山东版2021高考化学一轮复习专题五化学能与热能精练含解析 19页

专题五 化学能与热能 ‎【考情探究】‎ 课 标 解 读 考点 反应热的有关概念及计算 热化学方程式　盖斯定律及其应用 解读 ‎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、燃烧热、中和反应反应热等概念 ‎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 ‎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 考情分析 以新能源的改进与研发为背景对热化学方程式的书写、盖斯定律的运用进行重点考查。随着能源问题的日益突出,高考对本专题的考查一直保持较高的热度 备考指导 熟练掌握运用盖斯定律计算反应热的方法,密切关注环境问题与化学反应速率和化学平衡相关的新研究成果,并能从化学视角进行分析 ‎【真题探秘】‎ 基础篇固本夯基 ‎【基础集训】‎ 考点一　反应热的有关概念及计算 - 19 -‎ ‎1.下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是(　　)‎ A.生成物总能量一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 答案　C ‎2.已知:1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ的热量。氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A.碳[C(s)]的燃烧热ΔH为-110.4 kJ·mol-1‎ B.1 mol CuO分解生成Cu2O放出73 kJ的热量 C.反应2Cu2O(s)+O2(g) 4CuO(s)的活化能为292 kJ·mol-1‎ D.足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g)　ΔH=+35.6 kJ·mol-1‎ 答案　D　‎ ‎3.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化:‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ B.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量 C.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g)‎ D.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水 答案　B　‎ 考点二　热化学方程式　盖斯定律及其应用 ‎4.已知NO和O2经反应①和反应②转化为NO2,其能量变化随反应进程的图示如下。‎ ‎①2NO(g) N2O2(g)　ΔH1　平衡常数K1‎ ‎②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH2　平衡常数K2‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.ΔH1<0,ΔH2<0‎ B. 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常数K=K1/K2‎ - 19 -‎ C.表示2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2‎ D.反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率 答案　B　‎ ‎5.(1)人体血液中存在平衡:‎ H2CO3(aq) H+(aq)+HCO‎3‎‎-‎(aq)　ΔH,该平衡可使血液的pH维持在一定范围内。‎ 已知:‎ CO2(g) CO2(aq)　ΔH1=a kJ·mol-l;‎ CO2(aq)+H2O(l)H2CO3(aq)　ΔH2=b kJ·mol-1;‎ HCO‎3‎‎-‎(aq) H+(aq)+CO‎3‎‎2-‎(aq)　ΔH3=c kJ·mol-1;‎ CO2(g)+H2O(l)2H+(aq)+CO‎3‎‎2-‎(aq)　ΔH4=d kJ·mol-1。‎ 则上述电离方程式中ΔH=　　　　　　　　　(用含a、b、c、d的代数式表示)。 ‎ ‎(2)氮的化合物在生产、生活中广泛存在。‎ 键能是将1 mol理想气体分子AB拆为中性气态原子A和B所需的能量。已知下列化学键的键能如表所示:‎ 化学键 OO N—N N—H O—H 键能/kJ·mol-1‎ ‎946‎ ‎497‎ ‎193‎ ‎391‎ ‎463‎ 写出1 mol气态肼(H2N—NH2)燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　。 ‎ ‎(3)氢气是一种高能燃料,也广泛应用在工业合成中。‎ 标准摩尔生成焓是指在25 ℃和101 kPa时,最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变。已知25 ℃和101 kPa时下列反应:‎ ‎①2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-3 116 kJ·mol-1‎ ‎②C(石墨,s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1‎ ‎③2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1‎ 写出乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)(d-a-b-c)kJ·mol-1‎ ‎(2)N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-544 kJ·mol-1‎ ‎(3)2C(石墨,s)+3H2(g) C2H6(g)　ΔH=-86.4 kJ·mol-1‎ 综合篇知能转换 ‎【综合集训】‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ ‎1.(2020届济南历下暑期测评,7)强酸和强碱在稀溶液中的中和反应反应热可表示为H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1。又知在溶液中反应有:‎ CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l)　ΔH=-Q1 kJ·mol-1‎ ‎1‎‎2‎H2SO4(浓)+NaOH(aq) ‎1‎‎2‎Na2SO4(aq)+H2O(l)　ΔH=-Q2 kJ·mol-1‎ HNO3(aq)+KOH(aq) KNO3(aq)+H2O(l)　ΔH=-Q3 kJ·mol-1‎ 则Q1、Q2、Q3的关系正确的是(　　)‎ A.Q1=Q2=Q3 B.Q2>Q1>Q3‎ C.Q2>Q3>Q1 D.Q2=Q3>Q1‎ 答案　C ‎2.(2018日照期中,10)已知CaSO4·2H2O脱水过程的热化学方程式如下:‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ - 19 -‎ CaSO4·2H2O(s) CaSO4·‎1‎‎2‎H2O(s)+‎3‎‎2‎H2O(g)　ΔH1=+83.2 kJ·mol-1‎ CaSO4·‎1‎‎2‎H2O(s) CaSO4(s)+‎1‎‎2‎H2O(g)　ΔH2‎ 又知:CaSO4·2H2O(s) CaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH3=+26 kJ·mol-1‎ H2O(g) H2O(l)　ΔH=-44 kJ·mol-1‎ 则ΔH2为(　　)‎ A.+30.8 kJ·mol-1 B.-30.8 kJ·mol-1‎ C.+61.6 kJ·mol-1 D.-61.6 kJ·mol-1‎ 答案　A　‎ ‎3.(1)(2018潍坊期中,18节选)铅及其化合物广泛用于蓄电池、机械制造、电缆防护等行业。‎ 用PbS熔炼铅的过程中会有如下反应发生:‎ ‎2PbS(s)+3O2(g) 2PbO(s)+2SO2(g)　ΔH=a kJ·mol-1‎ PbS(s)+2O2(g) PbSO4(s)　ΔH=b kJ·mol-1‎ PbS(s)+2PbO(s) 3Pb(s)+SO2(g)　ΔH=c kJ·mol-1‎ 写出PbS与PbSO4反应生成Pb和SO2的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　。 ‎ ‎(2)(2018青岛城阳期中,19节选)已知25 ℃,101 kPa时:‎ ‎4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)　ΔH=-1 648 kJ·mol-1‎ C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393 kJ·mol-1‎ ‎4FeCO3(s)+O2(g) 2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=-260 kJ·mol-1‎ 将铁粉与碳、氧气共同作用可以得到FeCO3,则该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　。 ‎ 答案　(1)PbS(s)+PbSO4(s) 2Pb(s)+2SO2(g)　ΔH=‎2(a+c)-3b‎3‎ kJ·mol-1‎ ‎(2)2Fe(s)+3O2(g)+2C(s) 2FeCO3(s)　ΔH=-1 480 kJ·mol-1‎ 应用篇知行合一 ‎【应用集训】‎ ‎1.(2019日照期末,10)相同条件下,CO与O2、I2与O2反应过程的能量变化如下图所示:‎ 对于反应:5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s),下列说法正确的是(　　)‎ A.该反应的ΔH=(5E1-5E2) kJ·mol-1‎ B.增大压强时,CO的平衡转化率增大 C.升高温度时,CO的平衡转化率减小 D.平衡后,分离出部分I2可使CO的平衡转化率增大 答案　C ‎2.(2019临沂一模,11)Li/Li2O体系的能量循环图如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ - 19 -‎ A.ΔH3<0‎ B.ΔH3+ΔH4+ΔH5=ΔH6‎ C.ΔH6>ΔH5‎ D.ΔHl+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0‎ 答案　C ‎3.(2019青岛九中模块考试,19)请认真观察图像,回答问题。‎ ‎ 图1 图2 图3‎ ‎(1)图1中反应是　　　　 反应(填“放热”或“吸热”),该反应的ΔH=　　　　　　(用含E1、E2的代数式表示)。 ‎ ‎(2)已知热化学方程式:H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为　　　　　　。 ‎ ‎(3)对于同一反应,与实线(Ⅰ)相比,图1中虚线(Ⅱ)活化能　　　　(填“升高”或“降低”)。 ‎ 改变以下哪些条件可以改变活化分子百分数,进而改变反应速率?　　　 ‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.加入催化剂 B.增大反应物浓度 C.增大体系压强 D.升高温度 ‎(4)如图2是1 mol NO2与1 mol CO恰好反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。图3是某学生模仿图2画出的NO(g)+CO2(g)NO2(g)+CO(g)的能量变化示意图,则图3中E4=　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(5)下图为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试回答下列问题:‎ ‎①同一主族元素非金属性越强,生成气态氢化物越容易,气态氢化物越稳定,该氢化物的能量越低,生成热ΔH就越小。‎ ‎②已知H2Te分解反应的ΔS>0。‎ 结合以上信息,请解释为什么Te和H2不能直接化合: ‎ ‎　。 ‎ 答案　(1)放热　(E2-E1)kJ·mol-1　(2)409.0 kJ·mol-1‎ ‎(3)降低　AD　(4)234‎ ‎(5)因为H2和Te化合的ΔH>0,ΔS<0,则ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行 - 19 -‎ ‎4.(2019淄博、滨州一模,28)国家实施“青山绿水工程”,大力研究脱硝和脱硫技术。‎ ‎(1)H2在催化剂作用下可将NO还原为N2。下图是该反应生成1 mol水蒸气的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式:　。 ‎ ‎(2)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程如下:‎ 反应Ⅰ:2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1<0‎ v1正=k1正·c2(NO),v1逆=k1逆·c(N2O2);‎ 反应Ⅱ:N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢)　ΔH2<0v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2),v2逆=k2逆·c2(NO2);‎ ‎①一定条件下,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)达到平衡状态,平衡常数K=　　　　　　(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代数式表示)。反应Ⅰ的活化能EⅠ　　　(填“>”“<”或“=”)反应Ⅱ的活化能EⅡ。 ‎ ‎②已知反应速率常数K随温度升高而增大,则升高温度后k2正增大的倍数　　　　k2逆增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。 ‎ 答案　(1)2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=2(E1-E2) kJ·mol-1或H2(g)+NO(g) 1/2N2(g)+H2O(g)　ΔH=(E1-E2) kJ·mol-1‎ ‎(2)①k‎1正‎·‎k‎2正k‎1逆‎·‎k‎2逆　<　②小于 ‎【五年高考】‎ 考点一　反应热的有关概念及计算 ‎1.(2019北京理综,7,6分)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)(　　)‎ A B NaCl溶于水 电解CuCl2溶液 NaCl Na++Cl-‎ CuCl2 Cu2++2Cl-‎ C D CH3COOH在水中电离 H2与Cl2反应能量变化 - 19 -‎ CH3COOH CH3COO-+H+‎ H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)‎ ΔH=-183 kJ·mol-1‎ 答案　B ‎2.(2016江苏单科,8,2分)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是(　　)‎ ‎①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH1=571.6 kJ·mol-1‎ ‎②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH2=131.3 kJ·mol-1‎ ‎③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH3=206.1 kJ·mol-1‎ A.反应①中电能转化为化学能 B.反应②为放热反应 C.反应③使用催化剂,ΔH3减小 D.反应CH4(g) C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8 kJ·mol-1‎ 答案　D 答案　C ‎4.(2015课标Ⅱ,27,14分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:‎ ‎①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1‎ ‎②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2‎ ‎③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:‎ 化学键 H—H C—O CO H—O C—H E/(kJ·mol-1)‎ ‎436‎ ‎343‎ ‎1 076‎ ‎465‎ ‎413‎ 由此计算ΔH1=　　　　kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)反应①的化学平衡常数K表达式为　　　　　　　　;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为　　　　(填曲线标记字母),其判断理由是　 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ - 19 -‎ 图1　　　　　　　　　　　　　图2　　‎ (3) 合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而　　　　(填“增大”或“减小”),其原因是　　 　 　　‎ ‎　 　　;图2中的压强由大到小为　 　　　,其判断理由是　 　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　 ‎ ‎　 。 ‎ 答案　(1)-99　+41(每空2分,共4分)‎ ‎(2)K=c(CH‎3‎OH)‎c(CO)·c‎2‎(H‎2‎)‎[或Kp=p(CH‎3‎OH)‎p(CO)·p‎2‎(H‎2‎)‎](1分)‎ a　反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(每空1分,共2分)‎ ‎(3)减小　升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低(1分,2分,共3分)　p3>p2>p1　相同温度下,由于反应①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③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,共4分)‎ 考点二　热化学方程式　盖斯定律及其应用 ‎5.(2019浙江4月选考,23,2分)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):‎ M2+(g)+CO‎3‎‎2-‎(g) M2+(g)+O2-(g)+CO2(g)‎ ‎ ↑ΔH1 ↑ΔH3‎ MCO3(s)　　　　MO(s)+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 答案　C　‎ ‎6.(2015重庆理综,6,6分)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:‎ S(s)+2KNO3(s)+3C(s) K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)‎ ΔH=x kJ·mol-1‎ 已知:碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1‎ S(s)+2K(s) K2S(s)　ΔH2=b kJ·mol-1‎ ‎2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s)　ΔH3=c kJ·mol-1‎ 则x为(　　)‎ A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b 答案　A ‎7.(2019天津理综,10,14分)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。‎ - 19 -‎ ‎ ‎ 回答下列问题:‎ Ⅰ.硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。SiHCl3的电子式为　　　 　　　。 ‎ Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:‎ ‎①SiCl4(g)+H2(g) SiHCl3(g)+HCl(g)　ΔH1>0‎ ‎②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)　ΔH2<0‎ ‎③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g) 3SiHCl3(g)　ΔH3‎ ‎(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ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是　　　　;相同温度下,反应②比反应①的ΔG小,主要原因是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是　　　　(填序号)。 ‎ a.B点:v正>v逆 b.v正:A点>E点 c.反应适宜温度:480~520 ℃‎ ‎(4)反应③的ΔH3=　　　　(用ΔH1,ΔH2表示)。温度升高,反应③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Si外,还有　　　　(填分子式)。 ‎ 答案　(14分)Ⅰ.Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)　ΔH=-225 kJ·mol-1　 ‎ Ⅱ.(1)阴极　2H2O+2e- H2↑+2OH-或2H++2e- H2↑‎ ‎(2)1 000 ℃　ΔH2<ΔH1导致反应②的ΔG小 ‎(3)a、c ‎(4)ΔH2-ΔH1　减小 ‎(5)HCl、H2‎ ‎8.(2018课标Ⅱ,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)。‎ - 19 -‎ 已知:C(s)+2H2(g) CH4(g)　ΔH=-75 kJ·mol-1‎ C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-394 kJ·mol-1‎ C(s)+‎1‎‎2‎O2(g) CO(g)　ΔH=-111 kJ·mol-1‎ 该催化重整反应的ΔH=　　　　kJ·mol-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　　　　mol2·L-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)‎ ΔH/(kJ·mol-1)‎ ‎75‎ ‎172‎ 活化能/‎ ‎(kJ·mol-1)‎ 催化剂X ‎33‎ ‎91‎ 催化剂Y ‎43‎ ‎72‎ ‎①由上表判断,催化剂X　　　　Y(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 ‎②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=k·p(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)247　A　‎‎1‎‎3‎ - 19 -‎ ‎(2)①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　AD ‎②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)‎ ‎9.(2017课标Ⅰ,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 mol·L-1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1‎ D.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(Ⅰ)和系统(Ⅱ)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。‎ ‎①H2S的平衡转化率α1=　　　　　%,反应平衡常数K=　　　　　。 ‎ ‎②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α2　　　　　α1,该反应的ΔH　　　　0。(填“>”“<”或“=”) ‎ ‎③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是　　　　　(填标号)。 ‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.H2S B.CO2 C.COS D.N2‎ 答案　(1)D ‎(2)H2O(l) H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)　ΔH=286 kJ·mol-1　H2S(g) H2(g)+S(s)　ΔH=20 kJ·mol-1　系统(Ⅱ)‎ ‎(3)①2.5　2.8×10-3‎ ‎②>　>　③B 教师专用题组 考点一　反应热的有关概念及计算 ‎1.(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)CeO2·xCe+xO2‎ ‎(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2 mCeO2+xH2+xCO 下列说法不正确‎···‎的是(　　)‎ - 19 -‎ 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- CO‎3‎‎2-‎+2H2O 答案　C　‎ ‎2.(2013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具有正四面体结构,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 答案　C　‎ 考点二　热化学方程式　盖斯定律及其应用 ‎3.(2014课标Ⅱ,13,6分)室温下,将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为:CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3‎ C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3‎ 答案　B　‎ ‎4.(2014重庆理综,6,6分)已知:‎ C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=a kJ·mol-1‎ ‎2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH=-220 kJ·mol-1‎ H—H、OO和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol-1,则a为(　　)‎ A.-332 B.-118 C.+350 D.+130‎ 答案　D　‎ ‎5.(2013课标Ⅱ,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)　ΔH1‎ ‎2H2S(g)+SO2(g)‎3‎‎2‎S2(g)+2H2O(g)　ΔH2‎ H2S(g)+‎1‎‎2‎O2(g) S(g)+H2O(g)　ΔH3‎ ‎2S(g) S2(g)　ΔH4‎ 则ΔH4的正确表达式为(　　)‎ A.ΔH4=‎2‎‎3‎(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)‎ - 19 -‎ B.ΔH4=‎2‎‎3‎(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)‎ C.ΔH4=‎3‎‎2‎(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)‎ D.ΔH4=‎3‎‎2‎(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)‎ 答案　A　‎ ‎6.(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) Ⅰ中,NH3和O2在催化剂作用下反应,其化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　。 ‎ ‎(2)Ⅱ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)。‎ ‎①比较p1、p2的大小关系:　　　　。 ‎ ‎②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是　　　　。 ‎ ‎(3)Ⅲ中,降低温度,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。‎ ‎①已知:2NO2(g) N2O4(g)　ΔH1‎ ‎2NO2(g) N2O4(l)　ΔH2‎ 下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)　　　　。 ‎ ‎②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)Ⅳ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 - 19 -‎ ‎(2)①p1ΔH2‎ 答案　C ‎2.(2020届聊城高三月考,16)下列伴随的能量变化中,属于反应热的是(　　)‎ A.形成1 mol H—Cl键放出的能量 B.石墨转变成金刚石吸收的能量 C.Na变成Na+吸收的能量 D.水蒸气变成液态水放出的能量 答案　B ‎3.(2019德州期末,11)已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-198 kJ/mol,在V2O5存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是(　　)‎ A.ΔH=E4-E3+E2-E1‎ B.加入V2O5后反应经过两步完成,其中第一步决定反应速率 C.加入V2O5,ΔH不变,但反应速率改变 D.向密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,发生上述反应达平衡时,反应放热198 kJ 答案　C ‎4.(2019济南莱芜期末,9)向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 mol·L-1Ba(OH)2溶液,放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L-1HCl溶液时,放出的热量为2.2 kJ,则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为(　　)‎ A.Ba2+(aq)+SO‎4‎‎2-‎(aq) BaSO4(s)　ΔH=-2.92 kJ·mol-1‎ B.Ba2+(aq)+SO‎4‎‎2-‎(aq) BaSO4(s)　ΔH=-0.72 kJ·mol-1‎ C.Ba2+(aq)+SO‎4‎‎2-‎(aq) BaSO4(s)　ΔH=-73 kJ·mol-1‎ D.Ba2+(aq)+SO‎4‎‎2-‎(aq) BaSO4(s)　ΔH=-18 kJ·mol-1‎ 答案　D - 19 -‎ ‎5.(2020届济南天桥暑期测评,18)已知25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、乙烯和葡萄糖的燃烧热依次是-393.5 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1、-1 411.0 kJ·mol-1、-2 800 kJ·mol-1,则热化学方程式正确的是(　　)‎ A.C(s)+‎1‎‎2‎O2(g) CO(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1‎ B.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=571.6 kJ·mol-1‎ C.C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-1 411.0 kJ·mol-1‎ D.‎1‎‎2‎C6H12O6(s)+3O2(g) 3CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 400.0 kJ·mol-1‎ 答案　D ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ ‎6.(2018潍坊三县质检,12)已知:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-Q1‎ ‎2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-Q2‎ ‎2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　 ΔH=-Q3‎ 常温下取体积比为4∶1的CH4和H2的混合气体11.2 L(标准状况),经完全燃烧后恢复至常温,放出的热量是(　　)‎ A.0.4Q1+0.05Q3 B.0.4Q1+0.05Q2‎ C.0.4Q1+0.1Q3 D.0.4Q1+0.2Q2‎ 答案　A　‎ ‎7.(2019枣庄期末,17)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系,据此判断下列说法中正确的是(　　)‎ A.石墨转变为金刚石是吸热反应 B.白磷比红磷稳定 C.①S(g)+O2(g) SO2(g),②S(s)+O2(g) SO2(g),放出热量:①<②‎ D.反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)为吸热反应 答案　A ‎8.(2020届济南槐荫暑期测评,11)一定条件下,在水溶液中1 mol Cl-、ClOx‎-‎(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列有关说法正确的是(　　)‎ - 19 -‎ A.这些离子中结合H+能力最强的是E B.A、B、C、D、E五种微粒中C最稳定 C.C→B+D的反应中,反应物的总键能大于生成物的总键能 D.B→A+D反应的热化学方程式为 ‎3ClO-(aq) ClO‎3‎‎-‎(aq)+2Cl-(aq)　ΔH=-116 kJ·mol-1‎ 答案　D　‎ ‎9.(2019泰安宁阳一中阶段考试,4)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)　ΔH1;C(s)+1/2O2(g) CO(g)　ΔH2‎ ‎②S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH3;S(g)+O2(g) SO2(g)　ΔH4‎ ‎③H2(g)+1/2O2(g) H2O(l)　ΔH5;2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH6‎ ‎④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　ΔH7;CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)　ΔH8‎ A.① B.④‎ C.②③④ D.①②③‎ 答案　C 二、选择题(每小题4分,共12分。每小题有一个或两个选项符合题意)‎ ‎10.(2020届山东等级考模拟,15)热催化合成氨面临的两难问题是:采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了Ti-H-Fe双温区催化剂(Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是(　　)‎ A.①为的断裂过程 B.①②③在高温区发生,④⑤在低温区发生 C.④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程 D.使用Ti-H-Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应 答案　BC ‎11.(2020届微山高二期中,23)参照反应Br+H2 HBr+H的能量随反应历程变化的示意图,下列叙述中正确的是(　　)‎ A.正反应为吸热反应 B.反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 C.该反应的逆反应是吸热过程 D.从图中可以看出,HBr的能量一定高于H2的能量 - 19 -‎ 答案　A ‎12.(2019北京海淀一模改编)我国科学家在绿色化学领域取得新进展。利用双催化剂Cu和Cu2O,在水溶液中用H原子将CO2高效还原为重要工业原料之一的甲醇,反应机理如下图。‎ 下列有关说法错误的是(　　)‎ A.CO2生成甲醇是通过多步氧化反应实现的 B.催化剂Cu结合氢原子,催化剂Cu2O结合含碳微粒 C.该催化过程中只涉及化学键的形成,未涉及化学键的断裂 D.有可能通过调控反应条件获得甲醛等有机物 答案　AC 三、非选择题(共40分)‎ ‎13.(8分)(1)(2018七校二联,28节选)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。‎ 已知:H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g) H2O(l)　ΔH1=-a kJ·mol-1‎ C8H18(l)+25/2O2(g) 8CO2(g)+9H2O(l)　ΔH2=-b kJ·mol-1‎ 试写出25 ℃、101 kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式:　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　。 ‎ ‎(2)(2018烟台二模,10节选)合成氨在工业生产中具有重要意义。在合成氨工业中I2O5常用于定量测定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g) 2I2O5(s)　ΔH=-76 kJ·mol-1;2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1。则该测定反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)(2018青岛二模,28节选)化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用。汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。‎ 已知:N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH=+180.5 kJ·mol-1‎ ‎2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1‎ CO2(g) C(s)+O2(g)　ΔH=+393.5 kJ·mol-1‎ 则反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(4)(2018临沂三模,27节选)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。‎ 已知:CO(g)+NO2(g) NO(g)+CO2(g)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)‎ ‎2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)‎ 若用CO还原NO2至N2,当消耗标准状况下3.36 L CO时,放出的热量为　　　　kJ(用含有a和b的代数式表示)。 ‎ 答案　(1)8CO2(g)+25H2(g) C8H18(l)+16H2O(l)　ΔH=-(25a-b) kJ·mol-1‎ ‎(2)5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s)　ΔH=-1 377 kJ·mol-1‎ ‎(3)-746.5‎ ‎(4)‎0.3a+0.15b‎4‎或‎6a+3b‎80‎ ‎14.(2019潍坊二模,27节选)(16分)CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题:‎ ‎(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示:‎ - 19 -‎ 图1‎ 图2‎ ‎①已知相关反应的能量变化如图2所示:‎ 过程Ⅰ的热化学方程式为　 。 ‎ ‎②关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是　　　。(填序号) ‎ a.实现了含碳物质与含氢物质的分离 b.可表示为CO2+H2 H2O(g)+CO c.CO未参与反应 d.Fe3O4、CaO为催化剂,降低了反应的ΔH ‎③其他条件不变,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图3所示。a点所代表的状态　　　(填“是”或“不是”)平衡状态;b点CH4的转化率高于c点,原因是　 。 ‎ ‎ ‎ 图3‎ 答案　(1)①CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ·mol-1　②cd　③不是　b和c都未达到平衡,b点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高 ‎15.(2018山东枣庄一模,28)(16分)氮元素也与碳元素一样存在一系列氢化物,如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。请回答下列有关问题:‎ ‎(1)上述氮的系列氢化物的通式为　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)已知2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) 　ΔH=-483.6 kJ·mol-1,查阅文献资料,化学键键能如下表:‎ 化学键 H—H N—H E/kJ·mol-1‎ ‎436‎ ‎946‎ ‎391‎ ‎①氨分解反应NH3(g) ‎1‎‎2‎N2(g)+‎3‎‎2‎H2(g)的活化能Ea‎1‎=300 kJ·mol-1,则合成氨反应‎1‎‎2‎N2(g)+‎3‎‎2‎H2(g) NH3(g)的活化能Ea‎2‎=　　　　　　。 ‎ ‎②氨气完全燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为　 。 ‎ ‎③如图是氨气燃料电池示意图。a电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ - 19 -‎ ‎(3)已知NH3·H2O为一元弱碱。N2H4·H2O为二元弱碱,在水溶液中的一级电离方程式为N2H4·H2O+H2O N2H5·H2O++OH-。则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为　　　　　　　　　　;溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)通过计算判定(NH4)2SO3溶液的酸碱性(写出计算过程):　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(已知:氨水的电离平衡常数Kb=1.8×10-5;H2SO3的电离平衡常数Ka‎1‎=1.3×10-2、Ka‎2‎=6.3×10-8)。 ‎ 答案　(1)NnHn+2　(2)①254 kJ·mol-1‎ ‎②4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 266.8 kJ·mol-1‎ ‎③2NH3+6OH--6e- N2+6H2O ‎(3)N2H‎6‎‎2+‎+H2O N2H5·H2O++H+　c(Cl-)>c(N2H‎6‎‎2+‎)>c(H+)>c(N2H5·H2O+)>c(OH-)‎ ‎(4)SO‎3‎‎2-‎的水解常数Kh‎1‎=KWKa‎2‎=‎1×1‎‎0‎‎-14‎‎6.3×1‎‎0‎‎-8‎=‎10‎‎6.3‎×10-7,NH‎4‎‎+‎的水解常数Kh‎2‎=KWKb=‎1×1‎‎0‎‎-14‎‎1.8×1‎‎0‎‎-5‎=‎10‎‎1.8‎×10-10,Kh‎1‎>Kh‎2‎,故SO‎3‎‎2-‎水解起主要作用,溶液呈碱性 - 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