2022届高考化学二轮复习疯狂专练10化学能与热能含解析.docx

化学能与热能
考点说明××××××××

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。
考点透视××××××××

1.【2019海南卷】根据图中的能量关系，可求得的键能为（）
A．B．C．D．
2.【2019年江苏卷】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)+O2(g)=2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
B．氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e−=4OH−
C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D．反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：∆H=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和
3．【2019年全国2卷】MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝Ca、Mg)：
M2+(g)＋CO(g)　　M2+(g)＋O2−(g)＋CO2(g)
已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是（）
A．ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0
B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0
C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)
D．对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3
4．【2019年天津卷】将1000mL 0.1mol·L−1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量；将1000 mL 0.5mol·L−1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出b kJ热量(不考虑醋酸钠水解)；将500mL 1mol·L−1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为（）
A．(5a－2b) kJ B．(2b－5a) kJ C．(5a＋2b) kJ D．(10a＋4b) kJ
5．【2019年浙江卷】根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图：
下列说法正确的是（）
A．∆H5>0 B．∆H1+∆H2=0
C．∆H3=∆H4+∆H2 D．∆H1+∆H2+∆H4+∆H5+∆H3=0
6．多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
Ⅰ．硅粉与在300℃时反应生成气体和，放出热量，该反应的热化学方程式为________________________。的电子式为__________________。
考点突破××××××××

1．下列有关热化学方程式的叙述中，正确的是（）
A．含20.0gNaOH的稀溶液与足量的稀硫酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则表示中和热的热化学方程式为：2NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) ∆H=-114.6kJ/mol
B．已知热化学方程式：SO2(g)+O2(g)SO3(g) ∆H=-98.32kJ/mol，在容器中充入2mol SO2和1mol O2充分反应，最终放出的热量为196.64kJ
C．已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)∆H=-483.6kJ/mol，则H2的燃烧热为241.8kJ/mol
D．用稀氨水与稀盐酸进行中和热的测定实验，计算得到的中和热的∆H偏大
2．下列变化属于吸热反应的是（）
A．石灰石在高温下锻烧 B．生石灰溶于水
C．盐酸与氢氧化钠溶液混合 D．碘的升华
3．HBr被氧化依次由如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成：
Ⅰ．HBr(g)+O2(g)=HOOBr(g)；
Ⅱ．HOOBr(g)+HBr(g)=2HOBr(g)；
Ⅲ．HOBr(g)+HBr(g)=H2O(g)+Br2(g)
1mol HBr(g)被氧化为(g)放出热量，其能量与反应进程的关系如图所示：
下列说法正确的是（）
A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为放热反应
B．Ⅰ的反应速率最慢
C．HOOBr比HBr和O2稳定
D．热化学方程式为：4HBr(g)+O2(g)=2H2O(g)+2Br2(g) ΔH=-12.67kJ·mol−1
4．2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示（图中E1表示无催化剂时正反应的活化能，E2表示无催化剂时逆反应的活化能）。下列有关叙述不正确的是（）
A．该反应的逆反应为吸热反应，升高温度可提高活化分子的百分数
B．ΔH=E1-E2，使用催化剂改变活化能，但不改变反应热
C．该反应中，反应物的总键能小于生成物的总键能
D．500℃、101kPa下，将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ，其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-2a kJ·mol-l
5．化学反应的ΔH等于反应物的总键能与生成物的总键能之差。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/kJ·mol－1
460
360
436
431
176
347
工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为（）
A．＋412 kJ·mol－1B．－412 kJ·mol－1C．＋236 kJ·mol－1D．－236 kJ·mol－1
6．下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是（）
①C(s)＋O2(g)===CO2(g)；C(s)＋O2(g)===CO(g)
②S(s)＋O2(g)===SO2(g)；S(g)＋O2(g)===SO2(g)
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
④2KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)；2KOH(aq)＋H2SO4(浓)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)
⑤NaOH(aq)＋HCl (aq)===NaCl (aq)＋H2O(l)；NaOH(aq)＋HF(aq)===NaF(aq)＋H2O(l)
A．①③⑤ B．②④⑤ C．②③④ D．①②③
7．热还原法制备MgO材料的原理为MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH>0，T℃时，在一恒容密闭容器中加入一定量的MgSO4(s)和CO(g)，一段时间后达到平衡状态。下列说法正确的是（）
A．活化能：E正>E逆
B．其他条件不变，加入催化剂，ΔH减小
C．其他条件不变，降低温度，化学平衡常数增大
D．其他条件不变，向容器中通入Ar(g)，平衡逆向移动
8．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。
下列说法不正确的是（）
A．通过计算，可知系统(Ⅰ)制备氢气的热化学方程式为：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)   ΔH=286 kJ·mol−1      
B．通过计算，可知系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为：H2S(g)=H2(g)+S(s)   ΔH=20kJ·mol−1
C．若反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)  ΔH =-a kJ·mol-1，则a>286       
D．制得等量H2所需能量较少的是热化学硫碘循环硫化氢分解法
9．我国科学家以MoS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是（）
A．Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化
B．两种电解质溶液环境下从N2→NH3的焓变不同
C．MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低
D．N2的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程
10．工业制氢气的一个重要反应是：CO(g) +H2O(g)==CO2(g)+H2(g)。
已知在25℃时：①C(s)+O2(g)CO(g) ΔH1＝−111kJ·mol− 1
②H2(g)+O2(g)==H2O(g) ΔH2＝−242kJ·mol− 1
③C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH3＝−394kJ·mol− 1
下列说法不正确的是（）
A．25℃时，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH＝−41kJ·mol−1
B．增大压强，反应①的平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小
C．反应①达到平衡时，每生成1molCO的同时生成0.5molO2
D．反应②断开2mol H2和1mol O2中的化学键所吸收的能量比形成4mol O−H键所放出的能量少484kJ
11．按要求回答下列问题
(1)已知在常温常压下：①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ∆H=-1275.6kJ·mol-1
②H2O(l)=H2O(g) ∆H=+44.0 kJ·mol-1写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式_________________________
__________。
(2)已知：CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) ∆H1=-192.9kJ·mol-1
H2(g)+O2 (g)H2O(g) ∆H2=-120.9kJ·mol-1
则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变∆H3________________。
(3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5—CH=CH2)的反应方程式为：C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH=CH2(g)+H2(g) ∆H1
已知：3C2H2(g)C6H6(g) ∆H2；C6H6(g)+C2H4(g)C6H5—CH2CH3(g) ∆H3
则反应3C2H2(g)+C2H4(g)C6H5—CH2CH3(g) +H2(g)的∆H=________。
(4)氨的合成是最重要的化工生产之一。工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：
①用焦炭跟水反应：；
②用天然气跟水蒸气反应：已知有关反应的能量变化如图所示，则方法②中反应的∆H =________。
答案与解析××××××××

一、考点透视
1.【答案】A
【解析】根据图示可知1molCH4分解变为1molC(g)原子和4molH(g)原子共吸收的能量是(75+717+864)kJ
=1656kJ的能量，则C-H键的键能为1656kJ÷4mol=414kJ/mol，故合理选项是A。
【点拨】主要在于认真分析图象，求算出甲烷分解变成气态原子总吸收的能量。
2.【答案】A
【解析】A．体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能自发说明该反应为放热反应，即∆H<0，故A正确；B．氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为：2H2-4e−=4H+，故B错误；C．常温常压下，Vm≠22.4L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故C错误；D．反应中，应该如下估算：∆H=反应中断裂旧化学键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，故D错误。
【点拨】判断反应能否自发进行，利用∆G=∆H-T∆S<0
3.【答案】C
【解析】根据盖斯定律，得ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3，又易知Ca2+半径大于Mg2+半径，所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3，CaO的离子键强度弱于MgO。A．ΔH1表示断裂CO和M2+的离子键所吸收的能量，离子键强度越大，吸收的能量越大，因而ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0，A项正确；B．ΔH2表示断裂CO中共价键形成O2−和CO2吸收的能量，与M2+无关，因而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0，B项正确；C．由上可知ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)<0，而ΔH3表示形成MO离子键所放出的能量，ΔH3为负值，CaO的离子键强度弱于MgO，因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO)，ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)>0，C项错误；D．由上分析可知ΔH1+ΔH2>0，ΔH3<0，故ΔH1＋ΔH2＞ΔH3，D项正确。故答案选C。
【点拨】注意Ca2+半径大于Mg2+半径，所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3，CaO的离子键强度弱于MgO。
4.【答案】C
【解析】根据题给信息知，BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应的热化学方程式为：①Ba2+(aq)+SO(aq)=BaSO4(s)，ΔH=-10akJ·mol−1，HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应的热化学方程式为：②H+(aq)+CH3COO−(aq)=CH3COOH(l)，ΔH=-2bkJ·mol−1，根据盖斯定律，①+2×②得Ba2+(aq)+SO(aq) +2H+(aq)+2
CH3COO−(aq)=BaSO4(s)+2CH3COOH(l)，ΔH=-(10a+2b)kJ·mol-1，则将500mL 1mol·L−1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为(5a＋2b) kJ，选C。
【点拨】考查热化学方程式的书写和反应热的计算。学会利用盖斯定律。
5.【答案】D
【解析】A．H2O(g)到H2O(l)是放热过程，因此∆H5<0，故A错误；B．因为反应物和生成物温度不同，因此∆H1+∆H2≠0，故B错误；C．根据盖斯定律∆H3=-（∆H1+∆H2+∆H4+∆H5），故C错误；D．根据能量守恒定律，∆H1+∆H2+∆H4+∆H5+∆H3=0，故D正确；答案选D。
【点拨】考查化学反应的能量变化，涉及燃烧热及中和热的概念应用。
6.【答案】
【解析】I．参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl，生成的是气态的SiHCl3和氢气，反应条件是300℃，配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g) ∆H=-225kJ·mol-1；SiHCl3中硅与1个H、3个Cl分别形成共价单键，由此可写出其电子式为：，注意别漏标3个氯原子的孤电子对。
【点拨】根据题意写出正确的化学方程式，才能完全正确的书写离子方程式。
二、考点突破
1.【答案】D
【解析】A．根据中和热的概念可知，中和热的热化学方程式应该为：NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=H2O(l)+1/2
Na2SO4(aq) ∆H=-57.3kJ/mol，故A错误；B．二氧化硫的催化氧化是可逆反应，将2mol SO2和1mol O2充入一密闭容器中反应，放出的热量小于196.64kJ，故B错误；C．燃烧热的定义为1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，应该生成液态水才可判断，故C错误；D．因为一水合氨为一元弱碱，电离要吸热，造成所测中和热偏大，故D正确。
【点拨】易错选项D，∆H比较大小，要注意正负号。
2.【答案】A
【解析】A．石灰石在高温下锻烧生成氧化钙和二氧化碳，属于吸热反应，A正确；B．生石灰溶于水生成氢氧化钙，属于放热反应；C．盐酸与氢氧化钠溶液混合发生中和反应，属于放热反应，C正确；D．碘的升华是物理变化，不是吸热反应，D错误，答案选A。
【点拨】掌握常见的放热反应或吸热反应是解答的关键，选项D是解答的易错点，注意不论是放热反应，还是吸热反应均是针对化学变化进行分类，物理变化中的放热或吸热，不能称为放热反应或吸热反应。
3.【答案】B
【解析】A选项，第一步反应是反应物总能量低于生成物的总能量，所为吸热反应，故A错误；B选项，第一步反应需要的活化能最大，即反应I的反应速率最慢，故B正确；C选项，HOOBr的总能量比HBr和O2的总能量高，能量越高，物质越不稳定，故C错误；D选项，根据题意，1mol HBr(g)被氧化为Br2(g)放出12.67kJ热量，则热化学方程式为4HBr(g)+O2(g)=2H2O(g)+2Br2(g) ΔH=-50.68kJ·mol−1，故D错误。
【点拨】活化能越大，反应速率越慢；反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，反之则为放热反应。
4.【答案】D
【解析】A．由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则该反应的逆反应为吸热反应，且升高温度，提供了能量，提高了活化分子的百分数，故A正确；B．催化剂不改变反应的反应热，能够降低反应的活化能，由图可知ΔH=E1-E2，故B正确；C．该反应为放热反应，焓变等于断裂化学键吸收的能量减去形成化学键释放的能量，则该反应中反应物的总键能小于生成物的总键能，故C正确；D．该反应为可逆反应，但热化学方程式中为完全转化时的能量变化，则1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ，其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH＜-2a kJ·mol−1，故D错误。
【点拨】本题的易错点为D，要注意可逆反应不能完全反应，1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ，则完全反应放出的热量大于akJ。
5.【答案】C
【解析】利用反应热等于反应物的键能总和与生成物键能总和的差，即ΔH=(4×360kJ·mol−1＋2×436kJ·mol−1-2×176kJ·mol−1-4×431kJ·mol－1)=+236kJ·mol−1，故C正确。
【点拨】利用键能的差值计算ΔH，应注意物质的结构，判断出所含的共价键的物质的量或个数，如SiCl4为正四面体结构，1molSiCl4中含有4molSi-Cl，容易混淆的是金刚石、晶体硅与SiO2中共价键的数目，1mol金刚石和晶体硅中分别含有2molSi-Si和2molC-C键，1molSiO2中含有4molSi-O键。
6.【答案】C
【解析】①两个反应都是放热反应，ΔH均小于0，前者是完全反应，放出热量多，因此前者ΔH小于后者，故①不符合题意；②这两个反应都是放热反应，即ΔH<0，固体转化成气体需要吸收热量，则前者放出的热量少，即ΔH前者大于后者，故②符合题意；③都是放热反应，ΔH<0，消耗的氢气越多，放出的热量越多，ΔH前者大于后者，故③符合题意；④都是放热反应，ΔH<0，浓硫酸稀释放出热量，ΔH前者大于后者，故④符合题意；⑤HF为弱酸，电离是吸热过程，ΔH前者小于后者，故⑤不符合题意。
【点拨】比较ΔH的大小，吸热反应的大于放热反应，如果是吸热反应，只比较数值就行，如果是放热反应，ΔH的绝对值越大，ΔH就越小，据此分析。
7.【答案】A
【解析】A．该反应为吸热反应，正反应的活化能大于逆反应的活化能，A项正确；B．催化剂不改变反应的ΔH，B项错误；C．其他条件不变，降低温度，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，C项错误；D．其他条件不变，向容器中通入Ar(g)，由于容器体积不变，所以各物质浓度都不变，平衡不移动，D项错误。
【点拨】向容积不变的容器中通入惰性气体，不影响气体浓度，所以不会使反应速率改变，也不能使平衡移动。如果向容积可变的容器中通入惰性气体，会使容器体积变大，使气体浓度降低，反应速率减慢，如果反应前后气体系数之和不等，则平衡会向气体系数之和大的方向移动，即相当于降低压强。
8.【答案】C
【解析】A．根据盖斯定律进行方程式的加合，①式+②式+③式，得系统(Ⅰ)制备氢气的热化学方程式为：H2O(l)=H2(g)+12O2(g)   ΔH=+286kJ·mol-1，A正确，故A不符合题意。B．根据盖斯定律进行方程式的加合，②式+③式+④式，得系统(Ⅱ)制备氢气的热化学方程式为：H2S(g)=H2(g)+S(s)   ΔH=+20kJ·mol-1，B正确，故B不符合题意。C．若反应H2(g)+12O2(g)=H2O(g)生成气体水，放出的热量小，故a<286，C不正确，故C符合题意。D．根据系统(Ⅰ)(Ⅱ)总的热化学方程式得出：放出的热量较少的是硫碘循环硫化氢分解法，D正确，故D不符合题意。
【点拨】在运用盖斯定律时，注意切入点，根据热化学方程式的特点将化学方程式中出现一次的物质进行加合得到总反应方程式。
9.【答案】B
【解析】A．从图中可知在Li2SO4溶液中N2的相对能量较低，因此Li2SO4溶液利于MoS2对N2的活化，A正确；B．反应物、生成物的能量不变，因此反应的焓变不变，与反应途径无关，B错误；C．根据图示可知MoS2在Li2SO4溶液中的能量比Na2SO4溶液中的将反应决速步(*N2→*N2H)的能量大大降低，C正确；D．根据图示可知N2的活化是N≡N键的断裂形成N2H的过程，即是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程，D正确。
【点拨】反应的焓变与途径无关，只有反应物和生成物的状态有关。
10.【答案】B
【解析】A．根据盖斯定律③－②－①得CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) ΔH＝−41kJ·mol−1，故A正确；B．平衡常数只与温度有关，增大压强K不变，故B错误；C．反应①，每生成1molCO的同时生成0.5molO2，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故C正确；D．焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和，因此反应②断开2molH2和1molO2中的化学键所吸收的能量比形成4molO-H键所放出的能量少484kJ，故D正确；选B。
【点拨】记住化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变。
11.【答案】（1）CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔΗ＝-725.8 kJ·mol－1
（2）-72.0 kJ·mol－1
（3）ΔΗ1＋ΔΗ2＋ΔΗ3
（4）(a＋3b－c)kJ·mol－1
【解析】(1)①2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g) ΔΗ＝－1275.6 kJ·mol－1；②H2O(l)=H2O(g)　ΔΗ＝＋44.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律，①×-②×2得CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔΗ＝－725.8kJ·mol−1；答案：CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔΗ＝－725.8 kJ·mol－1；(2)根据盖斯定律和已知方程式，可得甲醇和水蒸气催化重整的方程式=①-②，所以焓变ΔΗ3=ΔΗ1-ΔΗ2=-192.9kJ/mol +120.9kJ/mol=-72.0kJ/mol；答案：－72.0 kJ·mol－1；(3)根据盖斯定律，将已知三个热化学方程式相加即得所求方程式，所求热效应也等于三式的热效应相加，所以ΔΗ=ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3；答案：ΔΗ1＋ΔΗ2＋ΔΗ3；(4)由图知CO(g)+O2(g)=CO2(g）ΔΗ=-akJ/mol①；H2(g)+O2(g)=H2O(g）   ΔΗ=-bkJ/mol  ②；CH4(g)+2O2(g)= 2H2O(g)+ CO2(g）    ΔΗ=-ckJ/mol   ③；根据盖斯定律得方法②中反应的ΔΗ=③-①-②×3=-c-(-a)-(-b)×3=（a+3b-c）kJ/mol；答案：(a＋3b－c)kJ·mol－1。
【点拨】本题主要是燃烧热化学方程式的正确书写，及正确应用盖斯定律求算反应焓变。
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