专题十三化学能与热能高考帮·备考方向导航考点1 化学反应中能量变化的有关概念1.[2020天津,10,3分]理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。
下列说法错误的是( )A.HCN比HNC稳定B.该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂,可以改变反应的反应热2.[2018北京,7,6分]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该历程示意图如图。
下列说法不正确的是( )A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂C.①→②放出能量并形成了C—C键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率3.[2018海南,12,4分][双选]炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧。
活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。
活化氧可以快速氧化二氧化硫。
下列说法正确的是( )A.每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC.氧分子的活化是O—O的断裂与C—O键的生成过程D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂考点2 热化学方程式4.[2021四川石室中学开学考试]H2O2(l)在有MnO2条件下和无MnO2条件下分解的能量变化如图所示。
下列说法错误是( )A.有MnO2条件下的变化曲线是bB.该反应能量变化类型与氢气燃烧反应的相同C.加MnO2后,正反应速率增大,逆反应速率减小O2(g) ΔH=(E1-E2) kJ·mol-1D.该反应的热化学方程式为H 2O2(l)H2O(l)+125.[2017全国卷Ⅰ,28(2),5分]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H 2所需能量较少的是 。
考点3 盖斯定律的应用及反应热的计算和大小比较 6.[2020浙江7月选考,22,2分]关于下列ΔH 的判断正确的是( )C O 32−(aq)+H +(aq)HC O 3-(aq) ΔH 1C O 32−(aq)+H 2O(l)HC O 3-(aq)+OH -(aq) ΔH 2 OH -(aq)+H +(aq)H 2O(l) ΔH 3OH -(aq)+CH 3COOH(aq)CH 3COO -(aq)+H 2O(l) ΔH 4A.ΔH 1<0 ΔH 2<0B.ΔH 1<ΔH 2C.ΔH 3<0 ΔH 4>0D.ΔH 3>ΔH 47.[2019浙江4月选考,23,2分]MgCO 3和CaCO 3的能量关系如图所示(M=Ca 、Mg):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.ΔH 1(MgCO 3)>ΔH 1(CaCO 3)>0B.ΔH 2(MgCO 3)=ΔH 2(CaCO 3)>0C.ΔH 1(CaCO 3)-ΔH 1(MgCO 3)=ΔH 3(CaO)-ΔH 3(MgO)D.对于MgCO 3和CaCO 3,ΔH 1+ΔH 2>ΔH 3 8.(1)[2019全国卷Ⅲ,28(2)改编]已知: CuCl 2(s)CuCl(s)+12Cl 2(g) ΔH 1=83 kJ ·mol -1CuCl(s)+12O 2(g)CuO(s)+12Cl 2(g) ΔH 2=-20 kJ ·mol -1CuO(s)+2HCl(g)CuCl 2(s)+H 2O(g) ΔH 3=-121 kJ ·mol -1 则4HCl(g)+O 2(g)2Cl 2(g)+2H 2O(g)的ΔH = kJ ·mol -1。
(2)[2017全国卷Ⅲ,28(3),2分]已知:H2(g)+2O2(g)H3AsO4(s) ΔH1As(s)+32O2(g)H2O(l) ΔH2H 2(g)+122As(s)+5O2(g)As2O5(s) ΔH32则反应As 2O5(s)+3H2O(l)2H3AsO4(s)的ΔH= 。
拓展变式1.“一碳化工”是重要的化学工业,部分原理如下:O2(g)CO(g) ΔH1反应①C(s)+12反应②C(s)+H 2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2=+130 kJ·mol-1反应③CO(g)+2H 2(g)CH3OH(g) ΔH3=-90.1 kJ·mol-1反应④2CH 3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4反应④的能量变化如图所示:反应⑤3CH 3OH(g)CH3CH CH2(g)+3H2O(g) ΔH5=-31.0 kJ·mol-1已知:H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,H2O的汽化热(在一定压强下,1 mol 物质在一定温度下蒸发所需要的热量)为44 kJ·mol-1。
回答下列问题:(1)反应①的ΔH1= kJ·mol-1。
(2)反应③中正反应的活化能(填“大于”“小于”或“等于”)逆反应的活化能。
(3)反应④中代表使用催化剂的曲线是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),曲线Ⅰ的峰中出现小波谷的原因是,反应④的ΔH4= kJ·mol-1。
(4)用适量的CO与H 2反应,每生成420 g CH3CH CH2(g)时, (填“吸收”或“放出”) kJ的热量。
2.(1)[2016天津,7(4)改编]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: 。
(2)[2015安徽, 27(4),3分]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。
3.[高考组合]请回答下列问题:(1)[2015新课标全国卷Ⅰ,28(3),2分]已知反应2HI(g)H 2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJ·mol-1,1 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新课标全国卷Ⅱ,27(1),4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)+2H 2(g)CH3OH(g) ΔH1②CO 2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2③CO 2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3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 H—O C—HE/(kJ·mo436 343 1 076 465 413l-1)由此计算ΔH1= kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=kJ·mol-1。
4.[2020贵州贵阳摸底考试]2 mol金属钠和1 mol 氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确的是( )A.相同条件下,K(s)的(ΔH'2+ΔH'3)<Na(s)的(ΔH2+ΔH3)B.ΔH4的数值和Cl—Cl共价键的键能的数值相等C.ΔH5<0,在相同条件下,2Br(g)的ΔH'5>ΔH5D.ΔH7<0,且该过程形成了分子间作用力5.[2018浙江下半年选考,21,2分]已知:H 2O(g)H2O(l) ΔH1C 6H12O6(g)C6H12O6(s) ΔH2C 6H12O6(s)+6O2(g)6H2O(g)+6CO2(g) ΔH3C 6H12O6(g)+6O2(g)6H2O(l)+6CO2(g) ΔH4下列说法正确的是( )A.ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<ΔH4B.6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0C.-6ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4=0D.-6ΔH1+ΔH2-ΔH3+ΔH4=0答案专题十三化学能与热能1.D HNC的能量比HCN高,能量越低越稳定,则稳定性较好的是HCN,A项正确;该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ·mol-1,为吸热反应,则正反应的活化能大于逆反应的活化能,B、C 项正确;使用催化剂能改变反应的历程,但是不影响反应的反应热,D项错误。
2.D CO2和CH4制备CH3COOH的化学方程式为CO2+CH4CH3COOH,反应中没有副产物生成,所以总反应的原子利用率为100%,A项正确;CH4分子中含有4个C—H键,而CH3COOH 分子中含有3个C—H键,显然CH 4CH3COOH过程中必有C—H键发生断裂,B项正确;观察反应的示意图可知,①→②过程中放出能量,且在此过程中形成了新化学键,即乙酸分子中的C—C键,C项正确;催化剂能改变化学反应速率,而不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D项错误。
3.CD 根据题图可知,每活化一个氧分子放出0.29 eV能量,A项错误;水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18 eV,B项错误;根据题图可知,氧分子的活化是O—O键的断裂和C—O键的生成过程,C项正确;大气中二氧化硫转化为三氧化硫,炭黑颗粒为该反应的催化剂,D项正确。
4.C 使用催化剂可降低反应的活化能,结合题图知,b曲线表示使用了催化剂,A项正确;该反应的反应物总能量比生成物总能量高,属于放热反应,氢气的燃烧反应也是放热反应,B项正确;催化剂对正反应速率和逆反应速率均能起到增大的作用,C项错误;由能量O2(g) ΔH=(E1-E2)变化曲线可知,该反应的热化学方程式为H 2O2(l)H2O(l)+12kJ·mol-1,D项正确。
O2(g) ΔH=286 kJ·mol-1(2分) H2S(g)H2(g)+S(s) ΔH=205.H 2O(l)H2(g)+12kJ·mol-1(2分) 系统(Ⅱ)(1分)O2(g) ΔH1=327 【解析】整理热化学方程式如下:①H 2SO4(aq)SO2(g)+H2O(l)+12kJ·mol-1;②SO 2(g)+I2(s)+2H2O(l)2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH2=-151 kJ·mol-1;③2HI(aq)H 2(g)+I2(s) ΔH3=110 kJ·mol-1;④H2S(g)+H2SO4(aq)S(s)+SO2(g)+2H2O(l) ΔH 4=61 kJ·mol-1。