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2019高考化学二轮复习小题狂做专练十六化学能与热能

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高中化学审核员

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                                    16   化学能与热能


    考查化学反应过程中化学键的断裂和形成过程中的能量变化,吸热反应和放热反应的判断,能量的转化

和利用,热化学方程式的意义,热化学方程式的书写及正误判断;利用盖斯定律书写热化学方程式和进行反

应热计算。


    1.【2018北京卷】我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。

    该历程示意图如下。


    下列说法不正确的是(   )

    A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%

    B.CH4→CH3COOH过程中,有C―H键发生断裂

    C.①→②放出能量并形成了C―C键

    D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率

    2.【2018新课标3卷、节选】(1)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)  

               −1
ΔH1=+48kJ·mol   ;3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)+2SiHCl3(g)  

               −1                                                         −1
ΔH2=−30kJ·mol   ;则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH=__________kJ·mol      。

    3.【2018新课标2卷、节选】CH4-

CO2的催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)。还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:

    (1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g) ===2CO(g)+2H2(g)。

                                                 -1
    已知:C(s) +2H2 (g)        CH4(g)  △H=-75kJ·mol

                                       -1   
    C(s)+O2(g) ===CO2(g)  △H=-394kJ·mol
          1
                                        -1
    C(s) +2O2(g) ===CO(g)  △H=-111kJ·mol
                                     -1
    该催化重整反应的△H=_______kJ·mol           。有利于提高CH4平衡转化率的条件是______(填标号)。

    A.高温低压            B.低温高压             C.高温高压            D.低温低压
                          中国现代教育网 www.30edu.com  全国最大教师交流平台

    某温度下,在体积为2L的容器中加入2mol CH4、1mol 

                                                                             -2  -2
CO2以及催化剂进行重整反应。达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_________mol                            ·L  。

    4.【2018新课标1卷、节选】采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业

中得到广泛应用,回答下列问题:

    (1)F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:


    其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡,体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=∞时,N2O4(

g)完全分解):

         t/min      0       40       80      160      260     1300     1700      ∞

         p/kPa    35.8     40.3    42.5.     45.9    49.2     61.2     62.3     63.1

                                                     −1
    ①已知:2N2O5(g) ===2N2O5(g)+O2(g)  ΔH1=−4.4kJ·mol

                                       −1
    2NO2(g) ===N2O4(g)  ΔH2=−55.3kJ·mol

                                                      −1
    则反应N2O5(g)===2NO2(g)+1/2O2(g)的ΔH =_______kJ·mol    。

    5.【2018天津卷、节选】CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:

    (1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)                   2CO(g)+2H2(g)

    ①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:

              化学键              C—H            C=O           H—H          C O(CO)

           键能/kJ·mol−1         413            745           436            1075

    则该反应的ΔH=_________。分别在v 

L恒温密闭容器A)恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡

后放出或吸收的热量较多的是_______(填“A” 或“B ”)。


    1.【2018陕西部分学校摸底检测】已知HI在催化剂作用下分解速率会加快,其反应过程中的能量变化如
                          中国现代教育网 www.30edu.com  全国最大教师交流平台
图所示。下列说法正确的是(   )


    A.加入催化剂,减小了反应的活化能               
    B.加入催化剂,可提高HI的平衡转化率

    C.降低温度,HI的分解速率加快

    D.反应物的总能量大于生成物的总能量

                                                                           +       −
    2.【2018岳阳五校联考】一种新型燃料电池的原电池总反应2H2(g)+O2(g)                         ===2H (aq)+2OH     (aq) 

                                                   -1                   -1
ΔH,则该反应的ΔH为[已知H2(g)的燃烧热为285.8kJ·mol                 ,中和热为57.3kJ·mol       ](   )

    A.+686.2  kJ·mol-1       B.+457.0  kJ·mol-1         C.-457.0 kJ·mol-1           D.-686.2 

kJ·mol-1

                                     5                                                      -
    3.【2018抚州二模】在25℃、1.01×10          Pa下,将22g              CO2通入750mL             1.0mol·L

1                                                                                           -
 的NaOH溶液中充分反应,放出x                  kJ热量。在该条件下,将1mol                 CO2通入2L        1.0mol·L

1
 的NaOH溶液中,充分反应,放出y               kJ热量,则CO2(g)+NaOH(aq)===NaHCO3(aq) ΔH,则该反应的ΔH为(   

)

    A.(x-2y) kJ·mol-1          B.(y-4x) kJ·mol-1        C.(y-2x) kJ·mol-1          D.(2y-8x) 

kJ·mol-1

    4.【2018湖南长郡中学实验班选拔考试】如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说

法正确的是(   )


    A.卤素单质(X2)与水反应均可生成两种酸


    B.用电子式表示MgF2的形成过程:

    C.热稳定性:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2

    D.由图可知此温度下MgI2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为MgI2(s)+Cl2(g)===MgCl2(s)+I2(g) ΔH=-

277 kJ·mol-1

    5.【2018沈阳质量监测(一)】25℃、101 

                                                          −1             -1             -
kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol              、285.8kJ·mol  、870.3kJ·mol

1
 ,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(   )
                          中国现代教育网 www.30edu.com  全国最大教师交流平台
    A.-488.3kJ·mol-1           B.+488.3kJ·mol-1         C.-191kJ·mol-1      D.+191kJ·mol-1

    6.【2018长春调研】氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1g 

C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2kJ的热量,氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。下列有关判断正确的是

(   )


    A.碳[C(s)]的燃烧热为-110.4kJ·mol−1             

    B.氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应

    C.氧化亚铜与氧气反应的活化能为292kJ·mol−1

                                                                                           −1
    D.足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)+2CuO(s)===Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+35.6kJ·mol

    7.【2018辽宁五校协作体联合模拟考试】用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应:4HC

                                               -1
l(g)+O2(g)    2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6kJ·mol   ,可实现氯的循环利用。已知:


    下列说法正确的是(   )

    A.升高温度能提高HCl的转化率

    B.断裂H2O(g)中1mol H—O键比断裂HCl(g)中1mol H—Cl键所需的能量高

    C.1mol Cl2(g)转化为2mol Cl放出243kJ能量

    D.加入催化剂,能使该反应的焓变减小

    8.【2018赣州调研】化学上,规定稳定单质的生成热为0;可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低

。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25℃,101kPa条件下):

                     物质及状态           N2O(g)   NO(g)   NO2(g) N2O4(l)  N2O5(g)

                相对能量/(kJ·mol-1)       82       90      33      -20      11

    下列推断不正确的是(   )

    A.在5种氮的氧化物中,NO(g)最活泼

                                        -1
    B.N2O4(l)     2NO2(g) ΔH=-86kJ·mol

                                              -1
    C.N2O5(g)===2NO2(g)+1/2O2(g) ΔH=+55kJ·mol

    D.1mol N2O(g)分解成N2(g)和O2(g)需要放出82kJ能量
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    9.【2018成都毕业班摸底测试】CO2减排、捕集和利用是人类可持续发展的重要战略之一。

    (1)煤气化时的主要反应方程式是                                                     ;从能量角度,煤气化    

(填“是”或“否”)有利于CO2减排。

                                                                                 -
    (2)利用CO2和H2生成CH3OH来捕集CO2。已知CH3OH(l)、H2(g)的燃烧热分别为726.5kJ·mol

1              -1
 、285.8kJ·mol   ,CO2和H2反应生成CH3OH(l)和H2O(l)的热化学方程式为                               

。


    (3)利用太阳能捕集CO2的原理如图所示。         

    ①图中能量转换过程为          →          →            。

    ②b是    (填“正”或“负”)极,铜片上的电极反应式为                               。

    10.【2018恩施一模】一定条件下,在CO2与足量C反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂,有下列反应

发生:

                                                   -1
    CO(g)+3H2(g)    CH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2kJ·mol

                                                 -1
    CO(g)+H2O(g)    CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol
    (1)二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是                                。

    (2)已知298K时相关化学键的键能数据如表所示。

                           化学键        H—H     O—H      C—H     C   O

                        E/(kJ·mol-1)  436.0   462.8   413.4    1075.0

    根据键能计算ΔH1=           ,它与上述实测值差异较大的原因可能是                         。
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                                  答案与解析

    一、考点透视

    1.【答案】D

    【解析】A项,根据图示CH          与CO  在催化剂存在时生成CH         COOH,总反应为CH     +CO 催化剂CH   COOH,只有CH
                           4   2                   3                4  2――→    3            3

COOH一种生成物,原子利用率为100%,A项正确;B项,CH4选择性活化变为①过程中,有1个C-H键发生断裂

,B项正确;C项,根据图示,①的总能量高于②的总能量,①→②放出能量,对比①和②,①→②形成C-C

键,C项正确;D项,催化剂只影响化学反应速率,不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D项错误

;答案选D。

    2.【答案】(1)+114    

    【解析】(1)将第一个方程扩大三倍,再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变,所以焓变

为48×3+(−30)=+114kJ·mol−1
                            1
    3.【答案】(1)+247;A;3    
    【解析】(1)①根据活化能对反应的影响分析;根据反应热结合温度对平衡状态的影响以及图像曲线变

化趋势解答;②根据反应速率方程式分析影响其因素结合图像解答。

                                               -1
    已知:C(s) +2H2 (g) ===CH4(g)  △H=-75kJ·mol

                                        -1   
    C(s) +O2(g) ===CO2(g)  △H=-394kJ·mol
         1
                                       -1
    C(s)+2O2(g) ===CO(g)  △H=-111kJ·mol
    根据盖斯定律可知③×2-②-

                                                               −1
1即得到改催化从整反应CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)的△H=+247mol·L

。正反应是体积增大的吸热反应,所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压,答案选某温度下,在体

积为2L的容积中加入2mol CH4、1mol 

CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时的转化率是百分之50,根据方程式可知   

CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)

    起始浓度(mol·L−1)  1      0.5      0       0

    转化浓度(mol·L−1)  0.25   0.25     0.5     0.5

    平衡浓度(mol·L−1)  0.75   0.25     0.5     0.5
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                    1
    所以其平衡常数为3mol-2·L-2
    4.【答案】(1)+53.1    

    【解析】(1)①根据盖斯定律计算;已知:ⅰ.2N2O5(g)                          ===2N2O4(g)+O2(g)             ΔH 

               −1
1=-4.4kJ·mol    ;ⅱ.2NO2(g)                   ===N2O4(g)                                   ΔH 

                −1
2=-55.3kJ·mol    ;根据盖斯定律可知(ⅰ÷2)-ⅱ即得到N2O5(g)                                ===2NO2(g)+1/2O2(g)  

ΔH=+53.1kJ·mol−1。

    5.【答案】(1)①+120kJ·mol−1 ;B     

    【解析】(1)①化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能,所以焓变为(4×413+2×745)

-(2×1075+2×436)= 

+120kJ·mol−1。初始时容器A、B的压强相等,A容器恒容,随着反应的进行压强逐渐增大(气体物质的量增

加);B容器恒压,压强不变;所以达平衡时压强一定是A中大,B中小,此反应压强减小平衡正向移动,所以

B的反应平衡更靠右,反应的更多,吸热也更多。


    二、考点突破

    1.【答案】A

    【解析】催化剂能减小反应的活化能,A项正确;催化剂不改变化学平衡状态,故向反应体系中加入催化

剂,HI的平衡转化率不变,B项错误;降低温度,反应速率减慢,故HI的分解速率减慢,C项错误;由题图可

知,该反应是吸热反应,反应物的总能量低于生成物的总能量,D项错误。

    2.【答案】C

                               +      -                              -
    【解析】根据已知条件可得:H             (aq)+OH (aq)===H2O(l) ΔH1=-57.3kJ·mol

1                                           -1
 ①,2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ·mol   ②,根据盖斯定律,由②-

                           +       -                      −1
①×2可得:2H2(g)+O2(g)===2H    (aq)+2OH (aq) ΔH=-457.0kJ·mol    。

    3.【答案】B

                                                                                            -
    【解析】根据题意,将22g                                CO2通入750mL                        1.0mol·L
                                22g
1                                                               -
 NaOH溶液中,充分反应,n(CO2)=44 g·mol       - 1= 0.5mol,n(NaOH)=1.0mol·L
1
 ×0.75L=0.75mol,该反应既生成Na2CO3又生成NaHCO3,化学方程式为2CO2+3NaOH

===NaHCO3+Na2CO3+H2O,由0.5  mol CO2反应放出热量为x        kJ,可知2mol    CO2发生相同的反应放出的热量为4x 

                                                                                            -
kJ,即热化学方程式为2CO2(g)+3NaOH(aq)===NaHCO3(aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=-4x                   kJ·mol

1                                                    -1
 ①;又将1mol                CO2通入2L             1.0mol·L              NaOH溶液中,充分反应,放出y 

                                                                                            -
kJ的热量,则热化学方程式为2NaOH(aq)+                     CO2(g)===Na2CO3(aq)+H2O(l) ΔH=-y        kJ·mol
                          中国现代教育网 www.30edu.com  全国最大教师交流平台

1
 ②;根据盖斯定律,由①-②可得:NaOH(aq)+CO2(g) 

                                -1
===NaHCO3(aq) ΔH=(y-4x) kJ·mol   。

    4.【答案】D
                                                                           ··            ··
                                                                           F             F
                                                                                  -  2+
    【解析】F2与水反应生成氢氟酸和O2,A项错误;MgF2为离子化合物,其电子式为[                             ×·   ×· ] Mg [ ×·

 ×· ]-

,B项错误;物质所具有的能量越低,其热稳定性越强,故热稳定性:MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2,C项错误;根

                                                                -1
据题图可写出热化学方程式:Mg(s)+I2(g) ===MgI2(s) ΔH=-364 kJ·mol                ①和Mg(s)+Cl2(g)===MgCl2(s) 

               -1                                                                         -
ΔH=-641kJ·mol    ②,根据盖斯定律,由②-①得MgI2(s)+Cl2(g)===MgCl2(s)+I2(g) ΔH=-277kJ·mol

1,D项正确。

    5.【答案】A

                                                                 -1
    【解析】由题意可知:①C(s)+O2(g)            ===CO2(g) ΔH=-393.5  kJ·mol  、②H2(g)+1/2O2(g)   ===H2O(l) 

                 -1                                                                         -
ΔH=-285.8kJ·mol   、③CH3COOH(l)+2O2(g)                    ===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3kJ·mol

1                                                                                  -
 ,根据盖斯定律,由①×2+②×2-③得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l) ΔH=-488.3kJ·mol

1,本题选A。

    6.【答案】D

    【解析】燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,而该题中C(s)燃烧的生成

物为CO,故通过ΔH=-9.2kJ·g×12g·mol-1=-

110.4kJ·mol−1计算所得的结果不是碳[C(s)]的燃烧热,A项错误。由题给图像可知,反应物的总能量高于生

成物的总能量,该反应放热,B项错误。由题给图像可知,氧化亚铜与氧气反应的活化能为348 

       −1
kJ·mol   ,C项错误。根据题给信息可得热化学方程式:2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH1=-

            −1
220.8kJ·mol  ①;根据题图信息可得热化学方程式:2Cu2O(s)+O2(g)                             ===4CuO(s) ΔH2=-292 

kJ·mol−1②。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为C(s)+2CuO(s)                                      ===Cu2O(s)+CO(g) 
                         1                   1
                                                                     −1
ΔH③,根据盖斯定律,可得2×(①-②)=③,则ΔH=2(ΔH1-ΔH2)=+35.6kJ·mol                     ,D项正确。
    7.【答案】B

    【解析】该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,HCl的转化率降低,A项错误;设断裂H2O(g)中1mo

l    H—O键和断裂HCl(g)中1mol        H—Cl键所需的能量分别为x             kJ和y    kJ,则4y+498-2×243-      4x=-

115.6,解得x=y+31.9,B项正确;1mol                   Cl2(g)转化为2mol             Cl吸收243             kJ 

能量,C项错误;加入催化剂,对该反应的焓变无影响,D项错误。

    8.【答案】B

    【解析】A项,由题给表格中的数据可看出,NO(g)的相对能量最大,化学性质最活泼,最不稳定,推断

正确;B项,反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差,该反应的ΔH=66kJ·mol-1-(-20kJ·mol-
                          中国现代教育网 www.30edu.com  全国最大教师交流平台
1)=+86kJ·mol−1,推断错误;C项,该反应的ΔH=66kJ·mol-1+0-11kJ·mol-1=+55kJ·mol-

1                                                                 -1          -1
 ,推断正确;D项,N2O(g) ===N2(g)+1/2O2(g) 该反应的ΔH=0+0-82kJ·mol             =-82kJ·mol  ,推断正确。

    9.【答案】(1)C+H      O(g)   高温     CO+H  是 
                      2    = = = = =    2
                                                        -1
    (2)CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.9kJ·mol    

                                              +   −
    (3)①太阳能 电能 化学能 ②正 2CO2+12H                +12e ===C2H4+4H2O

    【解析】(1)煤气化时的主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气。煤气化有利于CO2减排。(2)根据题

                                                                                            -1
中信息可写出热化学方程式:CH3OH(l)+3/2O2(g)                   ===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.5         kJ·mol   

                                                -1
①,H2(g)+1/2O2(g)   ===H2O(l) ΔH=-285.8    kJ·mol   ②,根据盖斯定律,由②×3-①得CO2(g)+3H2(g) 

                                                                                            -
===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.9                                                         kJ·mol
1。(3)①从题图可以看出,装置中能量转换过程为太阳能转化为电能,电能转化为化学能。②由题图可知

   +
,H  向铜片移动,则铜片为阴极,铂片为阳极,a为负极,b为正极,CO2在铜片上被还原为C2H4,铜片上的电

                  +   −
极反应式为2CO2+12H     +12e ===C2H4+4H2O。

                                                                    -1
    10.【答案】(1)CO2(g)+4H2(g)         CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-165.0kJ·mol

    (2)-196.2kJ·mol-1 反应温度、压强不同(答案合理即可)

    【解析】(1)将题给热化学方程式依次编号为①②,根据盖斯定律,由①-

                                                      -1
②可得CO2(g)+4H2(g)       CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-165.0kJ·mol   。(2)ΔH1=E(反应物总键能)-

                                                                 -1               -1
E(生成物总键能),根据各物质的结构和表中数据可知,ΔH1=1075.0kJ·mol                         +3×436.0kJ·mol  -

4×413.4kJ·mol-1-2×462.8kJ·mol-1=-196.2kJ·mol-

1。反应温度、压强不同,因此计算值与实测值可能差异较大。
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