2015年全国高考化学试题汇编 专题四 化学能与热能(B卷)(含解析).doc

专题四 化学能与热能（B卷）
一、选择题（每题5分，共50分）
1.（2015·清华附中理科综合能力测试四·12）关于下图所示转化关系（X代表卤素），说法不正确的是（ ）

A． 2H(g) +2X(g) == 2HX(g) ΔH3＜0
B． 途径Ⅰ生成HX的反应热与途径无关，所以ΔH1 = ΔH2 + ΔH3
C． 途径Ⅰ生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定
D． Cl、Br、I的非金属性依次减弱，所以途径Ⅱ吸收的热量依次增多
2.（2015·苏锡常镇四市高三教学调研二·10）已知：CO2(g) + C(s) ＝2CO(g) ΔH1
C(s) + H2O(g) ＝ CO(g) + H2(g) ΔH2
CO(g) + H2O(g) ＝CO2(g) + H2(g) ΔH3
CuO(s) + CO(g) ＝Cu(s) + CO2(g) ΔH4
2CuO(s) + C(s) ＝2Cu(s) + CO2(g) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断不正确的是
A．ΔH1 ＞0 B．ΔH2 ＞0
C．ΔH2＜ΔH3 D．ΔH5 ＝ 2ΔH4 +ΔH1
3.（2015·通扬泰淮四市三模·10）下列说法正确的是

A．由图甲可知，升高温度醋酸钠的水解程度增大
B．由图乙可知，a点Kw的数值比b点Kw的数值大
C．由图丙可知，反应A(g)+B(g) 2C(g)是吸热反应
D．由图丁可知，反应C(金刚石，s) = C(石墨，s)的焓变DH =DH1－DH2
4.（2015·徐州、宿迁、连云港三市三模·10）已知：2CH3OH(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l) 　△H1
2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)　 △H 2
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)　 △H 3
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)　 △H 4
CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g)　 △H 5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是
A．△H 1＞0，△H 2＜0 B．△H 3＞△H 4
C．△H 1＝△H 2＋2△H 3－△H 5 D．2△H 5＋△H 1＜0
5.（2015·景德镇市高三第三次质检考试·10）某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。，从分类角度下列分析正确的是（ ）
A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物
B．实验②、③均未发生氧化还原反应
C．实验②、③均为放热反应
D．实验①、②所涉及的物质均为电解质或非电解质
6.（2015·山东德州高三二模·11）如图图示与对应的叙述不相符的是（　　）

图1

图2

图3

图4

　 A． 图1的目的是检验装置的气密性
　 B． 图2中分液漏斗振荡静置后，上层液体颜色变浅
　 C． 图3中电流计的指针不发生偏转
　 D． 图4液态水分解的热化学方程式为：2H2O（1）═2H2（g）+O2（g）△H=+571.6KJ/mol
7.（2015·重庆五区第二次调研抽测理科综合·6）已知金刚石的燃烧热为395 kJ/mol，下表是部分化学键的键能数据。下列选项中正确的是（ ）
化学键
C—C
O=O
C=O
键能（kJ/mol）
348
498
x
A．x= 794.5
B．x= 1142.5
C．1mol金刚石的能量一定比1mol CO2能量高
D．金刚石燃烧的热化学方程式为 2C(s)+ O2(g)=2CO(g) △H =-790 kJ/mol
8.（2015·安徽安庆市高三三模·10）

二、非选择题（共50分）
11.（2015·北京东城区高三综合练习二·26）（14分）氨在国防、工农业等领域发挥着重要作用。
（1）工业以甲烷为原料生产氨气的过程如下：
①过程Ⅰ中，有关化学反应的能量变化如下图所示

反应①为 反应（填“吸热”或“放热”），CH4 （g）与H2 O（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式是 。( ) ( ) ( ) ( )
②CO可降低过程Ⅱ所用催化剂的催化效率，常用乙酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收，其反应原理为：
，所得溶液经处理的又可再生，恢复其吸收CO能力，再生的适宜条件是 。（选填字母）。
a．高温、高压 b．高温、低压 c．低温、低压 d．低温、高压
③下表是过程Ⅱ中，反应物的量相同时，不同条件下平衡体系中氨的体积分数

Ⅰ.根据表中数据，得出的结论是 。
Ⅱ.恒温时，将N2和H2的混合气体充入2L密闭容器中，10分钟后反应达到平衡时n （N2）= 0.1mol，n （H2）= 0.3mol。下列图象能正确表示该过程中相关量的变化的是 。（选填字母）。

12.（2015·清华附中理科综合能力测试四·26）减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
（1）为了减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2(g)＋1/2O2(g)==H2O(g) ΔH1＝-241.8 kJ·mol－1
C(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 （填序号）：
a．Ca(OH)2 b．CaCl2 c．Na2CO3 d．NaHSO3
（2）CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，CO的
平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
①M、N两点平衡状态下，容器中总物质的物质的
量之比为：n(M)总：n(N)总=　　 　　　。
②若M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的
大小关系为　　 。
（3）催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化硝化法中，用H2将NO还原为N2，一段时间后，
溶液的碱性明显增强。则该反应离子方程式为 。
通电
②电化学降解NO的原理如右图所示，电源正极为 （填
“a”或“b”）；若总反应为4NO3-+4H+====5O2↑+2N2↑+2H2O，
则阴极反应式为 。
13.（2015·山东菏泽高三二轮质量检测·29）（17分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应I： CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH1
反应II：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）+ H2O（g） ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是 （填“I”或“Ⅱ”）。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012

由表中数据判断ΔH1 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 （从上表中选择）。
（2）已知在常温常压下：
① 2CH3OH（l）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（g） ΔH ＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO（g）+ O2（g）＝ 2CO2（g） ΔH ＝－566.0 kJ／mol
③ H2O（g）＝ H2O（l） ΔH ＝－44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计
如右图所示的电池装置。
①该电池正极的电极反应为
。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，
该电池总反应的离子方程式为
。

答案和解析
1.【答案】D
【命题立意】本题旨在考查化学反应与能量转化。
【解析】A．过程2H(g) +2X(g) == 2HX(g)为化学键的形成过程，该过程放热，ΔH3＜0，故A正确；B．根据盖斯定律知途径Ⅰ生成HX的反应热与途径无关，所以ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 ，故B正确；C．途径Ⅰ生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定，故C正确；D．氯、溴、碘单质中化学键的键能逐渐减小，所以途径Ⅱ吸收的热量依次减少，故D错误。
2．C．【命题立意】本题考查盖斯定律。难度较小。
【解析】前两个反应为吸热反应，所以ΔH1、ΔH2 均大于0，A、B正确；第3个反应为ΔH3=ΔH2-ΔH1，ΔH2=ΔH3 + ΔH1，由前分析ΔH1、ΔH2 均大于0，所以ΔH2>ΔH3，错误。
3．A 【命题立意】本题考查化学图像中的原理分析。难度中等。
【解析】A项，温度升高，促进CH3COO－水解，碱性增强，pH变大，正确；B项，a、b点的温度均为25℃，所以Kw不变，错误；C项，由丙图知，T2>T1，高温下，C的体积分数小，说明反应是放热的，错误D项，C(金刚石，s) + O2(g) = CO2(g) DH2，C(石墨，s) + O2(g) = CO2(g) DH1，将两式相减得，C(金刚石，s) = C(石墨，s) DH =DH2－DH1，错误。
4．D 【命题立意】本题考查盖斯定律。难度中等。
【解析】A项，甲醇燃烧是放热反应，△H 1<0，错误；B项，H2O(l)→H2O(g)，放出热量，反应③放出热量多，△H 小，错误；C项，根据盖斯定律，△H 2＋2△H 3－△H 5得CO(g)+ 2H2(g)+ 3O2 (g)+ CH3OH(l) = 2CO2 (g)+ 4H2O(l)，与式(1)不吻合，错误；D项，2△H 5＋△H 1有2CO(g) + 4H2(g) + 3O2(g) = 2CO2 (g)+ 4H2O(l)，相当于CO、H2的燃烧，均为放热反应，正确。
5.【答案】B
【命题立意】本题考查化学反应与能量变化、电解质与非电解质的概念、物质的分类。
【解析】实验③得到的氢氧化铁胶体，而胶体属于混合物，A错误；实验②是氯化铁溶于水，发生水解反应，而水解反应不是氧化还原反应，③是氢氧化铁胶体的制备，也未发生氧化还原反应，B正确；水解反应可看成中和反应的逆反应，中和反应是放热反应，所以水解反应是吸热反应，C错误；氯气与铁的反应中，氯气不是电解质，也不是非电解质，D错误。
6.【答案】 C
【命题立意】本题考查化学实验、物质的性质、原电池、化学反应与能量变化。
【解析】该装置中乙中两管液体能形成压强差，可以根据左边管中液体高度是否变化检验装置气密性，A正确；溴能与碱性溶液氢氧化钠反应生成溴化钠和次溴酸钠，故上层苯中溶解的溴浓度减小，颜色变浅，B正确；此为水果电池，是铜锌原电池，锌活泼为负极，铜为正极，故有电流产生，C错误；图中反应物的总能量高于生成物的总能量，应为放热反应，且是氢气与氧气反应生成水，若为液体水分解，热化学反应方程式为：2H2O（1）═2H2（g）+O2（g）△H=+571.6KJ/mol，D正确。
【易错提醒】解答本题的D项需注意是“液态”水“分解”的热化学方程式，不是生成水，而且水是液态；解答B项不能定式思维为苯萃取了溴，上层颜色呈橙色，实际上溴与氢氧化钠溶液反应了。
7.【答案】A
【命题立意】本题考查化学反应与能量。
【解析】金刚石燃烧热是指1mol金刚石完全燃烧生成二氧化碳反应放出的能量，D错误；1mol金刚石中含有2molC-C，1molO2含有1molO=O，1molCO2含有2molC=O，所以348×2+498-2x=-395，x=794.5；A正确、B错误；因金刚石燃烧放热，1mol金刚石和1molO2总能量一定比1mol CO2能量高，C错误；
8.【答案】A；
【命题立意】本题考查酯化反应原理；
【解析】A项，制备乙酸乙酯的反应为可逆反应，加入浓硫酸除起到催化剂作用，降低反应活化能之外，还起到吸水剂的作用，有利于反应向正向进行，提高原料转化率，正确；B项，酯化反应属于取代反应，错误；C项，使用催化剂可降低反应的活化能，曲线1表示加催化剂的反应的图像；D项，升高温度，正逆反应速率均加快，错误；
11.【答案】
（1）①吸热 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ⊿H=+118.1kJ/mol
②b
③I.氮气和氢气合成氨的反应正向为放热反应并且是体系压强减小的反应，升高温度平衡逆向移动； 增大压强，平衡正向移动
II.ab
（2）①2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O ②0224L
【命题立意】本题考查化学反应与能量、盖斯定律、勒沙特列原理、电极反应式的书写、化学计算等知识。
【解析】（1）反应①反应物总能量比生成物总能量低，为吸热反应；由图示可得：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ⊿H=+76.9kJ/mol；CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ⊿H=-41.2kJ/mol 。由盖斯定律得CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ⊿H=+118.1kJ/mol。
②欲使溶液再生，即使平衡向左移动，所以应减压、升温。
③I.由表格中的数据可知，温度相同时，压强越大，氨的体积分数越大；压强相同时温度越高，氨的体积分数越小。II.N2与H2生成NH3为放热反应，一段时间后，反应达到平衡，a正确；因质量守恒、体积固定，所以反应过程中气体的密度自始自终保持不变，b正确；因质量守恒、反应后气体的物质的量减小，所以从开始至平衡，混合气体的平均相对分子质量增大至不变，但起始时混合气体的平均相对分子质量不为0，c错误。
（2）通氧气的一极为正极，通氨的一极为负极，负极失电子，NH3失电子生成N2，电极反应式为2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O。电解饱和食盐水正极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，由电子转移相等得2NH3～6OH-，所以消耗NH30.01mol。
【举一反三】书写电极反应式时，先分析元素化合价变化，求出得失电子数目，然后根据电解质溶液（或熔融电解质）中的离子平衡电荷，最后根据原子守恒配平。
12.【答案】（1）① C(s)+H2O(g) ＝ CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1 （2分）
② a c（2分，错1个0分）
（2）① 5：4（2分） ②KM=KN>KQ（3分。）
（3）① 2 NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O（3分）
② a（2分）
2 NO3－+12 H++10e－= N2↑+6H2O（3分）
阳极反应为：4OH-—4e- = O2↑+2H2O或10H2O - 20e- = 20H+ + 5O2↑。
【命题立意】本题旨在考查热化学方程式的书写、盖斯定律，化学平衡图像分析及电解原理的应用。
【解析】（1）①已知：Ⅰ H2(g)＋1/2O2(g)==H2O(g) ΔH1＝-241.8 kJ·mol－1
ⅡC(s)＋1/2O2(g)===CO(g) ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1
根据盖斯定律：Ⅱ-Ⅰ 得焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为C(s)+H2O(g) ＝ CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1。
②SO2为酸性氧化物，与Ca(OH)2反应生成亚硫酸钙和水，亚硫酸酸性比碳酸强，与碳酸钠溶液反应生成亚硫酸钠、水和二氧化碳，故可作SO2洗涤剂，选ac。
（2）①根据题给图像知M点CO的平衡转化率为50%，参加反应的CO为10mol×50%=5mol，根据CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)利用差量法分析容器内气体的物质的量减少10mol，则平衡后容器内气体的物质的量为（10+20-10）mol=20mol；N点CO的平衡转化率为70%，参加反应的CO为10mol×70%=7mol，同理知N点容器中总物质的物质的量为16mol， 则n(M)总：n(N)总=5:4。
②平衡常数的影响因素为温度，温度不变平衡常数不变。分析题给图像知M、N点温度相同，则KM=KN；又由图像知压强保持不变时随着温度的升高CO的转化率逐渐降低，平衡逆向移动，化学平衡常数减小；Q点的温度比M、N高，则M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为KM=KN>KQ。
（3）①根据题意知在催化剂存在的条件下H2将NO还原为N2，同时生成氢氧根离子。利用电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平，该反应离子方程式为2 NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O。
②分析电化学降解NO的原理图知左侧电极有氧气生成，发生氧化反应，电极反应式为4OH-—4e- = O2↑+2H2O，为电解池的阳极，则电源正极为a；若总反应为4NO3-+4H+5O2↑+2N2↑+2H2O，则阴极反应式为2 NO3－+12 H++10e－= N2↑+6H2O。
13．【答案】（17分）
（1）① I （2分） ② ＜（2分） ③ 80% （2分） 250℃ （2分）
（2）CH3OH（l）+ O2（g）＝ CO（g）+ 2H2O（l） ΔH＝﹣442．8 kJ∕mol（3分）
（3）① O2 + 2H2O + 4e-＝4OH- （3分）
② 2CH3OH + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2O （3分）
【命题立意】本题考查原子经济的概念、化学平衡的影响因素、转化率的计算、盖斯定律的应用、电化学、
【解析】
（1）①原子经济性原则指的是原子利用率高的反应，Ⅰ是化合反应，原子利用率高达100%，故选反应Ⅰ；
②根据表中数据可以看出，温度越高则平衡常数越小，可以确定该反应是放热反应，故ΔH1＜0
③设一氧化碳的变化量为x，则
CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）
初始浓度（mol/L）1 3 0 
变化浓度（mol/L）0.8 1.6 0.8
平衡浓度（mol/L）0.2 1.4 0.8，则CO的转化率=×100%=80%，平衡常数K==0.8/0.2×1.42=2.041，所以该反应的温度为250℃;
（2）根据盖斯定律甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的反应CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O的△H=①×0.5-②×0.5+2×③=-442.8 kJ∕mol；
（3）①在燃料电池中，正极是氧气发生得电子的还原反应，即O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，说明氢氧根离子被消耗，在燃料电池中，总反应是燃料燃烧的反应，而且生成的二氧化碳与碱反应生成碳酸盐：2CH3OH + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2O