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应为放热反应，故C正确；不需要加热就能发生的反应可能为吸热反应，也可能为放热反应，故D错误。
2.下列化学反应过程中的能量变化符合下图所示的是(　　)

A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
B．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
C．CH4＋2O2CO2＋2H2O
D．Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O
答案　D
解析　酸碱中和反应是放热反应，故A错误；金属与酸的反应为放热反应，故B错误；物质的燃烧反应是放热反应，故C错误；Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O为铵盐与碱的反应，属于吸热反应，故D正确。
3．已知化学反应2C(s)＋O2(g)2CO(g)、2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)都是放热反应。据此判断，下列说法不正确的是(其他条件相同)(　　)
A．12 g C所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量
B．56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
C．12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量
D．将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
答案　A
解析　放出热量的化学反应，反应物的总能量一定高于生成物的总能量。C和CO的燃烧反应都是放热反应，所以C＋O2CO2必然是放热反应，B、C两项正确；12 g C并不代表反应物的全部，O2也是反应物，A项不正确；由于CCO放热、COCO2放热，所以CCO2比CCO放出的热量要多，D项正确。
4．如图表示化学反应过程中的能量变化，据图判断下列说法中合理的是(　　)

A．500 mL 2.0 mol·L－1 HCl溶液和500 mL 2.0 mol·L－1 NaOH溶液的反应符合图(a)，且放出的热量为ΔE1
B．500 mL 2.0 mol·L－1 H2SO4溶液和500 mL 2.0 mol·L－1 Ba(OH)2溶液的反应符合图(b)，且吸收的热量为ΔE2
C．发生图(a)能量变化的任何反应，一定不需要加热即可发生
D．CaO、浓硫酸分别溶于水时的能量变化均符合图(a)
答案　A
解析　图(a)表示放热反应，选项A是放热反应，A项正确；图(b)表示吸热反应，选项B是放热反应，B项错误；一些放热反应需加热才能发生，C项错误；浓硫酸溶于水虽然会放出热量，但不属于化学反应，D项错误。
5．下列说法正确的是(　　)
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．生成物全部化学键形成时所释放的能量大于反应物全部化学键断裂所吸收的能量时，反应为吸热反应
C．生成物的总能量大于反应物的总能量时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
答案　C

题组二　化学反应中能量变化的实质
6．化学家证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

下列关于合成氨反应的叙述不正确的是(　　)
A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂
C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量
D．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成
答案　D
解析　由图可知，每3个氢气分子和1个氮气分子断键得到原子，然后氢原子和氮原子生成2个氨分子，A项正确；催化剂能改变化学反应的速率，合成氨的反应在催化剂作用下，反应速率加快，意味着反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成变得更容易，B项正确；化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成则放出能量，从图中可看出②为化学键断裂过程，③为新的化学键形成过程，C项正确。
7．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图表示N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法正确的是(　　)

A．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ
B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
C．通常情况下，N2(g)和 O2(g)混合能直接生成NO
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
答案　B
解析　反应热就是断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键所放出的能量的差值，所以该反应的反应热是946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×632 kJ·mol－1＝180 kJ·mol－1，所以该反应是吸热反应，选项A不正确、选项B正确；氮气和氧气反应需要在高温或放电条件下才能发生，选项C不正确；NO不是酸性氧化物，和氢氧化钠溶液不反应，选项D不正确。
8．氢气可以在氧气中燃烧。在该反应中：断裂1 molH—H键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 molO==O键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 molH—O键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中，正确的是(　　)
A．2Q1＋Q22Q3
C．2Q1＋Q2<4Q3 D．2Q1＋Q2<2Q3
答案　C
解析　H2在O2中燃烧放热，则断裂化学键吸收的总能量比形成化学键放出的总能量小，由于反应的化学方程式为2H2＋O22H2O，则断键吸收的能量为2Q1＋Q2，形成化学键放出的能量为4Q3，则能量关系为2Q1＋Q2<4Q3。
题组三　能源与热值
9．太阳能是理想的能源，通过Zn和ZnO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。下列说法中，不正确的是(　　)

A．Zn与H2O或者CO2反应时作还原剂
B．利用该过程可以降低环境中CO2的含量
C．利用该过程可以生产氢能源，实现太阳能向化学能的转化
D．该过程需要不断补充Zn才能持续进行
答案　D
解析　Zn与H2O或者CO2反应时，Zn反应生成ZnO，作还原剂，A正确；Zn与CO2反应消耗CO2，因此利用该过程可以降低环境中CO2的含量，B正确；根据图中信息，反应生成氢气，因此利用该过程可以生产氢能源，实现太阳能向化学能的转化，C正确；该过程不需要不断补充Zn就能持续进行，D错误。
10．25 ℃、101 kPa下，煤炭、氢气、天然气和甲醇(CH3OH)等几种燃料的热值(指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量)依次是33 kJ·g－1、143 kJ·g－1、56 kJ·g－1、23 kJ·g－1，则下列热化学方程式正确的是(　　)
A．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－396 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－896 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1
D．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝736 kJ·mol－1
答案　B
解析　A项，煤炭的热值是33 kJ·g－1，则12 g煤炭放出的热量为396 kJ，所以热化学方程式为C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－396 kJ·mol－1，错误；B项，天然气的热值是56 kJ·g－1，则16 g CH4放出的热量为896 kJ，所以热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－896 kJ·mol－1，正确；C项，氢气的热值是143 kJ·g－1，则4 g H2放出的热量为572 kJ，所以热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1，错误；D项，甲醇(CH3OH)的热值是23 kJ·g－1，则32 g CH3OH放出的热量为736 kJ，所以热化学方程式为CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－736 kJ·mol－1，错误。

11．将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是(　　)
A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B．该反应中，热能转化为产物内部的能量
C．该反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量
D．NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量
答案　B
解析　醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为生成物内部的能量储存在生成物中，B正确；由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。
12．在催化剂、400 ℃时可实现氯的循环利用，下图是其能量关系图，下列分析正确的是(　　)

A．曲线a是使用了催化剂的能量变化曲线
B．反应物的总键能高于生成物的总键能
C．反应的热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ
D．若反应生成2 mol液态水，放出的热量高于115.6 kJ
答案　D
13．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．反应生成1 mol N2时转移4 mol e－
B．反应物能量之和大于生成物能量之和
C．N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g)　ΔH＝－139 kJ·mol－1
D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
答案　A
解析　反应生成1 mol N2时转移2 mol e－。
14．在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol－1；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890 kJ·mol－1。现有4 mol CO和CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧，释放的热量为2 953 kJ，则CO和CH4的体积比为(　　)
A．1∶3 B．3∶1 C．1∶2 D．2∶1
答案　A
解析　设一氧化碳物质的量为x mol，则甲烷物质的量为(4－x)mol，
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol－1
1 mol 283 kJ
x mol 283x kJ
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890 kJ·mol－1
1 mol 　　　　　890 kJ
(4－x)mol 　　　　　 (4－x)×890 kJ
则283x kJ＋(4－x)×890 kJ＝2 953 kJ，解得x＝1，同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，则CO和CH4的体积之比为1∶3。
15．如图所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列说法或表示正确的是(　　)

A．C(s，石墨)===C(s，金刚石)，该反应的ΔH为负值
B．石墨的稳定性弱于金刚石
C．石墨和金刚石的转化是物理变化
D．1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ
答案　D
解析　根据图示，金刚石的能量大于石墨的能量，C(s，石墨)===C(s，金刚石)反应吸热，该反应的ΔH为正值，故A错误；根据图示，金刚石的能量大于石墨的能量，能量越低越稳定，所以石墨的稳定性强于金刚石，故B错误；石墨和金刚石是两种不同的物质，石墨和金刚石的转化是化学变化，故C错误；根据图示，C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1－(－395.4 kJ·mol－1)＝1.9 kJ·mol－1，所以1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ，故D正确。
16．已知反应H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，则

(1)a、b、c分别代表什么意义？
a：________________________________________________________________________；
b：________________________________________________________________________；
c：________________________________________________________________________。
(2)该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，放出的热量为________kJ(用字母表示)。
答案　(1)旧的化学键断裂所吸收的能量　新的化学键形成所放出的能量　总反应所放出的能量　(2)放热　c(或b－a)
解析　(1)由图像分析可知，a表示旧的化学键断裂所吸收的能量，b表示新的化学键形成所放出的能量，c表示总反应所放出的能量。(2)反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应是放热反应，放出的热量为c或(b－a)kJ。
17．(1)在25 ℃、101 kPa的条件下，请回答下列有关问题：

①由H＋H―→H2，当形成1 mol H—H键时，要____________(填“吸收”或“放出”，下同)436 kJ的能量；由Cl2―→Cl＋Cl，当断裂1 mol Cl—Cl键时，要________243 kJ的能量。
②对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，测得生成2 mol HCl(g)时，反应过程中放出183 kJ的热量，则断开1 mol H—Cl键所需的能量是________kJ。
③有两个反应：a.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)，b.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)。这两个反应中，相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成相同质量的HCl(g)时，放出的能量________(填“相等”或“不相等”)。

(2)①根据图示的能量转化关系判断，生成16 g CH3OH(l)________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
②1 mol CO(g)的总键能________(填“>”“＝”或“<”)1 mol CH3OH(l)的总键能。
答案　(1)①放出　吸收　②431　③相等　(2)①放出　45.5　②<
解析　(1)①形成共价键时放出能量，断裂共价键时吸收能量，从图中可以看出，当形成1 mol H—H键时放出436 kJ的能量；当断裂1 mol Cl—Cl键时吸收243 kJ的能量。②设H—Cl键键能为x，则436 kJ＋243 kJ－2x＝－183 kJ，解得x＝431 kJ，则断开1 mol H—Cl键所需的能量是431 kJ。③对于同一反应，当反应物的用量相同时，条件不影响反应的热效应，则两个反应：a.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)，b.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)，相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成相同质量的HCl(g)时，放出的能量相等。(2)①由图中可知，1 mol CO(g)与2 mol H2(g)完全反应生成1 mol CH3OH(l)，放出510 kJ－419 kJ＝91 kJ能量，则生成16 g CH3OH(l)(物质的量为0.5 mol)，放出91 kJ·mol－1×0.5 mol＝45.5 kJ能量。②由图可知，反应物的总键能－生成物的总键能＝－91 kJ，即1 mol CO(g)的总键能＋2×436 kJ－1 mol CH3OH(l)的总键能＝－91 kJ，则1 mol CO(g)的总键能－1 mol CH3OH(l)的总键能＝－91 kJ－2×436 kJ<0，所以1 mol CO(g)的总键能<1 mol CH3OH(l)的总键能。