高考化学一轮复习 主题14 化学能与热能(1)(含解析)

李仕才

命题一 焓变与反应热概念的理解及应用

1.(2015年北京理综,9)最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:

下列说法正确的是( )。

A.CO和O生成CO2是吸热反应 B.在该过程中,CO断键形成C和O C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D.状态Ⅰ

状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

【解析】A项,由能量-反应过程图像中状态Ⅰ和状态Ⅲ可知,CO和O生成CO2是放热反应,错误;B项,由状态Ⅱ可知,在CO与O生成CO2的过程中,CO没有断键形成C和O,错误;C项,由状态Ⅲ及CO2的结构式OCO可知,CO2分子中存在碳氧极性共价键,正确;D项,由能量-反应过程图像中状态Ⅰ(CO和O)和状态Ⅲ(CO2)分析,状态Ⅰ状态Ⅲ表示CO和O原子反应生成CO2的过程,错误。

【答案】C

2.(2016年海南,11)(双选)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )。

A.由XB.由X

Y反应的ΔH=E5-E2 Z反应的ΔH<0

1

C.降低压强有利于提高Y的产率 D.升高温度有利于提高Z的产率

【解析】根据化学反应的实质,由XY反应的ΔH=E3-E2,A项错误;由图像可知,由X→Z反应的反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,即由XZ反应的ΔH<0,B项正确;根据化学反应2X(g)3Y(g)可知,该反应是气体体积增大的可逆反应,降低压强,平衡正向移动,有利于提高Y的产率,C项正确;分析B项可知,由X→Z反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,Z的产率降低,D项错误。

【答案】BC

3.(2016年江苏,8)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

②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)

ΔH2=+131.3 kJ·mol

③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)

CO(g)+3H2(g)

ΔH3=+206.1 kJ·mol

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

-1-1-1

【解析】反应①是光能转化为化学能,A项错误;反应②的焓变为正值,属于吸热反应,B项错误;催化剂只能降低反应的活化能,不会改变反应的焓变,C项错误;根据盖斯定

-1

律,③-②可得反应CH4(g)C(s)+2H2(g),则焓变ΔH=+206.1 kJ·mol-131.3

-1-1

kJ·mol=+74.8 kJ·mol,D项正确。

【答案】D

命题二 热化学方程式的书写与正误判断

1.(2014年海南,4)标准状况下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O

-1-1-1

和OO键的键焓ΔH分别为436 kJ·mol、463 kJ·mol和495 kJ·mol。下列热化学方程式正确的是( )。

2

A.H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=-485 kJ·mol

-1

B.H2O(g)H2(g)+O2(g) 2H2O(g)

ΔH=+485 kJ·mol ΔH=+485 kJ·mol ΔH=-485 kJ·mol

-1-1

-1

C.2H2(g)+O2 (g)D.2H2(g)+O2(g)

2H2O(g)

【解析】1 mol气态水分解产生1 mol氢气和 mol 氧气的能量变化是2×463

kJ-436 kJ-×495 kJ=242.5 kJ,因此热化学方程式为H2O(g)

-1

H2(g)+O2(g)

ΔH=+242.5 kJ·mol,A、B两项均错误;2 mol气态水分解产生2 mol氢气和1 mol氧气的

-1

反应热ΔH=+485 kJ·mol,物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等,即热化学

-1

方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-485 kJ·mol,C项错误,D项正确。

【答案】D

2.(1)(2017年天津理综,7节选)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为 。

(2)(2016年天津理综,7节选)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式: 。

(3)(2015年安徽理综,27节选)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式

是 。 (4)(2015年天津理综,7节选)已知 1 mol 钠单质在足量O2中燃烧,恢复至室温,放出255.5 kJ热量,写出该反应的热化学方程

式: 。

3

【解析】(1)从元素守恒的角度分析,还原性气体应为CO,即焦炭发生了氧化反应,则Cl2

发生了还原反应,0.1 mol Cl2发生反应生成0.05 mol易水解的液态化合物TiCl4,则生成1 mol TiCl4放出热量为

×1 mol=85.6 kJ。

(2)单质Si和Cl2发生化合反应生成Si的最高价化合物即SiCl4,根据熔沸点可判断常温下SiCl4为液体。

(3)首先写出化学方程式并配平,标出各物质的聚集状态,NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g),3.8 g NaBH4 即 0.1 mol,反应放热21.6 kJ,则根据化学方程式的化学计量数计算ΔH。

(4)Na在O2中燃烧生成Na2O2,该热化学方程式为2Na(s)+O2(g)-1-1

kJ·mol×2=-511 kJ·mol。

【答案】(1)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)(2)Si(s)+2Cl2(g)(3)NaBH4(s)+2H2O(l)(4)2Na(s)+O2(g)

命题三 盖斯定律与反应热的计算

1.(2014年全国Ⅱ卷,13)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)是( )。

A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3 C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3

【解析】1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,为吸热过程,故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,为放热过程,故ΔH2<0,1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水可以分为两个过程,先分解成1 mol CuSO4(s)和5 mol水,然后1 mol CuSO4(s)再溶于

水,CuSO4·5H2O的分解为吸热过程,即ΔH3>0,根据盖斯定律得到关系式ΔH1=ΔH2+ΔH3,分析得到答案:ΔH1<ΔH3。

【答案】B

2.(2017年江苏,8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是．．．( )。 ①C(s)+H2O(g)

Na2O2(s) ΔH=-255.5

TiCl4(l)+2CO(g)

-1

ΔH=-85.6 kJ·mol

-1

SiCl4(l) ΔH=-687 kJ·mol NaBO2(s)+4H2(g)

ΔH=-216.0 kJ·mol ΔH=-511 kJ·mol

-1-1

Na2O2(s)

CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的

CO(g)+H2(g) ΔH1=a kJ·mol

4

-1

②CO(g)+H2O(g)③CO2(g)+3H2(g)④2CH3OH(g)

CO2(g)+H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH2=b kJ·mol ΔH3=c kJ·mol ΔH4=d kJ·mol

-1-1

-1

CH3OCH3(g)+H2O(g)

A.反应①②为反应③提供原料气 B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一

C.反应CH3OH(g)D.反应2CO(g)+4H2(g)

CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH= kJ·mol

-1

-1

CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol

【解析】反应①和②的最终产物中含有H2和CO2,A项正确;CO2与H2反应生成能源物质

-1

CH3OH,B项正确;该反应生成的H2O为液态,液态水汽化需要吸热,则ΔH≠ kJ·mol,C项错误;根据盖斯定律,反应②×2+③×2+④可得该热化学方程式,D项正确。

【答案】C

3.(1)(2015年全国Ⅰ卷,28节选)已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJ·mol,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。

(2)(2015年全国Ⅱ卷,27节选)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)②CO2(g)+3H2(g)③CO2(g)+H2(g)

CH3OH(g) ΔH1 CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2 CO(g)+H2O(g) ΔH3

-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 C←O H—O C—H E/(kJ·mol-1) 436 343 1076 465 413` 由此计算ΔH1= kJ·mol;已知ΔH2=-58 kJ·mol,则ΔH3= kJ·mol。 【解析】(1)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x,则2x-436 kJ-151 kJ=+11 kJ,x=299 kJ。

-1

-1

-1

5

(2)根据反应热=断开旧键吸收的总能量-形成新键释放的总能量,ΔH1=(1076+436×2) -1-1-1

kJ·mol-(413×3+343+465) kJ·mol=-99 kJ·mol。②-③可得①式,故

-1-1-1

ΔH2-ΔH3=ΔH1,ΔH3=-58 kJ·mol-(-99 kJ·mol)=+41 kJ·mol。

【答案】(1)299 (2)-99 +41

4.(1)(2017年全国Ⅱ卷,27节选)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: ①C4H10(g)

C4H8(g)+H2(g) ΔH1

已知:②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJ·mol

-1

③H2(g)+O2(g)H2O(g)

-1

ΔH3=-242 kJ·mol

-1

反应①的ΔH1为 kJ·mol。

(2)(2017年北京理综,26节选)TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知:TiO2(s)+2Cl2(g)2C(s)+O2(g)

TiCl4(g)+O2(g)

-1

ΔH1=+175.4 kJ·mol

-1

2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol

写出沸腾炉中钛精矿(主要成分为TiO2)加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式: 。 (3)(2017年海南,14节选) 已知:①2NaOH(s)+CO2(g)②NaOH(s)+CO2(g)反应2NaHCO3(s)

Na2CO3(s)+H2O(g)

ΔH1=-127.4 kJ·mol ΔH1=-131.5 kJ·mol

-1

-1-1

NaHCO3(s)

Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的ΔH= kJ·mol。

(4)(2016年全国Ⅱ卷,26节选) ①2O2(g)+N2(g)②N2(g)+2H2(g)③O2(g)+2H2(g)

N2O4(l) ΔH1 N2H4(l) ΔH2 2H2O(g) ΔH3

6

④2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH4=-1048.9 kJ·mol

-1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4= 。 (5)(2016年全国Ⅲ卷,27节选) 已知下列反应: SO2(g)+2OH(aq)ClO(aq)+S(aq)CaSO4(s)

2+

--

S(aq)+H2O(l) ΔH1 S(aq)+Cl(aq) ΔH2

-

Ca(aq)+S(aq) ΔH3

2+

--

则反应SO2(g)+Ca(aq)+ClO(aq)+2OH(aq)CaSO4(s)+H2O(l)+Cl(aq)的ΔH= 。

-

(6)(2015年广东理综,31节选)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。传统上该转

化通过如图所示的催化循环实现。

其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s)

H2O(g)+CuCl2(s)

ΔH1 ,反应②生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为 (反应热用ΔH1和ΔH2表示)。

【答案】(1)+123 (2)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)(3)+135.6

(4)2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 (5)ΔH1+ΔH2-ΔH3 (6)4HCl(g)+O2(g)

2H2O(g)+2Cl2(g)

ΔH=2ΔH1+2ΔH2

TiCl4(g)+2CO(g)

ΔH=-45.5 kJ·mol

-1

命题角重点考查有关反应热及焓变的概念,热化学方程式的书写以及利用盖斯定律、化学键进行焓变的计度 算等 备考启在备考中应注意以下三个方面的复习:化学反应中能量变化的概念;热化学方程式的书写规则及有示 条件的热化学方程式的书写;应用盖斯定律进行有关反应焓变的计算

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