化学能与热能（练）-高考化学一轮复习

第17讲化学能与热能

第一部分：高考真题感悟

1.（2021・广东•高考真题）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾《中国离不开化学，长征系列运

载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是

A.煤油是可再生能源

B.&燃烧过程中热能转化为化学能

D.月壤中的？He与地球上的3H互为同位素

【答案】C

【解析】A.煤油来源于石油，属于不可再生能源，故A错误：B.氢气的燃烧过程放出热量，将化学能变

为热能，故B错误；C.元素符号左上角数字为质量数，所以火星陨石中的“We质量数为20,故C正确；

D.同位素须为同种元素，3He和3H的质子数不同，不可能为同位素关系，故D错误；故选C。

2.（2021・海南•高考真题）元末陶宗仪《辍耕录》中记载：“杭人削松木为小片，其薄为纸，熔硫磺涂木片

顶端分许，名日发烛……，盖以发火及代灯烛用也。''下列有关说法错误的是

A.将松木削薄为纸片状有助于发火和燃烧

B.“发烛”发火和燃烧利用/物质的可燃性

C.“发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量转化

D.硫磺是“发烛”发火和燃烧反应的催化剂

【答案】D

【解析】A.将松木削薄为纸片状可以增大可燃物与氧气接触面积，有助于发火和燃烧，A正确；B.发烛

具有可燃性，“发烛''发火和燃烧利用了物质的可燃性，B正确；C.“发烛”发火和燃烧伴随不同形式的能量

转化，如化学能转化为光能、热能等，C正确；D.硫磺也燃烧，不是催化剂，D错误；选D。

3.（2017•浙江・高考真题）根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是

哗ImolN+3molH

量

aIzJ

0.5molN2（g）+15moll—®°kJ

ImolNH3（g）

ImolNII；⑴[kJ

反应过程

l

A.N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=（ba）kJmol

B.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH=(ab)kJmor

,

C.2NH3(l)=N2(g)+3H2(g)AH=2(a+bc)kJmol

D.2NH3(l)=N2(g)+3H2(g)A〃=2(b+ca)kJmoP

【答案】D

【解析】由图中信息可知，0.5N2(g)+1.5H2(g)=NH3(g)A//=(ba)kJmol',0.5N2(g)+1.5H2(g)=NH3(l)AH=

,

(b+ca)kJmoloA.由0.5N2(g)+1.5H2(g)=NH3(g)(ba)kJmoP可得出，N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH=

2(ba)kJrnol1,A不正确；B.由A选项中的分析可知，N2(g)+3H2(g)=2NH?(g)2(ba)kJmoP,B不正确;

,

C.由0.5N2(g)+L5H2(g)=NH3(l)A”=(b+ca)k】mo|i可知，2NH3(l)=N2(g)+3H2(g)△A/=2(b+ca)kJmol,C不

,

正确;D.由C选项的分析可知,2NH3(l)=N2(g)+3H2(g)A//=2(b+ca)kJmol,D正确;故选D。

4.(2016•浙江•高考真题)己知：CH«g)的燃烧热为890.31kJ・nioll则下列热化学方程式正确的是

1

A.CH4(g)4-2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)AH=+890.31kJ-mol

1

B.CH4(g)+2O2(g)=CO2+2H2O(g)△H=890.31kJ-mol

C.CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=890.31kJ*mol'

,

D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=890.31kJ*mol

【答案】D

【解析】CH4(g)的燃烧热是Imol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的能量，CH“g)的燃烧热为

890.3IkJ-mol1,表示甲烷燃烧热的热化学方程式是CH4(g)+2O?(g尸CO2(g)+2H2O(l)△H=890.31kJ-mol1,

故选D.

5.(2021.海南•高考真题)2020年9月22日，中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳中和。下列

措施小利于大气中CO?减少的是

A.用氨水捕集废气中的CO?,将其转化为氮肥

B.大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源

C.大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情

D.通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO?

【答案】C

【解析】A.氨水能与酸性氧化物二氧化碳反应生成碳酸锈或碳酸氢钱，则用氨水捕集废气中的二氧化碳，

将其转化为氮肥有利于大气中二氧化碳的减少，故A不符合题意：B.大力推广使用风能、水能、氢能等清

洁能源可以减少化石能源的使用，从而减少二氧化碳气体的排放，有利于大气中二氧化碳的减少，故B不

符合题意；C.人力推广使用干冰实现人工增雨，会增加人气中二氧化碳的量，不利于人气中二氧化碳的减

少，故C符合题意；D.通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的二氧化碳有利于大气中二氧化碳的减少,

故D不符合题意；故选C。

6.(2022・浙江,高考真题)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成Imol环己烷(。|)的能量变化如图

所示:

卜.列推理•不正•确•的是

A.2AHI-AH2,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比

B.AH2<AH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定

C.3AH)<AH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键

D.AH3AHI<0,AII4AH3>0,说明苯分子具有特殊稳定性

【答案】A

【解析】A.虽然24H.AH2,但AH2幺％,说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目、双键的

位置有关，不能简单的说碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比，A错误；B.AH2<AH3,

即单双键交替的物质能量低，更稳定，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定,

BE确；C.由图示可知，反应I为：0|⑴+H2(g)-C^|(l)AH”反应IV为:+3H2(g)TCj

(1)AH4,故反应I是Imol碳碳双键加成,如果苯环上有三个完全独立的碳碳三键,则3AHEH4,现3AHi

<AH4,说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键，C正确；D.由图示可知，反应I为：Q(D+H2(g)->

⑴AHi,反应HI为:(l)+2H2(g)一(1)AH3,反应IV为:+3H?(g)-

(1)AH4,zUMHiVO即(I)+H2(g)-(l)AH<0,AH4AH3>0即+Hz(g)一(1)AH

>0,则说明具有的总能量小于,能量越低越稳定，则说明苯分子具有特殊稳定性，D正确;

故答案为：Ao

7.(2022・浙江•高考真题)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表:

物质(g)0HHOHOOH202

3.（2022・上海崇明•二模）有关反应热效应的说法正确的是

A.常温下自发进行的反应也可以是吸热反应

B.氧化还原反应都属于放热反应

C.有催化剂参与的反应是放热反应

D.有化学键断裂的反应是吸热反应

【答案】A

4.（2022・上海松江.二模）将溶质物质的量相同的酸溶液与碱溶液相混合，a：盐酸和氢氧化钠，b：醋酸

和氢氧化钠，c：醋酸和氨水。其所放出热量比较，正确的是

A.a>b>cB.c>b>aC.b>c>aD.a=b=c

【答案】A

5.（2022•河南•模拟预测）2022年冬奥会火炬体现了艺术设计与科技创新的完美融合。火炬选用碳纤维与

树脂的复合材料制成，降低了材料用量，燃料使用氢燃料，使火炬燃烧时的碳排放为“零”，体现出“绿色”

办奥理念和科技冬奥成果。下列有关说法正确的是

A.树脂属于无机非金属材料

B.氢能是清洁的可再生能源

C.碳纤维与金刚石互为同素异形体

D.氢气燃烧时能量变化只有化学能到热能的转化

【答案】B

【解析】A.树脂属于有机高分子材料，故A错误；B.氢气燃烧生成水，且可通过电解水得到氢气，故

氢能是清洁的可再生能源，故B正确；C.碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，还含有

其他成分，属于混合物，故碳纤维与金刚石不互为同素异形体，故C错误；D.氢气燃烧时能量变化除了

有化学能到热能的转化，还包括化学能到光能的转化，故D错误；故选B。

6.（2022・北京中学三模）下图是计算机模拟的在催化剂表面上水煤气变化的反应历程。吸附在催化剂

表面的物种用“*”标注。

下列说法正确的是

B.②和④中化学键变化相同，因此吸收的能量相同

D.相同条件下，反应速率④〉②

【答案】B

7.（2022・上海上海•模拟预测）2（g）与H2（g）化合生成NH3（g）的能量变化如图，下列说法正确的是

能量ImolhMg)3molH(g)

®3I4U

ImolNll(f)+2moi

①IOMOIJ领377kJ

ImolNH^g)♦Imo!I«f)

__l________④4J5U

；mo!N"♦加IH")1moiNH-

反陶过H

A.N2与H2的键能数值总和为W80

C.1molHz(g)的能量比2molH(g)的能量低

D.若使用催化剂会改变反应的热效应

【答案】C

吸收436KJ能

lh(g)

释放930KJ

HO(g)

吸收aKJ能2

丙

l/2O2(g>()

甲乙

A.0—H键的键能为930kJmoP

B.a=249

C.物质所具有的总能量大小关系为：甲＞乙＞丙

D.ImolHzO⑴分解为2moiH与ImolO时吸收930kJ热量

【答案】B

9.(2022・湖南•模拟预测)丙烷与氯气反应可得到两种一氯代物，其反应机理为游离基(电中性的原子或原

子团)间的反应，部分反应过程如图所示，下列说法正确的是

A.含碳自由基的形成过程中只断裂了极性键

B.生成自由基CH3cH2cH2的速率较快

C.主要有机产物是CH3cHeICHs

D.生成一氯代物的反应可能是吸热反应

【答案】C

【解析】A.由图中信息知，含碳自由基是丙烷与C1•作用的结果，原料中的Cb转化为C1•时断裂了非极性

键，A项错误；B.由图可知，过渡态【活化能较高，相应的反应速率较慢，即生成自由基CH3cH2?H2的

速率较慢，B项错误：C.由于生成CH3cHe%的速率较快且CH3cHe比的能量更低，故主要有机产物是

CH3cHeICH3,C项正确；D.含碳自由基与。•结合可得到一氯代物，结合中会形成共价键，释放出能量，

故产物总能量低于反应物总能量，反应是放热反应，D项错误：故答案选C

10.(2022•浙江•三模)已知：在标准压强(lOOkPa)、298K,由最稳定的单质合成Imol物质B的反应焰变，

叫做物质B的标准摩尔生成焙，月△H(kJ/mol)表示。有关物质的AH有如图所示关系。下列有关判断正确的

是

A.FhO。)的△H>24I.8kJmoPB.NH3比N2H4稳定

C.N?Hj⑴标准燃烧热为534.2kJmoND.NO(g)的键能大于N?(g)与Ch(g)的键能之和

【答案】B

【解析】A.H2O(g)->H2O(1),需要继续放热，放出的热量越多，对应焙变的数值越小,所以△H〈241.8kJ-moL

A错误；B.物质所具备的能量越低越稳定，标准摩尔生成熠的定义可知，N%相对能量为45.9kJ-moL

N2H4相对能量为50.6kJmoP,所以NH?更稳定,B正确;C.N2H4⑴标准燃烧热应该生成N?和H2O⑴，

题干中无FLO⑴的相对能量，无法计算,C错误;D.aH二生成物总能量反应物总能量所以NO(g)=N2(g)+O2(g)

△H=0+091.3=91.3kJ.molk。，AH=反应物总键能生成物总键能<0,所以NO(g)的键能小于N?(g)与Ch(g)

的键能之和，D错误；故选B。

11.(2022•福建福州•二模)苯与Br?的催化反应历程如图所示。关于该反应历程，下列说法正确的是

A.苯与由?的催化反应为放热反应

B.该反应历程，苯与加2的催化反应可生成浪苯、邻二澳苯

C.苯与Br,的催化反应决速步伴随着极性键的断裂与形成

D.从反应速率角度，苯与B口口勺催化反应由反应为取代反应，原因是该反应活化能更低

【答案】D

【解析】A.由图可知，苯与Brz的加成反应是吸热反应，取代反应是放热反应，故A错误；B.该反应历

由于⑶

程，苯与Br?的催化反应可生成澳苯，但不能生成邻二溪苯，故B错误；C.B/转化为

的活化能最大，反应速率最慢，故是总反应的决速步骤，但步骤中不存在极性键的断裂，故C错误；D.第

三步中取代反应的活化能低，生成物本身所具有的能量低，更稳定，故苯与B「2的催化反应主反应为取代反

应，故D正确；故选D。

12.（2022・湖北・黄冈中学模拟预测）金属插入CH,的C—H键形成高氧化态过渡金属化合物的反应频繁出

现在光分解作用、金属有机化学等领域，如图是CE与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法不正确的

是

A.整个反应快慢，由CH2—Zr…H2T状态2反应决定

B.Zr+CH4->CH3—Zr-H活化能为213.67kJ・moP

C.在中间产物中CH3—Zr-H状态最稳定

D.Zr+CH—CH—ZiHiA”=+39.54kJ・moP

【答案】B

【解析】A.整个反应的快慢取决于最慢的反应，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图中可知，由CH2—

Zr・“H2T状态2活化能最大，故整个反应的快慢就取决于该反应，A正确；B.由图中可以读Zr

+©44-3厂衣!-小活化能为99.20心・01011,B错误;C.物质所具有的能量越低越稳定,由图中可知，在

1

中间产物中CH3—Zr…H的能量为114.47kJ•mol为最低,故中间产物中CH3—Zr-H状态最稳定,C正确;

D.由图中可知,2「+。^4的总能量为01・11101一|,而CH—Zr“・H3的总能量为+39.54为故Zr+

CHj-CH—Zr…H3A〃=+39.54kJ・mo「ID正确；故答案为：B。

二、主观题（共3小题，共40分）

13.（2021.全国•高三专题练习）（16分）（I）丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题：

⑴己知丙烷完全燃烧生成CO2和1molH20⑴放出553.75kJ的热量，写出表示丙烷标准燃烧热的热化学方

程式：。

(2)二甲醛(CH30cH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1mol二甲醛完全燃烧生成CO?和液态水放出1455

kJ的热量。若1mol丙烷和二甲醛的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ的热最，则混合

气体中，丙烷和二甲懒的物质的量之比为1,

(II)CH4＞比、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为：

1

®CH4(g)+2O2(g)=COz(g)+2H2O(1)AH=-890.3kJ-moP

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH=-57l.6kJ-moF1

1

@C(s)+O2(g)=CO2(g)AH=-393.5kJ-moF

(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠能使甲烷与02作用产生的能量存活，甲烷细菌使1mol甲烷生成

CCh气体与液态水，放出的能量(填或"=")890.3kJ。

⑵甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4+CO2=2CO+2H2,1gCH』完全反应可

释放15.46kJ的热量，则:

①能表示该反应过程中能量变化的是____________(填字母)。

②若将物质的量均为1mol的CHJ与CO?充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随着时间的变化如图所

示，则CH4的转化率为(用小数表示，保留2位小数)。

(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)+2H?(g户CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C(s)+

2H：(g)=CH4(g)的反应热△〃=。

(4以前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是

_______________(填字母)。

A.寻找优质催化剂，使CO2与比O反应生成CH4与02，并放出热量

B.寻找优质催化剂，在常温常压下使CCh分解生成碳与02

C.寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO?与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)

D.将固态碳合成为C6(),以CM作为燃料

【答案】(除标注外，每空2分)(I)(1)C3Hx(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O⑴AZ/=2215kJ/mol

(2)1：3(3分)

(II)(1)=

(2)®D②0.63

(3)74.8kJmol1(3分)

(4)C

【解析】(I)(1)燃烧热是指Imol燃料完全燃烧后放出的热量，已知丙烷完全燃烧生成CO?和1molH2O(1)

放出553.75kJ的热量，乂知Imol丙烷完全燃烧生成4moi比0,故表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式：

C3Hs(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)AH=4x553.75kJ/mol=2215kJ/mol,故答案为:

C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O⑴A//=2215kJ/mol；

⑵假设Imol丙烷和二甲醛的混合气体中含有丙烷为xmoL则二甲醛为(lx)mol,完全燃烧生成CO2和

液态水共放出1645kJ的热量,则有:2215kJ/mol+1455kJ/mol(1x)=1645kJ,解得：x=0.25mol,故混合气

体中，丙烷和二甲醛的物质的量之比为x：(lx)=0.25：(10.25)=1：3,故答案为：1：3；

(H)(1)化学反应的焙变与反应途径无关，只与反应物和生成物的状态有关，故甲烷细菌使1mol甲烷生成

CCh气体与液态水，放出的能量=890.3kJ,故答案为：=；

⑵根据1gCH」完全反应可释放15.46kJ的热量，故ImolCFU完全燃烧释放的能量为：16x15.46kJ=247.46kJ,

据此解题：

①A.该过程是一个释放能量的过程，故反应物总能量高于生成物总能量，但图中数值不对，A错误；B.该

过程是一个释放能量的过程，故反应物总能量高于生成物总能量，B错误；C.该过程是一个释放能量的过

程，故反应物总能量高于生成物总能量，但图中数值不对，C错误：D.根据上述分析可知，D图中的数俏和

能量相对大小均正确，D正确；故答案为：Do

⑶根据盖斯定律并结合反应①CE(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)AH=-890.3kJ,moF1

②2H2(g)+O2(g)=2H2。。)AH=-571.6kJ-moF1®Qs)+O2(g)=CC>2(g)AH=-393.5kJ-moF1,可知反

应C(s)+2H?(g)=CH4(g)可由②+③①，故反应C(s)+2H2(g尸CH«g)的反应热AH=(-57L6kJ・mo「)+(-

393.5kJmol•)(-890.3kJmor')=74.8kJ-molL故答案为:74.8kJmol'；

(4)A.甲烷与氧气的反应为放热反应，可知CO?与H?O反应生成CH」和O?为吸热反应，A错误：B.使

CO?分解生成碳与02的反应为吸热反应，常温下不能发生，B不正确；

C.大气中的CO2和海底开采的CH4合成合成气(CO、H2),具有可行性，利用优质催化剂、太阳能实现

转化，C正确；D.将固态碳合成CM以C60作燃料，产物相同，研究方向不可行，D错误；故答案为：Co

14.(2021・全国•高三专题练习)(10分)化学反应伴随能量变化，获取反应能量变化有多条途径。

(1)下列反应中，属于放热反应的是(填字母)。

A.碳与水蒸气反应B.铝和氧化铁反应C.CaCQa受热分解D.氢气还原三氧

化鸽制取筲E.锌与盐酸反应

(2)获取能量变化的途径

①通过化学键的键能计算。通常人们把断裂Imol某化学键所吸收的能显或形成Imol某化学键所释放的能

量看作该化学键的键能，键能的大小可用于估算化学反应的反应热已知部分化学键的键能数据如表所

示:

化学键HHCIC1HC1

键能/(kJmoP)436243431

则H2(g)+C12(g)=2HCl(g)的反应热NH为

③利用实验装置测量利用卜.图图装置测定中和热的实验步骤如E：

①用量筒量取0.25mol/L的硫酸50mL但入小烧杯中，测出硫酸溶液

温度；

②用另一量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用同一温度计测出

其温度；

③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液的最

|Wj温度0

回答下列问题:

I.仪器a的名称为________________________________

II.做了四次实验，并将实验数据记录如下：

起始温度八℃

温度

终止温度松℃

实验次数

H2so4NaOH平均值

126.226.026.129.5

227.027.427.232.3

325.925.925.929.2

426.426.226.329.8

近似认为0.55mol/LNaOH溶液和0.25mol/L硫酸溶液的密度都是lg/cm\中和后生成溶液的比热容c=4.\8

J/(g-r),通过以上数据计算中和热AH=(结果保留小数点后一位)。

【答案】(每空2分)⑴BE(2)①183kJ・moP②2N2H4(g)+2NCh(g)=3N2(g)+4H2O(g)△，=一】I35.7kj/mol

③I.环形玻璃搅拌棒II.56.8kJ/mol

【解析】(1)常见的吸热反应有：大多数的分解反应、C或氢气作还原剂的氧化还原反应、氯化钱晶体与氢

氧化钢晶体的反应等，大多数化合反应，铝热反应，金属与酸的反应等属于放热反应，所以属于放热反应

的有B、E；

(2)①熔变:反应物键能之和生成物键能之和，所以H2(g)+Ch(g)=2HCl(g)的反应热A〃=436kJ・mW+243

kJ*mol'(2x43l)kJ*inol'=l83kJ・moP；

②已知：i：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)AHi=+67.7kj/mol

ii：N2H4(g)+C)2(g);N2(g)+2H2O(g)A”2=-534kJ/mol,

盖斯定律计算得到iix2-i得到2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)的AH=-1135.7kJ/mol,故答案为：

2N;H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)AH=-1135.7kJ/mol

③I.根据仪器的结构特点可知a为环形玻璃搅拌棒。

0.第2次实验的误差较大，舍弃，将另外三次实验的最终温度和起始温度做差，取平均值，得到△拄3.4℃；

氢氧化钠过量，硫酸中氢离子为0.025mol,所以中和生成的水为0.025moL溶液质量为100g,升面3.4C,

热量为：I00X3.4X4.I8=I421.2J,所以每生成Imol水的放热为：1421.2+0.025=56848J=56.8kJ,所以中和热

为：AH=56.8kJ/mol。

15.(14分)⑴己知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN^N键需要的能量分别是436kJ、391kJ、

946kJ,则N2与H2反应生成NHa的热化学方程式为.

(2)己知化学反应A2(g)+B?(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，口I答下列问题：

t/(kJ-mol1)

/2molAB(g)

JA2(g)+1molB2(g)