五年高考届高考化学 专题七 化学能与热能全国通用.docx

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五年高考届高考化学专题七化学能与热能全国通用

专题七化学能与热能

考点一　化学反应中能量变化的有关概念辨析

1．（2015·海南化学，4，2分）已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1。

若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为（　　）

A．55kJB．220kJC．550kJD．1108kJ

解析　由丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，可写出其燃烧的热化学方程式C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＝－2215kJ·mol－1，丙烷完全燃烧产生1.8g水，n（H2O）＝m÷M＝1.8g÷18g/mol＝0.1mol，所以反应放出的热量是Q＝（2215kJ÷4mol）×0.1＝55.4kJ，A选项正确。

答案　A

2．（2014·江苏化学，11，4分）下列有关说法正确的是（　　）

A．若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀

B．2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0

C．加热0.1mol·L－1Na2CO3溶液，CO

的水解程度和溶液的pH均增大

D．对于乙酸与乙醇的酯化反应（ΔH<0），加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大

解析　A项，若在海轮外壳上附着一些铜块，则Fe、Cu和海水构成原电池，海轮外壳腐蚀更快，A项错误；B项，该反应是熵减的反应，ΔS<0，要在常温下自发进行，则ΔH<0，B项错误；加热会促进CO

水解，c（OH－）增大，pH增大，C项正确；D项，酯化反应是放热反应，加热会加快反应速率，但化学平衡向逆向移动，平衡常数减小，D项错误。

答案　C

3．（2013·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

解析　A项，硅太阳能电池将太阳能转化为电能；B项锂离子电池将化学能转化为电能；C项太阳能集热器将太阳能转化为热能；D燃气灶是通过可燃性气体的燃烧，将化学能转化为热能。

答案　D

4．（2013·山东理综，12，4分）对于反应CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）　ΔH<0，在其他条件不变的情况下（　　）

A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变

B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变

C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变

D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变

解析　A项错误，催化剂只能改变反应途径，不影响反应热；B项，因为该反应为反应前后气体体积不变的反应，改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变，正确；C项，升高温度，反应速率加快，平衡移动，反应放出的热量发生变化，C错误；D项，在原电池中进行时，绝大部分化学能转变为电能，反应放出的热量要减少，D错误。

答案　B

5．（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（　　）

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－===CO

＋2H2O

解析　由题意知CeO2为该反应的催化剂，A正确；将两反应叠加，得H2O＋CO2

CO＋H2＋O2实现了太阳能向化学能的转化，B正确；由图中箭头方向知：

ΔH1＝－（ΔH2＋ΔH3），C错误；以CO和O2构成碱性燃料电池时，电极反应方程式分别为

，D正确。

答案　C

6．（2013·重庆理综，6，6分）已知：

P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g）　ΔH＝akJ·mol－1，

P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）　ΔH＝bkJ·mol－1，

P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·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）/4kJ·mol－1

D．P—P键的键能为（5a－3b＋12c）/8kJ·mol－1

解析　P原子半径大于Cl原子半径，P—P键键长大于P—Cl键键长，故P—P键键能小于P—Cl键键能，A项错误；设P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g）　ΔH＝akJ·mol－1……①，P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g）　ΔH＝bkJ·mol－1……②，利用盖斯定律

（②－①）可得，Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（g）　ΔH＝

（b－a）kJ·mol－1，根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，设Cl—Cl键键能为xkJ·mol－1，则：

x＋3×1.2c－5c＝

（b－a），x＝

（b－a＋5.6c），B错误，C正确；①×5－②×3得2P4（g）＋12PCl5（g）===20PCl3（g）　ΔH＝（5a－3b）kJ·mol－1，设P—P键键能为ykJ·mol－1，则12y＋5c×12－1.2c×3×20＝5a－3b，y＝

（5a－3b＋12c），D项错误。

答案　C

7．（2012·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．催化剂能改变该反应的焓变

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

解析　图中生成物总能量高于反应物总能量，反应为吸热反应，A错；使用催化剂可降低反应的活化能而影响反应速率，但不会影响焓变，B错，C正确；图中E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，E1＞E2，D错误。

答案　C

8．（2012·重庆理综，12，6分）肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。

已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：

N≡N为942、O===O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键所需的能量（kJ）是（　　）

A．194B．391C．516D．658

解析　由题中的图像可以看出断裂1molN2H4（g）和1molO2（g）中的化学键所要吸收的能量为：

2752kJ－534kJ＝2218kJ，设断裂1molN—H键所需要的能量为x，则154kJ＋4x＋500kJ＝2218kJ，解得x＝391kJ。

答案　B

9．（2011·上海化学，三，2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（　　）

解析　水的分解是一个吸热过程，反应物的总能量低于生成物的总能量，加入催化剂可降低反应所需的活化能，B选项正确。

答案　B

考点二　热化学方程式的书写及正误判断

1．（2012·上海化学，9，3分）工业生产水煤气的反应为C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋131.4kJ·mol－1。

下列判断正确的是（　　）

A．反应物能量总和大于生成物能量总和

B．CO（g）＋H2（g）===C（s）＋H2O（l）　ΔH＝－131.4kJ·mol－1

C．水煤气反应中生成1molH2（g）吸收131.4kJ热量

D．水煤气反应中生成1体积CO（g）吸收131.4kJ热量

解析　由题意知该反应为吸热反应，故反应物的总能量小于生成物的总能量，A错误；B项的热化学方程式中水的状态若为气态时ΔH＝－131.4kJ·mol－1，错误；D项中应是生成1molCO（g）吸收131.4kJ热量，错误。

答案　C

2．（2015·广东理综，31，16分）用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。

（1）传统上该转化通过如下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1molCl2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）。

（2）新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性，

①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：

则总反应的ΔH________0（填“＞”、“＝”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是________。

②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由____________________________

____________________。

③下列措施中，有利于提高α（HCl）的有________。

A．增大n（HCl）B．增大n（O2）

C．使用更好的催化剂D．移去H2O

（3）一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：

t/min

0

2.0

4.0

6.0

8.0

n（Cl2）/10－3mol

0

1.8

3.7

5.4

7.2

计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol·min－1为单位，写出计算过程）。

（4）Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式。

解析　

（1）根据题中催化循环图示得出：

CuCl2（s）＋

O2（g）

CuO（s）＋Cl2（g）　ΔH2，然后利用盖斯定律将两个热化学方程式相加即可得出2HCl（g）＋

O2（g）

H2O（g）＋Cl2（g）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

（2）①结合题中α（HCl）～T图像可知，随着温度升高，α（HCl）降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH＜0；A、B两点A点温度低，平衡常数K（A）大。

②结合可逆反应2HCl（g）＋

O2（g）

H2O（g）＋Cl2（g）的特点，增大压强平衡向右移动，α（HCl）增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。

③有利于提高α（HCl），则采取措施应使平衡2HCl（g）＋

O2（g）

H2O（g）＋Cl2（g）

正向移动。

A项，增大n（HCl），则c（HCl）增大，虽平衡正向移动，但α（HCl）减小，错误；B项，增大n（O2）即增大反应物的浓度，D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。

（3）用在时间段2.0～6.0min内的HCl物质的量的变化量除以这段时间，即可得2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率，计算过程见答案。

答案　

（1）2HCl（g）＋

O2（g）

H2O（g）＋Cl2（g）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2　

（2）①＜　K（A）　②见下图

增大压强，平衡右移，α（HCl）增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前的大　　③BD　

（3）设2.0～6.0min时间内，HCl转化的物质的量为n，则

2HCl（g）＋

O2（g）

H2O（g）＋Cl2（g）

2mol1mol

n（5.4－1.8）×10－3mol

n＝7.2×10－3mol

所以v（HCl）＝

＝1.8×10－3mol·min－1

（4）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O

3．（2012·海南化学13，8分）氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：

（1）氮元素原子的L层电子数为________；

（2）NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），该反应的化学方程式为____________________________________________________________________；

（3）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。

已知：

①N2（g）＋2O2（g）===N2O4（l）

ΔH1＝－19.5kJ·mol－1

②N2H4（l）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）

ΔH2＝－534.2kJ·mol－1

写出肼和N2O4反应的热化学方程式____________________________________

____________________________________________________________________；

（4）肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为____________________________________________________________________。

解析　

（1）N原子的原子结构示意图为：

，故其L层上有5个电子；

（2）NH3＋NaClO——N2H4，根据元素守恒可知反应还生成NaCl和H2O，利用观察法配平方程式为2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O；（3）肼与N2O4反应生成N2和水蒸气：

2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，观察已知的两个热化学方程式可知，②×2－①得：

2N2H4（l）＋N2O4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝ΔH2×2－ΔH1＝－1048.9kJ·mol－1；（4）肼—空气燃料电池是一种碱性电池，故负极肼发生反应：

N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O。

答案　

（1）5　

（2）2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O

（3）2N2H4（l）＋N2O4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－1048.9kJ·mol－1

（4）N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O

考点三　盖斯定律及其应用

1．（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＝xkJ·mol－1

已知：

碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1

S（s）＋2K（s）===K2S（s）　ΔH2＝bkJ·mol－1

2K（s）＋N2（g）＋3O2（g）===2KNO3（s）　ΔH3＝ckJ·mol－1，则x为（　　）

A．3a＋b－cB．c－3a－b

C．a＋b－cD．c－a－b

解析　由碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1，得C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝akJ·mol－1，目标反应可由①×3＋②－③得到，所以ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c。

答案　A

2．（2014·课标全国卷Ⅱ，13，6分）室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol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>ΔH3B．ΔH1<ΔH3

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3

解析　由题干信息可得：

①Cu

SO4·5H2O（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）＋5H2O（l）　ΔH1>0，②CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO

（aq）　ΔH2<0，③CuSO4·5H2O（s）===CuSO4（s）＋5H2O（l）　ΔH3，根据盖斯定律可知，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，由于ΔH1>0，ΔH2<0，故ΔH3>ΔH1，B项正确，C、D项错误；ΔH3>0，ΔH2<0，故ΔH3>ΔH2，A项错误。

答案　B

3．（2014·江苏化学，10，2分）已知：

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH2

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH3

4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）　ΔH4

3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s）　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断正确的是（　　）

A．ΔH1>0，ΔH3<0B．ΔH2>0，ΔH4>0

C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5

解析　根据反应的热效应可知：

ΔH1<0、ΔH2>0、ΔH3<0、ΔH4<0，故A、B不正确；根据盖斯定律可得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，ΔH3＝

ΔH4＋

ΔH5，C项正确，D项错误。

答案　C

4．（2014·重庆理综，6，6分）已知：

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝akJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－220kJ·mol－1

H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1，则a为（　　）

A．－332B．－118

C．＋350D．＋130

解析　按顺序将题中两个热化学方程式编号为①和②，依据盖斯定律，②－①×2得：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝

－（220＋2a）kJ·mol－1，代入相关数据得：

（2×436＋496）－4×462＝－（220＋2a），解得a＝＋130，D项正确。

答案　D

5．（2013·课标全国卷Ⅱ，12，6分）在1200℃时，天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）

解析　②式中含有S2（g）、③式中含有S（g），根据盖斯定律可知，②×

－③×2得2S（g）＋

SO2（g）＋

H2O（g）===

H2S（g）＋S2（g）＋O2（g），然后再加①×

得2S（g）===S2（g），所以ΔH4＝ΔH2×

＋ΔH1×

－ΔH3×2。

答案　A

6．（2013·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

解析　设三个热化学方程式依次是①、②、③，根据盖斯定律，③×12＋②×5－①×2得：

4C3H5（ONO2）3（l）===12CO2（g）＋10H2O（g）＋O2（g）＋6N2（g）　ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1。

答案　A

7．（2012·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＝－67.7kJ·mol－1

②H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）ΔH＝－57.3kJ·mol－1

在20mL0.1mol·L－1氢氟酸中加入VmL0.1mol·L－1NaOH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＝＋10.4kJ·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＋）＝0.1mol·L－1

D．当V＞0时，溶液中一定存在：

c（Na＋）＞c（F－）＞c（OH－）＞c（H＋）

解析　根据盖斯定律，将①式减去②式可得：

HF（aq）H＋（aq）＋F－（aq）　ΔH

＝－10.4kJ·mol－1，故A项错误。

当V＝20时，两者恰好完全反应生成NaF，溶液中存在质子守恒关系：

c（OH－）＝c（HF）＋c（H＋）；因F－水解，故溶液中存在：

c（F－）＜c（Na＋）＝0.05mol·L－1，故B项正确，C项错误。

D项，溶液中离子浓度的大小取决于V的大小，离子浓度大小关系可能为c（F－）＞c（H＋）＞c（Na＋）＞c（OH－）或c（F－）＞c（Na＋）＞c（H＋）＞c（OH－）或c（Na＋）＝c（F－）＞c（OH－）＝c（H＋）或c（Na＋）＞c（F－）＞c（OH－）＞c（H＋），故D项错误。

答案　B

8．（2011·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6.0kJ·mol－1，冰中氢键键能为20kJ·mol－1。

假设每摩尔冰中有2mol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．已知一定温度下，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．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·m

ol－1和－3265kJ·mol－1，可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键

D．已知：

①Fe2O3（s）＋3C（石墨）===2Fe（s）＋3CO（g）　ΔH＝489.0kJ·mol－1

②CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－283.0kJ·mol－1

③C（石墨）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1

则4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）　ΔH＝－1641.0kJ·mol－1

解析　1mol冰熔化吸热6.0kJ，可破坏氢键0.3mol，

×100%＝15%，A项正确；加入醋酸钠后溶液中CH3COO－浓度增大，电离平衡向左移动，电离程度减小，但Ka只受温度影响，若温度不变，则Ka不变，B项错误；由燃烧热写出三者燃烧的热化学方程式，然后可写出环己烷转化为环己烯的热化学方程式，同理写

出环己烷转化为苯的热化学方程式，反应热不是三倍关系，C项正确；根据盖斯定律，方程式2×（③×3－②×3－①），可得4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）　ΔH＝2×（－393.5×3kJ·mol－1＋283.0×3kJ·mol－1－489.0kJ·mol－1）＝－1641.0kJ·mol－1，D项正确。