高考总复习课标版化学专题十一化学能与热能(试题练)教学讲练

1、高中化学专项复习PAGE PAGE 23机会只留给有准备的人，加油哦！专题十一化学能与热能探考情悟真题【考情探究】考点内容解读5年考情预测热度考题示例难度关联考点反应热的有关概念1.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2.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2018北京理综,7,6分中催化剂的催化机理2015课标,27,14分中化学平衡热化学方程式盖斯定律及其应用1.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式2.理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算2018课标,27,14分中化学反应速率与化学平衡2017课标

2、,28,14分中化学平衡分析解读“反应热”已成为近几年课标卷的必考内容,一般不单独命题,而是作为非选择题的某个设问,常与化学反应速率、化学平衡及工艺流程相结合。从考查的内容上看,均与盖斯定律有关,随着能源问题的日益突出,对本专题的考查仍将维持较高的热度。【真题探秘】破考点练考向【考点集训】考点一反应热的有关概念1.(2020届湖北部分重点中学起点联考,5)1 mol 白磷(P4)和4 mol 红磷(P)与氧气反应过程中的能量变化如图(E表示能量)。下列说法正确的是()A.P4(s,白磷)4P(s,红磷)H0B.以上变化中,白磷和红磷所需活化能相等C.白磷比红磷稳定D.红磷燃烧的热化学方程式是4

3、P(s,红磷)+5O2(g)P4O10(s)H=-(E2-E3) kJ/mol答案D2.(2020届辽宁六校协作体期初考试,10)甲醇质子交换膜燃料电池中,将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理有如下两种:CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)H=+49.0 kJmol-1CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9 kJmol-1下列说法正确的是()A.CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJmol-1B.反应中的能量变化如图所示C.CH3OH转变成H2的过程一定要放出能量D.根据推知反应:CH3OH(l)+12O2(g)CO2(g)+2H2(

4、g)的H-192.9 kJmol-1答案D3.(2019河南焦作定位考试,12)下列说法正确的是()A.已知C(石墨,s)C(金刚石,s)H0,则金刚石比石墨稳定B.已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3 kJmol-1,则稀硫酸溶液和稀Ba(OH)2溶液反应的反应热H=-114.6 kJmol-1C.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的H0D.已知H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H1=-a kJmol-1,H2(g)+Cl2(g)2HCl(l)H2=-b kJmol-1,则aMgBr2MgCl2MgF2C.工业上可电解MgCl2溶液

5、冶炼金属镁,该过程需吸收热量D.金属镁和卤素单质(X2)的反应能自发进行是因为H均小于零答案D3.(2018黑龙江哈师大附中期中,15)已知:NH3H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol正盐的H=-24.2 kJmol-1;强酸、强碱稀溶液发生中和反应的反应热H=-57.3 kJmol-1,则NH3H2O在水溶液中电离的H等于()A.+45.2 kJmol-1B.-45.2 kJmol-1C.+69.4 kJmol-1D.-69.4 kJmol-1答案A4.(2018河北衡水中学大联考,13)已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下:2NO(g) N2O2(g)(快)H10平衡常

6、数K1;N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢)H20平衡常数K2。下列说法正确的是()A.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的H=-(H1+H2)B.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常数K=K1C.反应的速率大小决定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率D.反应过程中的能量变化可用右图表示答案C5.(2018河北衡水中学四模,9)我国利用合成气直接制烯烃获重大突破,其原理是:反应:C(s)+12O2(g) CO(g)H1反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H2反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H3=-90.1 kJmol-

7、1反应:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)H4,能量变化如下图所示反应:3CH3OH(g) CH3CH CH2(g)+3H2O(g)H5=-31.0 kJmol-1下列说法正确的是()A.反应使用催化剂,H3减小B.反应中正反应的活化能大于逆反应的活化能C.H1-H20,则金刚石比石墨稳定C.含20.0 g NaOH的稀NaOH溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+CH3COOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l)H=-57.4 kJ/molD.2C(s)+2O2(g)2CO2(g)H1,2

8、C(s)+O2(g)2CO(g)H2,则H1H2答案A3.(2018陕西黄陵中学期中,7)强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)H=-57.3 kJmol-1。分别向1 L 0.5 molL-1 Ba(OH)2溶液中加入浓硫酸、稀硝酸、稀醋酸,恰好完全反应的热效应分别为H1、H2、H3,下列关系正确的是()A.H1H2H3B.H1H2=H3C.H1H2H3D.H1=H2p2p1相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高(每空2分

9、,共4分)考点二热化学方程式盖斯定律及其应用2.(2018课标,27,14分)CH4-CO2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)。已知:C(s)+2H2(g) CH4(g)H=-75 kJmol-1C(s)+O2(g) CO2(g)H=-394 kJmol-1C(s)+12O2(g) CO(g)H=-111 kJmol-1该催化重整反应的H=kJmol-1。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.低温低压某温

10、度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol 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mol2L-2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:积碳反应CH4(g) C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)H/(kJmol-1)75172活化能/(kJmol-1)催化剂X3391催化剂Y4372由上表判断,催化剂XY(填“优于”或“劣于”),理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反

11、应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是(填标号)。A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4)p(CO2)-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。答案(1)247A1(2)劣于相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)3.(2

12、017课标,28,14分)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:(1)下列事实中,不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是(填标号)。A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应,而亚硫酸可以B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸C.0.10 molL-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算,可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为、,制得等量H2所需能量较少的是。(3)H2S与CO2在高温

13、下发生反应:H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率21,该反应的H0。(填“”“BB组自主命题省(区、市)卷题组考点一反应热的有关概念1.(2018北京理综,7,6分)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10

14、0%B.CH4CH3COOH过程中,有CH键发生断裂C.放出能量并形成了CC键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率答案D2.(2015北京理综,9,6分)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()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态状态表示CO与O2反应的过程答案C考点二热化学方程式盖斯定律及其应用3.(2019江苏单科,11,4分)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是()A.一定温度下,反应2H2(g)

15、+O2(g) 2H2O(g)能自发进行,该反应的H03SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl3(g)H3(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称(填“阳极”或“阴极”),该电极反应方程式为。(2)已知体系自由能变G=H-TS,Gv逆b.v正:A点E点c.反应适宜温度:480520 (4)反应的H3=(用H1,H2表示)。温度升高,反应的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和

16、Si外,还有(填分子式)。答案(14分).Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)H=-225 kJmol-1.(1)阴极2H2O+2e- H2+2OH-或2H+2e- H2(2)1 000 H20C.加热0.1 molL-1 Na2CO3溶液,CO32-D.对于乙酸与乙醇的酯化反应(H0),加入少量浓硫酸并加热,该反应的反应速率和平衡常数均增大答案C2.(2013福建理综,11,6分)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下:mCeO2 (m-x)CeO2xCe+xO2(m-x)CeO2xCe+xH2O+xCO2 mCeO2

17、+xH2+xCO下列说法不正确的是()A.该过程中CeO2没有消耗B.该过程实现了太阳能向化学能的转化C.右图中H1=H2+H3D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH-2e- CO32-+2H答案C3.(2013北京理综,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是()ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶答案D4.(2013重庆理综,6,6分)已知:P4(g)+6Cl2(g) 4PCl3(g)H=a kJmol-1,P4(g)+10Cl2(g) 4PCl5(g)H=b kJmol-1,P4具有正四面体结构,PCl5中PCl键的键能为c kJmol-1,PC

18、l3中PCl键的键能为1.2c kJmol-1。下列叙述正确的是()A.PP键的键能大于PCl键的键能B.可求Cl2(g)+PCl3(g) PCl5(s)的反应热HC.ClCl键的键能为(b-a+5.6c)/4 kJmol-1D.PP键的键能为(5a-3b+12c)/8 kJmol-1答案C5.(2014北京理综,26,14分)NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3,如下图所示。(1)中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是。(2)中,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。比较

19、p1、p2的大小关系:。随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是。(3)中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。已知:2NO2(g) N2O4(g)H12NO2(g) N2O4(l)H2下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)。N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是。(4)中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。A是,说明理由:。答案(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O(2)p1H3B.H1H3答案B7.(2014重庆理综,6,6分)已知:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H=a kJmol-

20、12C(s)+O2(g) 2CO(g)H=-220 kJmol-1HH、O O和OH键的键能分别为436、496和462 kJmol-1,则a为()A.-332B.-118C.+350D.+130答案D8.(2013课标,12,6分)在1 200 时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S(g)+32O2(g) SO2(g)+H2O(g)H12H2S(g)+SO2(g)32S2(g)+2H2O(g)H2H2S(g)+12O2(g) S(g)+H2O(g)H32S(g) S2(g)H4则H4的正确表达式为()A.H4=23(H1+H2-3H3B.H4=23(3H3-H1-H2C.H4=32(H1+

21、H2-3H3D.H4=32(H1-H2-3H3答案A9.(2015安徽理综,27,14分)硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值。某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO2)为主要原料制备NaBH4,其流程如下:已知:NaBH4常温下能与水反应,可溶于异丙胺(沸点:33 )。(1)在第步反应加料之前,需要将反应器加热至100 以上并通入氩气,该操作的目的是。原料中的金属钠通常保存在中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有、玻璃片和小刀等。(2)请配平第步反应的化学方程式:NaBO2+SiO2+Na+H2 NaBH4+Na2SiO3(3)第步分离采用的方法是;第步分出NaBH4并回收溶

22、剂,采用的方法是。(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是。答案(1)除去反应器中的水蒸气和空气煤油镊子滤纸(2)1NaBO2+2SiO2+4Na+2H2 1NaBH4+2Na2SiO3(3)过滤蒸馏(4)NaBH4(s)+2H2O(l) NaBO2(s)+4H2(g)H=-216.0 kJmol-110.(2015四川理综,11,16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要

23、的化工原料FeSO4(反应条件略)。 稀H2SO4活化硫铁矿 FeCO3空气 硫铁矿烧渣滤液滤液滤液FeSO4晶体活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O 15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:(1)第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是。(2)检验第步中Fe3+是否完全还原,应选择(填字母编号)。A.KMnO4溶液B.K3Fe(CN)6溶液C.KSCN溶液(3)第步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第步通入空气使溶液pH降到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是。(4)Fe

24、SO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25 ,101 kPa时:4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)H=-1 648 kJ/molC(s)+O2(g) CO2(g)H=-393 kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g) 2FeCO3(s)H=-1 480 kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是。(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+FeS2 Fe+2Li2S,正极反应式是。(6)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为

25、50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第步应加入FeCO3kg。答案(1)Fe2O3+6H+ 2Fe3+3H2O(2)C(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+(4)4FeCO3(s)+O2(g) 2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJ/mol(5)FeS2+4Li+4e- Fe+2Li2S或FeS2+4e- Fe+2S2-(6)0.011 8ab-0.646c或29ab211.(2014课标,28,15分)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气

26、相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题:(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式。(2)已知:甲醇脱水反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)H1=-23.9 kJmol-1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g)H2=-29.1 kJmol-1乙醇异构化反应C2H5OH(g) CH3OCH3(g)H3=+50.7 kJmol-1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的H=kJmol-1。与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是。(3)下图

27、为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中nH2O列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为,理由是。气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290 、压强6.9 MPa,nH2OnC2H4=0.61。乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外答案(1)C2H4+H2SO4C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O C2H5OH+H2SO4(2)-45.5污染小、腐蚀性小等(3)p(C2H5OH)pp1p

28、2p3p4反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率提高将产物乙醇液化移去增加nH2O12.(2014大纲全国,28,15分)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题:(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6 和76 ,AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为。(2)反应AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反

29、应速率v(AX5)=。图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为(填实验序号);与实验a相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:b、c。用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,表示AX3的平衡转化率,则的表达式为;实验a和c的平衡转化率:a为、c为。答案(1)AX3(l)+X2(g) AX5(s)H=-123.8 kJmol-1(2分)(2)0.10mol10 L60min=1.710-4 molLbca(2分)加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变(2分)温度升高。反应速率加快,但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压

30、强增大)(2分)=2(1-pp0)(2分)50%(1分)40%(113.(2013北京理综,26,14分)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:。(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:写出该反应的热化学方程式:。随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是。(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:。当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO20CaO

31、38SrO0答案C6.(2019福建龙岩一模,11)一定条件下,在水溶液中1 mol ClOx-(x=0,1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法错误的是(A.上述离子中结合H+能力最强的是EB.上述离子中最稳定的是AC.C B+D反应的热化学方程式为2ClO2-(aq) ClO3-(aq)+ClO-(aq)H=-76 kJD.B A+D的反应物的键能之和小于生成物的键能之和答案A7.(2019河北衡水十三中质检,15)N2O和CO是环境污染性气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应原理为N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g)H,有关化学反应的物质变化过程

32、及能量变化过程如图所示。下列说法不正确的是()A.H=H1+H2B.H=-226 kJ/molC.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D.为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O+和Pt2O答案D二、非选择题(共18分)8.(2020届四川成都摸底,21)(6分)氢、碳和氯的单质及化合物在生产和生活中有广泛用途。(1)反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H的能量变化示意图如图1所示,其中436 kJ/mol 表示的含义是,由图计算H=kJ/mol。图1(2)金刚石、石墨的燃烧热分别为395.4 kJ/mol 和393.5 kJ/mol。图2是两者相互转化的能量变化示意图,A表示的物质为。图2答案(1)1 mol H2分子中的化学键断裂时需要吸收的最少能量