2016年高考化学二轮习题化学能与热能

第一讲 化学能与热能 考纲展示 1了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作 用。 2.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。 3.了解化学能与热 能的相互转化。了解吸热反应 、放 热反应、反应热等概念。 4了解热化学方程式的含义。 5.了解焓变与反应热的含义。了解 HH(反应产物) H( 反 应物) 表达式的含 义。 6理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。 考 点 一 化学反应的热效应 一、反应热和焓变 1反应热：化学反应中放出或吸收的热量。 2焓变：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为 H，单位是 kJ/mol。 二、吸热反应和放热反应 1反应特点 (1)从能量高低的角度分析 对于吸热反应： 反应物的总能量生成物的总能量吸收的热量； 对于放热反应： 反应物的总能量生成物的总能量放出的热量。 (2)从化学键的角度分析 2常见的吸热反应和放热反应 (1)吸热反应：大多数分解反应、盐的水解反应、Ba(OH) 28H2O 和 NH4Cl 反应、C 与 H2O(g)反应、C 与 CO2 反应。 (2)放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。 1物质的物理变化过程中，也会有能量的 变化，其不属于吸热反应或放热反应。但在进 行反应热的有关计算时，必须 要考虑到物理变化时的热效 应，如物 质的三态变化。, 2化学反 应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系，如吸热反应 NH4Cl 与 BaOH28H2O 在 常温常压下即可发生反应，而很多放 热反应需要在加热的条件下才能 发生反应。 (2015高考北京卷)最新报道：科学家首次用 X 射线激光技术观察到 CO 与 O 在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下： 下列说法正确的是( ) ACO 和 O 生成 CO2 是吸热反应 B在该过程中，CO 断键形成 C 和 O CCO 和 O 形成了具有极性共价键的 CO2 D状态状态表示 CO 与 O2 反应的过程 解析 A状 态总能量为反应物总能量，状 态总能量为生成物总能量，由 图示知 反应物的总能量大于生成物的总能量，故 该反应为放热反 应。 B.从状态、的图示可 以看出，反应中 CO 并未断裂成 C 和 O，C、O 原子间一直有化学键。C. 由图示可以看出，CO 和 O 生成了 CO2，CO2 分子中 C 与 O 形成极性共价键。D.状态状态表示 CO 与 O 反 应生成 CO2 的过程，并不是 CO 与 O2 的反应过程。 答案 C 1.(2014高考海南卷)( 双选)某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确 的是( ) A反应过程 a 有催化剂参与 B该反应为放热反应，热效应等于 H C改变催化剂，可改变该反应的活化能 D有催化剂条件下，反应的活化能等于 E1E 2 解析：选 BC。解答本 题，首先应该会看图像，清楚图像的横坐标、纵坐标表示的含义。 然后看清反应物与生成物的相对能量的多少及反应热、活化能的含义。最后根据各个 选项的 问题逐一解答。A.由图示可知反应过程 a 需要的活化能较高，这是没有催化剂参与的过程， 错误；B. 由于反应物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以热能的形式释放出来，所以 该反应为放热反应，热效应等于反 应物与生成物能量的差 值 H，正确；C.加入催化剂，改变 了反应途径，降低了反应的活化能，正确；D. 在有催化剂条件下整个反应的活化能为 E1，错 误。 题组一 放热反应和吸热反应 1(教材改编)判断正误，正确的划“” ，错误的划“” (1)物质发生化学变化时都伴有能量的变化。( ) (2)化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。( ) (3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。( ) (4)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。( ) (5)NH4NO3 固体溶于水时吸热，属于吸热反应。( ) 解析：(2)化学反应中的能量变化也有化学能与光能或电能 间的相互转化。(3)物质在三 态变化中涉及能量变化，但不属于化学 变化。 (4)该过程是物理变化过程，其能量变化不能称 为反应热。(5)该过 程中没有物质生成，不属于化学反应。 答案：(1) (2) (3) (4) (5) 2已知：H 2(g)F 2(g)=2HF(g) H270 kJ/mol，下列说法正确的是( ) A氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应 B1 mol H2 与 1 mol F2 反应生成 2 mol 液态 HF 放出的热量小于 270 kJ C在相同条件下，1 mol H 2 与 1 mol F2 的能量总和大于 2 mol HF 气体的能量 D该反应中的能量变化可用上图来表示 解析：选 C。由热化学方程式可知 H”、 “H1。 答案：(1) (2)0 表示吸热，H0，B 错误，C 正确；断键需要吸热，D 错误。 2一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量 161.9 kJ，经测定完全吸收生成的 CO2 需消耗 5 molL1 的 KOH 溶液 100 mL，恰好生成正盐，则此条件下热化学方程式： C4H10(g)13/2O 2(g)=4CO2(g)5H 2O(g)的 H 为( ) A2 590.4 kJmol 1 B2 590.4 kJmol 1 C1 295.2 kJmol 1 D1 295.2 kJmol 1 解析：选 B。据题意，放出 161.9 kJ 热量时生成的 CO2的物质的量为 5 molL1 0.1 L20.25 mol，所以 H161.9 kJmol 1 162 590.4 kJmol 1 。 题组二 利用盖斯定律计算反应热 3(2015广东梅州模拟)已知 H2SO4(aq)与 Ba(OH)2(aq)反应的 H1 584.2 kJmol1 ；HCl(aq) 与 NaOH(aq)反应的 H55.6 kJmol1 ，则生成 BaSO4(s)的反应热等 于( ) A1 528.6 kJmol 1 B1 473 kJmol 1 C1 473 kJmol 1 D1 528.6 kJmol 1 解析：选 B。H (aq)OH (aq)=H2O(l) H155.6 kJmol 1 Ba2 (aq)SO (aq)=BaSO4(s) H224 2H (aq)2OH (aq)Ba 2 (aq)SO (aq)=BaSO4(s)2H 2O(l)H31 584.2 24 kJmol1 根据盖斯定律知，H 32H 1H 2， H21 473 kJmol 1 。 4(1)已知：温度过高时，WO 2(s)转变为 WO2(g)： WO2(s)2H 2(g) W(s)2H 2O(g) H66.0 kJmol 1 WO2(g)2H 2(g) W(s)2H 2O(g) H137.9 kJmol 1 则 WO2(s) WO2(g)的 H_。 (2)碘可用作心脏起搏器电源锂碘电池的材料。该电池反应为 2Li(s)I 2(s) =2LiI(s) H 已知：4Li(s)O 2(g)=2Li2O(s) H 1 4LiI(s) O2(g)=2I2(s)2Li 2O(s) H 2 则电池反应的 H_ ；碘电极作为该电池的_ 极。 (3)真空碳热还原氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如 下： Al2O3(s)AlCl 3(g)3C(s)= =3AlCl(g)3CO(g) Ha kJmol 1 3AlCl(g)=2Al(l)AlCl 3(g) Hb kJmol 1 反应 Al2O3(s)3C(s)= =2Al(l)3CO(g)的 H_kJmol 1 (用含 a、b 的代数式 表示) 。 解析：(1)根据题意可知，反 应WO 2(s)2H 2(g) W(s)2H 2O(g) H66.0 kJmol1 和WO 2(g)2H 2(g) W(s)2H 2O(g) H137.9 kJmol 1 ，可得 WO2(s) WO2(g) H203.9 kJmol 1 。 (2)已知：4Li(s)O 2(g)=2Li2O(s) H1 4LiI(s) O 2(g)=2I2(s)2Li 2O(s) H2 根据盖斯定律，由 ()可得： 2Li(s)I 2(s)=2LiI(s) H (H1 H2)。 12 12 由电池反应可知，I 2得电子被还原，则碘电极作为该电池的正极。 (3)已知：Al 2O3(s)AlCl 3(g)3C(s) =3AlCl(g)3CO(g) Ha kJmol 1 ； 3AlCl(g)= =2Al(l)AlCl 3(g) Hb kJmol 1 ，根据盖斯定律，由可得： Al2O3(s)3C(s) =2Al(l)3CO(g) H(ab) kJmol1 。 答案：(1)203.9 kJmol 1 (2) (H1H 2) 正 12 (3)ab 题组三 利用键能计算反应热 5通常把断开 1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡 量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(H)，化学反应的 H 等于反应中断裂 旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键 能数据，供计算使用。 化学键 SiO SiCl HH HCl SiSi SiC 键能 /kJmol1 460 360 436 431 176 347 工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl 4(g)2H 2(g)=Si(s)4HCl(g) ，该反应的 反应热 H 为_。 解析：SiCl 4、H2和 HCl 分子中共价键的数目容易计算，而 产物硅属于原子晶体，可根据 原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。 1 mol 晶体硅中所含的 SiSi 键为 2 mol， 即制取高纯硅反应的反应热 H4360 kJmol 1 2436 kJmol1 (2 176 kJmol1 4431 kJmol 1 ) 236 kJmol1 。 答案：236 kJmol 1 6(2012高考北京卷节选)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：4HClO 2 2Cl22H 2O CuO/CuCl2 400 已知：.反应 A 中，4 mol HCl 被氧化，放出 115.6 kJ 的热量。 . (1)H2O 的电子式是_。 (2)反应 A 的热化学方程式是 _ _。 (3)断开 1 mol HO 键与断开 1 mol HCl 键所需能量相差约为 _kJ，H 2O 中 HO 键比 HCl 中 HCl 键_( 填“强” 或“弱”) 。 答案：(1) (2)4HCl(g)O 2(g) 2Cl2(g)2H 2O(g) 400 H115.6 kJ/mol (3)32 强 (1)熟记反应热 H的基本计算公式 H生成物的总能量反应 物的总能量 H反应物的总键能之和生成物的 总键能之和 (2)规避两个易失分点 旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化学变 化。 计算物质中键的个数时，不能忽略物 质的结构，如 1 mol 晶体硅中含 2 mol SiSi 键， 1 mol SiO2中含 4 mol SiO 键。 1(2014高考新课标全国卷) 室温下，将 1 mol 的 CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温 度降低，热效应为 H1，将 1 mol 的 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为 H2；CuSO 45H2O 受热分解的化学方程式为 CuSO45H2O(s) CuSO4(s)5H 2O(l)，= = = = = 热效应为 H3。则下列判断正确的是 ( ) AH 2H3 BH 1H3 解析：选 B。1 mol CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热过程，故 H10,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故 H20。根据盖斯定律得到关系式 H1 H2H 3， 分析得到答案：H 10；Fe(s)与 O2(g)反应生成 Fe2O3(s)为放热反应， 则有 H40 DH 的大小与热化学方程式的化学计量数无关 解析：选 C。化学反应中一定有能量变化，A 错误；B 项中，由 H断开旧化学键吸收 的能量形成新化学键放出的能量，得 H0 C化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律 D2SO 2(g)O 2(g)=2SO3(g)和 4SO2(g)2O 2(g)=4SO3(g)的 H 相等 解析：选 C。储氢、释氢均属于化学变化，化学变化的过程总是伴随着能量变化，A 不正 确；B 项 反应是熵减的反应，SQ1，A 项正确；两反应均为放热反应，故生成物总能量 均低于反应物总能量，B 项错误；生成 1 mol CO 气体时放出 Q1kJ 热量，C 项正确；等物质的 量的同种物质，气态时所具有的能量高于固 态时所具有的能量，D 项正确。 5对热化学方程式 C(s)H 2O(g)=CO(g)H 2(g) H131.3 kJmol1 最准确的理 解是( ) A碳和水反应吸收 131.3 kJ 热量 B1 mol 碳和 1 mol 水反应生成一氧化碳和氢气，同时放出 131.3 kJ 热量 C1 mol 碳和 1 mol 水蒸气反应生成 1 mol CO 和 1 mol H2，同时吸收 131.3 kJ 热量 D1 个固态碳原子和 1 分子水蒸气反应吸热 131.1 kJ 解析：选 C。热化学方程式的系数表示物质的量，故 A、D 错误；B 的说法不准确，未强 调“水蒸气” ，且应为吸收热量。 6(2013高考新课标全国卷)在 1 200 时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： H2S(g) O2(g)=SO2(g)H 2O(g)H1 32 2H2S(g)SO 2(g)= S2(g)2H 2O(g)H2 32 H2S(g) O2(g)=S(g)H 2O(g)H3 12 2S(g)=S2(g)H4 则 H4 的正确表达式为( ) AH 4 (H1H 23H 3) 23 B H4 (3H3H 1 H2) 23 C H4 (H1H 23 H3) 32 DH 4 (H1H 23H 3) 32 解析：选 A。根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。将前三个热化学方程式分 别标为、，根据盖斯定律，由 2 可得：2S(g)= =S2(g) 23 23 H4 (H1H 23H 3)。 23 7已知 H2(g) Br2(l)=2HBr(g) H 72 kJ/mol，蒸发 1 mol Br2(l)需要吸收的能 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 时需要吸收的能量 /kJ 436 a 369 则表中 a 为( ) A404 B260 C230 D200 解析：选 D。首先根据盖斯定律求出 H2(g)Br 2(g)=2HBr(g)的 H 为102 kJ/mol，然 后根据反应热：H反应物的 键能之和生成物的键能之和，则 436a3692102， 解得：a200，故 D 项正确。 8根据碘与氢气反应的热化学方程式： ()I 2(g)H 2(g) 2HI(g) H9.48 kJ/mol ()I 2(s)H 2(g) 2HI(g) H26.48 kJ/mol 下列判断正确的是( ) A254 g I 2(g)中通入 2 g H2(g)，反应放热 9.48 kJ B1 mol 固态碘与 1 mol 气态碘所含的能量相差 17.00 kJ C反应()的产物比反应()的产物稳定 D反应() 的反应物总能量比反应( )的反应物总能量低 解析：选 D。该反应是可逆反应，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。 9(2015福建德化三中月考) 下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。 据此判断下列说法中正确的是( ) A由图 1 知，石墨转变为金刚石是吸热反应 B由图 2 知，S(g)O 2(g)=SO2(g) H 1，S(s)O 2(g)=SO2(g) H2，则 H1H2 C由图 3 知，白磷比红磷稳定 D由图 4 知，CO(g)H 2O(g)=CO2(g)H 2(g) H0 解析：选 A。金刚石的能量高于石墨，所以石墨转变为金刚石是吸热反应， A 正确；固 态 S 的能量低于气 态 S 的能量，所以气态 S 燃烧放出的热 量多，但放热越多，H 越小， B 不 正确；白磷的能量高于红磷的能量，所以 红磷比白磷稳定，C 不正确；D 项反应应为放热反应， H0，D 不正确。 二、非选择题 10(1)工业上利用天然气(主要成分为 CH4)与 CO2 进行高温重整制备 CO，已知 CH4、H 2 和 CO 的燃烧热的 H 分别为890.3 kJmol1 、285.8 kJmol1 和283.0 kJmol1 ，则生成 1 m3(标准状况)CO 所需热量为_； (2)已知 Fe3O4 与 1 mol Al 反应转化为 Fe 单质时放出 a kJ 的热量，写出该反应的热化 学方程式： _ _。 解析：(1)首先写出热化学方程式： CH4(g) 2O2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol 1 CO(g) O2(g)=CO2(g) 12 H283.0 kJmol 1 H2(g) O2(g)=H2O(l) 12 H285.8 kJmol 1 () 2 得 CH4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g) H247.3 kJmol 1 故生成标准状况下 1 m3 CO 所需热量为 247.3 kJmol1 5.5210 3 1 000 L22.4 Lmol 1 12 kJ。 (2)Al 与 Fe3O4反应的化学方程式 为 8Al3Fe 3O4高温,4Al 2O39Fe，则 8 mol Al 完全反 应放出 8a kJ 热量。 答案：(1)5.5210 3 kJ (2)8Al(s)3Fe 3O4(s)=9Fe(s)4Al 2O3(s) H8a kJmol 1 11能源危机是当前全球性的问题， “开源节流”是应对能源危机的重要举措。 请回答下列问题： (1)下列做法不利于能源“开源节流”的是_( 填序号)。 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，减少煤、石油等化石燃料的使用 D减少资源消耗，增加资源的重复使用，注重资源的循环再生 (2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，充分燃 烧生成二氧化碳，反应放出的热量如图所示： 在通常状况下，_( 填“金刚石”或“石墨”) 更稳定，石墨的燃烧热为 H _。 12 g 石墨与 24 g 氧气反应生成气体，该过程放出的热量为_。 解析：(1)通过分析只有 B 项不利于能源“开源节流” 。(2)石墨的能量较低，更稳定。 石墨的燃烧热指 1 mol 石墨完全燃烧生成 CO2时放出的热 量。12 g 石墨和 24 g 氧气反应， 即 1 mol C 和 0.75 mol O2反应， 则生成 0.5 mol CO 和 0.5 mol CO2，放出的 热量为 0.5 mol110.5 kJmol1 0.5 mol 393.5 kJmol1 252.0 kJ 。 答案：(1)B (2) 石墨 393.5 kJmol1 252.0 kJ 12.(2015浙江杭州高三第二次月考)(1)用 CH4 催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染。 例如： CH4(g) 4NO2(g)=4NO(g)CO 2(g)2H 2O(g) H574 kJmol 1 CH4(g) 4NO(g)=2N2(g)CO 2(g)2H 2O(g)H1 160 kJmol 1 若用标准状况下 4.48 L CH4 还原 NO2 生成 N2，反应中转移的电子总数为 _(阿 伏加德罗常数用 NA 表示)，放出的热量为_kJ 。 (2)已知：C 3H8(g)=CH4(g) HCCH(g) H 2(g) H 1156.6 kJmol 1 CH3CH=CH2(g)=CH4(g)HCCH(g) H232.4 kJmol 1 则相同条件下，反应 C3H8(g)=CH3CH=CH2(g)H 2(g)的 H_kJmol 1 。 (3)甲烷在高温下与水蒸气反应的方程式为 CH4(g)H 2O(g) CO(g)3H 2(g)。= = = = = 高 温 部分物质的燃烧热数据如下表：已知 1 mol H2O(g)转变为 1 mol H2O(l)时放出 44.0 kJ 热量。 写出 CH4 和 H2O 在高温下反应的热化学方程式： _。 物质 燃烧热(kJmol 1 ) H2(g) 285.8 CO(g) 283.0 CH4(g) 890.3 解析：(1)将两个热化学方程式分别编号为、，根据盖斯定律可知，1/2() 即得 到 CH4(g)2NO 2(g)=N2(g)CO 2(g)2H 2O(g) H 867 kJmol1 。标准状况下 4.48 L CH4的物质的量为 0.2 mol，失去 0.2 mol81.6 mol 电子，放出的热量为 0.2 mol867 kJmol1 173.4 kJ。 (2)将两个热化学方程式分别编号为、，同样根据盖斯定律可知，即得到 C3H8(g)=CH3CH=CH2