新高考化学二轮总复习专题突破 化学能与热能.docx

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新高考化学二轮总复习专题突破化学能与热能

专题突破化学能与热能

一、选择题（本题包括10小题,每题6分,共60分）

1.（2020山西阳泉高三期末改编）中国学者在水煤气变换[CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）　ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题,该过程是基于双功能催化剂（能吸附不同粒子）催化实现的,反应过程示意图如下:

下列说法正确的是（　　）

A.过程Ⅰ和过程Ⅲ均为放热过程

B.图示过程中的H2O均参与了反应过程

C.过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2

D.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH

2.（2020河北沧州高三质量检测）已知反应X（g）+3Y（g）

2Z（g）　ΔH,该反应的能量变化如下图所示。

下列说法正确的是（　　）

A.ΔH=E2-E1

B.更换高效催化剂,E3不变

C.恒压下充入一定量的氦气,n（Z）会减少

D.压缩容器,c（X）减小

3.（双选）（2020山东实验中学高三诊断改编）下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（　　）

A.已知:

正丁烷（g）

异丁烷（g）　ΔH<0,则异丁烷比正丁烷稳定

B.已知:

C2H4（g）+3O2（g）

2CO2（g）+2H2O（g）　ΔH=-1478.8kJ·mol-1,则C2H4的燃烧热ΔH=-1478.8kJ·mol-1

C.已知:

H+（aq）+OH-（aq）

H2O（l）　ΔH=-57.3kJ·mol-1,但稀Ba（OH）2（aq）和稀H2SO4（aq）完全反应生成1molH2O（l）时,放出的热量大于57.3kJ

D.已知:

S（g）+O2（g）

SO2（g）　ΔH1;S（s）+O2（g）

SO2（g）　ΔH2,则ΔH1>ΔH2

4.（双选）（2020福建漳州一模改编）下列关于化学反应与能量的说法正确的是（　　）

A.已知正丁烷的燃烧热ΔH=-2878kJ·mol-1,则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3（g）+13O2（g）

8CO2（g）+10H2O（l）　ΔH=-2878kJ·mol-1

B.已知在一定条件下,2molSO2与1molO2充分反应后,释放出98kJ的热量,则其热化学方程式为2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）　ΔH=-98kJ·mol-1

C.已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1,则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为

H2SO4（aq）+NaOH（aq）

Na2SO4（aq）+H2O（l）　ΔH=-57.3kJ·mol-1

D.已知CuSO4（s）+5H2O（l）

CuSO4·5H2O（s）,该反应为熵减小的反应

5.（2020浙江教育绿色评价联盟高三适应性考试）碘单质与氢气在一定条件下反应的热化学方程式如下:

①I2（g）+H2（g）

2HI（g）　ΔH=-9.48kJ·mol-1

②I2（s）+H2（g）

2HI（g）　ΔH=+26.48kJ·mol-1

下列说法正确的是（　　）

A.该条件下,1molH2（g）和1molI2（g）充分反应,放出热量9.48kJ

B.该条件下,碘升华的能量变化为I2（s）

I2（g）

ΔH=+35.96kJ·mol-1

C.相同条件下,Cl2（g）+H2（g）

2HCl（g）的ΔH>-9.48kJ·mol-1

D.反应①是放热反应,所以反应①的活化能大于反应②的活化能

6.（双选）（2020河北廊坊高中联合体联考改编）工业合成氨反应在催化剂表面的反应历程及能量变化如图所示,下列说法正确的是（　　）

A.增大压强,①→②之间的能量差值不变

B.合成氨的正、逆反应的焓变相同

C.合成氨的过程是吸热反应

D.若使用催化剂,生成等量的NH3需要的时间更短

7.（双选）（2020山东威海质检）2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）反应过程中的能量变化如图所示（图中E1表示无催化剂时正反应的活化能,E2表示无催化剂时逆反应的活化能）。

下列有关叙述不正确的是（　　）

A.该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数

B.500℃、101kPa下,将1molSO2（g）和0.5molO2（g）置于密闭容器中充分反应生成SO3（g）放热akJ,则该反应的热化学方程式为2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）

ΔH=-2akJ·mol-1

C.该反应中,反应物的总键能大于生成物的总键能

D.ΔH=E1-E2,使用催化剂可改变活化能,但不改变反应热

8.（2020河南驻马店高三期末）1mol常见金属M和卤素反应的焓变ΔH（单位:

kJ·mol-1）示意图如图,反应物和生成物均为常温时的稳定状态。

下列选项中不正确的是（　　）

A.MBr2与Cl2反应的ΔH<0

B.化合物的热稳定性顺序:

MI2>MBr2>MCl2>MF2

C.MBr2（s）+F2（g）

MF2（s）+Br2（l）　ΔH=-600kJ·mol-1

D.由MCl2（s）制得M的反应是吸热反应

9.（2020辽宁辽阳高三期末）甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。

下列有关说法中正确的是（　　）

A.1molCH4（g）的能量大于1molCO2（g）和2molH2O（g）的能量总和

B.反应CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（l）　ΔH=-800kJ·mol-1

C.若破坏1molO2（g）中的化学键需吸收热量493kJ,则破坏1molC—H键需吸收热量415kJ

D.在反应CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（g）中放出热量400kJ,则有1molO—H键生成

10.（2020四川阆中中学高三质检）已知H2（g）、C2H4（g）和C2H5OH（l）的燃烧热（ΔH）分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJ·mol-1,则由C2H4（g）和H2O（l）反应生成1molC2H5OH（l）的ΔH为（　　）

A.-44.2kJ·mol-1B.+44.2kJ·mol-1

C.-330kJ·mol-1D.+330kJ·mol-1

二、非选择题（本题包括3小题,共40分）

11.（2020河北沧州调研节选）（12分）甲醛（HCHO）俗称蚁醛,是一种重要的有机原料。

利用甲醇（CH3OH）可制备甲醛:

脱氢法:

CH3OH（g）

HCHO（g）+H2（g）　ΔH1=+92.09kJ·mol-1

氧化法:

CH3OH（g）+

O2（g）

HCHO（g）+H2O（g）

ΔH2

（1）已知:

2H2（g）+O2（g）

2H2O（g）　ΔH3=-483.64kJ·mol-1,则ΔH2=　　　　　　。

（2）与脱氢法相比,氧化法在热力学上趋势较大,其原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）下图为甲醇制备甲醛反应的lgK（K为平衡常数）随温度（T）的变化曲线。

曲线　　（填“a”或“b”）对应脱氢法,判断依据为　　　　　　　　　　。

12.（2020山东济南调研节选）（14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。

CH4超干重整CO2的催化转化如图所示:

（1）已知相关反应的能量变化如图所示:

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

13.（2020广东梅州质检节选）（14分）近年来,雾霾天气严重影响了人们的身体健康,环境问题越来越受到人们的重视。

处理大气中的污染物,打响“蓝天白云”保卫战是当前的重要课题。

请回答下列问题:

（1）汽车尾气中含有较多的NOx和CO,这些气体均会使人体中毒。

可以利用如下化学方法将其转化为无毒无害的物质。

已知:

N2（g）+O2（g）

2NO（g）　ΔH=+180kJ·mol-1①

2CO（g）+O2（g）

2CO2（g）　ΔH=-564kJ·mol-1②

请写出把汽车尾气转化为无毒无害的物质的热化学方程式:

　。

（2）工业上可采用CH3OH

CO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。

我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。

甲醇（CH3OH）脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:

方式A:

CH3OH*

CH3O*+H*

Ea=+103.1kJ·mol-1

方式B:

CH3OH*

C

+OH*

Eb=+249.3kJ·mol-1

由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为　　　　（填“A”或“B”）。

（3）如图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。

该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

参考答案

1.B　解析根据反应过程示意图可知,过程Ⅰ中有化学键的断裂,所以为吸热过程,A错误;根据反应过程示意图,过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂,过程Ⅱ也是水分子中的化学键断裂的过程,过程Ⅲ中又形成了水分子,因此H2O均参与了反应过程,B正确;过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气,H2中的化学键为非极性键,C错误;催化剂可改变反应途径,但不能改变反应的ΔH,D错误。

2.C　解析ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=E1-E2,故A错误;更换高效催化剂,降低反应活化能,反应速率加快,该反应中（E3-E2）为活化能,E2为反应物的能量,E2不变,活化能降低,则E3减小,故B错误;恒压下充入一定量的氦气,容器体积增大,反应体系的分压减小,平衡向气体增多的方向移动,则n（Z）减少,故C正确;压缩容器体积,压强增大,平衡向右移动,n（X）减小,体积减小,各物质的浓度都增大,平衡移动只能减弱这种改变,而不能消除,故c（X）还是比原来大,故D错误。

3.AC　解析能量越低物质越稳定,根据热化学方程式可知正丁烷的能量高于异丁烷,因此异丁烷比正丁烷稳定,A项正确;1molC2H4完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l）时释放的热量是燃烧热,B项错误;强酸强碱的稀溶液反应生成可溶性盐和1mol水时放出的热量是中和热,稀Ba（OH）2（aq）和稀H2SO4（aq）完全反应生成了难溶性盐BaSO4,因此放出的热量大于57.3kJ,C项正确;对于反应S（g）+O2（g）

SO2（g）　ΔH1,S（s）+O2（g）

SO2（g）　ΔH2,由于固态变为气态要吸收热量,则ΔH1<ΔH2,D项错误。

4.CD　解析燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3（g）+

O2（g）

4CO2（g）+5H2O（l）　ΔH=-2878kJ·mol-1,A错误;SO2与O2的反应为可逆反应,所以无法写出热化学方程式,B错误;在稀溶液中酸和碱发生中和反应生成1molH2O放出的热量是中和热,C正确;从液态H2O到固态CuSO4·5H2O,且物质的量减少,则该反应为熵减小的反应,D正确。

5.B　解析H2和I2生成HI的反应是可逆反应,该条件下,1molH2（g）和1molI2（g）充分反应,反应转化率达不到100%,因此放出热量小于9.48kJ,故A错误;由热化学方程式②-①得出,碘升华的能量变化为I2（s）

I2（g）　ΔH=+35.96kJ·mol-1,故B正确;元素非金属性越强,与氢气反应放出的热量越多,因此与H2反应时,氯气比I2（g）反应放出的热量多,即Cl2（g）+H2（g）

2HCl（g）的ΔH<-9.48kJ·mol-1,故C错误;活化能与反应放热还是吸热无直接关系,故D错误。

6.AD　解析①→②之间的能量差值只与状态①②中物质的能量有关,增大压强,各物质的能量不变,则①→②之间的能量差值不变,A正确;根据图像,状态①中物质的能量高于状态③中物质的能量,则合成氨的正反应为放热反应,合成氨的逆反应为吸热反应,正逆反应焓变不相同,B错误;根据图像,状态①中物质的能量高于状态③中物质的能量,则合成氨为放热反应,C错误;使用催化剂能使化学反应速率加快,则生成等量的NH3需要的时间更短,D正确。

7.BC　解析由图可知,题给反应正反应为放热反应。

该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数,A正确;500℃、101kPa下,将1molSO2（g）和0.5molO2（g）置于密闭容器中充分反应放热akJ,由于该反应为可逆反应,得不到1molSO3（g）,B不正确;题给反应正反应为放热反应,其ΔH<0,所以反应物的总键能小于生成物的总键能,C不正确;由图可知,ΔH=E1-E2,使用催化剂能改变反应的活化能,但不改变反应热,D正确。

8.B　解析根据题意可得,①M（s）+Cl2（g）

MCl2（s）　ΔH=-641.3kJ·mol-1;②M（s）+Br2（l）

MBr2（s）　ΔH=-524kJ·mol-1;①-②可得MBr2（s）+Cl2（g）

MCl2（s）+Br2（l）　ΔH=-117.3kJ·mol-1,A正确;放出的能量越多,产物剩余的能量越低,根据能量越低的物质越稳定,所以化合物的热稳定性顺序为MI2

MF2（s）　ΔH=-1124kJ·mol-1,②M（s）+Br2（l）

MBr2（s）

ΔH=-524kJ·mol-1,则③-②可得MBr2（s）+F2（g）

MF2（s）+Br2（l）　ΔH=-600kJ·mol-1,C正确;Cl2（g）和M（s）生成MCl2的反应为放热反应,则其逆反应为吸热反应,D正确。

9.C　解析从图中信息可得,1molCH4（g）+2molO2（g）断裂所有共价键,需要吸收2646kJ的热量;1molC（g）、4molH（g）及4molO（g）结合成1molCO2（g）和2molH2O（g）时能放出3446kJ的热量。

从图中看出,1molCH4（g）和2molO2的总能量大于1molCO2（g）和2molH2O（g）的能量总和,但1molCH4（g）的能量不一定大于1molCO2（g）和2molH2O（g）的能量总和,A不正确;根据图示信息可得反应CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（g）　ΔH=-800kJ·mol-1,B不正确;若破坏1molO2（g）中的化学键需吸收热量493kJ,则破坏1molC—H键需吸收热量

kJ=415kJ,C正确;根据前面分析可知,在反应CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（g）中放出热量400kJ时,应生成1molH2O,则有2molO—H键生成,D不正确。

10.A　解析由题干条件可知如下反应:

H2（g）+

O2（g）

H2O（l）　ΔH=-285.8kJ·mol-1①

C2H4（g）+3O2（g）

2CO2（g）+2H2O（l）

ΔH=-1411.0kJ·mol-1②

C2H5OH（l）+3O2（g）

2CO2（g）+3H2O（l）

ΔH=-1366.8kJ·mol-1③

根据盖斯定律,②-③可得:

C2H4（g）+H2O（l）

C2H5OH（l）　ΔH=-44.2kJ·mol-1。

答案选A。

11.答案

（1）-149.73kJ·mol-1

（2）脱氢法的反应为吸热反应,氧化法的反应为放热反应,放热反应在热力学上趋势较大

（3）b　脱氢法的反应为吸热反应,随着温度升高,平衡向右移动,平衡常数增大,故曲线b对应脱氢法

解析

（1）根据盖斯定律,-ΔH1×2+2ΔH2=ΔH3,则有ΔH2=

=-149.73kJ·mol-1。

（2）脱氢法的反应为吸热反应,氧化法的反应为放热反应,放热反应在热力学上趋势较大。

（3）脱氢法的反应为吸热反应,随着温度升高,平衡向右移动,平衡常数增大,故曲线b对应脱氢法。

12.答案

（1）CH4（g）+CO2（g）

2CO（g）+2H2（g）　ΔH=+247.4kJ·mol-1

（2）cd　（3）不是　b和c都未达平衡,b点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高

解析

（1）根据CH4超干重整CO2的催化转化图可知,过程Ⅰ的化学反应方程式为CH4（g）+CO2（g）

2CO（g）+2H2（g）。

由能量-反应进程曲线得热化学方程式:

CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g）

ΔH=+206.2kJ·mol-1（ⅰ）

CO2（g）+4H2（g）

CH4（g）+2H2O（g）

ΔH=-165kJ·mol-1（ⅱ）

根据盖斯定律,由（ⅰ）×2+（ⅱ）可得过程Ⅰ的热化学方程式:

CH4（g）+CO2（g）

2CO（g）+2H2（g）　ΔH=+247.4kJ·mol-1。

（2）根据图示可知,过程Ⅱ的总反应为H2+CO2

H2O+CO。

Fe3O4、CaO为总反应的催化剂,能降低反应的活化能,但不能改变反应的ΔH。

故ab正确,cd错误。

（3）通常情况下,催化剂能加快反应速率,从而缩短反应到达平衡的时间。

但催化剂不能使平衡发生移动,即不能改变平衡转化率。

若图中a点为化学平衡状态,则保持温度不变（800℃）,将催化剂Ⅱ换成Ⅰ之后,CH4转化率不可能增大,故a点不是化学平衡状态。

进一步分析可知,图中b、c两点都未达到化学平衡,由于b、c两点只有温度不同,b点温度较高,反应速率快,则相同时间内CH4转化率高。

13.答案

（1）2NO（g）+2CO（g）

2CO2（g）+N2（g）　ΔH=-744kJ·mol-1

（2）A　（3）CHO*+3H*

CO*+4H*

解析

（1）汽车尾气中含有的NO和CO可转化为无毒的N2和CO2,化学方程式为2NO（g）+2CO（g）

2CO2（g）+N2（g）,该反应可由反应②-反应①得到,则ΔH=-564kJ·mol-1-（+180kJ·mol-1）=-744kJ·mol-1,所以热化学方程式为2NO（g）+2CO（g）

2CO2（g）+N2（g）　ΔH=-744kJ·mol-1。

（2）一般来说,活化能低化学反应速率快,在相同的时间内,可以得到更多的产物,因此甲醇裂解过程主要经历的方式应为A。

（3）反应热=生成物的能量-反应物的能量,放热最多,则生成物的能量与反应物的能量差值最大。

根据图示可知,过渡态Ⅳ两端的中间产物能量差值最大,放热最多,化学方程式为CHO*+3H*

CO*+4H*。