高考化学一轮复习化学能与热能

1、专题十三化学能与热能题组 1化学反应中能量转化的实质与形式1.2016 上海 ,10,3 分 一定条件下 ,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中 和 代表不同元素的原子。关于此反应说法错误的是()A. 一定属于吸热反应B.一定属于可逆反应C.一定属于氧化还原反应D.一定属于分解反应2.2016 海南 ,11,4 分 双选 由反应物 X 转化为 Y 和 Z 的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.由 X Y 反应的H =E5-E2B.由 XZ 反应的H H3B. H1 H38.2016 天津理综 ,10(1)(2)(3)(4),9 分 氢能是发展中的新能源 ,它的利用包括氢的制备、

2、 储存和应用三个环节。回答下列问题 :(1) 与汽油相比 ,氢气作为燃料的优点是( 至少答出两点 )。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式 :。(2) 氢气可用于制备 H 2O2。已知 :H2(g)+A(l)B(l)H1O2(g)+B(l)A(l)+H 2O2(l)H2其中 A 、B 为有机物 ,两反应均为自发反应,则 H2(g)+O 2(g)H 2O2(l) 的H0(填 “ ”“ ”或“=”)。(3) 在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应 :MH x(s)+yH 2(g)MH x+ 2y(s)Hv( 吸氢 )(4) 利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力

3、的制氢途径,其能量转化形式为。9.2015广东理综,31,16分用O2 将HCl转化为Cl 2,可提高效益,减少污染。(1) 传统上该转化通过如右所示的催化循环实现。其中,反应为:2HCl(g)+CuO(s)H 2O(g)+CuCl 2(s)H1反应生成1 mol Cl 2 (g)的反应热为H2,则总反应的热化学方程式为(反应热用H1 和 H2表示 )。(2) 新型 RuO2 催化剂对上述 HCl 转化为 Cl 2 的总反应具有更好的催化活性。实验测得在一定压强下,总反应的 HCl 平衡转化率随温度变化的HCl T 曲线如图的H0(填 “”“=或” “MgBr 2MgCl 2MgF 2D.由图

4、可知此温度下 MgI 2(s)与 Cl 2(g)反应的热化学方程式为 MgI 2 (s)+Cl 2(g) MgCl 2(s)+I 2(g) H=-277 kJ mol -14.2017 沈阳质量监测 (一 ),625 、 101 kPa 条件下 ,C(s)、H2(g)、 CH3COOH(l) 的燃烧热分别为 393.5 kJ mol -1、 285.8 kJ mol -1、870.3 kJ mol-1,则 2C(s)+2H 2(g)+O 2(g)CH 3COOH(l) 的反应热为()-1-1-1D.+191 kJ mol-1A.-488.3 kJ molB.+488.3 kJ molC.-19

5、1 kJ mol5.2016 兰州高三实战考试 ,13 向100 mL 0.4 mol-1 的氢氧化钡溶液中加入足量稀硫酸充分L 反应后 ,放出 5.12 kJ的热量。如果向 100 mL 0.4 mol L-1 的稀盐酸中加入足量氢氧化钡溶液充分反应后 ,放出 2.2 kJ 的热量 ,则硫酸钠溶液与氯化钡溶液反应的热化学方程式为()A.Ba 2+ (aq)+S- (aq)BaSO4(s)H=-2.92 kJ mol-1B.Ba 2+(aq)+S-BaSO4(s)H=-0.72 kJ mol-1(aq)C.Ba 2+(aq)+S- (aq)BaSO4(s)H=-18 kJ mol -1D.Ba

6、2+(aq)+S- (aq)BaSO4(s)H=-73 kJ mol -1二、非选择题 (共 19 分 )6.2018 成都毕业班摸底测试 ,24,8 分 CO 2 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 CH 3OH(l) 、H 2(g) 的燃烧热分别为726.5kJ mol-1 、 285.8 kJ mol-1 ,CO2 和 H 2 反应生成 CH 3OH(l) 和 H2O(l) 的热化学方程式为。(3) 利

7、用太阳能捕集 CO2 的原理如图所示。图中能量转换过程为。b 是(填 “正 ”或 “负 ”)极,铜片上的电极反应式为。7.2018 陕西部分学校摸底检测,18(1)(2),11 分 “低碳经济 ”备受关注 ,CO2 的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。(1) 已知 :CO2(g)+2H 2(g)C(s)+2H 2 O(g)H=-90.0 kJ mol-1; H 2O(l)H2O(g)H=+44.0kJ mol-1 ;C(s)的燃烧热H=-394.0 kJ mol-1 。则表示 H2 燃烧热的热化学方程式为。(2) 在 0.1 MPa、 Ru/TiO 2 催化下 ,将 H2 和 CO2 按投

8、料比 n(H 2) n(CO2)=4 1 置于恒压密闭容器中发生反应 :反应CO2(g)+4H 2 (g)CH4(g)+2H 2O(g)H1反应CO2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g)H 2测得 CO2 转化率、 CH4 和 CO 选择性随温度变化情况分别如图1和图 2所示。(选择性 :转化的 CO2 中生成 CH 4 或 CO 的百分比 ) 反应的 H1(填“”“或”“=”)0;理由是。温度过低或过高均不利于反应的进行,原因是。350 时 ,反应的平衡常数 K p=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压 =总压 物质的量分数 )。为减少 CO 在产物中的比率 ,可采取的措施有(列举一

9、条 )。(满分 45 分30分钟 )一、选择题 (每小题 6 分,共 30 分 )1.一种新型燃料电池的原电池总反应2H2(g)+O 2(g)+-H ,则该反应的2H (aq)+2OH (aq)H 为 已知 H2(g)的燃烧热为285.8 kJ mol -1,中和热为 57.3 kJ mol-1()A.+686.2 kJ mol-1B.+457.0 kJ mol-1-1D.-686.2 kJ-1C.-457.0 kJ molmol5-1 的 NaOH 溶液中充分反应 ,2.在 25 、 1.01 10 Pa下 ,将 22 g CO2通入 750 mL 1.0 mol L 放出 x kJ 热量。

10、在该条件下-1溶液中 ,充分反应 ,放,将 1 mol CO 2 通入 2 L 1.0 mol L 的 NaOH出 y kJ 热量 ,则 CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO 3(aq)H ,则该反应的H 为()A.( x-2y) kJ mol -1B.(y-4x) kJ mol -1C.(y-2x) kJ mol -1D.(2 y-8x) kJ mol -13.氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1 g C(s) 燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ 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 -110.4 kJ/molB.氧化亚铜与

11、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292 kJ/molD.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)H=+35.6 kJ/mol4.某反应由 AB、BC 两步反应构成 ,反应的能量变化曲线如图所示,E1、E2、E3、 E4 表示活化能 ,下列有关该反应的H 的计算正确的是()A. H= (E1+E 2)-(E4+E 3)B. H= (E4+E 3)-(E1+E 2)C. H= (E1+E 2+E 3)-E4D. H= (E1+E 3)-(E2+E 4)5.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

12、的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25 ,101 kPa 条件下 ):物质及状态N 2O(g)NO(g)NO2(g)N 2O4(l)N2 O5(g)相对能量 /(kJ mol-1 )829033-2011下列推断不正确的是()A. 在 5 种氮的氧化物中 ,NO(g) 最活泼B.N 2 O4(l)2NO 2(g)H=-86 kJ mol -1C.N2 O5(g)2NO2 (g)+ O2(g)H =+55 kJ mol -1D.1 mol N 2O(g) 分解成 N2(g) 和 O2(g)需要放出82 kJ 能量二、非选择题 (共 15 分 )6.6 分 一定条件下 ,在 CO2

13、 与足量 C 反应所得平衡体系中加入H 2 和适当催化剂 ,有下列反应发生 :CO(g)+3H 2(g)CH 4(g)+H 2O(g)H 1=-206.2 kJ mol-1CO(g)+H 2O(g)CO2(g)+H 2(g)H2=-41.2 kJ mol-1(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 298 K 时相关化学键的键能数据如表所示。化学键H HOHCHC OE/(kJ mol -1)436.0462.8413.41 075.0根据键能计算 H 1=,它与上述实测值差异较大的原因可能是。7.9 分 近年来由于全球变暖和资源短缺等问题的日益严重,关于 C

14、O2 和碳酸盐应用的研究受到人们的重视。(1) 以 CO2 与 NH 3 为原料可合成化肥尿素 CO(NH 2 )2。已知 :2NH 3(g)+CO 2(g)NH 2CO2NH 4(s)H=-159.47 kJ mol-1NH 2CO2NH 4(s)CO(NH 2) 2(s)+H 2O(g)H=+116.49 kJ mol -1H2O(l)H 2O(g)H =+44.0 kJ mol-1试写出 NH 3 和 CO2 合成尿素和液态水的热化学方程式:。(2) 已知 :CO(g)+H 2O(g)H 2(g)+CO 2(g)H =-41.2 kJ mol-1 ,850 时在一体积为 10 L的恒容密

15、闭容器中 ,通入一定量的CO 和 H2O,CO 和 H 2O 的浓度变化如图所示 :下列说法正确的是(填序号 )。A. 达到平衡时 ,氢气的物质的量是0.12 molB.达到平衡时 ,反应体系最终会放出49.44 kJ 热量C.4 min 内 CO2 的反应速率为 0.003 mol L-1min -1D.第 8 min 时 ,若充入氦气 ,不会导致 v 正(CO) v 逆 (H 2O)(3)850 时 ,若在容积为2 L 的密闭容器中同时充入1.0 mol CO 、 3.0 mol H 2O、 a mol CO 2和 b mol H 2。若达到平衡时各组分的体积分数都与(2) 中平衡时各组分

16、的体积分数相同,则a=,b=。(4) 华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时 CO2 零排放 ,其基本原理如图所示 :上述生产过程中的能量转化方式是。上述电解反应在温度小于900 时进行 ,碳酸钙先分解为CaO 和 CO2,电解质为熔融碳酸钠,阳极的电极反应式为 2C-4e2CO2 +O2,则阴极的电极反应式为。答案1.A 将 和 两种不同元素分别用X 、Y 表示 ,根据示意图可写出反应的化学方程式:2X 2Y 22X 2Y+Y 2,显然该反应属于分解反应,也属于氧化还原反应 ,但无法判断是吸热反应还是放热反应 ,故 A 项错误 ,C、D 项正确。虽然 “充分反应 ”但反应后仍有

17、 X 2Y2 未发生变化 ,所以该反应是可逆反应 ,B 项正确。2.BC 根据 H=E 生成物 (总) -E 反应物 (总 ),由题图可知 ,由 X 生成 Y 的反应的H=E3-E2,A 项错误 ;根据题图 ,2X(g) 的总能量大于 Z(g) 的总能量 ,故 XZ 的反应为放热反应 , H0; CuSO4(s)Cu2+(aq)+S- (aq)H2H10,选B。8.(1) 无污染、可再生、来源广、资源丰富、 燃烧热值高 (任写其中 2个)(2 分)H 2+2OH -2e-2H 2O(2 分) (2)(2 分 )(3)ac(2 分)(4) 光能转化为化学能 (1 分)【解析】(1)氢气的来源广且

18、可再生,燃烧生成水 ,无污染 ,且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油的多。碱性氢氧燃料电池的负极发生氧化反应,在碱性条件下氢气放电生成H2O。(2)题中的两个反应都是熵减的反应,由于两个反应均能自发进行,所以两个反应都是放热反应,即 H10、 H 20 。根据盖斯定律 ,将题中两个热化学方程式相加得:H2 (g)+O 2(g)H 2O2 (l)H= H1+ H2。 (3) 达到化学平衡时 ,气体的物质的量不变,所以容器内气体压强保持不变,av( 逆 ),即 v( 吸氢 )v(放氢 ),d 项错误。 (4) 太阳能分解水制氢,是光能转化为化学能的过程。9.(每空均为 2 分 )(1)2HCl(g

19、)+O2(g)Cl 2(g)+H2O(g)H1+ H2(2) K (A) 如图相同温度下,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向(即正反应方向)移动 , HCl增大 ;且因反应为放热反应,故 HCl仍随温度T 的升高而降低BD)=2. - .)-=1.8 10mol min -1(4)2Cl 2+2Ca(OH) 2(3) v(HCl)=2 v(Cl 2)=2 .- .mol min -1-3Ca(ClO) 2+CaCl 2 +2H 2O【解析】(1)据图示写出反应 CuCl 2(s)+ O2(g)CuO(s)+Cl 2(g)H 2,由 +可写出总反应的热化学方程式。(2) 由题图中随温度升高,H

20、Cl转化率降低, 可知总反应为放热反应 , HMgCl 2MgBr 2MgI 2,C项 错误 ; 根据 题 图 可 写 出热 化 学 方程 式 :Mg(s)+I 2(g)MgI 2(s)H =-364 kJ mol -1和 Mg(s)+Cl 2(g)MgCl 2(s)H =-641 kJ mol -1 ,根据盖斯定律 ,由 -得 MgI 2(s)+Cl 2(g)MgCl 2(s)+I 2(g)H=-277 kJ mol -1 ,D 项正确。4.A由题意可知 :C(s)+O 2(g)CO 2(g)H=-393.5 kJ mol-1 、 H2(g)+ O2(g)H 2O(l)-1、 CH3222-

21、1H=-285.8 kJ molCOOH(l)+ 2O(g)H=-870.3 kJ mol ,根据2CO (g)+2HO(l)盖斯定律 ,由 2+2-得 :2C(s)+2H 2(g)+O2 (g)CH3COOH(l)H=-488.3 kJ mol-1,本题选 A 。5.C 第一个反应中Ba(OH) 2 和第二个反应中HCl的物质的量均为0.4 molL -1 0.1 L=0.04mol, 则 Ba(OH) 2溶液与足量稀硫酸反应的热化学方程式: Ba 2+(aq)+2OH -(aq)+2H+(aq)+S - (aq)BaSO4(s)+2H 2O(l)H1 =-.=-128kJ mol-1 ;盐

22、酸与足量 Ba(OH) 2溶液反应的.热化学方程式 : H +(aq)+OH -(aq)H 2O(l)H 2=-.=-55 kJ mol -1。Na 2SO4 溶液与 BaCl2.溶液反应的热化学方程式 : Ba2+(aq)+S- (aq)BaSO4(s)H3,根据盖斯定律 ,由 - 2可得 ,则H3=H 1-2 H 2=-128 kJ mol -1 -(-55 kJ mol-1) 2=-18 kJ mol-1 ,C 项正确。6.(1)C+H 2O(g)CO+H 2 是(2)CO 2(g)+3H 2(g)CH 3OH(l)+H 2O(l)H=-130.9kJ mol-1(3) 太阳能电能化学能

23、正2CO2+12H +12e-C2H 4+4H 2O【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) 根据题中信息可写出热化学方程式:CH 3OH(l)+O2(g)CO 2(g)+2H 2O(l)H=-726.5kJ mol-1 ,H2(g)+O2(g)H2O(l)H =-285.8kJ mol-1 ,根据盖斯定律,由 3-得CO2(g)+3H 2(g)CH 3OH(l)+H 2O(l)H =-130.9 kJ mol-1 。 (3)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。 由题图可知 ,H +向铜片移动 ,则铜片为

24、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-C2H 4+4H 2O。7.(1)H 2 (g)+ O2(g)H 2O(l)H=-286.0 kJ mol-1(2) 反应在 350 达到平衡状态后 ,随温度升高 ,CO2 的转化率降低,所以该反应是放热反应温度过低 ,化学反应速率慢 ;温度过高 ,反应向逆反应方向进行且CH 4 的选择性减小 2.89 104降低温度 ( 或增大压强 )【解析】(1) 由题意知CO2(g)+2H 2 (g)C(s)+2H 2O(g)H=-90.0 kJ mol -1、 H

25、 2O(l)H2O(g)H=+44.0kJ mol -1、 C(s)+O 2(g)CO2(g)H =-394.0kJ mol -1 ,根据盖斯定律 ,由( - 2+ ) 可得 H2(g)+O2(g)H 2O(l)H=-286.0 kJ mol-1。(2) 由题图 2 可知 ,温度 400时 ,容器中只发生反应,结合题图1 可知 ,反应在 350 达到平衡状态后,随温度升高 CO2 的转化率降低 ,说明该反应为放热反应。温度过低,反应速率慢 ;温度过高 ,反应向逆反应方向进行且CH4 的选择性减小 ,故温度过低或过高均不利于反应的进行。设 CO2 的起始投料量为x mol,则CO2(g)+4H 2(g)CH 4(g)+2H 2O(g)起始 (mol)x4x00转化 (mol)0.8x3.2x0.8x1.6x平衡 (mol)0.2x0.8x0.8x1.6x平衡时 CO2的分压为 .0.1 MPa,H 2 的分压为.0.1 MPa,CH 4的分压为 .0.1 MPa,H 2O(g).).)的分压为.0.1 MPa, 故反应的平衡常数 K p=) = .低温度或增