2022屆高考化學(xué)二輪教學(xué)案-命題區(qū)間八化學(xué)能與熱能

命題區(qū)間特訓(xùn)A組(10分鐘)1．(2020·菏澤市上學(xué)期期中聯(lián)考)在Zn/ZSM-5的催化作用下，甲烷與二氧化碳可以直接合成乙酸，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4(g)＋CO2(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑))CH3COOH(g)，反應(yīng)過程與能量的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)C．CH4和CO2的鍵能總和大于乙酸的鍵能總和D．使用Zn/ZSM-5降低了化學(xué)反應(yīng)的焓變答案B解析由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤，B正確；該反應(yīng)為放熱變反應(yīng)，CH4和CO2的鍵能總和小于乙酸的鍵能總和，故C錯(cuò)誤；使用Zn/ZSM-5，化學(xué)反應(yīng)的焓變不變，故D錯(cuò)誤。2．(2021·唐山市第十一中學(xué)高三模擬)通過以下反應(yīng)均可獲取H2。下列有關(guān)說法正確的是()①太陽(yáng)光催化分解水制氫：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋571.6kJ·mol－1②焦炭與水反應(yīng)制氫：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋131.3kJ·mol－1③甲烷與水反應(yīng)制氫：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH3＝＋206.1kJ·mol－1A．反應(yīng)①中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．反應(yīng)②為放熱反應(yīng)C．反應(yīng)③使用催化劑，ΔH3減小D．反應(yīng)CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8kJ·mol－1答案D解析反應(yīng)①中，太陽(yáng)光催化分解水制氫，由光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A不正確；反應(yīng)②中，ΔH2＞0，為吸熱反應(yīng)，B不正確；反應(yīng)③中，使用催化劑，對(duì)ΔH3不產(chǎn)生影響，C不正確；應(yīng)用蓋斯定律，將反應(yīng)③－反應(yīng)②得，反應(yīng)CH4(g)=C(s)＋2H2(g)的ΔH＝＋74.8kJ·mol－1，D正確。3．(2021·?？谑懈呷M)根據(jù)如圖所示的能量關(guān)系，下列說法正確的是()A．反應(yīng)中有極性鍵的斷裂和生成B．2H(g)＋2F(g)=2HF(g)ΔH4＞0C．|ΔH2＋ΔH3|＝|ΔH4|D．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4答案D解析存在H—H鍵、F—F鍵的斷裂，都為非極性鍵，故A錯(cuò)誤；為共價(jià)鍵的形成過程，放出熱量，則ΔH4＜0，故B錯(cuò)誤；化學(xué)鍵的斷裂和化學(xué)鍵的形成過程，總能量不同，為放熱反應(yīng)，則|ΔH2＋ΔH3|＜|ΔH4|，故C錯(cuò)誤；由蓋斯定律可知，反應(yīng)一步完成與分步完成的熱效應(yīng)相同，則ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4，故D正確。4．(2021·北京海淀區(qū)高三模擬)一定溫度下，H2(g)與I2(g)反應(yīng)生成HI(g)，反應(yīng)的能量變化如下圖所示。下列說法不正確的是()A．H2(g)＋I(xiàn)2(g)=2HI(g)ΔH＝－13kJ·mol－1B．反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高C．H2(g)和I2(g)的總能量比HI(g)的能量高13kJD．?dāng)嗔逊磻?yīng)物中化學(xué)鍵吸收的總能量比形成生成物中化學(xué)鍵放出的總能量低答案C解析由圖知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH＝生成物所具有的能量總和－反應(yīng)物所具有的能量總和＝－13kJ·mol－1，故A正確；由縱坐標(biāo)知，反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，故B正確；由圖知，1molH2(g)和1molI2(g)的總能量比2molHI(g)的能量高13kJ，故C錯(cuò)誤；由圖知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，斷裂反應(yīng)物中化學(xué)鍵吸收的總能量比形成生成物中化學(xué)鍵放出的總能量低，故D正確。5．(2021·沈陽(yáng)高三期末)甲烷與氧氣反應(yīng)過程中的能量變化如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A．1molCH4(g)的能量大于1molCO2(g)和2molH2O(g)的能量總和B．反應(yīng)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－800kJ·mol－1C．若破壞1molO2(g)中的化學(xué)鍵需吸收熱量493kJ，則破壞1molC—H鍵需吸收熱量415kJD．在反應(yīng)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)中放出熱量400kJ，則有1molO—H鍵生成答案C解析若破壞1molO2(g)中的化學(xué)鍵需吸收熱量493kJ，則破壞1molC—H鍵需吸收熱量kJ時(shí)，應(yīng)生成1molH2O(g)，則有2molO—H鍵生成，D不正確。6．(2021·成都高三質(zhì)檢)已知C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃燒熱(ΔH)分別是1411.0kJ·mol－1和1366.8kJ·mol－1，則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成1molC2H5OH(l)的ΔH為()A．－44.2kJ·mol－1 B．＋44.2kJ·mol－1C．－330kJ·mol－1 D．＋330kJ·mol－1答案A解析由題干條件可知如下反應(yīng)：C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－1411.0kJ·mol－1①C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1②根據(jù)蓋斯定律，①－②可得：C2H4(g)＋H2O(l)=C2H5OH(l)ΔH＝－44.2kJ·mol－1。7．(2020·遼寧省營(yíng)口市第二高級(jí)中學(xué)高三模擬)下列熱化學(xué)方程式中，正確的是()A．甲烷的燃燒熱為890.3kJ·mol－1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．500℃、30MPa下，將0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g)放熱19.3kJ，其熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－38.6kJ·mol－1C．HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱ΔH＝[2×(－57.3)]kJ·mol－1D．在101kPa時(shí)，2gH2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式表示為2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1答案D解析A項(xiàng)，甲烷的燃燒熱為890.3kJ·mol－1，要生成液態(tài)水，甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于反應(yīng)為可逆反應(yīng)，則1molN2完全反應(yīng)放熱大于38.6kJ，其熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(500℃、30MPa))2NH3(g)ΔH＜－38.6kJ·mol－1，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，中和熱是指在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱量，其衡量標(biāo)準(zhǔn)是生成的水為1mol，故無論稀H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)生成的水是幾摩爾，其中和熱恒為57.3kJ·mol－1，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，在101kPa時(shí)，2gH2的物質(zhì)的量為1mol，完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式表示為2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，正確。8．(2020·北京市密云高三模擬)甲烷燃燒時(shí)的能量變化如圖，有關(guān)說法正確的是()A．圖1中反應(yīng)為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3kJ·mol－1B．圖2中反應(yīng)為CH4(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)ΔH＝－607.3kJ·mol－1C．由圖可以推得CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1D．由圖可以推知：等物質(zhì)的量的CO2和CO，CO2具有的能量高答案C9．(2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)第一次診斷考試)下列有關(guān)熱化學(xué)方程式的敘述正確的是()－1B．已知C(石墨，s)=C(金剛石，s)ΔH＞0，則金剛石比石墨穩(wěn)定C．含20.0gNaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出28.7kJ的熱量，則表示該反應(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式為NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.4kJ·mol－1D．已知C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1，C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2，則ΔH1＞ΔH2答案C解析燃燒熱指的是在25℃，101kPa時(shí)，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，A中生成的H2O(g)不是穩(wěn)定的氧化物，故241.8kJ·mol－1不是氫氣的燃燒熱，故A錯(cuò)誤；由C(石墨，s)=C(金剛石，s)ΔH＞0，可知反應(yīng)吸熱，即石墨的能量低于金剛石，而能量越低物質(zhì)越穩(wěn)定，故石墨比金剛石穩(wěn)定，故B錯(cuò)誤；在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中mol，與稀鹽酸完全中和生成0.5mol水，此時(shí)放出熱量28.7kJ，故當(dāng)生成1mol水時(shí)放熱57.4kJ，mol－1，故C正確；反應(yīng)C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1①和反應(yīng)C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2②均為放熱反應(yīng)，ΔH均小于0，由于反應(yīng)①是碳的完全燃燒，②是碳的不完全燃燒，故①放出的熱量多于②，則ΔH1＜ΔH2，故D錯(cuò)誤。10．(2021·聊城市高三質(zhì)檢)氯胺是由氯氣遇到氨氣反應(yīng)生成的一類化合物，是常用的飲用水二級(jí)消毒劑，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl、NHCl2和NCl3)。已知部分化學(xué)鍵的鍵能和化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()化學(xué)鍵N—HN—ClH—Cl鍵能/(kJ·mol－1)391.3x431.8A.表中的x＝191.2B．反應(yīng)過程中的ΔH2＝＋1405.6kJ·mol－1C．選用合適的催化劑，可降低反應(yīng)過程中的ΔHD．NH3(g)＋2Cl2(g)=NHCl2(g)＋2HCl(g)ΔH＝－22.6kJ·mol－1答案A解析A項(xiàng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3(g)＋Cl2(g)=NH2Cl(g)＋HCl(g)，設(shè)Cl—Cl鍵鍵能為ykJ·mol－1，則ΔH＝(391.3×3＋y－x－391.3×2－431.8)kJ·mol－1＝＋11.3kJ·mol－1，根據(jù)1，kJ·mol－1，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，催化劑能改變反應(yīng)所需的活化能，即圖中的ΔH1，無法改變反應(yīng)最終的反應(yīng)熱ΔH，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系可知Cl2每取代一個(gè)H的反應(yīng)熱ΔH＝＋11.3kJ·mol－1，所以NH3(g)＋2Cl2(g)=NHCl2(g)＋2HCl(g)ΔH＝＋22.6kJ·mol－1，錯(cuò)誤。B組(10分鐘)題組一焓變的計(jì)算1．(2021·成都市高三一模)生產(chǎn)生活中氨及銨鹽有重要用途，而汽車尾氣中含NO、NO2，則應(yīng)降低其排放。－1；②4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(l)，正、逆反應(yīng)活化能分別為ckJ·mol－1、dkJ·mol－1；則4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(l)的ΔH為。答案(5b＋c－5a－d)kJ·mol－1解析反應(yīng)①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的正、逆反應(yīng)活化能分別為akJ·mol－1、bkJ·mol－1，則①的ΔH1＝(a－b)kJ·mol－1，反應(yīng)②4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(l)的正、逆反應(yīng)活化能分別為ckJ·mol－1、dkJ·mol－1，則②的ΔH2＝(c－d)kJ·mol－1，化學(xué)方程式4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(l)可由②－5×①得到，根據(jù)蓋斯定律，ΔH＝(c－d)kJ·mol－1－5×(a－b)kJ·mol－1＝(5b＋c－5a－d)kJ·mol－1。2．(2021·四川樂山市高三一模)氫氣作為清潔能源有著廣泛的應(yīng)用前景，采用天然氣制備氫氣主要經(jīng)歷以下反應(yīng)：(i)CH4(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))CO(g)＋3H2(g)ΔH1(ii)CO(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))CO2(g)＋H2(g)ΔH2根據(jù)圖像計(jì)算ΔH1＝kJ·mol－1。答案＋204解析根據(jù)題意，焓變等于反應(yīng)物斷鍵吸收的熱量減去生成物成鍵放出的熱量，因此根據(jù)圖像得到ΔH1＝2582kJ·mol－1－2378kJ·mol－1＝＋204kJ·mol－1。3．甲酸是基本有機(jī)化工原料之一，廣泛用于農(nóng)藥、皮革、染料、醫(yī)藥和橡膠等工業(yè)。(1)已知熱化學(xué)方程式：Ⅰ：HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋72.6kJ·mol－1；Ⅱ：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)ΔH2＝－566.0kJ·mol－1；Ⅲ：2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)ΔH3＝－483.6kJ·mol－1；則反應(yīng)Ⅳ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的ΔH＝kJ·mol－1。(2)查閱資料知在過渡金屬催化劑存在下，CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的反應(yīng)分兩步進(jìn)行。第一步：CO2(g)＋H2(g)＋M(s)=M·HCOOH(s)；則第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為。答案(1)－31.4(2)M·HCOOH(s)=HCOOH(g)＋M(s)解析(1)根據(jù)蓋斯定律，由Ⅲ×eq\f(1,2)－Ⅰ－Ⅱ×eq\f(1,2)得反應(yīng)Ⅳ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)ΔH＝(－483.6kJ·mol－1)×eq\f(1,2)－72.6kJ·mol－1－(－566.0kJ·mol－1)×eq\f(1,2)＝－31.4kJ·mol－1。(2)CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的總反應(yīng)為CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)；第一步：CO2(g)＋H2(g)＋M(s)=M·HCOOH(s)；總反應(yīng)減去第一步反應(yīng)可得第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為M·HCOOH(s)=HCOOH(g)＋M(s)。4．(1)利用二氧化碳制得的甲醇還可以制取甲胺，其反應(yīng)原理為CH3OH(g)＋NH3(g)CH3NH2(g)＋H2O(g)ΔH。已知該反應(yīng)中相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：共價(jià)鍵C—OH—ON—HC—N鍵能/(kJ·mol－1)351463393293則該反應(yīng)的ΔH＝kJ·mol－1。(2)已知：①CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)ΔH1＝－226kJ·mol－1②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)ΔH2＝＋68kJ·mol－1③N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH3＝＋183kJ·mol－1則：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝kJ·mol－1。答案(1)－12(2)－750解析(2)由蓋斯定律：①×2＋②－③×2可得：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－750kJ·mol－1。5．(2021·廣東高三零模)溫室氣體的利用是當(dāng)前環(huán)境和能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。CH4與CO2重整可以同時(shí)利用兩種溫室氣體，其工藝過程中涉及如下反應(yīng)：反應(yīng)①CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1反應(yīng)②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1反應(yīng)③CH4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CO(g)＋2H2(g)ΔH3＝－35.6kJ·mol－1已知：eq\f(1,2)O2(g)＋H2(g)=H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1，則ΔH1＝kJ·mol－1。答案＋247.4解析記反應(yīng)eq\f(1,2)O2(g)＋H2(g)=H2O(g)為反應(yīng)④，由蓋斯定律得：①＝②＋③－④，故ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH＝(41.2－35.6＋241.8)kJ·mol－1＝＋247.4kJ·mol－1。題組二熱化學(xué)方程式的書寫6．(2021·石家莊高三一模)人類過多地使用化石燃料，造成了二氧化碳的大量排放，致使地球氣溫上升。二氧化碳是溫室氣體，也是一種重要的資源，如以CO2為基本原料可合成甲醇，回答下列問題：已知下列熱化學(xué)方程式：①2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH1＝－122.6kJ·mol－1②CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g)ΔH2＝＋23.4kJ·mol－1寫出用CO2(g)與H2(g)反應(yīng)合成CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式：。答案CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.6kJ·mol－1解析根據(jù)蓋斯定律，eq\f(1,2)×(①＋②)可得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，則ΔH＝eq\f(1,2)×(－122.6kJ·mol－1＋23.4kJ·mol－1)＝－49.6kJ·mol－1。7．(2021·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)(1)“嫦娥”五號(hào)預(yù)計(jì)在海南文昌發(fā)射中心發(fā)射，火箭的第一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來制備。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化劑，二者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水。已知：①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(g)ΔH＝＋10.7kJ·mol－1②N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－543kJ·mol－1寫出氣態(tài)肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：。(2)已知拆開1molH—H鍵、1molN—H鍵、1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式是。答案(1)2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1096.7kJ·mol－1(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1解析(1)根據(jù)蓋斯定律，由2×②－①得：2N2H4(g)＋N2O4(g)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝2×(－543kJ·mol－1)－(＋10.7kJ·mol－1)＝－1096.7kJ·mol－1。(2)N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式可表示為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝E(N≡N)kJ·mol－1。8．(2021·長(zhǎng)春實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)根據(jù)已知信息，按要求寫出指定反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，LiH可作飛船的燃料，已知下列反應(yīng)：①2Li(s)＋H2(g)=2LiH(s)ΔH＝－182kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1③4Li(s)＋O2(g)=2Li2O(s)ΔH＝－1196kJ·mol－1試寫出LiH在O2中燃燒的熱化學(xué)方程式：。答案2LiH(s)＋O2(g)=Li2O(s)＋H2O(l)ΔH＝－702kJ·mol－1解析根據(jù)蓋斯定律，將eq\f(1,2)×②＋eq\f(1,2)×③－①得：2LiH(s)＋O2(g)=Li2O(s)＋H2O(l)ΔH＝－702kJ·mol－1。9．(2020·廣東省茂名市