高考化学 专题七 化学能与热能全国通用.docx

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高考化学专题七化学能与热能全国通用

2019-2020年高考化学专题七化学能与热能（全国通用）

一、选择题

1．（xx·广州期末，3）根据如图所示的反应判断，下列说法中错误的是（　　）

A．CO2（g）和CaO（s）的总能量大于CaCO3（s）的总能量

B．该反应的焓变大于零

C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量

D．由该反应可推出凡是需要加热才能发生的反应均为吸热反应

解析　碳酸钙受热分解的反应是吸热反应，焓变大于零，故CO2（g）和CaO（s）的总能量大于CaCO3（s）的总能量，A、B项说法正确；在CaCO3中，Ca2＋和CO

之间存在离子键，CO

中C与O之间存在共价键，故反应中既有离子键断裂也有共价键断裂，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成放出能量，C项说法正确；需要加热才能发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧需要加热，但该反应是放热反应，D项说法错误。

答案　D

2．（xx·湖南部分重点中学联考，10）下列说法正确的是（　　）

A．甲烷的燃烧热为ΔH＝－890.3kJ·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＝－890.3kJ·mol－1

B．已知H2O（l）===H2O（g）　ΔH＝＋44kJ·mol－1，则2gH2（g）完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放22kJ的热量

C．常温下，反应C（s）＋CO2（g）===2CO（g）不能自发进行，则该反应的ΔH<0

D．同温同压下，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下反应ΔH相同

解析　A项，应生成液态水，错误；B项，2g氢气完全燃烧生成液态水比生成气态水多放出44kJ的热量，错误；C项，该反应为气体体积增大的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS，且常温下反应不能自发进行，可得ΔH>0，错误；D项，同温同压下，ΔH只与反应体系的始态和终态有关，与反应条件无关，正确。

答案　D

3．（xx·河北廊坊质检，6）如图表示某反应的能量变化，

对于该图的理解，你认为一定正确的是（　　）

A．曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示两个化学反应的能量变化

B．曲线Ⅱ可表示反应2KClO3

2KCl＋3O2↑的能量

变化

C．该反应不需要加热就能发生

D．该反应的ΔH＝E2－E1

解析　A项，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ均表示同一反应的反应热，曲线Ⅱ表示的是使用了催化剂，降低了活化能，错误；B项，曲线表示的是放热反应，而所给反应为吸热反应，错误；C项，放热反应有时也需要加热来引发，是否加热不能用来判断反应的吸、放热，错误。

答案　D

4．（xx·湖南长沙模拟）已知反应：

①2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221kJ·mol－1，②H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

下列结论正确的是（　　）

A．碳的燃烧热大于110.5kJ·mol－1

B．①的反应热为221kJ·mol－1

C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJ·mol－1

D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

解析　①为碳的不完全燃烧，所以碳的燃烧热大于110.5kJ·mol－1，A项正确；①的反应热ΔH＝－221kJ·mol－1，B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1，C项错误；醋酸为弱酸，醋酸电离吸热，与NaOH反应生成1mol水时放出的热量小于57.3kJ，D项错误。

答案　A

5．（xx·湖南十三校联考，12）肼（N2H4）是一种可用于火箭或原电池的燃料。

已知：

N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝＋67.7kJ·mol－1　①

N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－534kJ·mol－1②

下列说法正确的是（　　）

A．反应①中反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量

B．2N2H4（g）＋2NO2（g）===3N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1000.3kJ·mol－1

C．铂作电极，KOH溶液作电解质溶液，由反应②设计的燃料电池，其负极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O

D．铂作电极，KOH溶液作电解质溶液，由反应②设计的燃料电池，工作一段时间后，KOH溶液的pH将增大

解析　反应①为吸热反应，反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，故A错误；2×②－①即得到2N2H4（g）＋2NO2（g）===3N2（g）＋4H2O（g），ΔH＝2×②－①＝2×（－534kJ·mol－1）－（＋67.7kJ·mol－1）＝－1135.7kJ·mol－1，故B错误；负极是N2H4失电子生成N2和H2O，则其电极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，故C正确；反应生成水，溶液的体积增大，所以氢氧化钾的浓度减小，即溶液的pH减小，故D错误。

答案　C

6．（xx·广东惠州摸底）已知：

H2（g）＋F2（g）===2HF（g）　ΔH＝－270kJ·mol－1。

下列说法正确的是（　　）

A．在相同条件下，1molH2（g）与1molF2（g）的能量总和大于2molHF（g）的能量

B．1molH2（g）与1molF2（g）反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ

C．该反应的逆反应是放热反应

D．该反应过程的能量变化可用下图来表示

解析　B项，物质由气态变为液态时要放热，所以当生成2mol液态HF时，放出的热量大于270kJ；C项，正反应是放热反应，逆反应就是吸热反应；D项，放热反应中反应物的总能量大，生成物的总能量小，而图表示的正好相反。

答案　A

二、非选择题

7．（xx·长沙质检）

（1）用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。

已知：

Cu（s）＋2H＋（aq）===Cu2＋（aq）＋H2（g）　ΔH＝＋64.39kJ·mol－1

2H2O2（l）===2H2O（l）＋O2（g）　ΔH＝－196.46kJ·mol－1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.84kJ·mol－1

在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为：

____________________________________________________________________。

（2）甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。

①101kPa时，1molCH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51kJ，则甲醇燃烧的热化学方程式为___________________________________________

____________________________________________________________________。

②甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：

a．CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g）　ΔH1＝＋49.0kJ·mol－1

b．CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）　ΔH2

已知H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）ΔH3＝－241.8kJ·mol－1

则反应②的ΔH2＝________kJ·mol－1。

解析　

（1）将题中3个热化学方程式依次标为①、②、③，由①＋②×

＋③得：

Cu（s）＋H2O2（l）＋2H＋（aq）===Cu2＋（aq）＋2H2O（l）　ΔH＝[64.39＋（－196.46）×

＋（－285.84）]kJ·mol－1＝－319.68kJ·mol－1

（2）②由CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g）　ΔH1＝＋49.0kJ·mol－1和H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ·mol－1相加可得：

CH3OH（g）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）　ΔH2＝（－241.8＋49.0）kJ·mol－1＝－192.8kJ·mol－1。

答案　

（1）Cu（s）＋H2O2（l）＋2H＋（aq）===Cu2＋（aq）＋2H2O（l）　ΔH＝－319.68kJ·mol－1

（2）①CH3OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－726.51kJ·mol－1　

②－192.8

B组　专项能力训练

一、选择题

1．（xx·北京四十所示范校联考，13）已知：

H2（g）＋Cl2（s）2HCl（g）　ΔH＝＋akJ/mol

H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　ΔH＝－dkJ/mol

，且a、b、c、d均大于零，则下列说法正确的是（　　）

A．断开1molH—Cl键所需的能量为－a－b－c

B．b＞c，则氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量

C．Cl2（s）===Cl2（g）　ΔH＝＋（a＋d）kJ·mol－1

D．向1molCl2（g）中通入1molH2（g），发生反应时放热dkJ

解析　A项，由反应②有ΔH＝－d＝反应物的键能之和－生成物键能之和＝b＋c－2x，x＝

，断开1molH—Cl键所需能量为

，错误；B项，只能说明H—H键的键能大于Cl—Cl的键能，无法判断两者分子的能量，错误；C项，由盖斯定律，反应①～②获得题给反应，正确；D项，H2和Cl2反应是可逆反应，不能进行到底，放出热量小于dkJ，错误。

答案　C

2．（xx·山东青岛期末，10）T℃时，红磷P（s）和Cl2（g）发生反应生成PCl3（g）和PCl5（g）。

反应过程和能量关系如图所示（图中的ΔH表示生成1mol产物的数据），下列说法或热化学方程式错误的是（　　）

A．P（s）＋

Cl2（g）===PCl3　ΔH＝－310kJ·mol－1

B．2PCl5（g）===2P（s）＋5Cl2（g）　ΔH＝＋800kJ·mol－1

C．PCl3（g）＋Cl2（g）===PCl5（g）　ΔH＝－90kJ·mol－1

D．P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的焓变与P和Cl2一步反应生成1molPCl5的焓变不相等

解析　由能量图知A、B、C项正确；P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的焓变与P和Cl2一步反应生成1molPCl5的焓变相等，D项错误。

答案　D

3．（xx·湖北黄冈中学3月模拟）一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量QkJ，经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗5mol·L－1的KOH溶液100mL，恰好生成正盐。

则此条件下反应：

C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）的ΔH为（　　）

A．－16QkJ·mol－1B．＋8QkJ·mol－1

C．＋16QkJ·mol－1D．－8QkJ·mol－1

解析　由题意知，二氧化碳的物质的量为0.25mol，结合关系式C4H10～4CO2，可知丁烷为

mol，即

mol丁烷完全燃烧放出热量QkJ，故1mol丁烷完全燃烧放出热量为16QkJ，选A。

答案　A

4．（xx·成都模拟）已知4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（l）　ΔH＝－xkJ·mol－1。

蒸发1molH2O（l）需要吸收的能量为44kJ·mol－1，其他相关数据如下表：

NH3（g）

O2（g）

NO（g）

H2O（g）

1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ

a

b

z

d

则表中z（用x、a、b、d表示）的大小为（　　）

A．（x＋4a＋5b－6d－264）/4

B．（x＋12a＋5b－12d－264）/4

C．（x＋4a＋5b－6d－44）/4

D．（x＋12a＋5b－12d－44）/4

解析　本题考查反应热的计算，考查考生的计算能力。

难度中等。

由题意知当反应生成气态水时，ΔH＝（－x＋44×6）kJ·mol－1，根据ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，得ΔH＝4a＋5b－4z－6d＝－x＋44×6，解得z＝（x＋4a＋5b－6d－264）/4。

答案　A

5．（xx·河南十校联考，4）如图表示白磷（P4）分子结构。

白磷在氧气不足时燃烧生成P4O6，P4O6分子结构可以看成是白磷分子中磷磷键之间插入氧原子。

已知：

键能表示断裂1mol化学键需要吸收的能量。

几种共价键的键能如下表所示：

化学键

P—P

P—O

P===O

O===O

键能/（kJ·mol－1）

a

b

c

d

则P4（s）＋3O2（g）===P4O6（s）的反应热（ΔH）为（　　）

A．（6a＋3d－12b－4c）kJ·mol－1

B．（4a＋3d－8d）kJ·mol－1

C．（6a＋3d－12b）kJ·mol－1

D．（6a＋3d＋4c－12b）kJ·mol－1

解析　断裂6个P—P键、3个O===O键，形成12个P—O键，C选项正确。

答案　C

6．（xx·锦州调研题）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）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2

②S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH3

S（g）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH4

③H2（g）＋

O2（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．①②B．①④C．②③④D．①②③

解析　在比较ΔH的大小时要考虑其符号。

在①中前者是完全燃烧，而后者是不完全燃烧，放出的热量是前者多，放热时ΔH为负值，故后者大。

在②中前者是固态硫燃烧，后者是气态硫燃烧，气态硫所含有的能量高，所以放出的热量是后者多，放热时ΔH为负值，故前者大。

在③中前者是1molH2燃烧，后者是2molH2燃烧，所放出的热量是后者的多，则ΔH是前者大于后者。

在④中前者是一个吸热反应ΔH7＞0，而后者是一个放热反应，ΔH8＜0，故ΔH7＞ΔH8。

答案　C

二、非选择题

7．（xx·湖北部分重点中学联考，16）已知E1＝134kJ/mol、E2＝368kJ/mol，请参考题中图表，按要求填空：

（1）图Ⅰ是1molNO2（g）和1molCO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率加快，E1的变化是________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），ΔH的变化是________。

NO2和CO反应的热化学方程式为：

_______________________________________________

____________________________________________________________________。

（2）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。

目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应。

反应Ⅰ：

2NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）（NH4）2CO3（aq）　ΔH1

反应Ⅱ：

NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）NH4HCO3（aq）　ΔH2

反应Ⅲ：

（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）2NH4HCO3（aq）　ΔH3

则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：

ΔH3＝________。

（3）下表所示是部分化学键的键能参数：

化学键

P—P

P—O

O===O

P===O

键能/kJ·mol－1

a

b

c

x

已知白磷的燃烧热为dkJ/mol，白磷及其完全燃烧生成的产物的结构如图Ⅱ所示，表中x＝________kJ·mol－1（用含a、b、c、d的代数式表示）。

解析　

（1）加入催化剂能降低反应所需的活化能，则E1和E2都减小，但E2－E1不变，即反应热不改变，由图知，1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO放出热量368－134＝234kJ，该反应的热化学方程式为NO2（g）＋CO（g）===NO（g）＋CO2（g）　ΔH＝－234kJ·mol－1；

（2）观察方程式，利用盖斯定律，②×2－①得方程式③，故ΔH3＝2ΔH2－ΔH1；（3）白磷燃烧的化学方程式为P4＋5O2===P4O10，1mol白磷完全燃烧需拆开6molP—P、5molO===O，形成12molP—O、4molP===O，故12mol×bkJ·mol－1＋4mol×xkJ·mol－1－（6mol×akJ·mol－1＋5mol×ckJ·mol－1）＝dkJ·mol－1，解得x＝

（6a＋5c＋d－12b）kJ·mol－1。

答案　

（1）减小　不变

NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g）　ΔH＝－234kJ/mol

（2）2ΔH2－ΔH1

（3）

（d＋6a＋5c－12b）

热点一　化学反应的反应热（xx·江苏化学11，xx·福建理综11，xx·山东理综12，xx·北京理综6，xx·重庆理综6）

【演练1】定性考查对反应热的理解

已知Zn（s）＋H2SO4（aq）===ZnSO4（aq）＋H2（g）　ΔH＜0；则下列叙述不正确的是（　　）

A．该反应的ΔH值与反应物用量无关

B．该反应的化学能可以转化为电能

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．该反应中反应物的化学键断裂放出能量，生成物的化学键形成吸收能量

解析　反应放出或吸收的热量与反应物的用量成正比，但ΔH值是与化学方程式相对应的，与反应物的用量无关，与化学方程式中各物质的化学计量数有关，故A对；该反应是能自发进行的氧化还原反应，其中的化学能可以通过原电池转化为电能，故B对；ΔH＜0，说明反应放热，反应物的总能量高于生成物的总能量，故C对；断键时吸收能量，成键时放出能量，故D不对。

答案　D

【演练2】定量考查键能与反应热的关系

化学反应的本质是旧化学健的断裂和新化学键的形成。

已知某些化学键的键能数据如下：

化学键

H—H

Cl—Cl

H—Cl

键能/（kJ·mol－1）

436

243

431

则下列热化学方程式不正确的是（　　）

A.

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）

ΔH＝－91.5kJ·mol－1

B．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－183kJ·mol－1

C.

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）

ΔH＝＋91.5kJ·mol－1

D．2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）　ΔH＝＋183kJ·mol－1

解析　化学反应的焓变ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，反应

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）的ΔH＝（436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1）/2－431kJ·mol－1＝－91.5kJ·mol－1，所以A项正确，C项错误；B项反应的ΔH＝－91.5kJ·mol－1×2＝－183kJ·mol－1，正确；D项反应是B项反应的逆反应，生成HCl的反应是放热反应，则HCl的分解反应是吸热反应，吸收的热量与放出的热量相等，D项正确。

答案　C

【演练3】热化学方程式的书写

（1）发射飞船的火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水。

当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。

已知0.4mol液态肼与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气放出356.652kJ的热量。

反应的热化学方程式为___________________________________________

__________________________________________________________________。

（2）已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为__________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

（3）下图是NO2（g）和CO（g）反应生成CO2（g）和NO（g）过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：

________________________________。

解析　

（1）首先根据题意写出化学方程式

N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O↑

再计算1molN2H4反应放出的热量为

＝891.63kJ·mol－1，

标明物质的聚集状态，表示出ΔH，并检查。

（2）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH＝（946＋436×3－391×6）kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1。

（3）由图可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，ΔH＝E1－E2＝134kJ·mol－1－368kJ·mol－1＝－234kJ·mol－1。

答案　

（1）N2H4（l）＋2H2O2（l）===N2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－891.63kJ·mol－1

（2）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH＝－92kJ·mol－1

（3）NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g）

ΔH＝－234kJ·mol－1

【演练4】对燃烧热、中和热和反应热的考查

下列热化学方程式书写正确的是（ΔH的绝对值均正确）（　　）

A．C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）　ΔH＝－1367.0kJ·mol－1（燃烧热）

B．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＝＋57.3kJ·mol－1（中和热）

C．S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－296.8kJ·mol－1（反应热）

D．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝＋116.2kJ·mol－1（反应热）

解析　选项A，H2O的状态应是液态。

选项B，酸碱中和反应为放热反应，ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

选项C，S燃烧生成SO2的反应是放热反应，ΔH<0，同时也注明了物质的聚集状态等，正确。

选项D，未注明物质的聚集状态，错误。

答案　C

热点二　盖斯定律的应用[xx·课标Ⅱ13，xx·重庆理综6，xx·江苏化学10，xx·全国课标Ⅱ12，xx·天津理综10

（2），xx·江苏化学20

（1）]

【演练5】高考组合题

（1）判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

①实验测得环己烷（l）、环己烯（l）和苯（l）的标准燃烧热分别为－3916kJ·mol－1、－3747kJ·mol－1和－3265kJ·mol－1，可以证明在苯分子中不存在独