2021高考化学(浙江专用)二轮考点突破-专题五化学能与热能-.docx

专题五　化学能与热能

化学反应中能量变化的概念及计算

1.(2021年北京理综,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是(　　)
A
B
C
D

硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶

2.(2022年大纲全国理综,9,6分)反应A+BC(ΔH<0)分两步进行:
①A+BX(ΔH>0),②XC(ΔH<0)。
下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)

3.(2022年江苏化学,4,2分)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是(　　)

A.该反应为放热反应
B.催化剂能转变该反应的焓变
C.催化剂能降低该反应的活化能
D.逆反应的活化能大于正反应的活化能
4.(2011年上海化学,3,2分)据报道,科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是(　　)

5.(2011年江苏化学,10,2分)下列图示与对应的叙述相符的是(　　)

A.图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的状况下反应过程中的能量变化
B.图2表示0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 CH3COOH溶液所得到的滴定曲线
C.图3表示KNO3的溶解度曲线,图中a点所示的溶液是80 ℃时KNO3的不饱和溶液
D.图4表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线,由图知t时反应物转化率最大
6.(2011年上海化学,11,3分)依据碘与氢气反应的热化学方程式
(i)I2(g)+H2(g)2HI(g)　ΔH=-9.48 kJ·mol-1
(ii)I2(s)+H2(g)2HI(g)　ΔH=+26.48 kJ·mol-1
下列推断正确的是(　　)
A.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ
B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ
C.反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定
D.反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低
7.(2010年山东理综,10,4分)下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是(　　)
A.生成物总能量确定低于反应物总能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
8.(2010年大纲全国理综Ⅱ,7,6分)下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25 ℃,101 kPa):
①C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)
ΔH=-2 878 kJ/mol
②C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(g)
ΔH=-2 658 kJ/mol
③C4H10(g)+O2(g)4CO(g)+5H2O(l)
ΔH=-1 746 kJ/mol
④C4H10(g)+O2(g)4CO(g)+5H2O(g)
ΔH=-1 526 kJ/mol
由此推断,正丁烷的燃烧热是(　　)
A.-2 878 kJ/mol B.-2 658 kJ/mol
C.-1 746 kJ/mol D.-1 526 kJ/mol
热化学方程式的书写及正误推断

1.(2022年安徽理综,12,6分)氢氟酸是一种弱酸,可用来刻蚀玻璃。已知25 ℃时:
①HF(aq)+OH-(aq)F-(aq)+H2O(l)
ΔH=-67.7 kJ·mol-1
②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
在20 mL 0.1 mol·L-1氢氟酸中加入V mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液,下列有关说法正确的是(　　)
A.氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为:
HF(aq)F-(aq)+H+(aq)　ΔH=+10.4 kJ·mol-1
B.当V=20时,溶液中:c(OH-)=c(HF)+c(H+)
C.当V=20时,溶液中:c(F-)<c(Na+)=0.1 mol·L-1
D.当V >0时,溶液中确定存在:
c(Na+)>c(F-)>c(OH-)>c(H+)
2.(2022年北京理综,26,13分)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:4HCl+O22Cl2+2H2O
(1)已知:i.反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。
ii.

①H2O的电子式是　　　　　　　　　　　。 
②反应A的热化学方程式是　 。 
③断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为　　　　kJ,H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)　　　　。 
(2)对于反应A,如图是4种投料比[n(HCl)∶n(O2),分别为1∶1、2∶1、4∶1、6∶1]下,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。

①曲线b对应的投料比是　　　　。 
②当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时,对应的反应温度与投料比的关系是 
        　。 
③投料比为2∶1、温度为400 ℃时,平衡混合气中Cl2的物质的量分数是　　　　。 
3.(2011年新课标全国理综,27,14分)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和
-726.5 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10 mol水消耗的能量是　　　　kJ; 
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为　  ; 
(3)在容积为2 L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变的状况下,考察温度对反应的影响,试验结果如图所示(注:T1、T2均大于300 ℃):

下列说法正确的是　　　　(填序号) 
①温度为T1时,从反应开头到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= mol·L-1·min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大
(4)在T1温度时,将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为　　　　; 
(5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为　   、 
正极的反应式为　     。 
抱负状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为　　　　(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。 
4.(2010年北京理综,26,14分)某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以N和NH3·H2O的形式存在,该废水的处理流程如下:
氨氮废水低浓度氨氮废水含HNO3废水达标废水
(1)过程Ⅰ:加NaOH溶液,调整pH至9后,升温至30 ℃,通空气将氨赶出并回收。
①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用:　     。 
②用化学平衡原理解释通空气的目的:       
        　。 
(2)过程Ⅱ:在微生物作用的条件下,N经过两步反应被氧化成N。两步反应的能量变化示意图如下:

①第一步反应是　　　　反应(选填“放热”或“吸热”),推断依据是　 。 
②1 mol N(aq)全部氧化成N(aq)的热化学方程式是   　。 
(3)过程Ⅲ:确定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成N2。若该反应消耗32 g CH3OH转移6 mol电子,则参与反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是　　　　。 
盖斯定律及焓变的计算

1.(2021年新课标全国理综Ⅱ,12,6分)在1 200 ℃时,自然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+O2(g)SO2(g)+H2O(g)　ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)S2(g)+2H2O(g)　ΔH2
H2S(g)+O2(g)S(g)+H2O(g)　ΔH3
2S(g)S2(g)　ΔH4
则ΔH4的正确表达式为(　　)
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)
D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
2.(2021年福建理综,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)CeO2·xCe+xO2
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+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ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH--2e-C+2H2O
3.(2021年海南化学,5,2分)已知下列反应的热化学方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH2
C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为(　　)
A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1 B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3
C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1 D.ΔH1-5ΔH2-12ΔH3
4.(2021年重庆理综,6,6分)已知:P4(g)+6Cl2(g)4PCl3(g)　ΔH=a kJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)4PCl5(g)　
ΔH=b kJ·mol-1,P4具有正四周体结构,PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol-1,PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol-1。下列叙述正确的是(　　)
A.P—P键的键能大于P—Cl键的键能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(s)的反应热ΔH
C.Cl—Cl键的键能为(b-a+5.6c)/4 kJ·mol-1
D.P—P键的键能为(5a-3b+12c)/8 kJ·mol-1
5.(2011年浙江理综,12,6分)下列说法不正确的是(　　)
A.已知冰的熔化热为6.0 kJ·mol-1,冰中氢键键能为20 kJ·mol-1。假设每摩尔冰中有2 mol氢键,且熔化热完全用于打破冰的氢键,则最多只能破坏冰中15%的氢键
B.已知确定温度下,醋酸溶液的物质的量浓度为c,电离度为α,Ka=。若加入少量CH3COONa固体,则电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+向左移动,α减小,Ka变小
C.试验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为-3 916 kJ·mol-1、-3 747 kJ·mol-1和-3 265 kJ·mol-1,可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键
D.已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g)
ΔH=489.0 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
则4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)
ΔH=-1 641.0 kJ·mol-1
6.(2010年广东理综,9,4分)在298 K、100 kPa时,已知:
2H2O(g)O2(g)+2H2(g)　ΔH1
Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)　ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
7.(2010年新课标全国理综,11,6分)已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的
ΔH=-55.6 kJ·mol-1。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于(　　)
A.-67.7 kJ·mol-1 B.-43.5 kJ·mol-1
C.+43.5 kJ·mol-1 D.+67.7 kJ·mol-1
8.(2010年重庆理综,12,6分)已知H2(g)+Br2(l)2HBr(g)　ΔH=-72 kJ/mol,蒸发1 mol Br2(l)需要吸取的能量为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
时需要吸取的能量/kJ
436
a
369

则表中a为(　　)
A.404 B.260 C.230 D.200
9.(2009年全国理综Ⅱ,11,6分)已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890 kJ·mol-1
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若试验测得反应放热3 695 kJ,则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　)
A.1∶1 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶3
10.(2009年海南化学,12,3分)已知:Fe2O3(s)+C(s)CO2(g)+2Fe(s)　ΔH=+234.1 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
则2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)的ΔH是(　　)
A.-824.4 kJ·mol-1 B.-627.6 kJ·mol-1
C.-744.7 kJ·mol-1 D.-169.4 kJ·mol-1

化学反应中能量变化的概念及计算
1.(2021浙江金兰合作组模拟)下列物质间的反应,其能量变化符合如图的是(　　)

A.铁与硫粉在加热条件下的反应
B.灼热的碳与二氧化碳反应
C.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合
D.碳酸钙的分解
2.(2021浙江绍兴模拟)已知:弱酸HCN(aq)与NaOH(aq)反应的中和热ΔH=-12.1 kJ/mol; HCl(aq)与NaOH(aq)反应的中和热ΔH=-55.6 kJ/mol。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于(　　)
A.-67.7 kJ/mol B.+67.7 kJ/mol
C.+43.5 kJ/mol D.-43.5 kJ/mol
3.(2021山东济宁检测)下列说法中正确的是(　　)
A.熵减的吸热反应可能是自发反应
B.需要加热的化学反应,生成物的总能量确定高于反应物的总能量
C.使用催化剂既不会转变反应的限度又不会转变反应的焓变
D.已知2C(s)+2O2(g)2CO2(g)　ΔH1;
2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2,则ΔH1>ΔH2
热化学方程式的书写及正误推断
4.(2021山东潍坊模拟)热化学方程式C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol-1 表示的意义为(　　)
A.碳与水反应吸取131.3 kJ的热量
B.1 mol碳和1 mol水反应吸取131.3 kJ的热量
C.1 mol固态碳与1 mol水蒸气反应产生一氧化碳气体和氢气,吸取131.3 kJ的热量
D.固态碳和气态水各1 mol反应,放出131.3 kJ的热量
5.(2021金华十校期末)下列叙述中正确的是(　　)
A.将0.5 mol N2和1.5 mo1 H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3 kJ,其热化学方程式为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-38.6 kJ·mo1-1
B.C(石墨,s)C(金刚石,s)　ΔH=+1.9 kJ·mo1-1,说明金刚石比石墨稳定
C.甲烷的标准燃烧热为-890.3 kJ·mo1-1,甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　
ΔH=-890.3 kJ·mo1-1
D.已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)
ΔH=-57.4 kJ·mol-1,20 g氢氧化钠固体溶于稀盐酸中恰好完全反应时放出的热量大于28.7 kJ
6.(2021四川巴中三中模拟)下列热化学方程式中,正确的是(　　)
A.甲烷的燃烧热ΔH为-890.3 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　
ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.含20.0 g的NaOH的稀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)　ΔH=-57.4 kJ·mol-1

C.上图是298 K、101 Pa时CO和H2合成CH3OH(g)的反应过程中能量变化的曲线图,则该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=+91 kJ·mol-1
D.已知:2Zn(s)+O2(g)2ZnO(s)
ΔH=-701.0 kJ/mol
2Hg(l)+O2(g)2HgO(s)　ΔH=-181.6 kJ/mol
则Zn(s)+HgO(s)ZnO(s)+Hg(l)
ΔH=-259.7 kJ·mol-1
盖斯定律及焓变的计算
7.(2022蚌埠一模)甲醛是一种重要的化工产品,可以利用甲醇脱氢制备,反应式如下:
①CH3OH(g)CH2O(g)+H2(g)　ΔH1=+84.2 kJ·mol-1
向反应体系中通入氧气,通过反应②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH2=-483.6 kJ·mol-1供应反应①所需热量,要使反应温度维持在700 ℃,则进料中甲醇与氧气的物质的量之比约为(　　)
A.5.74∶1 B.11.48∶1 C.1∶1 D.2∶1
8.(2021山东新泰汶城中学模拟)已知①2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1;
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　
ΔH=-483.6 kJ·mol-1;
则反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的ΔH为(　　)
A.+131.3 kJ·mol-1 B.-131.3 kJ·mol-1
C.-352.3 kJ·mol-1 D.+262.6 kJ·mol-1
9.(2021湖北部分重点中学联考)已知在确定条件下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1。向一密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,达平衡时SO2的转化率为90%,放出的热量为Q1 kJ;向另一相同容器中加入2 mol SO3,在相同条件下,达平衡时吸取的热量为Q2 kJ,则下列关系中正确的是(　　)
A.Q>Q1>Q2 B.Q1>Q2>Q
C.Q1>Q>Q2 D.Q1=Q2>Q

10.(2021江西上高二中模拟)在298 K、1.01×105 Pa下,将22 g CO2通入750 mL 1 mol·L-1NaOH溶液中充分反应,测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下,1 mol CO2通入1 L 2 mol·L-1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量。则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式为(　　)
A.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(2y-x)kJ·mol-1
B.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(2x-y)kJ·mol-1
C.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(4x-y)kJ·mol-1
D.CO2(g)+NaOH(aq)NaHCO3(aq)
ΔH=-(8x-2y)kJ·mol-1
11.(2022普宁新建中学质检)甲醛是一种重要的化工产品,可利用甲醇催化脱氢制备。甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示。

(1)甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 
(2)过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同?　　　　,缘由是  　。 
(3)写出甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学反应方程式:　 。 
12.(2021浙江湖州菱湖中学模拟)通常人们把拆开1 mol某化学键所吸取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,也可以估算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH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。
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

请回答下列问题:
(1)比较下列两组物质的熔点凹凸(填“>”或“<”)。
SiC　　　　Si;SiCl4　　　　SiO2。 
(2)如图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子,请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。

(3)工业上用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=　　　kJ/mol。